Битумы

Битумы представляют собой вещества, состоящие главным образом из смеси высокомолекулярных углеводородов, метанового, нафтенового и ароматического рядов и их кислородных и сернистых производных.

В зависимости от исходного сырья различают битумы природные и искусственные нефтяные. По консистенции ( при температуре 18°С) битумы делят на твердые, полутвердые и жидкие. По преимущественному назначению битумы делят на строительные, дорожные и кровельные.

Природный битум

 

 

 

 

 

 

 

 

Природный битум -органическое вещество черного или темно-коричневого цвета, при нагревании постепенно размягчается и переходит в жидкое состояние, а при охлаждении затвердевает. Природный битум нерастворим в воде но легко растворяется в сероуглероде, бензоле, хлороформе и трудно растворяется в бензине. Структура природных битумов, их физико-химические и физико-механические свойства близки к нефтяным битумам.

Читай далее на http://stroivagon.ru свойства битумов

Природный битум в чистом виде бывает редко. Чаще встречаются пропитанные битумом горные породы( известняки, доломиты , грунт, песчаники), их еще называют асфальтовыми породами. Природный битум образовался из нефти в результате медленного удаления из нее легких и средних фракций, а также под влиянием процессов полимеризации и окисления. В верхние слои земной коры нефть попала в результате миграции, при этом под влиянием тепловых воздействий и давления на протяжении тысячелетий происходило заполнение пустот и пор горных пород и их пропитывание нефтью.

Природные битумы можно извлекать из битумных пород ( асфальтовых пород) вываркой в котлах или растворением в органических растворителях ( экстрагирование). Извлечение битума из асфальтовых пород целесообразно лишь в том случае, когда содержание его в породе составляет не менее 10-15 %. Более экономичным является извлечение природного битума вываркой в воде, для чего асфальтовую породу измельчают до крупности 6…8 мм и загружают котел с водой, подкисленной соляной кислотой.

Воду в котле подогревают до кипения, при этом битум отделяется от породы и всплывает в виде пены. Этот битум переводят в отстойники для отделения от воды и минеральных примесей. Если битум имеет недостаточную вязкость то его продувают перегретым паром или воздухом. Битумные известняковые и доломитовые породы без извлечения битума используют в виде тонкого порошка ( асфальтовый порошок) для получения асфальтовой мастики и асфальтовых бетонов.

Нефтяные битумы

Нефтяные битумы являются продуктом переработки нефти и ее смолистых остатков. В зависимости от вязкости нефтяные битумы делят на твердые, полутвердые и жидкие, а в зависимости от способа переработки-на остаточные гудроны, окисленные, крекинговые и экстрактные. Остаточные гудроны получают при атмосферно-вакуумной перегонки высокосмолистой нефти после отбора бензина, керосина и масляных фракций.

Они представляют собой черные твердые или почти твердые при нормальной температуре вещества темного или темно-коричневого цвета. Окисленные битумы получают путем продувки воздуха через нефтяные остатки. В процессе производства окисленных битумов кислород воздуха реагирует с водородом, содержащимся в остатках, образуя водяные пары.

Потеря водорода сопровождается уплотнением нефтяных остатков ввиду их полимеризации и сгущения. Крекинговые битумы получают при крекинге ( разложении при высокой температуре) нефти и нефтяных масел с целью получения большого выхода бензина. Продувка воздуха через эти остатки дает окисленные крекинговые битумы. Нефтяные битумы в нагретом состоянии разливают в тару и после остывания направляют по назначению.

Гудрон -остаток после отгонки из мазута масляных фракций. Гудрон является основным сырьем для получения нефтяных битумов, используется в виде саязующего вещества в дорожном строительстве. К дегтевым материалам относят различные виды дегтя и пеки. Наиболее широкое применение органические вяжущие вещества получили дорожном, гидротехническом, промышленно-гражданском строительстве в виде кровельных, гидроизоляционных материалов, асфальтобетона, асфальтораствора, различных 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 другие) из вторичного резинового сырья. Изготовление рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов осуществляется на полностью механизированных поточных линиях непрерывного действия.

Состав битума

 

 

 

 

 

 

 

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 ^С 9 ^Н 20 до ^С 30 ^Н62. 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 CCl4 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:

• Нагревание до 140-170°С, размягчающее смолы и увеличивающее их растворимость в маслах.

• Растворение битума в органическом растворителе ( зеленое нефтяное масло, лакойль и другие), для придания рабочей консистенции без нагрева (холодные мастики и т.п.)

• Эмульгирование и получение битумных эмульсий и паст.