Целью общепринятых методов испытания качества битумов является определение их консистенции, чистоты и теплостойкости. Для определения консистенции предложено много методов, позволяющих установить ее зависимость от вязкости. Битумы характеризуют и сравнивают по степени текучести при определенной температуре или по температуре определения некоторых свойств.
К таким показателям, характеризующим свойства твердых битумов, относятся глубина проникания стандартной иглы (пенетрация), температура размягчения, растяжимость в нить (дуктильность), температура хрупкости. Эти исследования, строго говоря, не эквивалентны прямому определению вязкости, но находят широкое практическое применение, потому что позволяют быстро характеризовать консистенцию битума. К основным показателям, характеризующим свойства битумов, можно также отнести адгезию, поверхностное натяжение на границе раздела фаз, когезию, тепловые, оптические и диэлектрические свойства. К числу сопоставимых показателей, кроме того, можно отнести потерю массы при нагревании и изменение пенетрации после него, растворимость в органических растворителях, зольность, температуру вспышки, плотность, реологические свойства.
Некоторые показатели определяют как для исходного битума, так и для битума после прогрева, который имитирует процесс старения. Стандартами задаются определённые значения показателей качества, что отражает оптимальный состав битума. Этот состав может быть различным для разных областей применения битумов.
Пенетрация
Пенетрация — показатель, характеризующий глубину проникания тела стандартной формы в полужидкие и полутвердые продукты при определенном режиме, обусловливающем способность этого тела проникать в продукт, а продукта — оказывать сопротивление этому прониканию. Пенетрацию определяют пенетрометром, устройство которого и методика испытания даны в ГОСТ 11501—78; за единицу пенетрации принята глубина проникания иглы на 0,1 мм. Пенетрация дорожных нефтяных битумов различных марок при 25 °С, нагрузке 100 Г, в течение 5 сек составляет 40—300*0,1 мм, а при 0 °С, нагрузке 200 Г, в течение 60 сек— от 13 до 50*0,1 мм. Таким образом, в зависимости от температуры, нагрузки и длительности проникания иглы значение пенетрации существенно изменяется. Поэтому условия ее определения заранее оговаривают. Пенетрация косвенно характеризует степень твердости битумов. Чем выше пенетрация битума при заданной температуре размягчения и при заданной пенетрации — температура размягчения битума, тем выше его теплостойкость. Получить битумы с высокой теплостойкостью можно соответствующим подбором сырья, технологического способа и режима производства.
Температура размягчения
Температура размягчения битумов — это температура, при которой битумы из относительно твердого состояния переходят в жидкое. Методика определения температуры размягчения условна и научно не обоснована, но широко применяется на практике. Испытание проводят по ГОСТ 11506—73 методом «кольцо и шар» (КиШ), а также иногда методом Кремер — Сарнова.
Индекс пенетрации — показатель, характеризующий степень коллоидности битума или отклонение его состояния от чисто вязкостного. По индексу пенетрации битумы делят на три группы.
1) Битумы с индексом пенетрации менее -2, не имеющие дисперсной фазы или содержащие сильно пептизированные асфальтены (битумы из крекинг-остатков и пеки из каменноугольных смол). Эластичность таких битумов очень мала или практически равна нулю.
2) Битумы с индексом пенетрации от - 2 до +2 (остаточные и малоокисленные).
3) Битумы с индексом пенетрации более +2 имеют значительную эластичность и резко выраженные коллоидные свойства гелей. Это окисленные битумы с высокой растяжимостью.
Температура хрупкости
Температура хрупкости — это температура, при которой материал разрушается под действием кратковременно приложенной нагрузки. По Фраасу — это температура, при которой модуль упругости битума при длительности загружения 11 сек для всех битумов одинаков и равен 1100 кГ/см2 (1,0787-108 н/м2). Температура хрупкости характеризует поведение битума в дорожном покрытии: чем она ниже, тем выше качество дорожного битума. Окисленные битумы имеют более низкую температуру хрупкости, чем другие битумы той же пенетрации.
Температура хрупкости дорожных битумов обычно колеблется в пределах от —2 до — 30 °С. Для ее определения применяют метод, описанный в ГОСТ 11507-78 с дополнением по п. 3.2.
