Битум характеристики: Битум — что такое битум нефтяной, для чего нужен и где применяется | Wiki

Битум — что такое битум нефтяной, для чего нужен и где применяется | Wiki

03.03.2021

Содержание

Битум – это твердое или смолистое вещество из углеводородов и их производных в виде азотистых, сернистых, кислородо- и серосодержащих соединений. Название происходит от лат. bitumen, что означает «горная смола» и «асфальтовый».

Фракционный (химический) состав и характеристики битума

Битум поддается полному или частичному растворению органическими веществами, включая бензол, хлороформ, сероуглерод. Нефтепродукт нерастворим в воде. Битум бывает разных видов, но в большинстве из них в состав входят компоненты в следующем количестве:

• углерод – не более 80%;
• водород – не более 15%;
• сера – 2-9%;
• кислород – до 5%;
• азот – до 2%.

Все вещества в составе по консистенции делятся на 3 группы:

• Твердые. Сюда относятся парафины и углеводородные полимеры (асфальтены).
• Смолы. Аморфные вещества с темным коричневым оттенком.
• Маслянистые. Углеводородные соединения с плотностью не более 1000 кг/м³.

В зависимости от состава битум может иметь разные свойства. Если в нем преобладают асфальтены, материал приобретает твердость, но одновременно становится более хрупким и начинает плавиться под влиянием высокой температуры.

Важные характеристики и свойства:

• Плотность – от 950 до 1500 кг/м³.
• Низкая тепло- и электропроводность.
• Стойкость к различным химическим реагентам.
• Водо- и газонепроницаемость.
• Отсутствие температуры плавления (битум переходит в жидкое состояние при температуре размягчения).

Способы получения битума

Битум может быть естественным (природным) или искусственным (техническим). Природный представляет собой полезное ископаемое органического происхождения.

В особенно большом количестве встречается в регионах с большими залежами нефти.

Природный битум может иметь твердую форму или вязкую консистенцию. Образуется в ходе природного окисления и полимеризации нефти, происходящих при нарушении герметичности нефтяных залежей. Добыча ведется разными методами:

• Очистным шахтным или карьерным, когда породу извлекают и используют для экстракции битума с помощью растворителей или горячей воды, к которой добавлены эмульгирующие составы.
• Дренажным шахтным, который заключается в добыче посредством самотека битума через восходящую дренажную систему, состоящую из пробуренных скважин.
• Скважинным, при котором битум извлекают из скважин, пробуренных с поверхности. Метод применяется для разработки месторождений жидких природных битумов (битуминозной нефти), которые залегают на глубине более 100 м. Коэффициент извлечения продукта равен 30%.

Карьерный и шахтный методы имеют коэффициент извлечения битума 85-90%. Способы применимы для месторождений горных пород, которые обладают насыщенностью более 10% и глубиной залегания 60-90 м.

С учетом состава исходной нефти и особенностей ее переработки битум делится на разные классы:

• антраксолиты,
• асфальты,
• асфальтены,
• гуминокериты,
• кериты,
• мальты,
• нафтиды,
• нафтоиды,
• озокериты.

Особое распространение получили асфальтовые битумы, которые образуются в горных породах с пористой структурой. Их перемалывают до порошкообразного состояния, после чего используют в укладке дорожных покрытий.

Технический (искусственный или синтетический) битум нефтяной – побочный продукт перегонки нефти, сланцев и каменного угля. Известным способом получения выступает вакуумная перегонка мазута. В зависимости от способа нефтепереработки битум бывает:

• Остаточным. Мягкий и легкоплавкий продукт.
• Окислительным. Эластичный и термостабильный битум.
• Крекинговым. В битуме большое количество карбенов и карбоидов.

Особое внимание при получении битума уделяют содержанию парафинов, поскольку они негативно влияют на пластичные характеристики. Чтобы этого избежать, количество парафиновых составляющих ограничивают 5%.

Способы (область) применения

Битум – древнейший строительный материал, который был известен человеку еще в эпоху неолита. Тогда его использовали для изготовления посуды, изоляции редких видов дерева в строительстве, в качестве связующего в мозаиках из полудрагоценных камней и раковин.

