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

а - общий вид прибора; б - форма для приготовления образцов; 1 - маховик; 2 - водонепроницаемый ящик; 3 - шкала; 4, 5 - соответственно подвижные и неподвижные салазки; 6 - отверстие для крепления формы; 7 - битум; 8 - разборные части формы.

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

Примечание: В хлороформе или бензоле растворяется не менее 99 % битумов. Сероводородных соединений в них допускается не более 0,3 %.

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.