Характеристики и свойства битума: краткий обзор основных качеств

Разновидности

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

1. 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.
2. 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.
3. 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.

Виды битума

В зависимости от назначения, технических и потребительских свойств предусматривается классификация битума.

Битум дорожный

В зависимости от времени года в дорожном строительстве применяют вязкий битум, в летний период, и жидкий, в зимний.

Вязкие дорожные битумы имеют температуру вспышки от 65 до 120 °С при температуре вспышки 368 °С. Используются для прокладки и ремонта дорожных покрытий.

Жидкие дорожные битумы изготавливают путем добавки в вязкие, специальных растворителей. Используются, преимущественно, при укладке и ремонте дорожного покрытия в условиях отрицательных температур, а при положительных для оснований асфальтового покрытия и в строительных работах.

Для жидких битумов существует градация на класс битума, в зависимости от скорости формирования структуры. Их три: быстрогустеющие (БГ), среднегустеющие (СГ) и медленногустеющие (МГ).

Кровельный битум

В соответствии с названием, используются для пропитки кровель, заливки швов и стыков, а также в изготовлении кровельных материалов. Отличается повышенной степенью прилипания к металлу и камню. Температура вспышки — 240 °С, самовоспламенения — 300 °С.

Строительный битум

Применение битума в строительстве чрезвычайно востребовано. Такой материал имеет разновидности, обладает широким диапазоном свойств: водогазонепроницаем, пластичен, устойчив к высоким температурам, радиации и воздействию химических соединений.
Температура вспышки 220–240 °С, воспламенения 368 °С.

Модифицированные битумы

Для изготовления полимерно-битумных материалов используют категории битумов со специальными качествами. Они (качества) достигаются применением модифицирующих добавок, таких как резина, полипропилен, другие, в зависимости от цели. Например, для придания материалам повышенной стойкости к температурам, плотности, вязкости, эластичности.

Минеральный битум (или битумно-минеральная масса)

Для придания специальных качеств, таких как повышенная прочность к напряжению сдвига, или устойчивость к солнечному свету, или повышенная упругость, или долговечность, в битум могут добавляться различные минеральные порошки.

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.

Основные свойства и характеристики

Битум или горная смола – смесь углеводородов и их производных – азотистых, сернистых, металлосодержащих. Это твердая или очень вязкая смолоподобная субстанция. Совершенно нерастворимая в воде, но частично растворимая в бензоле, хлороформе и некоторых других растворителях.

Столь разнообразная смесь углеводов обеспечивает самые разные физические и химические свойства смеси. К наиболее интересным с точки зрения пользователя относят следующее.

• Плотность битума – колеблется от 0,95 до 1,50 г/см³ в зависимости от происхождения и вида.
• Теплопроводность характерна для аморфных веществ – 0,5–0,6 Вт/м*К. Теплоемкость составляет 1,8–1,97 кДж/кг•°С. Как теплоизоляционный материал он использоваться не может, однако в составе строительной конструкции способствует сохранению тепла.
• Одно из главных свойств состава – аморфность. Будучи твердым, он проявляет свойства жидкости. При нагревании он становится жидким, им можно смачивать и пропитывать твердые поверхности. При охлаждении отвердевает. Процесс сопровождается полимеризацией, поэтому смоченные им объекты склеиваются очень прочно.
• Температура плавления битума зависит от состава, колеблется от +160 до +200°С. Процесс происходит постепенно.
• Материал является диэлектриком и может применяться при обустройстве изоляции.
• Битум не взаимодействует с водой и не растворяется в ней. При застывании образует непроницаемый беспористый слой.
• Устойчив к большинству кислот, щелочей и солевых растворов, но не стоек к органическому растворителю, наподобие бензина, ацетона, бензола. Пропитка битумом придает бетонам, стальным трубам, железобетонным конструкциям устойчивость к химически агрессивной среде.
• Битуму свойственно такое явление, как старение. Под действием солнечного света и кислорода из воздуха материал постепенно изменяет состав. Содержание смол и масел уменьшается, падает гидрофобность и упругость.

