Битумные вяжущие вещества
Битумными называют строительные материалы, в
состав которых входят битумы. Битумные вещества представляют собой
сложные смеси углеводородов и их производных. При нормальной
температуре это твердые массы или густые жидкости темного, почти
черного цвета. Они не растворяются в воде, а многие из них и в
кислотах, но растворяются в сероуглероде, хлороформе, бензоле и
других органических растворителях. В зависимости от исходного сырья
битумные вяжущие вещества делятся на нефтяные и природные.
Нефтяные битумы получают из сырой нефти на нефтеперегонных
заводах. По способу производства нефтяные битумы делят на
остаточные, окисленные, крекинговые и компаундированные.
Остаточные битумы, или гудрон, получают в атмосферно-вакуумных
установках непрерывного действия после отгонки из высокосмолистой
нефти бензина, керосина и других топливных и масляных фракций. При
нормальной температуре они представляют собой твердые вещества с
небольшой вязкостью.
Окисленные битумы изготовляют путем продувки кислородом воздуха
через гудроны, крекинг-остатки и другие нефтяные остатки. При такой
продувке под действием кислорода воздуха нефтяные остатки окисляются
и уплотняются, увеличивая вязкость.
Крекинговые битумы представляют собой остатки после разложения
(крекинга) нефти и нефтяных масел при высокой температуре с целью
получения большого выхода бензина.
Полученные крекинговые остатки дополнительно подвергаются окислению,
в результате чего образуются окисленные крекинговые битумы. Такие
крекинг-битумы обладают повышенной хрупкостью.
Компаудированные битумы получают компаундированием (смешением
остатков, получающихся при переработке нефти).
В строительстве используют только остаточные и окисленные нефтяные
битумы. В зависимости от назначения они классифицируются на
строительные, кровельные и дорожные.
Каждую группу битумов делят еще на марки. В основу их классификации
положена пенетрация - глубина проникания в битум иглы стандартного
прибора - пенетрометра (см. схему слева) под действием груза массой
100 г в течение 5 с при температуре 25 °С. Глубину проникания иглы
определяют в градусах пенетрометра, при этом 1° = 0,1 мм. Для
строительных и дорожных битумов пенетрация соответственно
составляет (0,5 .. .4) и (4 ... 30) мм. Кроме пенетрации к важнейшим свойствам битума относят температуру размягчения и степень
растяжимости. Растяжимость битумов определяют на дуктилометре,
разрывающем образцы восьмерки из битума (см. схему ниже):
Дуктилометр
Образец битума во время испытания при температуре 25 °С начинает вытягиваться в нить. Момент разрыва нити фиксируется прибором, а на линейке отмеряют длину до момента разрыва. Эта длина (в см) и служит мерой растяжимости битума.
Температурой размягчения битумов называют температуру, при которой испытуемый битум деформируется (размягчается) под воздействием массы металлического шарика. Ее определяют на приборе "Кольцо и шар" (см. схему слева ниже). Температура размягчения у разных марок битума 50 ... 95 °С и выше и имеет большое значение при устройстве кровельных покрытий. Все три показателя свойств битума связаны между собой некоторой зависимостью. Твердые битумы с малой глубиной проникания иглы имеют высокую температуру размягчения и малую растяжимость, т. е. являются хрупкими, а битумы с низкой температурой размягчения, имеющие большую пенетрацию, могут сильно растягиваться.
Для определения огнестойкости битумов устанавливают их температуру вспышки и воспламенения. Температуру вспышки определяют на приборе Бренкена (см. схему справа ниже):
прибор "Кольцо и шар"1 - кольцо; 2 - шар; 3 - термометр; 4 - вода прибор Бренкена для определения температуры вспышки и воспламенения битума
1 - штатив; 2 - зажим; 3 - термометр; 4 - металлический тигель; 5 -песчаная баня;б - горелка; 7 - кольцо штатива
Появление синего пламени над поверхностью битума принимают за момент его вспышки, а температуру, отмеченную в этот момент, за температуру вспышки.
В таблице ниже приведены показатели физико-механических свойств строительных и кровельных битумов:
Физико-механические свойства строительных и кровельных битумов
Строительные битумы применяют для устройства гидроизоляции; кровельные битумы - для изготовления рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов; дорожные битумы - для поверхностной обработки покрытий и устройства дорог с асфальтобетонным покрытием.
Природные битумы. Их подразделяют на три вида: пластовые, поверхностные и жильные. Пластовые - это горные породы осадочного происхождения (известняки, доломиты, песчаники), пропитанные битумом. Природные битумы получают из битуминозных песков и песчаников нагреванием, а из битуминозного известняка - экстрагированием. Применение природных битумов в строительстве ограничивается из-за высокой стоимости. Используют их в основном в химической и лакокрасочной промышленности.
