Индекс пенетрации битума формула. Характеристики и свойства битума: краткий обзор основных качеств

Битум - широко используемый в строительстве материал, отличающийся превосходными гидрофобными и адгезивными свойствами. Применяется он в основном при асфальтировании автомобильных дорог. Также очень часто этот материал используют в качестве гидроизолятора при возведении зданий и сооружений. В этой статье во всех подробностях разберемся с тем, что такое битум, каковы его свойства и область применения.

Определение

Битумом называют плотное вязкое смолоподобное вещество черного цвета. Поставляется он обычно в кусках, которые перед использованием расплавляют при Состав битум имеет очень сложный. Представляет он собой соединение углеводородной основы с ее производными, а также металлами, кислородом и азотом. Присутствуют в этом материале и разного рода гетероорганические соединения. В общем, состав битума настолько богатый, что идентификация всех его составляющих попросту невозможна.

Как производится

Основным продуктом, используемым для приготовления битума, является нефть. Существует всего три основных этого материала:

1. Концентрирование остатков нефти путем вакуумной перегонки. Конечный продукт отличается мягкостью и легкоплавкостью. По этой методике битумы получают из высокосмолистой (сернистой) нефти.
2. Окислением гудрона (нефтяной остаток) путем продувки его кислородом при температуре +180...+300 градусов. При таком способе получается термостабильный эластичный материал.
3. Смешивание остаточных и окисленных нефтяных продуктов с дистиллятами.

Естественный битум

Чаще всего этот материал производится именно искусственно по описанным выше трем технологиям. Однако существует и естественный битум, характеристики и применение которого примерно такие же, как и у обычного. Залегает он в природе на и образует своеобразные линзы. В чистом виде естественный битум практически не встречается. Чаще всего он пропитывает какой-нибудь осадочный слой. Обычно это такие породы, как песчаник или известняк. В этом случае чистый естественный битум получают, предварительно размолов камни. Иногда такую асфальтную породу просто тщательно перетирают и применяют в дорожном строительстве.

Виды битума по сфере использования

По области применения этот материал разделяется на четыре большие группы:

• Строительный битум. Используется для фундаментов, погруженных в землю деревянных конструкций и т. д.
• Кровельный. Применяется для защиты от влаги крыш жилых, производственных и общественных зданий.
• Битум нефтяной дорожный. Самый распространенный вариант, используемый для приготовления асфальтов.
• Изоляционный. Применяется для защиты от влаги и коррозии металлических трубопроводов.

Дорожный битум

При строительстве автомобильных трасс этот гидрофобный материал используется чаще всего. Существует два основных вида дорожного битума:

• Вязкий. Получают из нефти.
• Жидкий. Эту разновидность изготавливают из вязкого битума. В качестве разжижителя при этом применяются нефтепродукты.

Вязкий битум нефтяной дорожный используется при строительстве магистралей в теплое время года. Жидкий материал применяют в холодную пору. Вязкий битум перед укладкой разогревают до температуры плавления. Жидкий материал может использоваться как в холодном виде, так и в подогретом. Через некоторое время после укладки из-за окислительных процессов такой битум загустевает и дает плотную, влагонепроницаемую эластичную пленку.

На какие характеристики стоит обращать внимание при покупке

Существует всего три основных параметра, по которым можно определить качество битума:

• показатель температуры размягчения;
• дуктильность (степень тягучести битумной нити);
• пенетрация (вязкость).

Последний показатель определяется путем погружения в битум иглы или конуса при определенной температуре.

Маркировка

Узнать о том, какой битум для какого типа работ предназначен, очень несложно. Для этого нужно посмотреть на маркировку.

• Строительный битум помечается буквами БН.
• Дорожный - БН или БНД.
• Кровельный - БНК.

После букв в маркировке идут две цифры через косой слеш. Первое число указывает на температуру размягчения, второе - на степень вязкости. Последняя определяется путем погружения в битум иглы при температуре 25 о С.

Марки вязкого дорожного битума

Как уже упоминалось, такой материал поставляется в кусках или в бочках. При асфальтировании используется БН (нефтяной) и БНД (битум нефтяной дорожный). По ГОСТу выпускается всего десять видов этого материала (БДН от 200/300 до 40/60, БН от 200/300 до 60/90).

Жидкий дорожный битум

Этот материал маркируется отдельно. Существует всего две его разновидности:

1. СГ - густеющий со средней скоростью.
2. МГ - густеющий медленно. Данную разновидность используют в дорожном строительстве во II-V климатических зонах.

После букв в этом случае также идут две цифры через слеш, обозначающие допустимый диапазон дуктильности (при температуре 60 о С с отверстием 5 мм по вискозиметру).

При покупке партии нужно проверять сертификат (паспорт) на битум нефтяной дорожный жидкий. Марка СГ, точно так же как и МГ, БДН и БН, должна соответствовать ГОСТу+. О том, что представляет собой этот документ, поговорим чуть ниже.

