Применение битума. Битум (Asphalt) - это. Технический или искусственный битум

Битумы применялись в качестве строительного материала еще в глубокой древности. За 3000 лет до нашей эры в Вавилоне и Ассирии, расположенных в междуречье Тигра и Евфрата, природный битум использовали в качестве цементирующего и водоизолирующего материала. Органические вяжущие вещества делят на две основные группы: битумные и дегтевые. К битумным материалам относятся следующие: Природные битумы - вязкие жидкости или твердообразные вещества, состоящие из смеси углеводов и их неметаллических производных. Природные битумы получились в результате естественного процесса окислительной полимеризации нефти. Природные битумы встречаются в местах нефтяных месторождений, образуя линзы, а иногда и асфальтовые озера. Однако природные битумы в чистом виде встречаются редко, чаще они пронизывают осадочные горные породы. Асфальтовые породы - пористые горные породы (известняки, доломиты, песчаники, глины, пески), пропитанные битумом. Из этих пород извлекают битум или их размалывают и применяют в виде асфальтового порошка. Нефтяные (искусственные) битумы, получаемые переработкой нефтяного сырья, в зависимости от технологии производства могут быть: остаточные, получаемые из гудрона путем дальнейшего глубокого отбора из него масел; окисленные, получаемые окислением гудрона в специальных аппаратах (продувка воздухом); крекинговые, получаемые переработкой остатков, образующихся при крекинге нефти. Гудрон - остаток после отгонки из мазута масляных фракций; он является основным сырьем для получения нефтяных битумов, используется в виде связующего вещества в дорожном строительстве. К дегтевым материалам относят различные виды дегтя и пеки. Наиболее широкое применение органические вяжущие вещества получили в гидротехническом, дорожном, промышленно-гражданском строительстве в виде кровельных, гидроизоляционных материалов, асфальтобетона, асфальтораствора, уплотняющих материалов. Органические вяжущие хорошо совмещаются с резиной и полимерами, что позволяет значительно улучшить качество битумных материалов в соответствии с требованиями современного строительства. Возникла новая отрасль, производящая гидроизоляционные материалы (изол, бризол и др.) из вторичного резинового сырья. Изготовление рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов осуществляется на полностью механизированных поточных линиях непрерывного действия.

Состав и строение битумов

Битумы относятся к наиболее распространенным органическим вяжущим веществам. Элементарный состав битумов колеблется в пределах: углерода 70 - 80%, водорода 10 - 15%, серы 2 - 9%, кислорода 1 - 5%, азота 0 - 2%. Эти элементы находятся в битуме в виде углеводородов и их соединений с серой, кислородом и азотом. Химический состав битумов весьма сложен. Так, в них могут находиться предельные углеводороды от С9Н20 до С30Н62. Все многообразные соединения, образующие битум, можно свести в три группы: твердая часть, смолы и масла. Твердая часть битума - это высокомолекулярные углеводороды и их производные с молекулярной массой 1000-5000, плотностью более 1, объединенные общим названием асфальтены”. В асфальтенах содержатся карбены, растворимые только в СCl4, и карбоиды, не растворимые в маслах и летучих растворителях. В состав битумов могут входить также твердые углеводороды - парафины. Смолы представляют собой аморфные вещества темно-коричневого цвета с молекулярной массой 500-1000, плотностью около 1. Масляные фракции битумов состоят из различных углеводородов с молекулярной массой 100-500, плотностью менее 1. По своему строению битум представляет коллоидную систему, в которой диспергированы асфальтены, а дисперсионной средой являются смолы и масла. Асфальтены битума, диспергированные в виде частиц размером 18-20 мкм, являются ядрами, каждое из них окружено оболочкой убывающей плотности - от тяжелых смол к маслам. Свойства битума, как дисперсной системы, определяются соотношением входящих в него составных частей: масел, смол и асфальтенов. Повышение содержания асфальтенов и смол влечет за собой возрастание твердости, температуры размягчения и хрупкости битума. Наоборот, масла, частично растворяющие смолы, делают битум мягким и легкоплавким. Снижение молекулярной массы масел и смол также повышает пластичность битума. Парафин, содержащийся в нефтяных битумах, ухудшает их свойства, повышает хрупкость при пониженных температурах. Поэтому стремятся к тому, чтобы содержание парафина в битуме не превышало 5%. Состав определил практические способы перевода твердых битумов в рабочее состояние: 1) нагревание до 140-170°С, размягчающее смолы и увеличивающее их растворимость в маслах; 2) растворение битума в органическом растворителе (зеленое нефтяное масло, лакойль и др.) для придания рабочей консистенции без нагрева (холодные мастики и т. п.); 3) эмульгирование и получение битумных эмульсий и паст.

