Битум. Происхождение и виды. Основные характеристики

Битум – древнейший строительный и отделочный материал, твердой или жидкой консистенции от темно-бурого до черного цвета. Это смесь высокомолекулярных углеводородов и их производных. Название образовано от латинского «bitumen», что означает «горная смола», «асфальтовый».

Виды битумов

Классификация по происхождению

  • К появлению природного битума приводит естественная полимеризация и окисление углеводородов нефти в результате длительного воздействия геологических и климатических факторов.
  • Искусственный, или технический битум является побочным продуктом переработки нефти-сырца.

По типу исходного сырья

  • Битумы торфяные – представляют собой смесь высокомолекулярных одноатомных спиртов, одноатомных высокомолекулярных кислот и эфиров этих кислот и спиртов. Также известно, что в них содержатся парафиновые, терпеновые, ароматические углеводороды и кислородсодержащие соединения. Выделяются из торфа при помощи органических растворителей.
    Используются в литейном производстве, производстве пластмасс и бытовой техники, полирующих и защитных средств для дерева, кожи, бумаги, в медицине.
  • Угольные битумы выделяются из некоторых видов ископаемого угля органическими растворителями. Смолы, полученные из угольных битумов, используются при изготовлении лакокрасочных изделий, клеев, битумных эмульсий.
  • Нефтяные битумы – продукт переработки нефти. Нефтяные битумы применяются в строительстве для изготовления асфальтных смесей, лакокрасочных, изоляционных и кровельных материалов.

По консистенции

  • Твердые
    • хрупкие (в результате внешнего воздействия разрушаются)
    • пластичные и высокопластичные (способны противодействовать нагрузке, не образовывая трещин и разрывов)
  • Вязкие
  • Жидкие (разжиженные)
    • среднегустеющие (СГ)
    • медленногустеющие (МГ и МГО)

По сфере применения

Исходя из требований к характеристикам, битумы классифицируются по целевому назначению:

Дорожные – используются для производства материалов дорожного строительства (горячих, теплых и холодных асфальтобетонных смесей, битумных смесей, битумных мастик).

Кровельные – из них производятся пропиточные смеси и защитные покрытия (рубероид).

Изоляционные – входят в состав гидроизоляционных материалов.

Общестроительные – для выполнения различных ремонтно-строительных работ.

Специальные (специального назначения) – используются при производстве электротехнической, лакокрасочной, шинной продукции.

для защиты цоколя и подвала

Из чего делают битум?

Методы получения битума зависят от его происхождения.

Природный:

Чистый природный битум встречается редко. Жидкий, залегающий внутри пластов породы, извлекается скважинным внутрипластовым методом путем термического воздействия или шахтным дренажным, посредством системы дренажных скважин.

Битум, находящийся в составе битуминозных песков добывается карьерным или шахтным способом. Природа извлекается на поверхность и экстрагируется растворителем или горячей водой.

битуминозный песок
карьерная разработка
скважинная разработка

Нефтяной (технический):

При перегонке нефти на нефтеперерабатывающих заводах ее разделяют на фракции: легкие (бензин), средние (керосин, дизель) и тяжелые (гудрон, мазут). Вязкий остаток черного цвета состоящий из мазута, гудрона, асфальта, экстрактов очистки масел и является основным сырьем для получения битума.

Дальнейшая переработка остатков с целью получения битума проводится посредством битумных установок тремя основными методами: концентрирование и перегонка в вакууме, окисление кислородом с воздействием высоких температур, смешение (компаундирование) нефтяных остатков и дистиллятов.

Состав битумов

Битумы различного происхождения имеют отличия в составе, свойствах и структуре. Под влиянием радиации, высоких температур, кислорода, составляющие могут меняться за счет перехода масел в смолы, смол в асфальтены.

В состав битума входят:

  • масла парафинового, нафтенового и ароматического рядов, придающие подвижность и текучесть (35—60%),
  • смолы, влияющие на улучшение адгезии к поверхности минеральных и органических материалов, придающие эластичность и водоустойчивость (20-40%),
  • асфальтены, повышающие температуростойкость, вязкость и твердость (10-40%)
  • карбены, увеличивающие вязкость и хрупкость (1-3%)
  • асфальтогеновые кислоты, способствующие высокой адгезии (прилипанию) к каменным материалам (3%)
  • парафины, снижающие пластичность и увеличивающие хрупкость (6-8%).