Какое свойство по-вашему важнее?

Водонепроницаемость
66.67%

Стойкость к химикатам
14.29%

Аморфность
19.05%

Проголосовало: 21

Плюсы и минусы битума

Доступность и низкая цена
Гидрофобность
Практически нулевая пористость
Простота работы
Стойкость к химически агрессивным веществам

Состав подвержен старению
Механические качества невысоки
Термическая чувствительность
Пожароопасность

Классификация

Классификация битумов весьма разнообразна и в первую очередь связана с назначением. По этому признаку различают:

• строительный – БН, используется для гидроизоляции, мастики, как сырье для изготовления других материалов;
• кровельный – БНК, применяется для производства мягких кровельных материалов, наподобие ондулина, гибкой черепицы;
• дорожный – БНД, используется при укладке и изготовлении асфальтобетонов.

Основная классификация связана с происхождением материала. Различают 2 большие группы.

Природный – извлекается из битумных горных пород водной вываркой или растворением в растворителях. К таковым относят:

• чистые битумы – с долей минеральных примесей не более 10%;
• асфальтовые породы – доломиты, известняки, содержащие вещество;
• асфальтиты – высокоплавкие битумы;
• асфальты – смесь асфальтного материала и минеральных веществ.

Поскольку на стоимость и на некоторые характеристики влияет метод получения, разделяют природные битумы таким образом:

• пластовые – входящие в состав горной породы и разрабатываемые шахтным или карьерным методом;
• поверхностные – выход битума на поверхность, чаще всего это не очень чистые смеси;
• жильные – чистые смеси с небольшим количеством примесей.

Искусственный битум – продукт, получаемый путем возгонки нефти и ее составляющих. Чаще всего сырьем для них выступает гудрон – смолистый остаток с твердыми частицами. Из него и получают твердый или полутвердый вариант. К искусственным модификациям относят:

• нефтяные мазуты – жидкие остатки возгонки нефти;
• нефтяные гудроны – результат отгонки мазута от масляных составных частей;
• кислотные масляные гудроны – их получают, очищая серной кислотой смазочные масла;
• нефтяные битумы – образуются как фракция при перегонке нефтепродуктов.

Роль и применение битума в дорожно-строительной отрасли

Битум и продукты на его основе являются одним из ключевых компонентов современной дорожно-строительной отрасли. Работы по улучшению качества асфальтированных дорожных покрытий в значительной степени базируются на разработке и внедрении новых типов высококачественных дорожных битумов и полимербитумных материалов. Улучшение свойств битума (органического вяжущего) является одним из главных методов повышения качества асфальтобетонных смесей применяемых для асфальтирования дорог. В большинстве случаев под улучшением свойств битумного вяжущего подразумевают повышение его адгезионных свойств и повышение устойчивости к температурным колебаниям.

Нефтяные дорожные битумы (БНД)

Нефтяные дорожные битумы разделяются на вязкие и жидкие. Вязкий битум используется при производстве горячих асфальтобетонных смесей для асфальтирования и проведения других дорожных работ в теплое время года. Жидкий битум используется при производстве холодных асфальтобетонных смесей и в отличии от вязкого содержит растворители, которые испаряются на открытом воздухе переводя битумную массу в твердое состояние. Таким образом, жидкие битумы предназначены для удлинения сезона дорожно-строительных работ. Жидкие битумы получают смешением вязких битумов с дистиллятными фракциями-разжижителями (растворителями).

Основной функцией дорожного битума при производстве асфальтобетона, является связывание между собой частиц минерального материала, ослабление возникающих температурных и деформационных напряжений и равномерного смачивания и обволакивания частиц минерального материала. От качества битума используемого при подготовке асфальтобетонной смеси зависит качество и долговечность асфальтируемого покрытия. Помимо производства асфальтирующих смесей, нефтяной дорожный битум используется при производстве битумных эмульсий применяемых для подгрунтовки и поверхностной обработки конструктивных слоев дорожной одежды.

