Свойства битума: Свойства и характеристики битума

Содержание

Битум. Виды и состав. Применение и марки. Плюсы и минусы

Битум – это твердое или смолоподобное вещество, применяемое в качестве связующего в строительной сфере. Его отличительным качеством выступают высокая адгезия к различным поверхностям и гидрофобность. Вещество имеет темно-коричневый или черный цвет.

Технические свойства битума и его маркировка

Данное вещество не растворяется в воде. Для его растворения применяются специальные органические растворители. Вязкость материала во многом зависит от окружающей температуры. Чем теплее, тем он жиже. Битум не имеет пор, поэтому совершенно не пропускает воду. Материал подлежит маркировке, отображающей его главные физические качества. Маркировка состоит из двух цифр написанных через дробь. Первое число отображает температуру размягчения материала. Вторая цифра указывает температуру, при которой вещество начинает крошиться от механического воздействия.

Из чего состоит битум
Все виды битума являются смесью нескольких базовых веществ. К их числу относятся:
  • Нефтяные масла.
  • Смолы.
  • Асфальтены.
  • Асфальтогеновые кислоты.

Присутствующие в составе битума нефтяные масла в среднем составляют 30-60% от общего объема вещества. Именно они придают материалу характерную вязкость и термическую пластичность. Смолы в составе обеспечивают материал свойством прилипать к различным поверхностям. Доля смол в битуме может составить 20-40%. Третьим компонентом битума выступают асфальтены, часть которых колеблется в пределах 10-40%. Они дают характерную твердость и тугоплавкость материала, что и определяет его ценность в строительной сфере. Асфальтогеновые кислоты присутствуют в битуме в очень малых количествах не более 3%. Они также делают поверхность липкой.

Виды битума в зависимости от происхождения
Существует 2 категории битумов принципиально отличающиеся по способу получения материала:
  1. Природные.
  2. Искусственные.

Несмотря на разность происхождения, все они получаются из одного сырья. Для изготовления искусственного битума используется специальное оборудование, позволяющее выделить его из нефти. Природный материал образован естественным образом и добывается как ископаемое, сразу готовое к применению.

Искусственный

Данный тип битума является вторичным продуктом, получаемым при переработке нефти. При отборе из нее топлива и смазки получается гудрон. В результате продувки воздухом или нагрева он превращается в нефтяной битум. Продукт полученный таким образом называется окисленным. Его характерным качеством является достаточно высокая эластичность и тепловая устойчивость.

В том случае, если нефть поддается отгонки для вывода топлива с помощью вакуумной установки, то образованный в результате производства осадок является остаточным битумом. Его отличительным качеством выступает более высокая твердость и низкая вязкость.

Если переработка нефти осуществляется путем ее разложения для выхода бензина, что сопровождается высокими температурами, то полученный в результате осадок обладает хрупкостью. Это совершенно другой по качеству материал, который называют крекинговым битумом.

Природный

Данный материал является природным ископаемым. Он присутствует в горной породе, добывается из которой путем ее нагрева или растворения специальными растворителями. Кроме пластового битума также бывает поверхностный, выступающий на поверхность подобно водоемам. Битумы природного происхождения имеют очень высокое качество, поэтому в основном применяются для изготовления герметиков и лакокрасочных материалов.

Марки битумов применяемых в строительной сфере

Для изготовления различных стройматериалов и выполнения строительных задач применяются жидкие, полутвердые и твердые битумы. Для каждой конкретной задачи используется материал с соответствующим температурным диапазоном, определяющим порог его размягчения и приобретение хрупкости.

В зависимости от качества, битум могут использовать для:
  • Изготовления мастики и гидроизоляции.
  • Мягких кровельных материалов.
  • Дорог.

Для выполнения основных строительных работ применяются битумы нефтяных марок БН 50/50, БН 70/30 и БН 90/10. Для пропитки кровельных материалов используются битумы нефтяные кровельные. Они имеют маркировку БНК 45/180, БНК 45/90, БНК 90/40,  БНК 45/180 и БНК 90/30. Данные материалы воспламеняются при температуре не менее +240°С, что делает их применение для пропитки кровельной гидроизоляции вполне безопасным. Битумы нефтяные дорожные используются для производства асфальта. В первую очередь это марки БНД 40/50, БНД 60/90, БНД 130/200, БНД 90/130.

Популярные строительные материалы на основе битума

Существует достаточно широкий ассортимент товаров для строительства, в состав которых входит битум, являющийся их незаменимым компонентом.

