Характеристики и свойства битума: краткий обзор основных качеств. Битум: нефтяные и дорожные технические характеристики Индекс пенетрации битума

Еще в древних временах. Такие столицы, как Вавилон или Ассирия использовали битум в виде строительного материала еще за 3 тыс. лет до н. э. Он отлично выполнял функцию цементирующего или водоизолирующего материала.

Данное вещество можно разделить не несколько групп, которые определяются на основании органического состава строительного материала. Что касается дегтевых битумов, то сюда можно отнести все виды дегтя и пеки. Так, они бывают дегтевыми и природными органическими.

К битумным можно отнести следующие:

• Природный битум. Подобное вещество бывает в жидкой и твердообразной форме, состоящее большей мерой из органических веществ и их производных неметаллического типа. Такое вещество получается в результате природной обработки нефти окислительными полимерами. Главным образом, битум естественного происхождения находится в местах нефтяных рождений или образует специальные асфальтовые болота. К слову, такие породы встречаются редко, а в большинстве случаев они пронизывают так называемые осадочные горные породы;
• Асфальтовый порошок. Битум – вещество, способное храниться в таких горных породах, как известняк. В дальнейшей обработке это вещество извлекается или используется как асфальтовый порошок;
• Искусственный (нефтяной) битум. Материал, получаемый в результате переработки нефти. Технология, с помощью которой проводится обработка, выделяет следующие типы битумов: остаточные, окисленные, крекинговые;
• Гудронный битум. Добывается путем отжима масляных фракций из мазута. Подобное вещество – отличное связующее и основа добычи любого вида битума.

Физико-механические особенности строительных битумов

Сферы использования

Конечно, битумы (как строительные материалы) получили крайне широкое распространение в гидротехническом, дорожном или промышленно-коммерческом строительстве. Сегодня они используются в виде кровельных материалов, способствуют коммерческому строительству и используются при дорожно-ремонтных работах.

Вяжущее органическое вещество отлично сочетается и взаимодействует с резиной или полимером, что позволяет только улучшить общее качество битумных изделий в соответствии с требованиями и нормами современного строительства.

На видео подготовка и использование дорожного битума марок БНД 90/130 и БНД 60/90:

Состав, строение и особенности материала

Средний состав битума варьируется в таком отношении элементов: 75-80% углеродов, 10-15% водорода, до 10% серы и до 5% кислорода. Твердая часть данного строительного материала — это углеводороды и их производные на молекулярном уровне. По своему строению данное вещество напоминает коллоидную систему, в которой асфальтены диспергированы в дисперсионной среде из масла и смолы.

Данные элементы, входящие в состав битумов, определяют также ряд свойств и характеристик, которыми обладает материал. К примеру, повышенный процент содержания асфальтенов и смолы влечет за собой увеличение твердости, плотности и температуры плавления.

В противном случае, то есть при повышенном уровне масел, битум размягчается и становится более легким и легкоплавким. Согласно ГОСТ 22245 90 , содержание масла и смолы в битуме должно быть средним и уравновешенным, иначе он приобретет излишнюю пластичность и вязкость.

Степень вязкости битума напрямую зависит от степени нагревания. Увеличение температуры приведет к увеличению вязкости, а ее уменьшение сделает материал более твердым. При нулевой или минусовой температуре битум становится достаточно хрупким материалом.

Битум также обладает еще одним важным свойством: он не растворяется в воде, но полностью или частично растворяется в кислотных веществах, вроде хлороформа, бензола или сероуглероде, имеет невысокую теплоемкость. Согласно сертификату соответствия, битум должен обладать плотностью, которая находится в пределах 1,5 г/см куб. Но при расчете общей массы битума, вес 1 литра будет рассчитываться через плотность 1 кг/м куб.

Битумы обладают широким спектром особенностей и полезных свойств, которые выводят его на ведущий уровень среди прочих связующих строительных материалов. Гидрофобность и растворимость в большей части современных растворителей, размягчение и увеличение вязкости при постепенном нагревании, пластичность и адгезия – всеми этими свойствами должен обладать качественный битум.