Свойства битумов

Физические свойства органических и неорганических вяжущих веществ и материалов, изготовляемых на их основе, различны; Для органических веществ в отличие от минеральных характерны гидрофобность, атмосферостойкость, растворимость в органических растворителях, повышенная деформативность, способность размягчаться при нагревании вплоть до полного расплавления. Эти свойства обусловили применение органических вяжущих для производства кровельных, гидроизоляционных и антикоррозионных материалов, а также их широкое распространение в гидротехническом и дорожном строительстве. Плотность битумов в зависимости от группового состава колеблется в пределах от 0,8 до 1,3 г/см3. Теплопроводность характерна для аморфных веществ и составляет 0,5-0,6 Вт/(м °С); теплоемкость - 1,8-1,97 кДж/кг °С. Коэффициент объемного теплового расширения при 25°С находится в пределах от 5 10-4 до 8 10-4°С1, причем более вязкие битумы имеют больший коэффициент расширения; при пониженных температурах - около 2 104°С-1. Устойчивость при нагревании характеризуется: 1) потерей массы при нагревании пробы битума при 160°С в течение 5 ч (не более 1%) и 2) температурой вспышки (230-240°С - в зависимости от марки). Водостойкость характеризуется содержанием водорастворимых соединений (в битуме не более 0,2-0,3% по массе). Электроизоляционные свойства используют при устройстве изоляции электрокабелей. Физико-химические свойства. Поверхностное натяжение битумов при температуре 20-25°С составляет 25-35 эрг/см2. От содержания поверхностно-активных полярных компонентов в органическом вяжущем зависит смачивающая способность вяжущего и его сцепление с каменными материалами (порошкообразными наполнителями, мелким и крупным заполнителем). Прочные хемосорбционные связи битум образует с наполнителем из известняка, доломита с большим количеством адсорбционных центров в виде катионов Са3+ и Ме+2. Старение - процесс медленного изменения состава и свойств битума, сопровождающийся повышением хрупкости и снижением гидрофобности. Ускоряется под действием солнечного света и кислорода воздуха вследствие возрастания количества твердых хрупких составляющих за счет уменьшения содержания смолистых веществ и масел. Реологические свойства битума зависят от группового состава и строения. Жидкие битумы, имеющие структуру типа золь, ведут себя как жидкости, течение которых подчиняется закону Ньютона. Твердые битумы, имеющие структуру типа гель, относятся к вязко-упругим материалам, так как при приложении к ним нагрузки одновременно возникает упругая (обратимая) и пластическая (необратимая) составляющие деформации. Для описания процесса деформирования вязко-упругих тел используют реологическую модель Максвелла и др. Химические свойства. Наиболее важным свойством является химическая стойкость битумов и битумных материалов к действию агрессивных веществ, вызывающих коррозию цементных бетонов, металлов и других строительных материалов. По данным Н. А. Мощанского, битумные материалы хорошо сопротивляются действию щелочей (с концентрацией до 45%), фосфорной кислоты (до 85%), а также серной (с концентрацией до 50%), соляной (до 25%) и уксусной (до 10%) кислот. Менее стойки битумы в атмосфере, содержащей окислы азота, а также при действии концентрированных растворов кислот (особенно окисляющих). Битум растворяется в органических растворителях. Благодаря своей химической стойкости и экономичности битумные материалы широко применяют для химической защиты железобетонных конструкций, стальных труб и др. Физико-механические свойства. Марку битума определяют твердостью, температурой размягчения и растяжимостью. Твердость находят по глубине проникания в битум иглы (в десятых долях миллиметра). Температуру размягчения определяют на приборе “кольцо и шар”, помещаемом в сосуд с водой; она соответствует той температуре нагреваемой воды, при которой металлический шарик под действием собственной массы проходит через кольцо, заполненное испытуемым битумом. Растяжимость характеризуется абсолютным удлинением (см) образца битума (“восьмерки”) при температуре 25°С, определяемым на приборе - дуктилометре. Марку битума выбирают в зависимости от назначения. По назначению различают битумы строительные, кровельные и дорожные. Строительные битумы применяют для изготовления асфальтобетона и растворов, приклеивающих и изоляционных мастик, покрытия и восстановления рулонных кровель. Кровельные битумы используют для изготовления кровельных рулонных и гидроизоляционных материалов. Легкоплавким битумом марки БНК 45/180 пропитывают основу (кровельный картон); а тугоплавкие битумы служат для покровного слоя.