Примерами таких стройматериалов выступают:
  • Краски.
  • Наплавляемая кровля.
  • Герметики.
  • Мастики.
Битумные краски

Применяются крайне редко, поскольку имеют только коричневый либо черный цвет. Чаще всего их используют для защиты поверхностей постоянно контактирующих с водой. Отличительным свойством таких красок является сохранение эластичности даже спустя много времени после нанесения. Благодаря возможности снижения вязкости материала путем добавления растворителя его нанесение на поверхность возможно как ручным способом с помощью кисти или валика, так и пульверизатором.

Наплавляемая кровля

Существует очень большой ассортимент кровельных материалов, в состав которых входит битум. Несмотря на разнообразие, все они имеют примерно одинаковую структуру. Это листовые материалы, в основании которых применяется стекловолокно, бумага и т.д. Поверх него наносится пропитка из битума. Для увеличение механической прочности и износостойкости лицевая сторона такого кровельного стройматериала обсыпается каменной крошкой. Она предотвращает слипание в рулоне при скручивании.

Кровельные материалы полученные на основе битума позволяют делать плоскую эксплуатируемую кровлю. По уровню гидроизоляции она существенно превосходит подавляющее большинство кровель. При нагреве битум расплавляется, благодаря чему листы спаиваются между собой в одну непроницаемую мембрану.

Битумные герметики

Широкое распространение получили герметики на битумной основе, которые применяются для выполнения ремонтных работ по гидроизоляции. В первую очередь они предназначены для ремонта протечек. Ими также пользуются при установке мансардных окон, для заделки швов между кровельным материалом и трубой дымохода, герметизации водосточной системы, заделки трещин в бетоне и прочих минеральных поверхностях. Такой материал не нуждается в прогреве. Он просто выдавливается с помощью монтажного пистолета, а после испарения присутствующих в составе растворителей приобретает резиноподобную консистенцию.

Битумные мастики

Особо широким спросом пользуются мастики на основе битума. Они предназначены для выполнения гидроизоляции. Их используют при обустройстве наплавляемых крыш. Мастики применяется для склеивания различных поверхностей с целью предотвращения проникновения влаги между слоями. Их также применяют для покрытия частей деревянных столбов, предназначенных для вкапывания. Защищенная мастикой поверхность не впитывает влагу, поэтому получает более высокую устойчивость к гниению.

Применение битума в дорожном строительстве

Наиболее массовое применение битум получил в сфере дорожного строительства. Он используется в качестве связующего вещества для изготовления асфальта. Последний в отличие от бетона обладает более высокой устойчивостью к деформации. Уровень прочности и долговечности асфальта напрямую зависит от количества содержащегося в нем битума. Отличительным качеством асфальта является возможность начала его эксплуатации сразу после укладки, а не через 28 дней, как в случае с бетонными дорогами.

Кроме непосредственного использования битума для приготовления асфальтной смеси, он также применяется в сфере дорожного строительства в качестве клейкой основы при выполнении ямочного ремонта автодорог. Для этого в основном выбираются твердые марки битума. Материал разогревается и наносится на поврежденный участок асфальтированной дороги, после чего до момента его застывания сверху закатывается свежим асфальтом. Наличие битума между старым и новым слоем обеспечивает между ними высокую адгезию.

Недостатки битума
Это крайне специфический в работе материал, применение которого сопровождается рядом недостатков:
  • Необратимо пачкает тару и инструмент.
  • Размягчается  при высоких температурах и становится хрупким при низких.
  • Постепенно пересыхает.
  • Имеет неприятный запах, усиливающийся при нагреве.

Инструмент и тара, применяемые при работе с битумом, практически всегда не подлежат восстановлению. Материал безнадежно пачкает поверхности, к которым прикасается. Чтобы бороться с этим недостатком используются специальные смывки, однако их применение в большинстве случаев экономически нецелесообразно. Они эффективны на малых загрязнениях, к примеру, кузове автомобиля, испачканном каплями битума со свежего асфальта.

Конструкции, сделанные с применением битума, имеют достаточно узкий температурный диапазон применения. При повышении температуры они размягчаются, что может повлечь деформации в случае механического давления. Понижение температуры делает их чрезмерно твердыми и хрупкими.

Похожие темы:

Битум, свойства, состав, добыча и применение

Битум, свойства, состав, добыча и применение.

Ознакомиться с концепциейОзнакомиться с концепциейОзнакомиться с концепцией

Ознакомиться с концепцией

Битум — это твёрдый или смолоподобный продукт, представляющий собой смесь углеводородов и их азотистых, кислородистых, сернистых и металлосодержащих производных.