Что такое индекс пенетрации

Пенетрация — это показатель, который характеризует свойства битумов в твердом виде. Иными словами, это глубина, на которую проникает игла при температуре битума в 25 градусов. Для определения данного коэффициента используется специальный прибор Пенетрометр.

Процесс измерения подразумевает замер глубины проникновения калиброванной иглы с учетом заданного промежутка времени и постоянной нагрузкой. Такой замер производится в заданной температуре битума и рассчитывает глубину погружения иглы, что измеряется в отношении 1 к 10 мм. Среди трех подобных измерений выбирается среднее, которое и является индексом пенетрации.

Таблица сравнительных характеристик строительных марок битума

Таблица сравнительных характеристик кровельных марок битума

Стоит упомянуть еще один качественный показатель, который отлично характеризует битум как дорожный (жидкий или вязкий), строительный изоляционный и кровельный — это удельный и объемный вес. Согласно всем технологическим и строительным стандартам, удельный вес битума должен составлять не более 1 г/см. куб. при его температуре кипения. Все эти показатели обязательно указываются в паспорте продукта.

Какой класс опасности имеет битум

Основная проблема, возникающая при , — это необходимость его транспортировки в жидком виде при соответствующей температуре. Поскольку температура в цистерне должна быть свыше, чем 100 градусов, но ниже, чем температура возгорания, то битуму придают 9 класс опасности, который называют «Жидкость при повышенной температуре. Легковоспламеняющаяся». Данное вещество имеет высокую теплоемкость, поэтому к его транспортировке надо подходить с большой внимательностью.

В заключение

— это высококачественное связующее вещество, которое широко используется в строительстве. Данное вещество подойдет для различных типов работ. Транспортировка битума — довольно трудоемкий процесс, который требует не только наличия специальных цистерн, но и технического паспорта.

Не стоит также забывать, что битум — вещество на органической основе, которое имеет свой собственный срок годности, равный 1 календарному году. В связи с некоторыми сложностями при транспортировке, ему вполне можно поставить 4, хотя данный материал попросту незаменим в строительстве.

Еще несколько слов о строительном битуме:

Нефтяные Дорожные Битумы – незаменимые материалы, которые входят в состав асфальтобетонных смесей, а также используются при обработке дорожного полотна и его пропитке. Они производятся путем обработки продуктов нефтеперерабатывающей промышленности с добавлением различных соединений и растворителей. В зависимости от целей, для которых будет применяться битум, он может быть как жидким, так и вязким.

Разновидности дорожных битумов

Вязкий дорожный битум используется при ремонте и прокладывании дорожного покрытия и аэродромных полос. Его технические характеристики зависят от разновидности: БН или БНД.

Битумы нефтяные дорожные (БНД) обладают более высокой температурой размягчения и более низкой температурой хрупкости. Кроме того, пенетрация при 0 о имеет большее значение по сравнению с БН. И требования к БНД по термостабильности выдвигаются более жесткие.

Маркировка нефтяных дорожных битумов

БНД маркируются в зависимости от их технических характеристик. В зависимости от климатической зоны, в которой будут проходить дорожные работы, применяются определенные разновидности битума:

• На территориях, где среднемесячная температура в самый холодный сезон не поднимается выше -20 о, используются БНД марок: 200\300, 130\200 или 90\130;
• В более теплой климатической зоне, где среднемесячная температура холодного сезона не опускается ниже -20 о, помимо перечисленных выше, может использоваться битум марки 60\90;
• При среднемесячной температуре от -5 о до -10 о могут использоваться не только марки БНД, но и БН от 200\300 и до 90\130;
• В самых теплых климатических зонах, где среднемесячная температура зимой не опускается ниже 0 о, используются марки БН 90\130 и 60\90, а также БНД 90\130, 60\90 и 40\60.