Дуктильность
Растяжимость (дуктилъностъ) битума характеризуется расстоянием, на которое его можно вытянуть в нить до разрыва. Этот показатель косвенно характеризует также прилипаемость битума и связан с природой его компонентов. Дорожные нефтяные битумы имеют высокую растяжимость — более 40 см. Повышение растяжимости битумов не всегда соответствует улучшению их свойств. По показателю растяжимости нельзя судить о качестве дорожных битумов, так как условия испытания (растяжение со скоростью 5 см/мин) отличаются от условий работы битума в дорожном покрытии.
Растяжимость битумов при 25 °С имеет максимальное значение, отвечающее их переходу от состояния ньютоновской жидкости к структурированной. Чем больше битум отклоняется от ньютоновского течения, тем меньше его растяжимость при 25°С, но достаточно высока при 0°С. Битум должен обладать повышенной растяжимостью при низких температурах (0 и 15°С) и умеренной при 25°С.
Методика и устройство прибора для определения растяжимости битумов приведены в ГОСТ 11505—75.
Вязкость
Вязкость битумов более полно характеризует их консистенцию при различных температурах применения по сравнению с эмпирическими показателями, такими, как пенетрация и температура размягчения. Ее легко и в более короткий срок можно измерить при любой требуемой температуре производства и применения битума. Желательно, чтобы битум при прочих равных показателях обладал наибольшей вязкостью при максимальной тем¬пературе применения и имел как можно более пологую вязкостно-температурную кривую. При температуре ниже 40 °С битум подобен твердообразным системам, при температурах от 40 до 140 °С — структурированным жидкостям, при температуре выше 140 °С — истинным жидкостям. Битумы ведут себя как истинная жидкость, когда их вязкость понижается до 102— 103пз.
Вязкость битумов определяют в вискозиметрах Энглера, Сейболта и Фурола, методом падающего шара, в капилляре Фенске, на ротационном вискозиметре, реовискозиметре, консистометре и др.
Дорожные битумы разделяют на вязкие и жидкие.
Вязкие битумы используют в качестве вяжущего материала при строительстве и ремонте дорожных покрытий. Основное количество таких битумов вырабатывается в России в соответсвии с ГОСТ 22245-90.
Жидкие битумы предназначены для удлинения сезона дорожного строительства. В соответствии с ГОСТ 11955-82 их получают смешением вязких битумов БНД с дистиллятными фракциями — разжижителями. После укладки покрытия разжижитель постепенно испаряется.
Реология битумов
Реология (от греч. rheos — течение, поток), наука о деформациях и текучести вещества. Реология рассматривает процессы, связанные с необратимыми остаточными деформациями и течением разнообразных вязких и пластических материалов (неньютоновских жидкостей, дисперсных систем и др.), а также явления релаксации напряжений, упругого последействия и т.д.
Реология битумов изучена недостаточно. Основными показа¬телями, определяемыми при исследовании реологических свойств битумов в диапазоне температур приготовления и укладки смеси, а также эксплуатации покрытия, являются вязкость и деформативные характеристики битума (модуль упругости, модуль деформациии др.). Поведение битума под действием внешних деформирующих сил определяется комплексом механических свойств, к которым относятся вязкость, упругость, пластичность, хрупкость, усталость, ползучесть, прочность. Каждое свойство зависит от температуры и характера напряженного состояния и связанно с межмолекулярными взаимодействиями и наличием структуры. Реологические свойства не должны значительно изменяться при нагреве битума в битумных котлах, приготовлении и укладке смеси и в течение длительного времени службы.
По реологическим свойствам битумы делятся на три типа:
1) вещества, течение которых под действием постоянного напряжения сдвига подчиняется закону Ньютона, когда напряжение снимают, наступает состояние неэластичной упругости. Сюда можно отнести вязкие неколлоидные жидкости, неэластичные или слабоэластичные золи.
2) Вещества, у которых при постоянном напряжении сдвига скорость сдвига после начала деформации снижается и через некоторое время становится почти постоянной, когда напряжение снимают, эластичность частично восстанавливается, коллоидное состояние битумов этого типа золь-гель.
3) При постоянном напряжении сдвига в начале деформации скорость течения снижается до минимума, а затем повышается, если приложенное напряжение сдвига больше некоторого определенного значения, после того как напряжение снято, упругость восстанавливается, битумы этого типа имеют структуру геля.
Растворимость
В основе большинства существующих методов анализа битумов лежит различие в растворимости их компонентов в ряде органических растворителей. Впервые деление, основанное на этом принципе, предложил Ричардсон, раз¬деливший битумы на растворимые в бензине мальтены и нерастворимые в этом растворителе асфальтены. Впоследствии Маркуон с помощью адсорбции на фуллеровой земле разделил мальтены на масла и смолы. В основном эта ме¬тодика сохранилась и до настоящего времени, но появилось большое количество ее разновидностей, позволяющих получить более узкие, но менее представительные фракции.