Природный битум – не товарный продукт. Чтобы сделать его таким, необходимы дополнительные технологические процессы. После этого материал становится подходящим для использования в разных сферах:

• В строительстве. Ввиду нерастворимости в воде материал используется в гидроизоляционных работах. В отношении зданий и сооружений, трубопроводов, фундаментов.
• В дорожных работах. Битум активно используется при изготовлении асфальтобетона.
• В кровельных работах. Из битума производят мягкие кровельные материалы: рулонные и в виде черепицы. Примеры: рубемаст, гидростеклоизол, рубероид, мастика, пергамин, битумная бумага, стеклоэласт.

При использовании в строительстве битум проявляет несколько недостатков: низкую упругость, склонность к высыханию и высокую термочувствительность, которая проявляется в виде хрупкости при низкой и размягчении при высокой температуре. Чтобы устранить эти минусы, используют модифицированный битум, в который добавляют модификаторы, улучшающие свойства продукта.

Дополнительно битум используют как электроизоляцию в электротехнической промышленности, в отделке деревянных, кожаных и бумажных изделий, в изготовлении аккумуляторных мастик, изготовлении кабельной и лакокрасочной продукции, в прецизионном литье.

Особенности транспортировки и хранения

Битум транспортируют в автомобильных или железнодорожных цистернах, куда продукт переливают методом герметичного налива. Этот способ обеспечивает профилактику поражений обслуживающего персонала вследствие высокой температуры нагрева нефтепродукта.

Регламентирующие документы (ГОСТы, ТУ)

Дорожные битумы производятся в соответствии с ГОСТ 22245-90 и ГОСТ 33133-2014, а модифицированные – по ГОСТ Р 52056-2003.

Свойства битумов — информационная статья от Битумные Технологии

Битум — это продукт органического происхождения. Для органики, в отличие от минералов, присущи такие качества, как гидрофобность, атмосферостойкость, способность растворяться в органорастворителях, восприимчивость к деформации, размягчение при долгом нагреве вплоть до стопроцентного расплавления. Данные свойства обуславливают использование битумных смесей для производства кровли, гидроизоляционных и противокоррозийных составов. Распространены они и в гидротехнических и дорожных строительных работах. 

Битумы обладают следующими физическими свойствами. 

• Плотность битумов зависит от их состава и находится на отметке между 0,8 и 1,3 г/см
  3. 
• Проводимость тепла для данных веществ находится в пределах 0,5-0,6 Вт/(м•°С), а теплоемкость — от 1,8 до 1,97 кДж/кг• °С. 
• Коэффициент теплового расширения в нормальных условиях от 5•10^-4 до 8•10^-4 °С^-1, более вязкие материалы имеют повышенное значение. При пониженных температурных показателях данный параметр равен 2•10^-4°С^-1. 
• Характеристика стойкости к нагреву обуславливается температурой воспламенения (230-240°С) и утратой массы при нагреве битумной пробы при +160 градусов по Цельсию на протяжении пяти часов. 
• Стойкость к действию воды обусловлена низким содержанием водорастворимых веществ (не больше 0,2-0,3% по массе).  
• Электроизоляционные характеристики находят свое применение при обустройстве изоляции электропроводки. 
• Поверхностное натяжение при нормальных температурных показателях — 25-35 эрг/см². 
• Битум склонен к старению, во время которого происходит увеличение хрупкости и понижение гидрофобности. Ускоряющим данный процесс фактором является влияние ультрафиолетовых лучей и кислорода. Реологические свойства у жидких и твердых битумов различаются.

Химические свойства 

Битумные смеси обладают устойчивостью к влиянию агрессивных химических реагентов, способных разрушить такие материалы, как бетон и металлы. Битумы отлично показывают себя при воздействии 45%-ных щелочей, фосфорной, серной, соляной и уксусной кислот концентрацией до 85%, 50%, 25% и 10% соответственно. Хуже битумы проявляют себя в среде с азотными оксидами, а также с высококонцентрированными кислотами. 

Битум отлично растворяется в органорастворителях по принципу «подобное растворяется в подобном» из-за своей органической природы.

 

Из-за своей внушительной стойкости к химреагентам битумные смеси повсеместно используются для обустройства протекции металлических трубопроводов, конструкций из железобетона и прочих объектов. 