Нефтяные  дорожные битумы делятся на вязкие и жидкие. Вязкие битумы различаются: БНД (битумы  нефтяные дорожные) и БН (битумы нефтяные).Вязкие нефтяные дорожные битумы 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 нормамПри промежуточных значениях глубины проникания иглы при 25 °С индекс пенетрации определяют интерполяцией или по формулеИ.П. = [30 / (1+50А)] -10,где А = (2,9031 – log П) / (Т – 25),где П — глубина проникания иглы при 25 °С, 0,1 мм;Т — температура размягчения, °С.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 приточно-вытяжной вентиляцией 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.

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 битумных эмульсий в дорожных и гидроизоляционных работах

Эти материалы применяются для следующего:

• поверхностная проливка покрытий автодорог;
• подгрунтовка – необходима для улучшения адгезии слоев;
• обработка каменных сыпучих веществ различных фракций;
• заливка тонких защитных слоев при использовании литого асфальтобетона;
• производство холодных асфальтобетонных смесей;
• ямочный ремонт различными технологиями – пропиткой, струйно-инъекционным методом;
• изготовление холодных смесей для ямочного ремонта дорог;
• профилактические мероприятия по продлению эксплуатационного срока автодорог – проливка мелких трещин, гидроизоляция пористых слоев;
• гидроизоляция поверхностей зданий и сооружений;
• сооружение и ремонт мягких кровель.

Битумная эмульсия востребована при сооружении не только асфальтобетонных, но и цементобетонных дорог. Добавка эмульгированного битума в цементобетон повышает его влагостойкость, морозостойкость и устойчивость к появлению трещин.

Битум БНД 60/90

Наименование:

Битум дорожный нефтяной БНД 60/90

ГОСТ:

22245-90 ЗаказатьНазначение:

От качества современных дорог зависит не только комфортность поездок на автотранспорте, но и безопасность людей. К сожалению, на большинстве магистралей встречаются поврежденные и деформированные участки, что делает их неудобными и опасными. Причина этому – строительство с использованием некачественных материалов. специализируется на оптовых поставках дорожного нефтяного битума БНД 60/90 в любые регионы России и стран СНГ. Отличное качество нашей продукции и ее соответствие ГОСТам подтверждено сертификатами.

Классификация по назначению:

Дорожные

Описание Стройматериал битум БНД 60/90 изготавливают в процессе переработки нефтяных продуктов и последующего их сочетания с разжижающими растворителями. Фактически его состав является композицией из органических и углеводородных соединений. Такая структура битума БНД 60/90 гарантирует идеальное скрепление всех строительных компонентов (щебенки, минеральных порошков, песка) при создании дорожных конструкций.

Главным преимуществом продукта является оптимальная вязкость, обеспечивающая легкое нанесение, превосходную прочность и пластичность автомагистралей. Также в числе достоинств нефтяного битума БНД 60/90 от ООО «МастикИзол»: термо- и износоустойчивость, водонепроницаемость и сопротивляемость высоким динамическим нагрузкам.

Его техническая универсальность определена значительным индексом пенетрации, способностью размягчаться под действием высоких температур и затвердевать при минусовых. Благодаря этому битум марки БНД 60/90 используется не только для создания асфальтобетонных дорог, но и для гидроизоляции инженерно-технических конструкций, и считается идеальным решением для эксплуатации в регионах умеренного климата. Он обеспечивает возможность проводить работы на автомагистралях и объектах даже в суровую зиму.

Эксплуатационные преимущества

• Абсолютная водонепроницаемость;
• Отличная адгезионность;
• Техническая универсальность;
• Возможность использования в холодную погоду;
• Долговечность;
• Высокая клеящая способность;
• Тепло- и морозостойкость;
• Устойчивость к деформациям и высоким нагрузкам.

Сфера применения

• Строительство и реконструкция автомобильных дорог;
• Производство асфальта, гидроизоляционной и лакокрасочной продукции;
• Укладка и ремонт взлетно-посадочных полос;
• Обустройство туннелей, мостов, подвалов, фундаментов;
• Гидроизоляция строительных конструкций в жилых и нежилых сооружениях.