Техника безопасности при работе с битумами

При использовании этого материала следует быть достаточно осторожным. Битум способен воспламеняться. Пожароопасность той или иной марки определяется таким показателем, как У вязких строительных, дорожных, кровельных и изоляционных битумов она выше, у жидких - ниже. Поэтому при работе с последними следует быть особенно аккуратным.

Помимо всего прочего, при выполнении операций, связанных с нанесением, хранением, перевозкой и т. д. битума по правилам производственной безопасности положено надевать спецодежду. Это предохраняет работника от попадения на кожу разогретых, трудносмываемых капель.

Паспорт качества битума

Реализуемый предприятиями битум должен соответствовать нормативам ГОСТ 2245-90. Однако сегодня многие компании выпускают продукцию этого вида с улучшенными характеристиками. Поэтому к битумам той или иной новой марки прилагаются специальные, заверенные начальниками лабораторий сертификаты, называемые также паспортами. В них указываются такие параметры, как пенетрация, дуктильность, температура размягчения продукта и т. д.

Выдается такой документ не только на вязкий, но и на битум нефтяной дорожный жидкий МГ. Паспорт качества является гарантией соответствия характеристик материала заявленным производителем. На документе в обязательном порядке проставляется печать предприятия.

Конечно же, должен иметься паспорт на битум жидкий нефтяной дорожный СГ, а также на кровельный и изоляционный. К новым маркам этого материала можно отнести, к примеру, БНД-У и Евро БВ. В отношении них нормативы качества определяются не ГОСТом, а ТУ и СТО. При производстве Евро БВ учитывается также требования евростандарта EN 12591.

Самые распространенные марки

В строительстве чаще всего используется битум нефтяной дорожный 90/10. Производители выпускают и реализуют его в огромных количествах С его помощью гидроизолируют фундаменты, подземные части деревянных опорных конструкций, межпанельные швы, подвалы и стены. От другой достаточно популярной марки, БН 70/30, его отличает более высокая температура плавления. Это расширяет сферу его использования, поскольку пленка, даваемая им, способна выдерживать большую температуру нагрева.

При строительстве автомобильных магистралей часто используется битум нефтяной дорожный МГ130/200. Применяют его обычно в тех регионах, где температура воздуха зимой не опускается ниже 20 о С. Этот материал образует надежное и очень ровное дорожное полотно.

Битум нефтяной дорожный, строительный и кровельный - материал, на рынке необыкновенно востребованный. Выпускает его сегодня множество компаний. Поэтому выбрать качественный продукт будет совершенно несложно. Главное - обратить внимание на маркировку и купить наиболее подходящий в данном конкретном случае вариант.

Еще в древних временах. Такие столицы, как Вавилон или Ассирия использовали битум в виде строительного материала еще за 3 тыс. лет до н. э. Он отлично выполнял функцию цементирующего или водоизолирующего материала.

Данное вещество можно разделить не несколько групп, которые определяются на основании органического состава строительного материала. Что касается дегтевых битумов, то сюда можно отнести все виды дегтя и пеки. Так, они бывают дегтевыми и природными органическими.

К битумным можно отнести следующие:

• Природный битум. Подобное вещество бывает в жидкой и твердообразной форме, состоящее большей мерой из органических веществ и их производных неметаллического типа. Такое вещество получается в результате природной обработки нефти окислительными полимерами. Главным образом, битум естественного происхождения находится в местах нефтяных рождений или образует специальные асфальтовые болота. К слову, такие породы встречаются редко, а в большинстве случаев они пронизывают так называемые осадочные горные породы;
• Асфальтовый порошок. Битум – вещество, способное храниться в таких горных породах, как известняк. В дальнейшей обработке это вещество извлекается или используется как асфальтовый порошок;
• Искусственный (нефтяной) битум. Материал, получаемый в результате переработки нефти. Технология, с помощью которой проводится обработка, выделяет следующие типы битумов: остаточные, окисленные, крекинговые;
• Гудронный битум. Добывается путем отжима масляных фракций из мазута. Подобное вещество – отличное связующее и основа добычи любого вида битума.

Физико-механические особенности строительных битумов

Сферы использования

Конечно, битумы (как строительные материалы) получили крайне широкое распространение в гидротехническом, дорожном или промышленно-коммерческом строительстве. Сегодня они используются в виде кровельных материалов, способствуют коммерческому строительству и используются при дорожно-ремонтных работах.

Вяжущее органическое вещество отлично сочетается и взаимодействует с резиной или полимером, что позволяет только улучшить общее качество битумных изделий в соответствии с требованиями и нормами современного строительства.