Узнать о свойствах битумных смесей Вы можете, связавшись с сотрудниками нашей компании по телефону или посредством электронной почты. Все контакты указаны на сайте в соответствующей вкладке.

Свойства битума и битумных материалов

Ниже приведены свойства битума

1. Адгезия
2. Водонепроницаемость
3. Твердость
4. Вязкость и текучесть
5. Точка размягчения
6. Пластичность
7. Удельный вес
8. Прочность
9. Универсальность
10. Экономичный
11. Прочность

См. также: Области применения битума

Адгезия:

Адгезивные свойства битума связывают вместе все компоненты, не вызывая каких-либо положительных или отрицательных изменений в их свойствах. Битум обладает способностью прилипать к твердой поверхности в жидком состоянии в зависимости от характера поверхности. Присутствие воды на поверхности предотвратит прилипание.

Водостойкость:

Битум нерастворим в воде и может служить эффективным герметиком. Битум водостойкий. При некоторых условиях вода может поглощаться мельчайшими количествами неорганических солей в битуме или содержащемся в нем наполнителе.

Твердость:

Для измерения твердости битума проводится испытание на проникновение, которое измеряет глубину проникновения в десятых долях мм. утяжеленной иглы в битуме через заданное время при известной температуре. Обычно груз массой 100 г прикладывают на 5 секунд при температуре 77 °F. Проникновение является мерой твердости. Типичные результаты: 10 для твердого битума, от 15 до 40 для кровельного битума и до 100 или более для гидроизоляционного битума.

Марки с пенетрацией более 40 в основном используются в дорожном строительстве, а иногда и в промышленности. Сплавы с пенетрацией менее 40 используются исключительно в промышленности. В жарком климате используются более низкие сорта, такие как 60/70.

Вязкость и текучесть:

Вязкостные или текучие свойства битума важны как при высоких температурах во время обработки и нанесения, так и при низких температурах, которым битум подвергается во время эксплуатации. Свойства текучести битумов значительно изменяются в зависимости от температуры и условий нагрузки. Ухудшение или потеря желательных свойств битума проявляется в виде затвердевания. В результате , снижение адгезионных и текучих свойств и повышение температуры точки размягчения и коэффициента теплового расширения.

Температура размягчения:

Это свойство позволяет узнать, можно ли использовать данный битум в конкретном месте, т.е. значение точки размягчения должно быть выше температуры дорожного покрытия, иначе битум, присутствующий в слое, размягчится и выйдет наружу.

Температура размягчения – это температура, при которой стальной шарик падает на известное расстояние через битум, когда испытуемая сборка нагревается с известной скоростью. Обычно тест состоит из (3/8) диам. стальной шарик весом 3,5 г, который пропускается через битумный диск толщиной (5/8) в диаметре и (1/4) дюйма в латунном кольце. Вся сборка нагревается со скоростью 9°F в мин. Типичные значения составляют 240 °F для асфальта для покрытия, от 140 до 220 °F для кровельного асфальта и до 115 °F для битумного гидроизоляционного материала.

Пластичность:

Тест на пластичность проводится для определения степени растяжения битума при температуре ниже его точки размягчения. Брикет с площадью поперечного сечения 1 дюйм ² помещают в тестер при 77 °F. Значения пластичности варьируются от 0 до более 150 в зависимости от типа битума.

Наличие пластичности означает правильное формирование пленки и покрытия.

Удельный вес

Удельный вес вяжущего не влияет на его поведение. Но все равно его значение нужно в микс-дизайне. Свойство определено при 27º C.

Долговечность:

Долговечность битума относится к долговременному сопротивлению окислительному отверждению Материала в полевых условиях. Хотя в процессе эксплуатации все битумы со временем затвердевают за счет реакции.

При наличии кислорода в воздухе чрезмерная скорость отверждения (низкая износостойкость) может привести к преждевременному охрупчиванию связующего и разрушению поверхности, что приводит к растрескиванию и потере стружки. Битум живет до двадцати лет, если за ним правильно ухаживать в течение всего срока службы дорожного покрытия.

