Битум. Происхождение и виды. Основные характеристики

• 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.

• 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.

• 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)

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 (руберод).

Изоляционные – входят в состав гидроизоляционных материалов.

Общестроительные – для выполнения различных ремонтно-строительных работ.

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

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.

Нефтяной (технический):

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%).

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.

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.

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.

Гудрон получают исключительно в следствии технологического процесса при переработке нефтепродуктов. Битум производят из гудрона, но также он может иметь и природное происхождение.

Гудрон используют для производства битума и ГСМ, кровельных и гидроизоляционных работ.

Битумы и их производные также используются для работ с кровлей и гидроизоляцией, но получили более широкое распространение и в других сферах. А основной областью использования стало дорожное строительство.