Требования к качеству
Применение битума как одного из наиболее известных инженерно-строительных материалов основано на его адгезионных и гидрофобных свойствах. Область применения битума достаточно широка: он применяется при производстве кровельных и гидроизоляционных материалов, в резиновой промышленности, в лакокрасочной и кабельной промышленности, при строительстве зданий и сооружений и т.д. Кровельные битумы применяют для производства кровельных материалов. Их разделяют на пропиточные и покровные (соответственно для пропитки основы и получения покровного слоя). Изоляционные битумы используют для изоляции трубопроводов с целью защиты их от коррозии.
Главным же потребителем битума является дорожное строительство (около 90 %), в первую очередь, из-за того, что нефтяной битум является самым дешевым и наиболее универсальным материалом для применения в качестве вяжущего при устройстве дорожных покрытий. Использование битумов в дорожном строительстве позволяет покрытию дорог выдерживать повышенные статические и динамические нагрузки в широком интервале температур при сохранении длительной жизнеспособности и погодоустойчивости.
Вязкие битумы, применяемые в дорожном покрытии, используются как вяжущее между каменными материалами. Долговечность дорожного покрытия во многом зависит от марки применённого битума и его качества. При строительстве и ремонте дорог битум может быть разжижен растворителем (керосиновая фракция). Разжиженные битумы разделяются на быстро-, средне- и медленно затвердевающие марки. Для предварительной обработки поверхностей применяют битумные эмульсии, которые готовят с применением коллоидных мельниц, добавляя к битуму воду и эмульгаторы. Более подробно рассмотрим битумы различного назначения.
Дорожный
Качество дорожного битума в основном определяет долговечность дорожных покрытий. Появление трещин на дорожном покрытии означает, что оно на 85% исчерпало срок службы. Установлено, что показатель «температура хрупкости» битума характеризует время до начала интенсивного трещинообразования дорожного полотна, так как его определение показывает наиболее опасное состояние дорожного покрытия при резких перепадах температур в зимнее время. Соотношение физико-химических показателей битумов БНД обеспечивает дорожному покрытию наибольшую сдвигоустойчивость, трещиностойкость, длительную водо- и морозостойкость.
Долговечность дорожного покрытия во многом зависит от марки применённого битума и его качества. С требованиями, предъявляемыми к качеству дорожных битумов, можно ознакомится в таблице ниже.
Требования к качеству дорожных битумов (ГОСТ 22245 - 90)
Показатель | БНД | ||||
| 200 / 300 | 130 / 200 | 90 / 130 | 60 / 90 | 40 / 60 | |
| Пенетрация, 0,1 мм при температуре: | |||||
| 25 0 С, не менее | 201-300 | 131-200 | 91-130 | 61-90 | 40-60 |
| 0 0 С, не менее | 45 | 35 | 28 | 20 | 13 |
| Температура, 0 С: | |||||
| размягчения, не ниже | 35 | 40 | 43 | 47 | 51 |
| хрупкости, не выше | -20 | -18 | -17 | -15 | -12 |
| вспышки, не ниже | 220 | 220 | 230 | 230 | 230 |
| Дуктильность, см, при температуре: | |||||
| 25 0 С, не менее | - | 70 | 65 | 55 | 45 |
| 0 0 С, не менее | 20 | 6 | 4 | 3,5 | - |
| Изменение температуры размягчения после прогрева, 0 С, не более | 7 | 6 | 5 | 5 | 5 |
| Индекс пенетрации | От -1,0 до +1,0 | ||||
Источник: ГОСТ 22245-90
Дорожные битумы нормируются также по ТУ 38.1011356-91 (см. табл. ниже).
Требования к качеству дорожных битумов (ТУ 38.1011356-91)
Показатель | БДУ | |||
| 130 / 200 | 100 / 130 | 70 / 100 | 50 / 70 | |
| Пенетрация при 25 0 С | 131-200 | 101-130 | 71-100 | 51-70 |
| Т, 0 С, не ниже | ||||
| размягчения | 40 | 43 | 47 | 51 |
| вспышки | 220 | 230 | 230 | 230 |
| 100 | 100 | 100 | 100 | |
| После прогрева | ||||
| изменение массы, %, не более | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
| 50 | 65 | 65 | 60 | |
| Дуктильность при 25 0 С, см, не менее | 100 | 100 | 100 | 65 |
| Температура хрупкости, 0 С, не выше | -20 | -17 | -15 | -12 |
Источник: ТУ 38.1011356-91
Битумы, нормируещиеся по ТУ, отличаются значительно большей дуктильностью (не менее 100 см), т.е. большей эластичностью, и в том, что в ТУ введены значения тех же показателей после прогрева.