Универсальность:

Благодаря свойству универсальности битума его относительно легко использовать во многих областях благодаря его термопластичности. Его можно легко распределить по нижележащим слоям дорожного покрытия, так как при нагревании он разжижается, облегчая работу, и затвердевает в твердой массе при охлаждении.

Экономичный:

Он доступен по более низкой цене почти во всем мире, что делает его доступным и доступным для многих приложений.

Прочность:

Хотя крупные заполнители являются основным несущим компонентом дорожного покрытия, битум или асфальт также играют жизненно важную роль в распределении транспортной нагрузки на слои ниже .  

Различные лабораторные испытания битума

Общие свойства битума

• Большинство битумов имеют коллоидную природу.
• Битумы термопласты.
• У них нет определенной температуры плавления, кипения или замерзания.
• Битумы нерастворимы в воде.
• Обладают высокой водонепроницаемостью.
• Как правило, они гидрофобны. Они химически инертны.
• Битум медленно окисляется.

 

6 ХАРАКТЕРИСТИКИ БИТУМА

Сурьяканта | 23 июля 2015 г. | Битум, материалы | 5 комментариев

Битум определяется как «Вязкая жидкость или твердое вещество, состоящее в основном из углеводородов и их производных, растворимое в трихлорэтилене, практически нелетучее и постепенно размягчающееся при нагревании». Он имеет черный или коричневый цвет и обладает гидроизоляционными и адгезионными свойствами. Его получают путем нефтепереработки из нефти, а также находят в виде природного месторождения или компонента природного асфальта, в котором он связан с минеральным штейном.

Битум обладает следующими пятью характерными свойствами.

1. Битумные клеи
2. Битум эластичный
3. Битум пластиковый
4. Битум вязкоупругий
5. Битум Века
6. Битум отвердевает

1. Битум прилипает

Битум обладает отличными адгезионными свойствами при благоприятных условиях. Однако в присутствии воды адгезия создает некоторые проблемы. Большинство заполнителей, используемых в дорожном строительстве, обладают слабым отрицательным зарядом на поверхности. Связывание битумного заполнителя происходит из-за слабой дисперсионной силы. Вода очень полярна и, следовательно, прочно связывается с заполнителем, вытесняя битумное покрытие.

2. Битум эластичен

Если взять нить битума из образца и растянуть или удлинить ее, она может в конечном итоге вернуться к длине, близкой к своей первоначальной длине. Для некоторых битумов этот процесс может занять больше времени, чем для других. Это свойство называют эластичностью битума.

3. Битум пластичный

При повышении температуры, а также при приложении к битуму нагрузки, битум будет течь, но не вернется в исходное положение при снятии нагрузки. Это состояние называется пластическим поведением. Приложение нагрузки означает, что вы прикладываете вес к битуму, чтобы подвергнуть его нагрузке. Это может быть лаборатория или конечное положение битума на дороге, и это делается для оценки реакции битума на нагрузку.

4. Битум является вязкоупругим

Битум имеет вязкоупругий характер. Его поведение может быть вязким или упругим в зависимости от температуры или нагрузки, которую он несет. При более высоких температурах наблюдается более текучее или пластичное поведение, в то время как при более низких температурах и кратковременной нагрузке битум имеет тенденцию быть жестким и эластичным. При промежуточных температурах это, как правило, комбинация двух.

5. Возраст битума

Старение относится к изменению свойств битума с течением времени, которое вызвано внешними условиями. Эти изменения видны как трещины или крошащиеся участки. Когда битум подвергается воздействию атмосферных условий, молекулы битума реагируют с кислородом, что приводит к изменению структуры и состава битума. Этот процесс соединения с кислородом, называемый окисление , делает битум хрупким и твердым и меняет цвет с темно-коричневого или черного на серый. Это изменение обычно называют окислительным твердением или старением . Эта форма старения чаще происходит в более теплом климате или в теплое время года, в результате чего старые покрытия легче растрескиваются. Состояние также может возникнуть, когда поверхностные пленки битума тонкие или если во время строительства было недостаточное уплотнение.

Читайте также: Факторы, влияющие на старение битума

6. Битум затвердевает

Воздействие ультрафиолетовых (УФ) лучей и испарение летучих соединений могут вызвать затвердевание битума.