Битумы, состав, области применения в строительстве.

Битумные и дегтевые вяжущие вещества наряду с полимерами и органическими клеями образуют группу органических вяжущих веществ. На основе этих вяжущих производят: асфальтовые бетоны и растворы, рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы, мастики, пасты, эмульсии и некоторые лаки.

Битумы – наиболее распространенный вид органических вяжущих, характеризующихся высокой адгезией к другим строительным материалам, водостойкостью и водонепроницаемостью.

Классификация:

1) В зависимости от исходного сырья: природные и нефтяные

2) По консистенции: Твердые, полутвердые и жидкие

3) По области применения: Кровельные, дорожные, строительные

4) В зависимости от способа производства: остаточные, окисленные, крекинговые

Природные битумы подразделяются на нафтиды и нафтоиды. Нафтиды весьма широко распространены в природе — это нефть и её естественные производные: мальты, асфальты, асфальтиты, кериты, озокериты и т.д. Мальты представляют собой вязкие сгустившиеся нефти, подвергшиеся выветриванию. Они состоят из масел (40—65%) и асфальтово-смолистых компонентов (не менее 35%). Дальнейшее изменение мальт под влиянием того же фактора приводит к образованию: твёрдых, но легкоплавких асфальтов, содержащих 60—75% асфальтово-смолистых веществ; асфальтитов — твёрдых высокоплавких и полностью растворяющихся в хлороформе и сероуглероде продуктов, содержащих более 75% асфальтово-смолистых веществ; керитов, к которым относят также вещества, характеризующиеся лишь частичной, иногда очень слабой растворимостью в органических растворителях. К битумам иногда относят также все углеводородные в своей основе природные газы (газообразные нафтиды). Нафтоиды — нафтидоподобные продукты естественной возгонки органического вещества под влиянием магматического тепла. Они встречаются значительно реже нафтидов, ещё очень слабо изучены и не имеют промышленного значения.

В зависимости от способа производства различают остаточные, окисленные и крекинговые нефтяные битумы.

Технические битумы — продукты, обладающие обычно твёрдой или вязкой консистенцией и получаемые главным образом из тяжёлых нефтяных остатков, богатых асфальтово-смолистыми веществами, следующими методами: глубокой вакуумной перегонкой тяжёлых нефтяных остатков — мазутов, гудронов и др. — при 300—350°С (остаточные битумы); окислением кислородом воздуха тяжёлых остатков от перегонки нефти (гудронов и др.) при 260—280°С (окисленные битумы); смешением окисленных битумов с неокисленными нефтепродуктами (компаундированные битумы).Состав и структура битумаБитумы состоят из смеси высокомолекулярных углеводородов, метанового и нафтенового рядов и их кислородных, сернистых и азотистых производных. Элементарный химический состав: 70...87% углерода, до 15% водорода, до 10% кислорода, до 1,5% серы (в природных битумах до 10%), небольшое количество азота. Масла - жидкая при обычной температуре группа углеводородов, плотностью менее единицы и молекулярной массой 100…500. Повышенное содержание масел в битуме придает им подвижность и текучесть.Смолы - вязкопластичные вещества, твердые или полутвердые при обыкновенной температуре, плотностью около единицы и молекулярной массой 500...1000. Состав углеводородов в смолах более сложный, чем в маслах. Смолы придают битумам вяжущие свойства и пластичность.

Асфальтены - твердые неплавкие высокополициклические соединения с плотностью более единицы и молекулярной массой 1000…5000 и более. Некоторые асфальтены растворимы в маслянистых и смолистых фракциях, другие - карбены и карбоиды, содержащие свободный углерод, нерастворимы. Асфальтены придают битуму твердость и теплоустойчивость. При длительном нагревании битума в присутствии воздуха масла и смолы переходят в асфальтены. Чрезмерно большое количество асфальтенов в битуме может образоваться также под действием солнечной радиации, что вызывает постепенное разрушение - "старение" битума.

Асфальтогеновые кислоты принадлежат к группе полинафтеновых кислот; их консистенция может быть твердой или высоковязкой. Являясь поверхностно-активной частью битума, они способствуют повышению прочности сцепления битума с каменными и другими материалами.

Применение битумных вяжущих

Твердые и полутвердые нефтяные битумы применяют для дорожных покрытий, изготовления кровельных и гидроизоляционных материалов, некоторых герметизирующих материалов, а жидкие битумы используют в основном при строительстве дорог (для обработки гравийных и щебеночных смесей, изготовления асфальтовых материалов).