Битум - это продукт переработки нефти и составная часть полезных ископаемых. В его состав входят углероды, кислородные, азотистые, серные и металлосодержащие производные. Существует несколько разновидностей этого материала, отличающихся по свойствам, составу и применению.

Разновидности

Битумы классифицируются по нескольким признакам. Первый критерий - происхождение и состав.

Природные битумы получают при добыче нефтяных полезных ископаемых. Их основной состав - углеводороды и производные, которые получаются при активном окислении нефтяных веществ в недрах земли. Природный углеводород может быть твердым или вязким. В привычном виде вещество получают на производстве, отделяя нужные фракции.
Битумы для укладки асфальта получают при добыче пористых полезных ископаемых, залегаемых глубоко в недрах земной коры. Породу измельчают вместе с углеводородным веществом, получается материал для дорожных работ.
Строительный битум - это синтетический продукт, получаемый из нефти промышленным путём. Материал используют для гидроизоляции конструкций и производства кровельных рулонных материалов и мягкой черепицы. Синтетический углеводород твердой структуры, для применения его растапливают до жидкого состояния, после чего он снова фиксирует свою форму уже на рабочей поверхности.

Состав

В строительных битумах, которые используют для гидроизоляции и изготовления кровельных материалов, состав приблизительно одинаковый. Его составляют:

Углерод - около 80%;
Водород - приблизительно 15%;
Сера - 2…9%;
Кислород - до 5%;
Азот - до 2%.

Основные фракции внутри материала:

Твердая часть - асфальтены - высокомолекулярные углеводороды, их дополняют парафины.
Смолы тёмно-коричневого окраса, придающие битуму насыщенный цвет.
Консистенцию в расплавленном состоянии обеспечивают масляные фракции углеводородов.

Разное сочетание компонентов определяет разные характеристики, например, плотность битума кг/м3 может быть от 100 до 1400, в зависимости от марки.

Маркировка

Большое разнообразие битумов привело к необходимости к разделению материала на группы. Так появилась маркировка строительного вещества. Она включает в себя происхождение и назначение материала, температуру его нагрева и пенетрации. Рассмотрим пример БНК 90/30:

БНК - битум нефтяной кровельный;
90 - оптимальная температура нагрева твердого вещества для плавления;
30 - величина пенетрации, то есть размер проникновения иглы пенетрометра в битум при 25°С в мм.

Битум нефтяной общего назначения

Марки битума строительного, который используют для гидроизоляции конструкций обмазочным методом - БН 50/50, БН 70/30, БН 90/10. Стоит отметить: чем выше числитель дроби-обозначения, то есть температура размягчения, тем ниже пенетрация.

Подвид строительного битума - изоляционный: БНИ-IV-3, БНИ-IV. Таким обрабатывают подземные трубопроводы для защиты их от коррозии.

Удельный вес битума - 0,95…1,50 г/см3.

Битум кровельный

Рулонные материалы (рубероид, рубемаст, еврорубероид и другие), мягкая черепица шинглас изготавливают из кровельного битума марок:

БНК 90/30 используют для покрытия кровли, организации финишного слоя;
БНК 40/180 подходит для пропитывания поверхностей с целью гидроизоляции;
БНК 45/190 служит материалом для изготовления кровельных материалов.

Температура плавления битума у кровельной разновидности материала небольшая, она не обязательно пропорциональна твердости покрова. Для данного типа важна пластичность листа, которую обеспечит полотно именно с мягкой текстурой.

Дорожный битум

В группу дорожных битумов входят несколько разновидностей материала по марке. Основное их отличие - климатическая зона, ведь дороги - это ответственные коммуникации. Рассматривая регионы, определяют максимальные и минимальные температуры:

Для регионов с низкими температурами, зимой редко поднимающимися выше -20°С выбирают битумы марок БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300.
Для умеренной зимы -20…-10°С подходят марки БНД 60/90 и ранее перечисленные 90/130, 130/200, 200/300.
На местности с температурами зимой в пределах -10…-5°С дорожное полотно укладывают с применением битума БНД 40/60, БН 90/130, БН 130/200, БН 200/300.
Для теплых регионов со средней температурой зимой +5°С применяют углеводороды марок БНД 40/60, БН 90/130, БН 130/200, БН 200/300 и ранее перечисленные.

Технология приготовления и нанесения

С рулонными материалами из битума для кровли и гидроизоляции всё просто - их раскатывают по конструкциям или по кровле и фиксируют наплавлением или приклеиванием на расплавленный битум. Последний, в свою очередь, может применяться как самостоятельный компонент в строительстве. Для этих целей его нужно правильно подготовить.

