Виды, особенности и сфера применения битума

Битум представляет собой смолистое или твердое вещество, которое относится к группе углеводородов и их производных в виде сернистых, серосодержащих и азотистых соединений. Это субстанция темно-коричневого или черного цвета, нерастворимая в воде и частично растворимая в бензоле, хлороформе и некоторых других растворителях. В ней содержится 70–87 % углерода, 8–12 % водорода, до 12 % кислорода, до 7 % серы и до 2 % азота.

Объемный фракционный состав битума следующий:

• смолы – 20–40 %;
• нефтяные масла – 30–60 %;
• асфальтены – 10–40 %;
• асфальтогеновые кислоты – до 3 %.

Плотность соединения находится в пределах 0,95–1,5 г/см³, а теплоемкость составляет около 1,80–1,97 кДж/кг·^оС.

Особенности

Битум является аморфным веществом, которое даже в твердом состоянии проявляет свойства жидкости. При температуре более 160 ^оC он становится полностью текучим. Им можно пропитывать различные поверхности, поскольку при охлаждении соединение снова полимеризируется, образуя твердый монолитный слой. Также материал проявляет хорошие диэлектрические свойства, устойчив к воздействию кислот, щелочей, солевых растворов.

Битумы обладают свойством «стареть». Со временем их физико-механические характеристики ухудшаются. Вещество становится более хрупким, под действием ультрафиолетовых лучей происходит изменение структуры соединения, которое сопровождается уменьшением содержания смолистых веществ и снижением гидроизоляционных качеств.

Виды

Битумы классифицируют по нескольким параметрам. В первую очередь, они различаются по происхождению, консистенции и области применения. Рассмотрим подробнее каждый из этих критериев.

1. Происхождение. Существует битум:

• природный.
• искусственный.

Первый встречается возле нефтяных месторождений, где образует битумные озера или линзы. В то же время в чистом виде соединение встречается достаточно редко. Чаще всего оно пропитывает осадочные породы, что усложняет его получение из полезных ископаемых. Природные битумы бывают:

• поверхностными. Появляются в результате выхода на поверхность битумосодержащих пород;
• жильными. Залегают между слоями горных пород и содержат примеси различных минералов;
• пластовыми. Представляют собой пропитанную битумом горную породу.

Чистый природный битум из битумосодержащего сырья получают в несколько этапов. Сначала добывают горную породу карьерным, шахтным, скважинным или иным способом. Затем происходит разделение добытой массы на минеральные и органические компоненты. Для этого используются растворители или метод выпаривания в воде. После этого из полученного органического промежуточного сырья производят чистое углеводородное соединение. Процесс переработки является достаточно трудоемким и дорогим, что ограничивает сферу использования природного битума.

Искусственные, или нефтяные, битумы производятся из гудрона – остаточной фракции после перегонки нефти. Сегодня используют три основных технологии получения данных материалов:

• концентрирование. Их получают из высокосмолистого сырья, образующегося после перегонки сернистой нефти. Битумы, которые изготавливаются методом концентрирования, отличаются высокой твердостью и малым коэффициентом вязкости;
• окисление. Эта технология используется чаще других. Метод подразумевает продувку кислородом нефтяных остатков и других соединений при температуре 180–300 ^оС. Такой подход позволяет увеличить содержание асфальтенов и смол в конечном продукте, благодаря чему он получается более эластичным и теплостойким;
• смешивание. Этим методом получают компаундированные битумы. Он заключается в смешивании веществ, полученных по технологиям концентрирования и окисления с добавлением дистиллятов и других остатков. Также в сырье вносятся различные присадки – например, каменноугольные масла, полимеры, деготь и пр. Это позволяет получить битум с определенными свойствами и характеристиками.

2. Консистенция.

В зависимости от вязкости битум бывает:

• жидким. Он получается путем добавления растворителей к вязким компонентам и перемешивания их на специальном оборудовании в среде инертного газа. Технические условия и требования к жидкому битуму изложены в ГОСТ 11955-82. Популярные марки материала — МГО: 40/70; 70/130; МГ: 40/70; 130/200, СГ: 70/130; 130/200;
• вязким. Это изначальный продукт, который образуется при окислении остаточной массы, получаемой после перегонки нефти. К вязким битумам относятся марки БНД: 200/300; 40/60, 90/130; 60/90, БН: 130/200; 90/130; 200/300; 60/90. Требования и технические условия на данные материалы регламентируются ГОСТ 22245-90.

3. Области применения.

Материал применяется для решения широкого спектра задач. В зависимости от назначения выделяют следующие виды битума:

• дорожный. Входит в состав асфальтобетона и используется при строительстве дорог. Существует несколько марок дорожного битума, которые подходят для разных климатических зон. В регионах с суровыми зимами, где температура может опускаться ниже -20 ^оС, применяются марки БНД 90/130, БНД 200/300, БНД 130/200. В умеренных широтах (зимние температуры в пределах -10…-20 ^оС) можно использовать битум БНД 60/90. Для теплых регионов подходят марки БНД 40/60, БН 130/200, БН 90/130, БН 200/300;
• кровельный. Из такого битума изготавливают рубероид, рубемаст, еврорубероид и другие рулонные материалы, а также мягкую черепицу. Для покрытия кровли и создания финишного слоя используют марки БНК 90/30. Для пропитывания поверхностей для гидроизоляционной защиты применяется битум БНК 40/180. В качестве сырья для производства кровельных материалов подходит марка БНК 45/190;
• изоляционный. Это битум общего назначения, который используется для гидроизоляции конструкций. Данная задача решается с помощью марок БН 50/50, БН 70/30, БН 90/10. Стоит учесть, что чем больше числитель в маркировке битума, тем выше температура его размягчения. Отдельным подвидом можно считать изоляционные битумы БНИ-IV-3, БНИ-IV. Ими обрабатываются подземные трубопроводы с целью защиты от коррозии.

Помимо этого, есть битумы специального назначения. Они применяются в лакокрасочном производстве, прецизионном литье и при изготовлении электротехнической продукции.

Преимущества

Среди достоинств материала можно выделить сравнительно невысокую цену в сочетании с хорошими эксплуатационными качествами. Битум достаточно прочный, стойкий к различным внешним факторам. Он обладает отличными гидроизоляционными свойствами и удобен в применении.