Битум, характеристика и виды

Химический (компонентный, углеводородный и элементный) состав битума

Химические свойства битума

Физические свойства битума

Добыча природных битумов

Применение битумов

Битум, характеристика и виды:

Битум (от лат. bitūmen — горная смола, асфальтовый) — это твёрдый или смолоподобный продукт, представляющий собой смесь углеводородов и их азотистых, кислородистых, сернистых и металлосодержащих производных. Битум представляет собой аморфное вещество, а, значит, проявляет свойства жидкости в твёрдом состоянии и не имеет температуры плавления.

С давних времен битум является одним из самых распространенных инженерно- строительных материалов. Природный битум, иначе — «земляная смола», применялся для прикрепления наконечников древних копий. Битум делал посуду древнего человека водонепроницаемой (посуда из битума предшествовала глиняной). Также в древности природный битум часто использовался как связующее вещество при работе с мозаикой и для создания изделий из полудрагоценных камней. В Древнем Египте его применяли для мумификации и бальзамирования.

Битумы бывают природными и искусственными.

Природные битумы являются составной частью горючих полезных ископаемых органического происхождения. Они распространены в местах нахождения нефти. Это естественные производные нефти, образованные в процессе природных, биохимических, химических, окислительных реакций полимеризации нефти. В зависимости от состава исходных нефтей и условий их преобразования, битумы условно делят на такие классы, как: асфальты, мальты, асфальтены, кериты, озокериты, гуминокериты, антраксолиты, нафтоиды, нафтиды.

Мировые запасы природного битума составляют по разным оценкам порядка 500 – 1000 миллиардов тонн. Запасы природного битума малоизученны, поэтому разброс запасов достаточно велик. Во всяком случае запасов природных битумов в несколько раз больше, чем запасов нефти.

Искусственные битумы (технические битумы) — это продукты переработки нефти, каменного угля и сланцев. Искусственные или технические битумы сходны по химическому составу с природными битумами. По виду технологического цикла искусственные битумы разделяют на окислительные, остаточные и крекинговые.

Химический (компонентный, углеводородный и элементный) состав битума:

Битумы имеют довольно сложный химический состав. Например, они могут состоять из предельных углеводородов от С9Н20 до С30Н62.

Все разнообразные органические углеводородные соединения, которые образуют битум, можно объединить в три группы: твердая составляющая, смолы и масляные фракции.

Твердая часть битума состоит из высокомолекулярных углеводородов и их производных с молекулярной массой от 1000 до 5000 г/моль и плотностью более 1 г/см3. Все они объединены под общим названием «асфальтены». В асфальтенах содержатся карбоиды, не растворимые в летучих растворителях и маслах, и карбены, которые могут растворяться только в СCl4. К твердой составляющей битумов относят также твердые углеводороды, называемые парафинами.

Смолами являются аморфные вещества темно-коричневого цвета с молекулярной массой от 500 до 1000 г/моль, их плотность около 1 г/см3.

Масляные фракции битумов составляют различные углеводороды, имеющие молекулярную массу от 100 до 500 г/моль и плотность менее 1 г/см3.

Свойства битума, как дисперсной системы, определяются соотношением входящих в него составляющих: асфальтенов, парафинов, масел и смол. При повышении содержания асфальтенов и смол возрастает твердость, температура размягчения, а также хрупкость битума. А масла, которые частично растворяют смолы, делают его легкоплавким и мягким. Пластичность битума повышается при снижении молекулярной массы смол и масел. В нефтяных битумах содержится парафин, который способствует ухудшению их свойств, повышая хрупкость при понижении температуры. Поэтому необходимо, чтобы битум содержал парафин не более 5%.

С точки зрения элементного состава в битуме присутствуют следующие химические элементы:

Химические свойства битума:

Самым ценным свойством битумов, а также битумных материалов, является их химическая стойкость к воздействию агрессивных веществ, которые вызывают коррозию металлов, цементных бетонов и других строительных материалов. Так, битумные материалы хорошо сопротивляются действию щелочей, концентрацией не более 45 %, фосфорной кислоты, концентрацией не более 85 %, серной кислоты, концентрацией не более 50 % и т.д. Однако, битумы менее стойки в атмосфере, которая содержит окислы азота и при воздействии концентрированных растворов кислот. Битум растворим в органических растворителях. Вследствие свойственной битумам химической стойкости и экономичности, битумные материалы предпочтительно применяют в качестве химической защиты железобетонных конструкций и стальных труб.