Существует 2 формы продажи битума:

Твёрдая;
Готовая жидкая.

Готовые мастики размешивают и наносят на поверхность кистью. Стоят такие растворы дороже твердого битума, а в качестве практически не уступают, но и не выигрывают, кроме удобства.

Чем растворить битум, если он загустел? Подойдут керосин, бензин и уайт-спирит. Их добавляют в небольшом количестве, дожидаются реакции с мастикой и тщательно размешивают. Этими же веществами можно вывести битумное пятно с поверхности пола, автомобиля или ткани.

Чтобы растворить твердый битум, понадобится газовая горелка и толстостенный котел с крышкой. Материал крошат на кусочки небольшого размера и заполняют ими емкость на 2/3. Нагревают котел до заданной в марке температуры, возможно превышение на 10-15°С. При этом, следует следить и за температурой, и за временем: градусов горелки может быть больше, тогда раствор расплавится быстрее, но перегрева допускать нельзя - качество углеводорода будет падать. Температура кипения битума у разных марок своя, самой высокой считается +200°С.

Во время нагрева всплывающие твердые частицы следует вылавливать и утилизировать.

Нагретый раствор наносят на поверхности широкой кистью и валиками. Следует соблюдать технику безопасности при работе с горячим материалом, использовать индивидуальные средства защиты.

Средний расход битума на 1 м2 гидроизоляции при слое 1,5…2,5 мм составляет 1…1,5 кг.

Битум – незаменимая составляющая строительства. Благодаря своим уникальным характеристикам, битум надежно закрепился в строительной промышленности. Его практичность, долговечность и дешевизна не оставляют ни единого шанса альтернативным стройматериалам.

Битум – это асфальтоподобный материал, полученный искусственным образом. Является итоговым продуктом переработки натуральных битумов, остатков после обработки угля, нефти, сланцевых смол и торфяных экстрактов.

В зависимости от составляющих и характеристик различают несколько разновидностей битума:

Природный/натуральный битум – является побочным материалом при добыче нефтепродуктов из разнообразных горных пород. Характеризуются высокой устойчивостью к воздействию кислот, щелочей, воды.

Строительный битум – продукт нефтяной перегонки и смешивания с разнообразными строительными компонентами (остатками маслопроизводства, асфальтом и пр.). Для работы с кровельными материалами и для высотных работ обычно используется битум марки БНК 45/180, БНК 45/90, БНК 90/40 или БНК 90/30. Характеризуются высокой устойчивостью к намоканию и воздействию высоких температур. По сравнению с кровельными битумами, строительные имеют большую сопротивляемость возгоранию.

Дорожный битум – самый востребованный вид битумов. Основные марки дорожного битума: БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200 и БНД 200/300. Характеризуется большим коэффициентом пенетрации (проникновения в среду). Битумы с большими показателями пенетрации актуальны для северных районов, с меньшими – для южных.

Характеристики битумов постоянно изменяются и совершенствуются. Так, для того чтобы улучшить качества этого стройматериала, в него добавляют различные искусственные добавки, которые направленно усиливают те или иные характеристики. Как правило, такие химические ингредиенты позволяют повысить сопротивление резким перепадам температур, холоду или жаре.

Основные характеристики, по которым можно оценить качество битума:

Растяжимость,

Показатели температуры по хрупкости,

Показатели температуры по размягчению,

Соответственно, химические добавки для битумов направлены на улучшение этих характеристик. Цена битума напрямую зависит от качества и целевого применения стройматериала. Оптимизированные марки, устойчивые к большим нагрузкам и обладающие хорошей растяжимостью, будут стоить дороже. Как правило, все необходимые показатели отражены на маркировке битума.

Применение битума

Разновидность битума определяет сферу его применения в строительстве.

Природный битум

Сегодня строительный или дорожный битум пользуется большой популярностью. Но не смотря на очевидное превосходство искусственного битума в массовом строительстве, натуральный или природный битум активно применяется в других промышленных отраслях.

Натуральный битум с особыми характеристиками (неокисленный состав) очень популярен для строительства дорог в западных странах. Неокисленный качественный битум можно производить только на оборудовании нового поколения. На Западе имеется масса подобных производств, чем и объясняется разница в востребованности природного битума на территории постсоветского пространства и в западных странах. Прочувствовать эту разницу может каждый автомобилист, сравнив качество дорожного полотна.

Дорожный битум

Дорожный битум прекрасно зарекомендовал себя при работе в самых тяжелых и неблагоприятных условиях. Он отлично выдерживает большие нагрузки, что и делает его идеальным материалом для строительства дорожного покрытия. Он широко применяется в изготовлении асфальтобетона и асфальта.