Жидкие битумы, в свою очередь, производятся путем разжижения вязких с помощью специальных растворителей. Сферой их применения является изготовление холодного асфальтобетона и проведение дорожных ремонтных работ. После укладки жидкого битума разжижитель постепенно испаряется, и покрытие приобретает необходимую твердость. Однако данный вид материала является пожароопасным из-за низкой температуры вспышки.

Освещение вопросов применения нефтяных дорожных битумов на выставке

Ежегодная выставка «Нефтегаз», которая проходит в ЦВК «Экспоцентр», освещает вопросы, связанные с ведущей отраслью нашей страны. Выставка входит в пятерку крупнейших в мире производственных выставок, что привлекает к ней особое внимание. Данное событие предоставляет площадку для встречи не только для крупнейших компаний нефтегазовой промышленности, но и для поставщиков услуг и оборудования, а также специалистов данной сферы.

Выставка «Нефтегаз» дает возможность оценить состояние отрасли, изучить новые технологии и тенденции, а также использовать данную площадку для эффективного решения задач отрасли. Так как нефтяные дорожные битумы являются продуктом нефтеперерабатывающей промышленности, вопрос их применения также раскрывается на выставке. Все, что связанно с производством и использованием различных видов битума, можно узнать на этом мероприятии.

В нем принимают участие не только производственные флагманы нашей страны, но и крупнейшие зарубежные компании. Традиционно свои стенды представляют участники из Китая, США, Норвегии, Германии, Швеции, Южной Кореи, Франции, Тайваня, Италии и Финляндии.

Популярность нефтяных дорожных битумов

Битумы нефтяные дорожные не теряют свою популярность и востребованность даже в условиях непростой ситуации сложившейся на рынке. Они незаменимы во многих сферах: дорожной, строительной, производственной и прочих. А учитывая постоянно развивающуюся инфраструктуру нашей страны, а также постройку новой Транссибирской магистрали, их важность сложно недооценить.

Читайте другие наши статьи.

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:

• 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,

Уровень пенетрации.

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.

Нефтяные дорожные битумы делятся на вязкие и жидкие . Вязкие битумы различаются: БНД (битумы нефтяные дорожные ) и БН (битумы нефтяные ).

Вырабатывают пяти марок: БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 130/200 ; битумы нефтяные (БН) — четырех марок:БН 60/90, БН 90/130, БН 130/200, БН 200/300 (табл. 1).

Буквы БНД означают «битум нефтяной дорожный », цифры-дроби 40/60, 60/90 и т.д. указывают на допустимые для марки пределы показателей глубины проникания стандартной иглы при 25°С, косвенно характеризующие вязкость битума . Битумы марок БНД отличаются хорошим сцеплением с каменными материалами и имеют достаточно высокую пластичность при отрицательных температурах, стойки к климатическим воздействиям. Технические условия на вязкие нефтяные битумы нормированы ГОСТ 22245—90.

Вязкие нефтяные дорожные битумы применяют для приготовления горячих, теплых и холодных асфальтобетонных смесей, для поверхностной обработки, пропитки, а также для разжижения с целью получения жидких битумов, применяемых для приготовления холодного асфальтобетона, поверхностной обработки и для смешения на дороге и т.п.

Вязкие битумы относятся к той или иной марке на основании трех основных показателей: глубины проникания иглы, температуры размягчения и растяжимости. Глубина проникания иглы и растяжимость нормируются при двух температурах: 25 °С и 0 °С. По физико-механическим показателям вязкие битумы должны соответствовать требованиям и нормам, указанным в табл. 1.

В табл. 2 показано определение индексов пенетрации битумов по глубине проникания иглы при 25 °С и температуре размягчения.

При промежуточных значениях глубины проникания иглы при 25 °С индекс пенетрации определяют интерполяцией или по формуле

И.П. = -10,

где А = (2,9031 - log П) / (Т - 25),

где П — глубина проникания иглы при 25 °С, 0,1 мм;

Т — температура размягчения, °С.

Температуру хрупкости битумов марок БН допускается определять по номограмме (рис. 1).

Область применения битумов в дорожном строительстве должна соответствовать рекомендациям, приведенным в табл. 3.