Строительный
Битумы строительных марок БН, применяемые для гидроизоляции фундаментов зданий, отличаются малой пенетрацией и дуктильностью и высокой температурой размягчения (от 37 до 105 0С), т.е. они тугоплавкие и твёрдые. Строительный битум нормируется по ГОСТ 6617 - 76 (см. табл. ниже).
Требования к качеству строительных битумов (ГОСТ 6617 - 76)
Показатель | БН | ||
| 50 / 50 | 70 / 30 | 90 / 10 | |
| 41-60 | 21-40 | 5-20 | |
| Т, 0 С | |||
| размягчения | 50-60 | 70-80 | 90-105 |
| вспышки | 230 | 240 | 240 |
| Дуктильность при 25 0 С, см, не менее | 4 | 3 | 1 |
Источник: ГОСТ 6617-76
Кровельный
Примерно такие же показатели качества установлены и для кровельных битумов БНК, но для них нормируется ещё и температура хрупкости. Их используют как пропиточные (для получения толя и рубероида) и для покрытия крыш.
Требования к качеству кровельных битумов (ГОСТ 9548 - 74)
Показатель | БНК | |||
| 40 / 180 | 45 / 190 | 90 / 30 | ||
| Пенетрация при 25 0 С, 0,1 мм | 160 - 210 | 160 - 220 | 25 - 35 | |
| Т, 0 С: | ||||
| размягчения | 37 - 44 | 40 - 50 | 80 - 95 | |
| хрупкости, не выше | - | - | -10 | |
| После прогрева: | ||||
| изменение массы, %, не более | 0,8 | 0,8 | 0,5 | |
| пенетрация при 25 0 С, % от исх., не менее | 60 | 60 | 70 | |
| Примечание. Для всех: температура вспышки - не ниже 240 0С; для БНК 45 / 190 содержание парафина - не более 5 % мас. | ||||
Битум применяется для различных целей с давних времен и по сей день является одним из наиболее распространенных материалов для строительства. Еще задолго до нашей эры такие знаменитые города, как Вавилон и Ассирия, использовали его в строительных целях. Он прекрасно осуществляет функцию как цементирующего, так и водоупорного основания.
Виды дорожных битумов
Этот строительный материал можно разделить на несколько отдельных групп по свойствам и техническим характеристикам. Определить все параметры можно только после исследования органического состава материала. Отдельной группой выступает дегтевый битум, так как в эту широкую группу можно определить все разновидности пеки и дегтя.
Есть такие варианты битумов:
- Природный битум. Данное вещество можно найти как в жидкой, так и в затвердевшей конфигурации, однако все эти разновидности остаются в одной группе. Природные битумы нефтяные дорожные ГОСТ определяет как состоящие из органических составляющих, а также из их производных, которые классифицируются как неметаллический тип химических соединений. Такое вещество появляется только после того, как нефть обрабатывается окислительными полимерами исключительно в природных условиях и по прошествии большого количества времени. Обычно битум естественного зарождения можно в больших количествах найти исключительно в местах, где диагностированы и выявлены крупные месторождения нефти. Данный материал можно сравнить с асфальтом, хранится он в виде специфических небольших болотцев. Обычно природные битумы нефтяные дорожные, ГОСТом определяемые, встречаются очень редко, а преимущественно их находят там, где есть большое количество горных пород.
- Асфальтовый порошок. Это вещество, которое захоранивается только в горных породах и имеет вид известняка при его нахождении. Когда происходит дальнейшая обработка вещества, оно извлекается, а далее действия производятся с ним такие же, как и с асфальтовым порошком.
Другие разновидности битумов
- Искусственный битум. Его часто называют нефтяным, так как получить данный материал удается лишь при переработке нефти. Технология, которая работает при производстве битумов, подразумевает несколько типов данного вида: окисленные, остаточные, крекинговые.
- Гудронный битум. Его первоначальное местонахождение можно определить в мазуте. Получить данный вид можно только при помощи отжимания некоторых масляных фракций из данного вещества. Гудронный битум нефтяной дорожный чаще всего выступает в качестве отличного связующего элемента, он также помогает добывать все остальные разновидности данного строительного материала.