В качестве составляющего асфальтных покрытий, дорожный битум выполняет функцию связующего компонента, удерживая все ингредиенты вместе. Благодаря его отличительным характеристикам щебень, речной песок и остальные ингредиенты асфальтовой смеси образуют прочную однородную массу.

Плотность битума разделяет его на два вида:

вязкий,
жидкий.

Вязкий битум актуален в роли вяжущего средства для строительства или ремонта дорог. Жидкий битум используется для увеличения сезона постройки дорожного покрытия.

Качество и долговечность дорожного покрытия во многом зависит от характеристик дорожного битума и степени его соответствия нормам ГОСТа. Использование высококачественных материалов значительно повышает сроки эксплуатации дорог, позволяет избежать появления трещин, выбоин и подобных дефектов. Купить битум высокого качества можно у завода-производителя или у прямых поставщиков.

Строительный битум

Без строительного битума не возможна ни одна работа по заливке фундамента, кровельные или ремонтные манипуляции. Строительный битум получается в процессе переработки нефти и бывает двух видов: твердый и жидкий.

Твердую разновидность битума удобно транспортировать, но она требует разогрева на месте проведения строительных работ. Размягчение твердых слитков осуществляется при помощи специального оборудования – битумоварок. Температура битума должна быть довольно высокой, чтобы успешно применять его для строительства кровли или гидроизоляции.

Жидкий битум требует специальных условий транспортировки – он доставляется на место проведения строительных работ в специальной машине-битумовозе, приспособленной для транспортировки темных нефтяных продуктов. Особенность жидкой разновидности битума в том, что ее необходимо использовать в максимально сжатые сроки. Он применяется для заделки швов на зданиях, изготовления битумных мастик и кровельных работах.

Все виды битумов подходят для качественной гидроизоляции зданий, труб или фундаментов. Это самый дешевый, быстрый и удобный способ обеспечить сооружению долгий срок эксплуатации. Расход битума напрямую зависит от характера работ и характеристик материала. Прежде чем приобрести битум, внимательно ознакомьтесь с его маркировкой.

Получение высококачественных битумов из нефтей разной природы (компонентый состав) возможно при правильном определении не только вклада того или иного процесса в общую технологическую схему производства, но и последовательности их проведения.
Битум — это продукт черного цвета с плотностью около единицы, с низкой тепло- и электропроводностью. Он прекрасно противостоит воздействию различных химических реагентов, водо- и газонепроницаем, устойчив к действию различных видов радиации и длительному тепловому воз¬действию. Именно такие ценные качества битумов в сочетании с низкой стоимостью и массовым производством сделали их незаменимыми во многих областях хозяйства.
Будучи веществом аморфным, битум не имеет температуры плавления. Переход от твердого состояния к жидкому характеризуется температурой размягчения, которая обычно определяется по методу «кольца и шара». Твердость битумов оценивается путем измерения пенетрации, а пластичность - растяжимостью (дуктильностью).
Битумы не растворимы в воде, полностью или частично растворимы в бензоле, хлороформе, сероуглероде и др. органических растворителях; плотностью 0,95—1,50 г/см3.
Как будет подробно рассмотрено ниже, нефтяные битумы по способу производства делятся на остаточные, окисленные и компаундированные. Остаточные битумы - мягкие легкоплавкие продукты, окисленные - эластичные и термостабильные. Битумы, получаемые окислением крекинг-остатков, содержат большое количество карбенов и карбоидов, которые нарушают однородность битумов и ухудшают их цементирующие свойства.

СОСТАВ БИТУМОВ

Элементный состав

Нефтяные битумы представляют собой полутвёрдые и твёрдые продукты, состоящие из углерода и водорода, содержащие определённое количество кислород-, серо-, азотсодержащих соединений, а также целый ряд металлов (Fe, Wg, V, Ni и др.)
Элементный состав их следующий, масс. %: углерода 80—85, водорода 8—11,5, кислорода 0,2—4. серы 0,5—7, азота 0,2—0,5.