Вязкие дорожные нефтяные битумы являются горючими веществами с минимальной температурой воспламенения 368 °С. Предельно допустимая концентрация паров углеводородов битумов в воздухе рабочей зоны составляет 300 мг/м3.

По степени воздействия на организм, битумы являются малоопасными веществами и относятся к 4-му классу опасности.

При работе с битумом помещение должно быть оборудовано и должны применяться средства индивидуальной защиты. При загорании небольших количеств битума его следует тушить песком, кошмой или пенным огнетушителем, развившийся пожар следует тушить пенной струей.

Отходы производства битума (газы окисления) обезвреживаются сжиганием в печи дожига.

Рис. 1. Номограмма для определения температуры хрупкости дорожных битумов марок БН

Примечания :

1) цифры на прямых — глубина проникания иглы при 25°С;

2) при П 0 / П 25 —, равном или большем 0,27, его значение необходимо брать с поправкой по графику (а).

Таблица 1. Технические требования к битумам нефтяным дорожным (БНД) и битумам нефтяным (БН)

Таблица 2. Таблица определения индексов пенетрации битума

Таблица 3. Область применения битумов в дорожном строительстве

Гарантийный срок хранения битумов — один год со дня изготовления.

Важными показателями битумов марок БНД являются показатель сцепления и температура хрупкости. К сожалению, показатель сцепления, характеризующий адгезионные свойства битума к кислым и основным породам в существующем ГОСТе не нашел отражения, что безусловно является его недостатком.

Если имеющиеся битумы не удовлетворяют необходимым требованиям, следует подобрать состав битумных смесей из нефтяных битумов двух различных марок или смесей нефтяных битумов с природными. Чаще всего битумы улучшают добавлением модифицирующих добавок, типа ПАВ и т.п.

Улучшенные битумы и их смеси, свойства которых оптимизированы специальной химической обработкой и добавлением пластификаторов, применяют главным образом для устройства верхних слоев покрытий с целью обеспечения повышенной теплоустойчивости и динамической прочности.

До выхода в свет ГОСТ 22245—90 на битумы нефтяные дорожные вязкие требования к дорожным битумам нормировал ГОСТ 11954, который включал в себя требования на битумы марок БНД и БН.

Разработчики этого ГОСТ ориентировались при его составлении на окисленные битумы III структурного типа по классификации А.С. Колбановской. Этот тип битумов отличается промежуточными свойствами от битумов I и II типов , т.е. вбирает в себя как преимущества, так и недостатки битумов крайних структурных типов. Битумы марок БНД обладают более широкими интервалами пластичности по отношению к битумам марок БН, но имеют меньшую растяжимость.

В отношении остаточных битумов марок БН некоторые источники ставят под сомнение рекомендуемую их область применения и считают, что эти битумы должны быть исключены из существующего ГОСТ на вязкие дорожные битумы . Однако такая точка зрения вызывает очень веские возражения и несогласие, которые хорошо обоснованы Г.Н. Кирюхиным. Автор отмечает, что в большинстве развитых стран в дорожном строительстве остаточные битумы , которые относятся ко II структурному типу, широко применяются в дорожном строительстве. Эти битумы отличаются высокими показателями растяжимости, но при этом они характеризуются узкими интервалами пластичности (разностью между температурой размягчения и температурой хрупкости). В отечественных и зарубежных публикациях отмечается большая устойчивость битумов II структурного типа («золь») к старению по сравнению с битумами III типа («золь-гель») и тем более битумами I типа («гель») .

БИТУМЫ НЕФТЯНЫЕ ДОРОЖНЫЕ ВЯЗКИЕ

Технические условия

ГОСТ
22245-90

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СССР

1.1. Вязкие нефтяные дорожные битумы изготовляют окислением продуктов прямой перегонки нефти и селективного разделения нефтепродуктов (асфальтов деасфальтизации, экстрактов селективной очистки), а также компаундированием указанных окисленных и неокисленных продуктов или в виде остатка прямой перегонки нефти в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке. Допускается использовать крекинг-остаток в качестве компонента сырья окисления.