Физические свойства битума: 

Наименование параметра: Значение:
Плотность, г/см3

(зависит от температуры, давления и химического состава)

от 0,965 до 1,5
Плотность, кг/м3

(зависит от температуры, давления и химического состава)

от 965 до 1500
Агрегатное состояние твердое или смолоподобное вещество
Цвет черный
Теплопроводность, Вт/(м∙°С) 0,17-0,27
Температура размягчения*, оС* от 35 (мальты) до неплавких (кериты, антраксолиты, гуминокериты)
Удельная теплоёмкость, кДж/(кг∙К) 1,591-1,968
Диэлектрическая проницаемость 2,5-3,3
Удельная электрическая проводимость, Ом-1∙см-1 1∙10-14

Примечание:

* Битум является аморфным веществом, не имеющим температуры плавления. Его переход из твердого состояния в жидкое характеризуют температурой размягчения. Температуру размягчения обычно определяют прибором «кольцо и шар», который помещают в сосуд с водой. Температура размягчения определяется температурой нагреваемой воды, при которой металлический шарик, под действием собственной массы проходит через кольцо, заполненное исследуемым битумом.

Добыча природных битумов:

Чистый природный битум встречается довольно редко. В основном он встречается в составе битуминозных песков. Разработка месторождений природных битумов зависит от физических свойств исходного сырья, глубины и условий залегания.

Добычу природного битума из битуминозных песков производят в основном шахтным или карьерным способом. Этот способ заключается в том, что порода целиком извлекается на поверхность и битум экстрагируется с помощью растворителя или горячей воды. Коэффициент извлечения битума при этом составляет 85-90 %.

Скважинными внутрипластовыми способами разрабатывают месторождения жидких природных битумов, залегающих на глубине более 100 метров. Этим способом добывают битумы сквозь скважины, пробуренные на поверхности, путем термического воздействия на насыщенные битумом породы. При этом коэффициент извлечения битума составляет в среднем 30 %.

Есть еще способ добычи битумов в шахтах с помощью системы дренажных скважин, прорубленных из горных выработок. Это шахтный дренажный способ добычи. Битум вытекает самотеком через эту систему скважин.

Применение битумов:

По применению битумы делят на три основные вида: строительные, дорожные и кровельные.

Строительные битумы — это битумы, которые используются в строительстве и гидроизоляционных работах. Такие битумы маркируются следующим образом: БН 50/50, БН 70/30, БН 90/10.

Расшифровка: БН — битум нефтяной, БНД – битум нефтяной дорожный, БНК – битум нефтяной кровельный, первое число – обозначение температуры размягчения, второе – обозначение пенетрации.

Дорожные битумы являются самым востребованным видом битумов и применяются в дорожном строительстве. Они характеризуются большим коэффициентом пенетрации. Основное их отличие друг от друга – это климатическая зона, в которой они применяются.

Рассматривая регионы использования битума, определяют максимальные и минимальные зимние температуры. Регионы с низкими температурами, зимой редко поднимающимися выше -20 оС, применяют битумы марок БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300. Регионы с умеренной зимней температурой  от -20 до -10 оС подходят марки БНД 60/90 и выше перечисленные БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300. В областях с температурами зимой в пределах от -10 до -5 оС  дорожное полотно укладывают с применением битума БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, БН 90/130, БН 130/200, БН 200/300. Для теплых мест, где средняя температура зимой +5 оС используют битумы марок БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БН 60/90, БН 90/130.

Кровельные битумы применяют в производстве кровельных материалов: рубероида, рубемаста, гидростеклоизола, пергамина, мастики, рубитэкса, битумной бумаги, рубитэкса, рубитэкса, стеклоэласта, рубитэкса, праймера. Для пропитки используют битумы марок БНК 45/180 и БНК 45/90. Для получения покровного слоя — битумы марок БНК 90/40 и БНК 90/30.

Битум также применяют в различных отраслях народного хозяйства. Например, в литейном деле в качестве одного из компонентов модельных составов при прецизионном литье, как электроизоляционный материал в электротехнической промышленности, для отделки различных изделий из бумаги, дерева, кожи и  т.д.

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

Ознакомиться с концепциейОзнакомиться с концепциейОзнакомиться с концепциейОзнакомиться с концепцией

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИЙ

ЗВОНИТЕ: +7-908-918-03-57

либо воспользуйтесь поиском аналогов технологий:

ПОИСК АНАЛОГОВ ТЕХНОЛОГИЙ

или пиши нам здесь…

карта сайта

Войти    Регистрация

В чате:

Andrey-245

Не совсем понятно. Эту батарейку можно вообще не заряжать что ли? Сколько вольт она выдает? И где ее купить? И можно ли такие соединить последовательно-параллельно, собрав нормальный аккумулятор, например, для электромобиля?