Компонентный состав

Нефтяные битумы - это дисперсные системы, в которых дисперсионной средой являются масла и смолы, а дисперсной фазой - асфальтены. В зависимости от степени агрегирования и пептизации нефтяные битумы образуют различные мицеллярные системы - золи, золи-гели, гели.
Компонентный состав битума предопределяет его коллоидную структуру и реологическое поведение и тем самым - технические свойства, которые характеризуются условными показателями качества, определяемые в стандартных условиях. Рассмотрим основные из них.
Из-за большого многообразия соединений, входящих в состав битума, не представляется возможным выделить какие-либо индивидуальные вещества из этой сложной смеси. Кроме того, основная масса соединений, входящих в его состав, представляет собой вещества гибридного характера. Единственный класс соединений, которые можно выделить из битумов в более или менее чистом виде, — это парафины. Сложность состава битумов подтверждается и тем, что их молекулярно-весовое распределение охватывает границы от 300 до 40000 и более. Все это является причиной того, что анализ битумов затруднителен, неточен и преследует своей целью выделить лишь характерные группы, отличающиеся большим или меньшим однообразием их состава.
В состав нефтяных битумов входят следующие группы веществ, различающихся по растворимости:
- асфальтены (наиболее высокомолекулярные соединения нефти), которые растворимы в хлороформе, сероуглероде, не растворяются в спирте, эфире и ацетоне. Асфальтены обуславливают твёрдость и высокую температуру размягчения битума, смолы - его эластичность и цементирующие свойства, масла - морозостойкость;
- асфальтогеновые кислоты - кислые смолистые вещества, растворимые в спирте, хлороформе, плохо растворимые в бензине;
- нейтральные смолы, растворимые в нефтяных маслах, бензоле, эфире, хлороформе и уплотняющиеся при нагревании и кислотной обработке в асфальтены;
- нефтяные масла;
- карбены - высокомолекулярные вещества, образующиеся вследствие уплотнения асфальтенов в присутствии серы; растворимы в пиридине, сероуглероде;
- карбоиды - вещества не растворимые в органических растворителях.
Более подробно рассмотрим некоторые из них.

Масла

Наиболее легкой частью битумов являются масла. Состав масляного компонента зависит не только от природы исходной нефти, но и от условий получения остатка. К тому же именно состав масляного компонента гудрона меняется наиболее значительно при изменении глубины отбора дистиллятных фракций в процессе перегонки нефти.
С повышением содержания масел в битумах, а точнее соотношения масла: асфальтены повышается пенетрация, понижаются температура размягчения и температура хрупкости, уменьшается вязкость. Максимальное значение дуктильности достигается при соотношении масла: асфальтены, равном 2:5. Увеличение содержания масел в битумах одних и тех же марок из разного сырья понижает когезию.
Однако различное содержание в маслах групп углеводородов (парафино-нафтеновых, моно-, би- и полициклических) по-разному влияет на свойства битумов. Кроме того, это вызвано и существенными различиями в составе каждой из названных групп.

. Парафино-нафтеновые углеводороды

Само название группы парафино-нафтеновых углеводородов говорит о смешанном характере этой фракции, в которую, наряду с парафинами нормального и изостроения, могут входить соединения с 5- и 6-членными циклопарафиновыми кольцами. Кроме того, могут встречаться и соединения с ароматическими кольцами. Содержание этой группы углеводородов в гудронах может достигать 60% и более. Парафино-нафтеновые углеводороды являются пластификаторами в битуме, причем замена их на моноциклоароматические углеводороды не может компенсировать их пластифицирующее действие. С повышением отношения насыщенные: асфальтены наблюдаются понижение температуры размягчения, повышение пенетрации и дуктильности и понижение температуры хрупкости, причем большее влияние этого соотношения проявляется в битумах, полученных из более тяжелого остатка.
Большое влияние на свойства битумов оказывают твердые парафины. Их содержание в сырье не должно превышать 3—6%. Превышение этих значений, по мнению авторов, приводит к резкому понижению структурно-механической прочности битумов. Такие особенности влияния парафиновых углеводородов на свойства битумов вынуждают применять особые технологические приемы при переработке парафинистых нефтей, например, повышать глубину отбора масляных фракций.

Моноциклические ароматические углеводороды

Характерной особенностью моноциклоароматических углеводородов является наличие в их составе бензольного ядра. Кроме того, в состав их молекул могут входить от 1 до 3 и более нафтеновых колец, наряду с более или менее длинными алкильными цепями. В состав этой фракции могут входить S, N и О, и поэтому ее название носит условный характер.

Полициклические ароматические углеводороды

Полициклоароматические углеводороды обычно содержатся в незначительных количествах в битумах. Кроме того, их выделение затруднено. Вероятно, они являются переходной фракцией от масел к смолам.

