что такое битум и для чего он предназначен
Битум, свойства, состав, добыча и применение
Битум, свойства, состав, добыча и применение.
Битум – это твёрдый или смолоподобный продукт, представляющий собой смесь углеводородов и их азотистых, кислородистых, сернистых и металлосодержащих производных.
Битум, характеристика и виды:
Битум (от лат. bitūmen — горная смола, асфальтовый) – это твёрдый или смолоподобный продукт, представляющий собой смесь углеводородов и их азотистых, кислородистых, сернистых и металлосодержащих производных. Битум представляет собой аморфное вещество, а, значит, проявляет свойства жидкости в твёрдом состоянии и не имеет температуры плавления.
С давних времен битум является одним из самых распространенных инженерно- строительных материалов. Природный битум, иначе – «земляная смола», применялся для прикрепления наконечников древних копий. Битум делал посуду древнего человека водонепроницаемой (посуда из битума предшествовала глиняной). Также в древности природный битум часто использовался как связующее вещество при работе с мозаикой и для создания изделий из полудрагоценных камней. В Древнем Египте его применяли для мумификации и бальзамирования.
Битумы бывают природными и искусственными.
Химический (компонентный, углеводородный и элементный) состав битума:
Битумы имеют довольно сложный химический состав. Например, они могут состоять из предельных углеводородов от С9Н20 до С30Н62.
Все разнообразные органические углеводородные соединения, которые образуют битум, можно объединить в три группы: твердая составляющая, смолы и масляные фракции.
Свойства битума, как дисперсной системы, определяются соотношением входящих в него составляющих: асфальтенов, парафинов, масел и смол. При повышении содержания асфальтенов и смол возрастает твердость, температура размягчения, а также хрупкость битума. А масла, которые частично растворяют смолы, делают его легкоплавким и мягким. Пластичность битума повышается при снижении молекулярной массы смол и масел. В нефтяных битумах содержится парафин, который способствует ухудшению их свойств, повышая хрупкость при понижении температуры. Поэтому необходимо, чтобы битум содержал парафин не более 5%.
С точки зрения элементного состава в битуме присутствуют следующие химические элементы:
Химические свойства битума:
Физические свойства битума:
| Наименование параметра: | Значение: |
| Плотность, г/см 3 |
(зависит от температуры, давления и химического состава)
Добыча природных битумов:
Чистый природный битум встречается довольно редко. В основном он встречается в составе битуминозных песков. Разработка месторождений природных битумов зависит от физических свойств исходного сырья, глубины и условий залегания.
Скважинными внутрипластовыми способами разрабатывают месторождения жидких природных битумов, залегающих на глубине более 100 метров. Этим способом добывают битумы сквозь скважины, пробуренные на поверхности, путем термического воздействия на насыщенные битумом породы. При этом коэффициент извлечения битума составляет в среднем 30 %.
Есть еще способ добычи битумов в шахтах с помощью системы дренажных скважин, прорубленных из горных выработок. Это шахтный дренажный способ добычи. Битум вытекает самотеком через эту систему скважин.
Применение битумов:
По применению битумы делят на три основные вида: строительные, дорожные и кровельные.
Строительные битумы – это битумы, которые используются в строительстве и гидроизоляционных работах. Такие битумы маркируются следующим образом: БН 50/50, БН 70/30, БН 90/10.
Расшифровка: БН – битум нефтяной, БНД – битум нефтяной дорожный, БНК – битум нефтяной кровельный, первое число – обозначение температуры размягчения, второе – обозначение пенетрации.
Дорожные битумы являются самым востребованным видом битумов и применяются в дорожном строительстве. Они характеризуются большим коэффициентом пенетрации. Основное их отличие друг от друга – это климатическая зона, в которой они применяются.
Кровельные битумы применяют в производстве кровельных материалов: рубероида, рубемаста, гидростеклоизола, пергамина, мастики, рубитэкса, битумной бумаги, рубитэкса, рубитэкса, стеклоэласта, рубитэкса, праймера. Для пропитки используют битумы марок БНК 45/180 и БНК 45/90. Для получения покровного слоя – битумы марок БНК 90/40 и БНК 90/30.
Битум
Битум – это твердое или смолистое вещество из углеводородов и их производных в виде азотистых, сернистых, кислородо- и серосодержащих соединений. Название происходит от лат. bitumen, что означает «горная смола» и «асфальтовый».
Фракционный (химический) состав и характеристики битума
Битум поддается полному или частичному растворению органическими веществами, включая бензол, хлороформ, сероуглерод. Нефтепродукт нерастворим в воде. Битум бывает разных видов, но в большинстве из них в состав входят компоненты в следующем количестве:
Все вещества в составе по консистенции делятся на 3 группы:
В зависимости от состава битум может иметь разные свойства. Если в нем преобладают асфальтены, материал приобретает твердость, но одновременно становится более хрупким и начинает плавиться под влиянием высокой температуры.