Основные разновидности битума
- БН-50/50. Размягчить его можно только после достижения температуры в 50 градусов, что не является завышенным или сложным показателем. Он является отлично прилипающим, что оценивают все ремонтные и строительные бригады, занимающиеся укладкой дорог. Если оставить данный материал на ровной поверхности, он будет постепенно растекаться, то есть оплывать, что позволяет гарантированно сделать ровный и однородный слой.
- БН-70/30. Чтобы это вещество начало размягчаться, необходимо довести его температуру до 70-72 градусов, в зависимости от состава конкретного химического соединения. Он отлично прилипает к поверхности, то есть обеспечивает высокий показатель адгезии. Обычно этот материал применяется для создания гидроизоляции, то есть как нижний или верхний слой дороги. Следует помнить, что этот материал имеет предрасположенность к образованию сколов, однако если он разбивается, образуются большие куски без дополнительной пыли или мелких элементов.
- БН-90/10. Довольно сложный материал, который для расплавления требует не менее 90 градусов. Обеспечивает отличную адгезию, а в готовом виде практически не проявляет чувствительности даже к относительно высоким температурам. Разбить его довольно сложно, однако при применении нагрузки, похожей на удары молотком, можно ожидать его рассыпания на осколки, поверхность которых имеет способность к поблескиванию.
Сферы применения
Битум нефтяной дорожный вязкий является практически универсальным строительным материалом, поэтому, помимо гидротехнической и промышленной сферы, смешанной с коммерцией, данное вещество часто применяется в дорожном строительстве. Обычно битумы используются не только при закладке и строительстве дорог, но и при их ремонте, поэтому потребность в таком материале практически не иссякает.
Важные отличия от других материалов
Битум нефтяной дорожный состоит из вяжущего вещества органической природы и резины, заменить которую может определенный полимер. Такой состав позволяет улучшить качество и износостойкость изделий из битума или предметов с его добавлением, а также обеспечить соответствие нормам современных технологий в строительстве.
Состав битума
Обычно битум нефтяной дорожный состав имеет простой, так как он содержит примерно одинаковые компоненты, смешанные в немного отличающихся друг от друга пропорциях. Большую часть занимают углероды, так как их в данном веществе около 75-80 %. Водород занимает значительную, но все же не первую позицию, посколько объем его равен около 10-15 % от общего состава. Так определяется доля летучей части битума нефтяного дорожного. Сера обычно присутствует, однако ее количество никогда не превышает 10 %, если состав битума соответствует основным нормам. Кислород занимает всего 5 %, однако является важным элементом. Если сравнивать строение битума с коллоидной системой, можно найти множество общих черт. Асфальтены полностью диспергированы в специально созданной среде, состоящей из смеси масла и воды.
Особенности состава
Перечисленные выше элементы всегда входят в состав, который имеют битумы нефтяные дорожные жидкие. ГОСТ определяет несколько важных свойств и характеристик этого строительного материала. Чтобы увеличить твердость битума, достаточно добавить в смесь больше асфальтенов совместно со смолой. Следует помнить, что повышение этих параметров влечет за собой повышение плотности и увеличение температуры, при которой возможно даже минимальное плавление конкретного материала.
Особенности битума
Когда рассматриваются битумы нефтяные дорожные, технические характеристики предусматривают повышенное содержание разнообразных веществ маслянистой природы. Данный элемент сильнее разжижается и становится мягким во всех отношениях. Его можно легко расплавить, используя даже меньшую температуру, чем указано в характеристиках конкретной марки, к которой относятся битумы нефтяные дорожные. ГОСТ 22245-90 определяет, что содержание масла совместно со смолой в битуме обязательно корректируется до среднего уровня. Если данным параметром пренебрегли или осуществление коррекции невозможно, следует ожидать, что материал станет менее прочным и будет лучше плавиться.
Определение технических характеристик
Следует помнить, что степень вязкости можно определить по минимальной температуре, при которой происходит плавление битума. Если увеличить температуру, вязкость практически сразу повысится. Когда градусы уменьшаются, материал заметно твердеет, становится менее пластичным. Если температура опустилась до нуля или наблюдаются минусовые отметки, битумы нефтяные дорожные вязкие ГОСТ определяет как имеющие возможную хрупкость, поэтому при выборе материала для производства дороги следует проявлять особую внимательность.