Основные технические характеристики битума

Качество битума оценивается совокупностью разных показателей, а также технологией производства и качеством исходного сырья. Основными характеристиками, определяющими эксплуатационные свойства, являются:

  • Пенетрация (глубина проникания иглы) основной показатель, при его изменении меняются полученные свойства. Косвенно характеризует вязкость, прочность и теплостойкость битума.
  • Температура размягчения (пластичность) зависит от содержания маслянистых веществ и температуры, характеризует переход из твердого состояния в жидкое.
  • Температура хрупкости позволяет определить температуру, при которой произойдет разрушение под действием кратковременной нагрузки.
  • Дуктильность (растяжимость) позволяет оценить стойкость к механическому воздействию, показатель эластичности и изгиба. Характеризуется длиной нити во время вытяжения до момента ее разрыва.
  • Температура вспышки помогает определить содержание воспламеняемых летучих веществ и связано с требованиями пожарной безопасности при использовании битумных вяжущих.
  • Старение битумов – изменение структуры и физико-химических свойств под воздействием атмосферных явлений и нагрузок (метод RTFOT).
  • Адгезия, пластичность, вязкость.

Марки битума и их физико-химические свойства

Строительные битумы

Строительные битумы производятся следующих марок: БН (битум нефтяной): 50/50; 70/30; 90/10.

Наименование показателя БН 50/50 БН 70/30 БН 90/10
Глубина проникания иглы при 25°С, 0,1 мм41-6021-405-20
Температура размягчения по кольцу и шару, °С50-6070-8090-105
Растяжимость при 25°С, не менее403,01,0
Растворимость, %, не менее99,5099,5099,50
Изменение массы после прогрева, %; не более0,500,500,50
Температура вспышки, °С, не ниже230240240
Массовая доля водыСледы

Кровельные битумы

БНК (битум нефтяной кровельный): 40/180, 45/190, 90/30

Наименование показателяБНК 40/180БНК 45/190БНД 90/30
Глубина проникания иглы, 0,1 мм, при 25 °С160-210160-22025-35
Температура размягчения по кольцу и шару, °С37-4440-5080-95
Растворимость в толуоле или хлороформе, %, не менее99,5
Глубина проникания иглы при 25 °С в остатке после прогрева, % от первоначальной величины, не менее606070
Растяжимость, см, не менее
при 25 °С7065
при 0 °С206,04,0
Температура хрупкости, °С, не выше-10
Индекс пенетрацииот 1 до 2.5
Температура вспышки, °С, не ниже240
Массовая доля воды, не болееследы

Изоляционные битумы

Марки изоляционных нефтяных битумов: БНИ: IV-З; IV; V

Наименование показателяБНИ-IV-ЗБНИ-IVБНИ-V
Температура размягчения, °С65-7575-8590-100
Глубина проникания иглы, 0,1 мм:
при 25 °С30-5025-4020-40
при 0 °С, не менее15129
Температура вспышки, °С, не ниже250250240
Растяжимость при 25 °С, см, не менее432
Изменение массы после прогрева, %, не более 0,5 0,5 0,5
Массовая доля парафина, %, не более 4
Водонасыщенность за 24 ч, %, не более 0,10 0,10 0,10

Вязкие дорожные битумы

Вязкие битумы выпускаются следующих марок:

  • БНД (битум нефтяной дорожный): БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200.
  • БН (битум нефтяной): БН 60/90, БН 90/130, БН 130/200, БН 200/300
Наименование показателяБНД 200/300БНД 130/200БНД 90/130БНД 60/90БНД 40/60
Глубина проникания иглы, 0,1 мм:
при 25 °С201-300131-20091-13061-9040-60
при 0 °С, не менее4535282013
Температура размягчения по кольцу и шару, °С, не ниже3540434751
Растяжимость, см, не менее
при 25 °С70655545
при 0 °С206,04,03,5
Температура хрупкости, °С, не выше-20-18-17-15-12
Температура вспышки, °С, не ниже220220230230230
Изменение температуры размягчения после прогрева, °С76555
Индекс пенетрацииОт -1,0 до +1,0
Наименование показателяБН 200/300БН 130/200БН 90/130БН 60/90
Глубина проникания иглы, 0,1 мм:
при 25 °С201-300131-20091-13060-90
при 0 °С, не менее24181510
Температура размягчения по кольцу и шару, °С, не ниже33384145
Растяжимость, см, не менее
при 25 °С808070
при 0 °С
Температура хрупкости, °С, не выше-14-12-10-6
Температура вспышки, °С не ниже220230240240
Изменение температуры размягчения после прогрева, °С8766
Индекс пенетрацииОт -1,5 до +1,0

Дорожные жидкие битумы

Жидкие битумы выпускаются следующих марок:

  • МГО: 40/70; 70/130; 130/200
  • МГ: 40/70; 70/130; 130/200
  • СГ: 40/70; 70/130; 130/200
Наименование показателя МГО 40/70 МГО 70/130 МГО 130/200
Условная вязкость по вискозиметру с отверстием 5 мм при 60°С, с 40-70 71-130 131-200
Количество испарившегося разжижителя, %, не менее
Температура размягчения остатка после определения количества испарившегося разжижителя, °С, не ниже
Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, °С, не ниже 120 160 180
Испытание на сцепление с мрамором или с песком Выдерживает в соответствии с контрольным образцом N 2
Для жидких битумов марки МГО 70/130, вырабатываемых из бакинских нефтей, температура вспышки допускается не ниже 140°С
Наименование показателя Нормы для дорожных жидких битумов марки МГ
МГ 40/70 МГ 70/130 МГ 130/200
Условная вязкость по вискозиметру с отверстием 5 мм при 60°С, с 40-70 71-130 131-200
Количество испарившегося разжижителя, %, не менее 8 7 5
Температура размягчения остатка после определения количества испарившегося разжижителя, °С, не ниже 28 29 30
Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, °С, не ниже 100 110 110
Испытание на сцепление с мрамором или с песком Выдерживает в соответствии с контрольным образцом N 2
Наименование показателя Нормы для дорожных жидких битумов марки СГ
СГ 40/70 СГ 70/130 СГ 130/200
Условная вязкость по вискозиметру с отверстием 5 мм при 60°С, с 40-70 71-130 131-200
Количество испарившегося разжижителя, %, не менее 10 8 7
Температура размягчения остатка после определения количества испарившегося разжижителя, °С, не ниже 37 39 39
Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, °С, не ниже 45 50 60
Испытание на сцепление с мрамором или с песком Выдерживает в соответствии с контрольным образцом N 2

Области применения

Битум наделен отличными адгезионными и водоотталкивающими свойствами, благодаря которым активно применяется в сфере дорожного, промышленного, гражданского строительства:

  • при производстве асфальтобетона для укладки скоростных магистралей и городских дорог;
  • для защиты подвалов, фундаментов и оснований различных конструкций от грунтовых вод;
  • при производстве пластмасс, герметиков, аккумуляторов, электрокабеля, резинотехнических изделий, лакокрасочной продукции, мягких кровельных материалы (рулонных и в виде черепицы);
  • для защитной изоляции трубопроводов;
  • в металлургии и нефтепереработке.
гибкая черепица
рулонная черепица
аэродромная мастика
хранение жидкого фасованного битума в бочках
фасовка битума дорожного

Природный битум

Природный битум — известен с неолита (период каменного века). Человек разумный использовал «земляную смолу» для крепления наконечников копий, гидроизоляции посуды, смоления кораблей, в качестве клея при укладке мозаики, известки для кирпичей при постройке зданий, а египтяне — при бальзамировании и мумификации.

Состав природного битума напрямую зависит от состава исходных органических веществ и условий при которых происходит разложение (биохимические, химические, окислительные реакции полимеризации нефти). Выделяют несколько классов природных битумов: асфальты, асфальтены, мальты, кериты, озокериты, нафтоиды, нафтиды и прочие.

Дорожно-строительная лаборатория «И.Д.К.» имеет полный комплект оборудования и разрешительной документации для контроля качества битумных материалов.

У нас действует индивидуальный подход в формировании ценовой политики!

Чем отличается битум от гудрона?

Гудрон — остаточный продукт перегонки нефти, мазута. Ранее использовался в дорожном и кровельном деле, но из-за высокой канцерогенности его применение в строительстве сегодня ограничено.

Битум может быть как природным, так и искусственным. Искусственный битум получают окислением гудрона, остаточным методом или смешением. Битум широко применяется в дорожном строительстве, гидроизоляции, кровельных материалах.

как выглядит брикет
Характеристика Битум Гудрон
Происхождение Природное и искусственное Только искусственное (остаток перегонки нефти)
Способы получения Окисление гудрона, остаточный, крекинговый, компаундирование, добыча из пород Отгонка легких фракций из нефти, мазута
Состав Масла, смолы, асфальтены (сбалансированный) Тяжелые углеводороды, карбены, карбоиды, высокое содержание смол
Цвет Черный, темно-бурый Черный (иногда с зеленоватым отливом)
Термичность Размягчается при нагреве, затвердевает при охлаждении (обратимо) Размягчается при нагреве, затвердевает при охлаждении
Канцерогенность Низкая (при соблюдении технологии) Высокая (содержит ПАУ)
Применение в строительстве сегодня Дорожные покрытия, кровля, гидроизоляция, изоляция труб Ограничено (в РФ — запрет для дорог и кровли из-за канцерогенности)
Стоимость Выше (сложнее производство) Ниже (отход переработки)

Технадзор, инжиниринг, строительная дорожная лаборатория