Важные характеристики и свойства:
Способы получения битума
Битум может быть естественным (природным) или искусственным (техническим). Природный представляет собой полезное ископаемое органического происхождения. В особенно большом количестве встречается в регионах с большими залежами нефти.
Природный битум может иметь твердую форму или вязкую консистенцию. Образуется в ходе природного окисления и полимеризации нефти, происходящих при нарушении герметичности нефтяных залежей. Добыча ведется разными методами:
Карьерный и шахтный методы имеют коэффициент извлечения битума 85-90%. Способы применимы для месторождений горных пород, которые обладают насыщенностью более 10% и глубиной залегания 60-90 м.
С учетом состава исходной нефти и особенностей ее переработки битум делится на разные классы:
Особое распространение получили асфальтовые битумы, которые образуются в горных породах с пористой структурой. Их перемалывают до порошкообразного состояния, после чего используют в укладке дорожных покрытий.
Технический (искусственный или синтетический) битум – побочный продукт перегонки нефти, сланцев и каменного угля. Известным способом получения выступает вакуумная перегонка мазута. В зависимости от способа нефтепереработки битум бывает:
Особое внимание при получении битума уделяют содержанию парафинов, поскольку они негативно влияют на пластичные характеристики. Чтобы этого избежать, количество парафиновых составляющих ограничивают 5%.
Способы (область) применения
Битум – древнейший строительный материал, который был известен человеку еще в эпоху неолита. Тогда его использовали для изготовления посуды, изоляции редких видов дерева в строительстве, в качестве связующего в мозаиках из полудрагоценных камней и раковин.
Природный битум – не товарный продукт. Чтобы сделать его таким, необходимы дополнительные технологические процессы. После этого материал становится подходящим для использования в разных сферах:
При использовании в строительстве битум проявляет несколько недостатков: низкую упругость, склонность к высыханию и высокую термочувствительность, которая проявляется в виде хрупкости при низкой и размягчении при высокой температуре. Чтобы устранить эти минусы, используют модифицированный битум, в который добавляют модификаторы, улучшающие свойства продукта.
Дополнительно битум используют как электроизоляцию в электротехнической промышленности, в отделке деревянных, кожаных и бумажных изделий, в изготовлении аккумуляторных мастик, изготовлении кабельной и лакокрасочной продукции, в прецизионном литье.
Особенности транспортировки и хранения
Битум транспортируют в автомобильных или железнодорожных цистернах, куда продукт переливают методом герметичного налива. Этот способ обеспечивает профилактику поражений обслуживающего персонала вследствие высокой температуры нагрева нефтепродукта.
Регламентирующие документы (ГОСТы, ТУ)
Дорожные битумы производятся в соответствии с ГОСТ 22245-90 и ГОСТ 33133-2014, а модифицированные – по ГОСТ Р 52056-2003.
Битум: виды, характеристики, свойства, применение, маркировка, фото, видео
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.
Характеристики битума
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:
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:
• 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.
Физические свойства битума:
| Наименование параметра: | Значение: |
| Плотность, г/см 3 |
(зависит от температуры, давления и химического состава)
Способы получения битума
Битум может быть естественным (природным) или искусственным (техническим). Природный представляет собой полезное ископаемое органического происхождения. В особенно большом количестве встречается в регионах с большими залежами нефти.
Природный битум может иметь твердую форму или вязкую консистенцию. Образуется в ходе природного окисления и полимеризации нефти, происходящих при нарушении герметичности нефтяных залежей. Добыча ведется разными методами:
Карьерный и шахтный методы имеют коэффициент извлечения битума 85-90%. Способы применимы для месторождений горных пород, которые обладают насыщенностью более 10% и глубиной залегания 60-90 м.
С учетом состава исходной нефти и особенностей ее переработки битум делится на разные классы:
Особое распространение получили асфальтовые битумы, которые образуются в горных породах с пористой структурой. Их перемалывают до порошкообразного состояния, после чего используют в укладке дорожных покрытий.
Технический (искусственный или синтетический) битум – побочный продукт перегонки нефти, сланцев и каменного угля. Известным способом получения выступает вакуумная перегонка мазута. В зависимости от способа нефтепереработки битум бывает:
Особое внимание при получении битума уделяют содержанию парафинов, поскольку они негативно влияют на пластичные характеристики. Чтобы этого избежать, количество парафиновых составляющих ограничивают 5%.
Способы (область) применения
Битум – древнейший строительный материал, который был известен человеку еще в эпоху неолита. Тогда его использовали для изготовления посуды, изоляции редких видов дерева в строительстве, в качестве связующего в мозаиках из полудрагоценных камней и раковин.