Главные преимущества
Битум имеет одно важное и во многом положительное свойство. Он не способен растворяться в воде. Следует учитывать, что битумы нефтяные дорожные жидкие ГОСТ определяет как подлежащие полному или частичному растворению в веществах, имеющих кислотную природу. Также битум не отличается высокой теплоемкостью, поэтому для утепления он не подходит. В качестве изоляционного материала его используют только для отграничения конструкции от влаги. Если принимать во внимание сертификат соответствия, битум нефтяной дорожный должен иметь консистенцию с показателем плотности не менее 1,5 г/см куб. Когда высчитывается суммарная масса битума, на 1 л вещества допустимо значение плотности в 1 кг/м куб. Этот факт предопределяет особенности, которыми обладают битумы нефтяные дорожные вязкие.
ГОСТ предусматривает, что битумы отличаются широким перечнем положительных особенностей и важных свойств. Качественный битум должен обладать гидрофобностью, не растворяться в жидкости, если в ней нет химических реагентов, размягчаться и становиться более вязким при изменении окружающей температуры. Среди связующих материалов в строительной сфере битум нефтяной дорожный занимает неоспоримое первое место. Если выбрать качественный его вид, можно применить его с максимальной эффективностью для строительства массивных дорог, а также их ремонта, предусматривающего долговечный положительный результат.
Битум – незаменимая составляющая строительства. Благодаря своим уникальным характеристикам, битум надежно закрепился в строительной промышленности. Его практичность, долговечность и дешевизна не оставляют ни единого шанса альтернативным стройматериалам.
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 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.
Битум - широко используемый в строительстве материал, отличающийся превосходными гидрофобными и адгезивными свойствами. Применяется он в основном при асфальтировании автомобильных дорог. Также очень часто этот материал используют в качестве гидроизолятора при возведении зданий и сооружений. В этой статье во всех подробностях разберемся с тем, что такое битум, каковы его свойства и область применения.
Определение
Битумом называют плотное вязкое смолоподобное вещество черного цвета. Поставляется он обычно в кусках, которые перед использованием расплавляют при Состав битум имеет очень сложный. Представляет он собой соединение углеводородной основы с ее производными, а также металлами, кислородом и азотом. Присутствуют в этом материале и разного рода гетероорганические соединения. В общем, состав битума настолько богатый, что идентификация всех его составляющих попросту невозможна.
Как производится
Основным продуктом, используемым для приготовления битума, является нефть. Существует всего три основных этого материала:
- Концентрирование остатков нефти путем вакуумной перегонки. Конечный продукт отличается мягкостью и легкоплавкостью. По этой методике битумы получают из высокосмолистой (сернистой) нефти.
- Окислением гудрона (нефтяной остаток) путем продувки его кислородом при температуре +180...+300 градусов. При таком способе получается термостабильный эластичный материал.
- Смешивание остаточных и окисленных нефтяных продуктов с дистиллятами.
Естественный битум
Чаще всего этот материал производится именно искусственно по описанным выше трем технологиям. Однако существует и естественный битум, характеристики и применение которого примерно такие же, как и у обычного. Залегает он в природе на и образует своеобразные линзы. В чистом виде естественный битум практически не встречается. Чаще всего он пропитывает какой-нибудь осадочный слой. Обычно это такие породы, как песчаник или известняк. В этом случае чистый естественный битум получают, предварительно размолов камни. Иногда такую асфальтную породу просто тщательно перетирают и применяют в дорожном строительстве.
Виды битума по сфере использования
По области применения этот материал разделяется на четыре большие группы:
- Строительный битум. Используется для фундаментов, погруженных в землю деревянных конструкций и т. д.
- Кровельный. Применяется для защиты от влаги крыш жилых, производственных и общественных зданий.
- Битум нефтяной дорожный. Самый распространенный вариант, используемый для приготовления асфальтов.
- Изоляционный. Применяется для защиты от влаги и коррозии металлических трубопроводов.
Дорожный битум
При строительстве автомобильных трасс этот гидрофобный материал используется чаще всего. Существует два основных вида дорожного битума:
- Вязкий. Получают из нефти.
- Жидкий. Эту разновидность изготавливают из вязкого битума. В качестве разжижителя при этом применяются нефтепродукты.