1.2. Характеристики

1.2.1. В зависимости от глубины проникания иглы при 25 °С вязкие дорожные нефтяные битумы изготовляют следующих марок: БНД 200/300, БНД 130/200, БНД 90/130, БНД 60/90, БНД 40/60, БН 200/300, БН 130/200, БН 90/130, БН 60/90.
Область применения битумов в дорожном строительстве — в соответствии с приложением 1.

1.2.2. По физико-химическим показателям битумы должны соответствовать требованиям и нормам, указанным в табл. 1

1.2.3. Требования безопасности

1.2.3.1. Вязкие дорожные нефтяные битумы являются горючими веществами с температурой вспышки выше 220 °С и минимальной температурой самовоспламенения 368 °С.

1.2.3.2. Предельно допустимая концентрация паров углеводородов битумов в воздухе рабочей зоны 300 мг/м 3 — в соответствии с ГОСТ 12.1.005. Содержание паров углеводородов в воздушной среде определяют по ГОСТ 12.1.014-84.

1.2.3.3. Битумы являются малоопасными веществами и по степени воздействия на организм человека относятся к 4-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007.

1.2.3.4. При работе с битумами следует применять средства индивидуальной защиты согласно типовым отраслевым нормам, утвержденным в установленном порядке.

1.2.3.5. Помещение, в котором производится работа с битумом, должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией.

1.2.3.6. При загорании небольших количеств битума его следует тушить песком, кошмой или пенным огнетушителем. Развившиеся пожары битума следует тушить пенной струёй.

1.3. Требования охраны природы

1.3.1. Эффективными мерами защиты природной среды является герметизация оборудования и предотвращение разливов битума.

1.3.2. Отходы производства битума (газы окисления) обезвреживают сжиганием в печи дожига.

2. ПРИЕМКА

2.1. Вязкие дорожные нефтяные битумы принимают партиями.

Партией считают любое количество битума, однородное по показателям качества и сопровождаемое одним документом о качестве.

2.2. Объем выборки — по ГОСТ 2517.

2.3. При получении неудовлетворительных результатов испытаний хотя бы по одному из показателей по нему проводят повторные испытания вновь отобранной пробы, взятой из той же партии.

Результаты повторных испытаний распространяются на всю партию.

2.4. Растяжимость при 0 °С и изменение температуры размягчения после прогрева изготовитель определяет периодически не реже одного раза в 10 дней, температуру вспышки — не реже одного раза в месяц.

2.5. При получении неудовлетворительных результатов периодических испытаний изготовитель переводит испытания по данному показателю в категорию приемо-сдаточных до получения положительных результатов не менее чем на трех партиях подряд.

3. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

3.1. Пробы вязких дорожных битумов — по ГОСТ 2517. Масса объединенной пробы каждой марки битума должна быть не менее 0,5 кг.

3.2. Температуру хрупкости битумов марок БН допускается определять по номограмме

3.3. Изменение температуры размягчения после прогрева вычисляют как разность температур размягчения, определенных по ГОСТ 11506 до и после испытания на прогрев по ГОСТ 18180.

4. МАРКИРОВКА, ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ

4.1. Маркировка, транспортирование и хранение битумов — по ГОСТ 1510.

4.2. Вязкие дорожные битумы относятся к 9-му классу транспортной опасности по ГОСТ 19433-88 (подкласс 9.1, категория 9.13, классификационный шифр 9133).

5. ГАРАНТИИ ИЗГОТОВИТЕЛЯ

5.1. Изготовитель гарантирует соответствие качества битумов требованиям настоящего стандарта при соблюдении условий транспортирования и хранения.

Технологией производства гарантируется сцепление битумов марок БНД с эталонным мрамором по образцу № 2 по ГОСТ 11508-74 методом А.

5.2. Гарантийный срок хранения битумов — один год со дня изготовления.

Номограмма для определения температуры хрупкости дорожных
битумов марок БН

Номограмма для определения температуры хрупкости дорожных
битумов марок БН