Природный битум – не товарный продукт. Чтобы сделать его таким, необходимы дополнительные технологические процессы. После этого материал становится подходящим для использования в разных сферах:
При использовании в строительстве битум проявляет несколько недостатков: низкую упругость, склонность к высыханию и высокую термочувствительность, которая проявляется в виде хрупкости при низкой и размягчении при высокой температуре. Чтобы устранить эти минусы, используют модифицированный битум, в который добавляют модификаторы, улучшающие свойства продукта.
Дополнительно битум используют как электроизоляцию в электротехнической промышленности, в отделке деревянных, кожаных и бумажных изделий, в изготовлении аккумуляторных мастик, изготовлении кабельной и лакокрасочной продукции, в прецизионном литье.
Разновидности
Битумы классифицируются по нескольким признакам. Первый критерий – происхождение и состав.
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:
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:
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:
Особенности транспортировки и хранения
Битум транспортируют в автомобильных или железнодорожных цистернах, куда продукт переливают методом герметичного налива. Этот способ обеспечивает профилактику поражений обслуживающего персонала вследствие высокой температуры нагрева нефтепродукта.
Регламентирующие документы (ГОСТы, ТУ)
Дорожные битумы производятся в соответствии с ГОСТ 22245-90 и ГОСТ 33133-2014, а модифицированные – по ГОСТ Р 52056-2003.
Битум. Виды и состав. Применение и марки. Плюсы и минусы
Битум – это твердое или смолоподобное вещество, применяемое в качестве связующего в строительной сфере. Его отличительным качеством выступают высокая адгезия к различным поверхностям и гидрофобность. Вещество имеет темно-коричневый или черный цвет.
Технические свойства битума и его маркировка
Данное вещество не растворяется в воде. Для его растворения применяются специальные органические растворители. Вязкость материала во многом зависит от окружающей температуры. Чем теплее, тем он жиже. Битум не имеет пор, поэтому совершенно не пропускает воду. Материал подлежит маркировке, отображающей его главные физические качества. Маркировка состоит из двух цифр написанных через дробь. Первое число отображает температуру размягчения материала. Вторая цифра указывает температуру, при которой вещество начинает крошиться от механического воздействия.
Из чего состоит битум
Все виды битума являются смесью нескольких базовых веществ. К их числу относятся:
Присутствующие в составе битума нефтяные масла в среднем составляют 30-60% от общего объема вещества. Именно они придают материалу характерную вязкость и термическую пластичность. Смолы в составе обеспечивают материал свойством прилипать к различным поверхностям. Доля смол в битуме может составить 20-40%. Третьим компонентом битума выступают асфальтены, часть которых колеблется в пределах 10-40%. Они дают характерную твердость и тугоплавкость материала, что и определяет его ценность в строительной сфере. Асфальтогеновые кислоты присутствуют в битуме в очень малых количествах не более 3%. Они также делают поверхность липкой.
Виды битума в зависимости от происхождения
Существует 2 категории битумов принципиально отличающиеся по способу получения материала:
Несмотря на разность происхождения, все они получаются из одного сырья. Для изготовления искусственного битума используется специальное оборудование, позволяющее выделить его из нефти. Природный материал образован естественным образом и добывается как ископаемое, сразу готовое к применению.
Искусственный
Данный тип битума является вторичным продуктом, получаемым при переработке нефти. При отборе из нее топлива и смазки получается гудрон. В результате продувки воздухом или нагрева он превращается в нефтяной битум. Продукт полученный таким образом называется окисленным. Его характерным качеством является достаточно высокая эластичность и тепловая устойчивость.
В том случае, если нефть поддается отгонки для вывода топлива с помощью вакуумной установки, то образованный в результате производства осадок является остаточным битумом. Его отличительным качеством выступает более высокая твердость и низкая вязкость.
Если переработка нефти осуществляется путем ее разложения для выхода бензина, что сопровождается высокими температурами, то полученный в результате осадок обладает хрупкостью. Это совершенно другой по качеству материал, который называют крекинговым битумом.
Природный
Данный материал является природным ископаемым. Он присутствует в горной породе, добывается из которой путем ее нагрева или растворения специальными растворителями. Кроме пластового битума также бывает поверхностный, выступающий на поверхность подобно водоемам. Битумы природного происхождения имеют очень высокое качество, поэтому в основном применяются для изготовления герметиков и лакокрасочных материалов.
Марки битумов применяемых в строительной сфере
Для изготовления различных стройматериалов и выполнения строительных задач применяются жидкие, полутвердые и твердые битумы. Для каждой конкретной задачи используется материал с соответствующим температурным диапазоном, определяющим порог его размягчения и приобретение хрупкости.