Вязкий битум нефтяной дорожный используется при строительстве магистралей в теплое время года. Жидкий материал применяют в холодную пору. Вязкий битум перед укладкой разогревают до температуры плавления. Жидкий материал может использоваться как в холодном виде, так и в подогретом. Через некоторое время после укладки из-за окислительных процессов такой битум загустевает и дает плотную, влагонепроницаемую эластичную пленку.
На какие характеристики стоит обращать внимание при покупке
Существует всего три основных параметра, по которым можно определить качество битума:
- показатель температуры размягчения;
- дуктильность (степень тягучести битумной нити);
- пенетрация (вязкость).
Последний показатель определяется путем погружения в битум иглы или конуса при определенной температуре.
Маркировка
Узнать о том, какой битум для какого типа работ предназначен, очень несложно. Для этого нужно посмотреть на маркировку.
- Строительный битум помечается буквами БН.
- Дорожный - БН или БНД.
- Кровельный - БНК.
После букв в маркировке идут две цифры через косой слеш. Первое число указывает на температуру размягчения, второе - на степень вязкости. Последняя определяется путем погружения в битум иглы при температуре 25 о С.
Марки вязкого дорожного битума
Как уже упоминалось, такой материал поставляется в кусках или в бочках. При асфальтировании используется БН (нефтяной) и БНД (битум нефтяной дорожный). По ГОСТу выпускается всего десять видов этого материала (БДН от 200/300 до 40/60, БН от 200/300 до 60/90).
Жидкий дорожный битум
Этот материал маркируется отдельно. Существует всего две его разновидности:
- СГ - густеющий со средней скоростью.
- МГ - густеющий медленно. Данную разновидность используют в дорожном строительстве во II-V климатических зонах.
После букв в этом случае также идут две цифры через слеш, обозначающие допустимый диапазон дуктильности (при температуре 60 о С с отверстием 5 мм по вискозиметру).
При покупке партии нужно проверять сертификат (паспорт) на битум нефтяной дорожный жидкий. Марка СГ, точно так же как и МГ, БДН и БН, должна соответствовать ГОСТу+. О том, что представляет собой этот документ, поговорим чуть ниже.
Техника безопасности при работе с битумами
При использовании этого материала следует быть достаточно осторожным. Битум способен воспламеняться. Пожароопасность той или иной марки определяется таким показателем, как У вязких строительных, дорожных, кровельных и изоляционных битумов она выше, у жидких - ниже. Поэтому при работе с последними следует быть особенно аккуратным.
Помимо всего прочего, при выполнении операций, связанных с нанесением, хранением, перевозкой и т. д. битума по правилам производственной безопасности положено надевать спецодежду. Это предохраняет работника от попадения на кожу разогретых, трудносмываемых капель.
Паспорт качества битума
Реализуемый предприятиями битум должен соответствовать нормативам ГОСТ 2245-90. Однако сегодня многие компании выпускают продукцию этого вида с улучшенными характеристиками. Поэтому к битумам той или иной новой марки прилагаются специальные, заверенные начальниками лабораторий сертификаты, называемые также паспортами. В них указываются такие параметры, как пенетрация, дуктильность, температура размягчения продукта и т. д.
Выдается такой документ не только на вязкий, но и на битум нефтяной дорожный жидкий МГ. Паспорт качества является гарантией соответствия характеристик материала заявленным производителем. На документе в обязательном порядке проставляется печать предприятия.
Конечно же, должен иметься паспорт на битум жидкий нефтяной дорожный СГ, а также на кровельный и изоляционный. К новым маркам этого материала можно отнести, к примеру, БНД-У и Евро БВ. В отношении них нормативы качества определяются не ГОСТом, а ТУ и СТО. При производстве Евро БВ учитывается также требования евростандарта EN 12591.
Самые распространенные марки
В строительстве чаще всего используется битум нефтяной дорожный 90/10. Производители выпускают и реализуют его в огромных количествах С его помощью гидроизолируют фундаменты, подземные части деревянных опорных конструкций, межпанельные швы, подвалы и стены. От другой достаточно популярной марки, БН 70/30, его отличает более высокая температура плавления. Это расширяет сферу его использования, поскольку пленка, даваемая им, способна выдерживать большую температуру нагрева.
При строительстве автомобильных магистралей часто используется битум нефтяной дорожный МГ130/200. Применяют его обычно в тех регионах, где температура воздуха зимой не опускается ниже 20 о С. Этот материал образует надежное и очень ровное дорожное полотно.