Другой вид битума марки БНД — БНД 90/130

Состав битума

Следует отметить, что нефтяной битум считается искусственным материалом, так как встречается и природное сырье этого типа, добываемое в так называемых асфальтовых болотах. Битум могут получать из остатков после перегонки нефти двумя способами:

• Методом дополнительной обработки остаточной фракции. К примеру, могут выполняться процедуры крекинга, окисления. В результате получаются битумы различной степени вязкости и температуры размягчения.
• Методом отжима масляной фракции из мазута. Этот способ более естественный, так как фактически является продуктом простой нефтеперегонки и последующей обработки остаточной фракции.

При этом состав вещества достаточно существенно изменяется в зависимости от метода получения. Средние пропорции содержания различных веществ в смеси таковы:

• До 80% тяжелые углеводороды с высокой молекулярной массой. Переходя от молекулярного уровня к уровню веществ следует выделить содержание нефтяных масел, которые и придают веществу пластичность, а также асфальтенов, придающих твердость. Чем выше содержание масла – тем выше пластичность. ГОСТ 22245 90 устанавливает допустимые массовые доли содержания масел.
• До 15% водорода, как естественного компонента при осуществлении ректификации нефти.
• До 10% серы, в зависимости от исходной сернистости сырья, применявшегося для переработки.

Структура вещества определяется как технологией его получения, так и исходными свойствами нефтепродуктов, которые были использованы для получения битума.

Свойства и показатели битума

Показатель пластичности зависит от содержания маслянистых веществ, продолжительности воздействия механических нагрузок и температуры. У битумов нефтяных кровельных, ГОСТ по показателям пластичности определяется способностью материала растягиваться в тонкую нить на приборе, который называется дуктилометр. Испытание проводится при температуре нулевой и 25°C температуре. Длина нити в момент разрыва служит показателем пластичности битума.

Вязкость вещества отражает структурно-механическую основу материала. Данная характеристика является отражением композиционного состава и реакции на определенную температуру. При низких температурах показатель вязкости повышается, а при высоких – падает. На битумы нефтяные кровельные, ГОСТ метод испытаний твердых и вязких веществ, проверяют с помощью иглы.

Процесс монтажа битумного покрытия на крышу.

Ее проникновение вглубь материала при определенной нагрузке, температуре и времени погружения фиксируется пентаметром. Чем меньше глубина проникновения, тем выше данный показатель. Уровень вязкости жидких материалов определяется с помощью вискозиметра, когда исследуемое вещество протекает через отверстие прибора за определенный промежуток времени.

Температура размягчения определяется на приборе «шар и кольцо». Принцип исследования состоит в том, что битумный образец помещается на латунное круглое отверстие определенного диаметра и постепенно разогревается под равномерным давлением металлического шарика до момента прикасания к нижней планке прибора. Стандартная температура размягчения находится в пределах от 20 до 95°C.

Дополнительной характеристикой теплостойкости битумного материала является температура хрупкости. Данный показатель определяется моментом появления первой трещины на материале во время одновременного сгибания и охлаждения исследуемого материала.

Рулонный битум может использоваться для обустройства гидроизоляции деревянного пола. Температура воспламенения. При нагревании битума образуются пары, которые при контакте с открытым огнем воспламеняются. В ходе исследования на специальном приборе момент загорания паров характеризует степень его пожароопасности. Обычный показатель разогрева до момента воспламенения для твердых или вязких веществ находится за показателем в 200°C.

Для определения адгезивных свойств разработано много технологий, а также приборов. Наиболее доступным является визуальный метод. Для проверки не требуется сложных приспособлений.

На заметку! Важной особенностью битумных материалов является их свойство прилипать к любым поверхностям минерального или органического происхождения. Устройство современного дорожного покрытия не обходится без битума

Устройство современного дорожного покрытия не обходится без битума.

Битум приклеивается к поверхности гравия, после чего кипятится в воде. Если после завершения эксперимента пленка осталась в том же положении, показатель оценивается высшей оценкой по пятибалльной шкале. Неудовлетворительная оценка адгезивности ставится в том случае, если пленка совсем не держится на предмете в процессе кипячения.