Смолы

Основным структурным элементом этих углеводородов являются, по-видимому, кон¬денсированные системы типа нафталина, которые также могут входить в состав гибридных структур, состоящих из трех и более циклов. Смолы отличаются еще более высокой степенью конденсации. Углеродный скелет молекул смол представляет собой полициклическую систему, состоящую преимущественно из ароматических колец высокой степени конденсации с алифатическими заместителями. Было показано, что в среднем на молекулу смолы приходится 5—6 колец, из них 3—4 ароматических. Элементный состав смол отличается высоким соотношением содержания С и Н (С - 79-87 %; Н — 8,5-9,5 %). Кроме того, для смол характерно высокое содержание гетероатомов S, N и О, а также металлов. Молекулярный вес смол порядка 800—1200.
Вероятно, в составе смол нет чистых углеводородов. Сера в основном входит в состав циклических структур. Ее содержание в смолах может достигать 10%. Также велико может быть и содержание кислорода. Азот не всегда присутствует в смолах, хотя иногда его содержание достигает 2% и более.

Асфальтены

Большое влияние на структуру и свойства битумов оказывают асфальтены — твердые аморфные вещества, окрашенные в темный цвет, — от темно-бурого до черного. Плотность их больше единицы. При нагревании они разлагаются без плавления. При хранении на воздухе, особенно под действием солнечного света или других видов радиации, асфальтены переходят в нерастворимое состояние. В асфальтенах содержится 80—88% углерода и 7,3— 9,4% водорода при примерно одинаковом отношении С: Н, равном 9—11 (процентное). Обычно в значительном количестве присутствуют гетероатомы: серы — до 9%, азота — до 1,5%, кислорода—до 9%. Это означает, что практически во всех асфальтеновых молекулах находятся гетероатомы.
Кроме того, в состав асфальтенов обычно входят металлы (Fe, V, Ni и др.), которые могут находиться, в частности, в виде порфириновых комплексов.
Определение молекулярной массы асфальтенов сталкивается со значительными трудностями, поскольку молекулы их склонны к ассоциации. Чтобы уменьшить это явление, искажающее результаты анализа, приходится прибегать к повышенным температурам и разбавленным растворам, что сказывается на точности определения. Все это приводит к результатам, которые значительно отличаются в зависимости от применяемого метода (от 900 до 140000). Следует отметить, что степень полидисперсности асфальтенов очень высока.
Асфальтеновые молекулы представляют собой полициклическую ароматическую сильно конденсированную систему с короткими алифатическими цепями в качестве заместителей ароматического ядра; среди циклических структурных элементов молекулы, наряду с карбоциклами, присутствуют также пяти- и шестичленные гетероциклы. Следует отметить, что асфальтены выделяются из битумов на основании их нерастворимости в низкомолекулярных парафиновых углеводородах (С5—C7). И причиной их нерастворимости может быть не только наличие конденсированных ароматических структур, но и наличие полярных групп. Методы анализа, такие как рентгеновская дифракция, масс-спектрометрия и парамагнитный резонанс, показали, что в состав молекул асфальтенов входят ароматические системы, состоящие из двумерных дискообразных пластин, имеющих диаметр в пределах от 8,5 до 15 Ангстрем. Эти величины соответствуют размерам периконденсированных полиядерных ароматических углеводородов приблизительно с 7—18 кольцами. Большинство из них имеет короткие алкильные заместители. В молекулу может входить от 3 до 7 таких пластин, соединенных между собой алкильными цепочками, состоящими из 4-5 атомов углерода. Изучение спектров парамагнитного резонанса битумов показало, что основным источником парамагнетизма являются асфальтены. Как выяснилось, в 1 г асфальтенов содержится 2—4*10 свободных радикалов, что соответствует примерно одному парамагнитному центру на 100 молекул (при молекулярном весе-2000).

Битум считается одним из самых древних строительных материалов. Сферы его использования на сегодняшний день просто не знают предела. В статье разберем, что такое битум, где его купить и какова примерно цена битума.

Что такое битум

Данный материал представляет собой смолоподобное вещество, сделанное на основе консистенции углеводорода, кислорода, серы и азота. Если переводить это слово с латинского языка, то значение будет «горная смола». Многие удивляются, почему это битум так часто используют в строительстве? Но ответ не заставляет себя ждать. Материал отлично сочетает в себе устойчивость к влиянию многих солей, кислот и щелочей, также битум обладает превосходными водонепроницаемыми свойствами. Именно благодаря этому получается использовать его во многих сферах строительства, особенно это касается гидроизоляции.

Некоторые думают, что битумное вещество – это полностью искусственный материал, однако это заблуждение. Есть еще и природный битум, о котором сейчас и пойдет речь.

Разновидности битума

1. Природный. Представляет собой твердое или вязкое вещество, которое состоит из углеродных. Найти его можно лишь в месторасположениях залегания нефти. Обнаружить даже там чистый битум – это очень редкое явление.