Температура размягчения (о С) | Остатка после испарения разжижителя - 30 |
|
Температура вспышки | ||
Дуктильность | При температуре 25 о С 1 см | 131-200 при 60 о С и диаметре отверстий 5 мм |
Пенетрация | При температуре 25 о С - 5-20 | |
Количество испарившегося разжижителя | Не менее 5% |
Битум нефтяной дорожный, строительный и кровельный - материал, на рынке необыкновенно востребованный. Выпускает его сегодня множество компаний. Поэтому выбрать качественный продукт будет совершенно несложно. Главное - обратить внимание на маркировку и купить наиболее подходящий в данном конкретном случае вариант.
Битумы представляют собой сложные смеси высокомолекулярных нефтяных углеводородов и их неуглеводородных производных. Битумы бывают природными и искусственными (нефтяными). Нефтяные битумы являются прдуктами переработки нефти и ее смолистых остатков. В зависимости от способа получения различают остаточные, окисленные, крекинговые и компаундированные битумы.
Остаточные битумы – (гудроны) – твердые или почти твердые вещества, получаемые в остатке при атмсоферно-вакуумной перегонке высокосмолистой нефти.
Окисленные битумы получают окислением кислородом воздуха нефтяных остатков.
Крекинговые битумы – получают в остатке при крекинге (термическом или каталитическом) нефти и нефтяных масел.
Компаундированные битумы получают путем смешения.
Физико-химические свойства битума зависят от природы нефтей и нефтяных остатков и от технологического способа их переработки.
В зависимости от вязкости нефтяные битумы делятся на твердые, полутвердые (вязкие) и жидкие.
Твердые нефтяные битумы предназначены для выполнения общестроительных работ. Они характеризуются высокой вязкостью, теплоустойчивостью, малой пластичностью. Выпускаются твердые битумы следующих марок:
а) битумы нефтяные строительные (ГОСТ 6617-76) марок БН 50/50; БН 70/30; БН 90/10; первая цифра (числитель) указывает температуру размягчения, а знаменатель – среднее значение глубины проникания иглы;
б) битумы нефтяные кровельные , применяют для производства кровельных работ. Они разделяются на марки БНК 45/80, БНК 90/40, БНК 90/30 (ГОСТ 9548-74), где числитель соответствует значению температуры размягчения, 0 С, а знаменатель – глубине проникания иглы.
в) битумы нефтяные изоляционные применяются для изоляции трубопроводов от коррозии и разделяются на три марки: БНИ-IV-3, БНИ-IV; БНИ-V.
г) битумы нефтяные специальные применяются в лакокрасочной, шинной, электротехнической промышленности, разделяются на марки Б, В, Г (ГОСТ ? )
1.2. Битумы нефтяные дорожные вязкие.
Применяются в качестве вяжущего материала при строительстве дорожных и аэродромных покрытий и в строительном производстве (гидро-, тепло- , пароизоляционные и кровельные материалы).
В соответствии с ГОСТ 22245-90 вязкие дорожные битумы разделяются на марки (см. таблицу в приложении). Марка битума определяется комплексом показателей качества.
а) Битумы нефтяные вязкие БН 200/300, БН 130/200, БН 90/130, БН 60/90.
Б) Битумы нефтяные вязкие дорожные улучшенные БНД 200/300, БНД 130/200, БНД 90/130, БНД 60/90, БНД 40/60.
Числовой индекс показывает интервал изменения глубины проникновения иглы. Например, БНД 60/90 – битум нефтяной дорожный с пределами глубины проникания иглы 60-90 мм. Качество битума оценивают по условной вязкости, характеризуемой глубиной проникания стандартной иглы при 25 и 0 0 С; деформативной способности, характеризуемой растяжимостью стандартного образца битума при температурах 25 и 0 0 С; температуре размягчения и температуре хрупкости, характеризующим температурный переход битума из вязкоупругого в хрупкое состояние (так называемый интервал пластичности); адгезии и активности битума по отношению к каменным материалам, определяемым по сцеплению с мрамором или песком; стабильностью свойств битума при высокой температуре, характеризуемой изменением температуры размягчения после прогрева; индексу пенетрации, характеризующему температурную чувствительность битума в области эксплуатационных температур; способностью битума не возгораться при технологических операциях, характеризуемой температурой вспышки. Перед испытанием образцы обезвоживают осторожным нагреванием до температуры на 80-100 0 С выше температуры размягчения, но не выше 180 0 С и не выше 120 0 С. Обезвоженный и расплавленный битум необходимо процедить сквозь металлическое сито №07 и тщательно перемешать до полного удаления пузырьков воздуха.