В зависимости от качества, битум могут использовать для:
Для выполнения основных строительных работ применяются битумы нефтяных марок БН 50/50, БН 70/30 и БН 90/10. Для пропитки кровельных материалов используются битумы нефтяные кровельные. Они имеют маркировку БНК 45/180, БНК 45/90, БНК 90/40, БНК 45/180 и БНК 90/30. Данные материалы воспламеняются при температуре не менее +240°С, что делает их применение для пропитки кровельной гидроизоляции вполне безопасным. Битумы нефтяные дорожные используются для производства асфальта. В первую очередь это марки БНД 40/50, БНД 60/90, БНД 130/200, БНД 90/130.
Популярные строительные материалы на основе битума
Существует достаточно широкий ассортимент товаров для строительства, в состав которых входит битум, являющийся их незаменимым компонентом.
Примерами таких стройматериалов выступают:
Битумные краски
Применяются крайне редко, поскольку имеют только коричневый либо черный цвет. Чаще всего их используют для защиты поверхностей постоянно контактирующих с водой. Отличительным свойством таких красок является сохранение эластичности даже спустя много времени после нанесения. Благодаря возможности снижения вязкости материала путем добавления растворителя его нанесение на поверхность возможно как ручным способом с помощью кисти или валика, так и пульверизатором.
Наплавляемая кровля
Существует очень большой ассортимент кровельных материалов, в состав которых входит битум. Несмотря на разнообразие, все они имеют примерно одинаковую структуру. Это листовые материалы, в основании которых применяется стекловолокно, бумага и т.д. Поверх него наносится пропитка из битума. Для увеличение механической прочности и износостойкости лицевая сторона такого кровельного стройматериала обсыпается каменной крошкой. Она предотвращает слипание в рулоне при скручивании.
Кровельные материалы полученные на основе битума позволяют делать плоскую эксплуатируемую кровлю. По уровню гидроизоляции она существенно превосходит подавляющее большинство кровель. При нагреве битум расплавляется, благодаря чему листы спаиваются между собой в одну непроницаемую мембрану.
Битумные герметики
Широкое распространение получили герметики на битумной основе, которые применяются для выполнения ремонтных работ по гидроизоляции. В первую очередь они предназначены для ремонта протечек. Ими также пользуются при установке мансардных окон, для заделки швов между кровельным материалом и трубой дымохода, герметизации водосточной системы, заделки трещин в бетоне и прочих минеральных поверхностях. Такой материал не нуждается в прогреве. Он просто выдавливается с помощью монтажного пистолета, а после испарения присутствующих в составе растворителей приобретает резиноподобную консистенцию.
Битумные мастики
Особо широким спросом пользуются мастики на основе битума. Они предназначены для выполнения гидроизоляции. Их используют при обустройстве наплавляемых крыш. Мастики применяется для склеивания различных поверхностей с целью предотвращения проникновения влаги между слоями. Их также применяют для покрытия частей деревянных столбов, предназначенных для вкапывания. Защищенная мастикой поверхность не впитывает влагу, поэтому получает более высокую устойчивость к гниению.
Применение битума в дорожном строительстве
Наиболее массовое применение битум получил в сфере дорожного строительства. Он используется в качестве связующего вещества для изготовления асфальта. Последний в отличие от бетона обладает более высокой устойчивостью к деформации. Уровень прочности и долговечности асфальта напрямую зависит от количества содержащегося в нем битума. Отличительным качеством асфальта является возможность начала его эксплуатации сразу после укладки, а не через 28 дней, как в случае с бетонными дорогами.
Кроме непосредственного использования битума для приготовления асфальтной смеси, он также применяется в сфере дорожного строительства в качестве клейкой основы при выполнении ямочного ремонта автодорог. Для этого в основном выбираются твердые марки битума. Материал разогревается и наносится на поврежденный участок асфальтированной дороги, после чего до момента его застывания сверху закатывается свежим асфальтом. Наличие битума между старым и новым слоем обеспечивает между ними высокую адгезию.
Недостатки битума
Это крайне специфический в работе материал, применение которого сопровождается рядом недостатков:
Инструмент и тара, применяемые при работе с битумом, практически всегда не подлежат восстановлению. Материал безнадежно пачкает поверхности, к которым прикасается. Чтобы бороться с этим недостатком используются специальные смывки, однако их применение в большинстве случаев экономически нецелесообразно. Они эффективны на малых загрязнениях, к примеру, кузове автомобиля, испачканном каплями битума со свежего асфальта.
Конструкции, сделанные с применением битума, имеют достаточно узкий температурный диапазон применения. При повышении температуры они размягчаются, что может повлечь деформации в случае механического давления. Понижение температуры делает их чрезмерно твердыми и хрупкими.