2. Асфальтовый. Его обнаруживают и добывают намного чаще природного битума. Располагается в горных породах, которые разламывают и превращают в порошок. Именно таким способом и получают дорожный битум.

3. Нефтяной. Относится к искусственному виду. Создается он в процессе обработки нефти. В итоге получают продукты такие как: керосин, бензин и лигроин.

Главные свойства битума – возможность растворяться в органических растворителях, возможность сгорать и прилипать к разным поверхностям.

Битум по форме:

1. Жидкий.

2. Вязкий.

3. Твердый.

В каких областях применяют битум?

Как говорилось ранее, сферы применения данного материала широки. В первую очередь, это строительство дорог. Практически все асфальты делают из данного материала. Вы также можете использовать его при создании дорог у вас перед участком, но для этого придется изучить все правила пользования данным материалом.

Области применения битума:

1. Монтаж кровли.

2. Гидроизоляция.

3. Кабельная отрасль.

4. Резиновая отрасль.

5. Аккумуляторы.

6. Производство лаковых и красящих средств.

7. Металлургия.

8. Добыча и переработка нефти.

Как битум применяют в частном строительстве?

Данный строительный материал – самый лучший вариант при гидроизоляции. Востребованность он получил благодаря несложности обслуживания и невысокой цене. Довольно-таки популярный битум при строительстве цокольных помещений.

Как правильно работать с битумом?

Материал довольно-таки широко используют для создания гидроизоляции. После приобретения битума, его необходимо разогреть. Делается это в специальной варке или котле, необходимо довести строительный материал до жидкого состояния. Именно в таком виде его наносят на обеспыленную поверхность шпателем, кистью либо же просто выливают его и распределяют по основанию специальным инструментом для битума.

Остывает этот кровельный материал практически моментально, поэтому нагревать его заранее не нужно, иначе вам придется его снова нагревать. Довести битум до жидкой консистенции нужно непосредственно перед нанесением его на основу.

Как нагреть битум?

Котел должен быть сделан из плотного материала, обязательно наличие крышки. Толщина стен емкости не должна быть меньше 5 миллиметров, иначе строительный материал начнет подгорать и ничего у вас не получится. Прежде чем поместить битум в емкость, его заранее вынимают из упаковки, в которой он продавался и раскалывают на маленькие части, лучше делать это в утреннее время суток. Далее полученные доли битума складывают в котел, их объем не должен быть больше 3⁄4 объема битумоварки.

Для обеспечения оптимального и правильного нагрева, нельзя включать сильный огонь, достаточно среднего прогрева. Расплавляют кровельный материал до получения однородной массы. Во время этого процесса на поверхность жидкого состава могут всплывать разные смеси (компоненты), которые сразу снимают. Лучше для это цели использовать металлическое сито, к примеру, жестяную банку с пробитыми в ней отверстиями. Банку крепят на длинную палку, чтобы не обжечься. Во время разогрева строительный материал шипит и пенится, таким образом, с него уходит лишняя влага.

Какая должна быть температура при нагревании битума?

Что такое битум, мы с вами выяснили, а вот при какой температуре его разогревают, сейчас разберемся. Она может варьироваться от 150 до 200 градусов по Цельсию. Если вы поставили температуру 165 градусов, то материал разогревают 180 минут, если температура доходит до отметки 200 градусов, то не более 60 минут.

Обратите внимание! Не устанавливайте температура свыше 200 градусов выше ноля, из-за этого могут ухудшиться свойства материала, и в нем появится кокс, который никому в данном случае не нужен. Перегрев можно обнаружить по появлению желтого дыма и пузырей на расплавленном материале.

Если нагреть битум при температуре около 235 градусов выше ноля, то в этом случае материал может загореться. Вам нужно будет быстро выключить огонь, закрыть битум крышкой. Он использоваться при строительстве больше не будет, иначе кровельный материал треснет и потеряет свой цвет. нагревают битум пока он не станет однородной консистенции, а поверхность не покроется глянцем. Наносится такая жидкая субстанция слоем 2 миллиметра.

Где купить и сколько стоит битум

Раз уж мы говорим о кровельном строительном материале, то не удивительно, что приобрести его можно в строительном магазине. Только обратите внимание на то, что не любой магазин его продает. Даже в интернете такого материала не очень много, так что вам придется хорошенько поискать. Если сравнить цены магазинов, то можно сказать, что цена битума напрямую зависит от количества килограмм в упаковке и производителя. К примеру, битум 25 кг стоит 750 рублей, строительный БН90 (40 кг) – 1200 рублей. Можно купить данный материал в мешках, цена битума варьируется также от его веса. За кг материала вам придется отдать примерно 70 рублей.