На видео подготовка и использование дорожного битума марок БНД 90/130 и БНД 60/90:

Состав, строение и особенности материала

Средний состав битума варьируется в таком отношении элементов: 75-80% углеродов, 10-15% водорода, до 10% серы и до 5% кислорода. Твердая часть данного строительного материала — это углеводороды и их производные на молекулярном уровне. По своему строению данное вещество напоминает коллоидную систему, в которой асфальтены диспергированы в дисперсионной среде из масла и смолы.

Данные элементы, входящие в состав битумов, определяют также ряд свойств и характеристик, которыми обладает материал. К примеру, повышенный процент содержания асфальтенов и смолы влечет за собой увеличение твердости, плотности и температуры плавления.

В противном случае, то есть при повышенном уровне масел, битум размягчается и становится более легким и легкоплавким. Согласно ГОСТ 22245 90 , содержание масла и смолы в битуме должно быть средним и уравновешенным, иначе он приобретет излишнюю пластичность и вязкость.

Степень вязкости битума напрямую зависит от степени нагревания. Увеличение температуры приведет к увеличению вязкости, а ее уменьшение сделает материал более твердым. При нулевой или минусовой температуре битум становится достаточно хрупким материалом.

Битум также обладает еще одним важным свойством: он не растворяется в воде, но полностью или частично растворяется в кислотных веществах, вроде хлороформа, бензола или сероуглероде, имеет невысокую теплоемкость. Согласно сертификату соответствия, битум должен обладать плотностью, которая находится в пределах 1,5 г/см куб. Но при расчете общей массы битума, вес 1 литра будет рассчитываться через плотность 1 кг/м куб.

Битумы обладают широким спектром особенностей и полезных свойств, которые выводят его на ведущий уровень среди прочих связующих строительных материалов. Гидрофобность и растворимость в большей части современных растворителей, размягчение и увеличение вязкости при постепенном нагревании, пластичность и адгезия – всеми этими свойствами должен обладать качественный битум.

Что такое индекс пенетрации

Пенетрация — это показатель, который характеризует свойства битумов в твердом виде. Иными словами, это глубина, на которую проникает игла при температуре битума в 25 градусов. Для определения данного коэффициента используется специальный прибор Пенетрометр.

Процесс измерения подразумевает замер глубины проникновения калиброванной иглы с учетом заданного промежутка времени и постоянной нагрузкой. Такой замер производится в заданной температуре битума и рассчитывает глубину погружения иглы, что измеряется в отношении 1 к 10 мм. Среди трех подобных измерений выбирается среднее, которое и является индексом пенетрации.

Таблица сравнительных характеристик строительных марок битума

Таблица сравнительных характеристик кровельных марок битума

Стоит упомянуть еще один качественный показатель, который отлично характеризует битум как дорожный (жидкий или вязкий), строительный изоляционный и кровельный — это удельный и объемный вес. Согласно всем технологическим и строительным стандартам, удельный вес битума должен составлять не более 1 г/см. куб. при его температуре кипения. Все эти показатели обязательно указываются в паспорте продукта.

Какой класс опасности имеет битум

Основная проблема, возникающая при , — это необходимость его транспортировки в жидком виде при соответствующей температуре. Поскольку температура в цистерне должна быть свыше, чем 100 градусов, но ниже, чем температура возгорания, то битуму придают 9 класс опасности, который называют «Жидкость при повышенной температуре. Легковоспламеняющаяся». Данное вещество имеет высокую теплоемкость, поэтому к его транспортировке надо подходить с большой внимательностью.

В заключение

— это высококачественное связующее вещество, которое широко используется в строительстве. Данное вещество подойдет для различных типов работ. Транспортировка битума — довольно трудоемкий процесс, который требует не только наличия специальных цистерн, но и технического паспорта.

Не стоит также забывать, что битум — вещество на органической основе, которое имеет свой собственный срок годности, равный 1 календарному году. В связи с некоторыми сложностями при транспортировке, ему вполне можно поставить 4, хотя данный материал попросту незаменим в строительстве.

Еще несколько слов о строительном битуме:

Назначение

БНД широко применяется в качестве вяжущего состава в дорожно-строительной отрасли, а также используется при ремонте автомобильных дорог.

Доставка:

• Самовывоз
• Нашей службой логистики
• Транспортной компанией
  (по России и СНГ)

• Безналичным переводом
• На карту нашей компании
• Наличными

Характеристики

Производители классифицируют марки дорожных битумов по нескольким показателям:

• глубина проникания иглы;
• растяжимость;
• температура размягчения.

Существует две основные разновидности битумов: вязкие и жидкие. Их различия заключаются не только в свойствах и эксплуатационных характеристиках, но и в разных технологиях производства.

Обычно жидкие дорожные битумы используются для увеличения сроков эксплуатации дорог. Их составы образуются путем смешивания вязких основ с разжижителями в соответствующих пропорциях, предусмотренных ГОСТом. БНД такого типа содержат высокосернистые дистиллятные фракции.

Вязкие марки нефтяных битумов применяются при строительстве или ремонте дорожного полотна. Они воспламеняются при температурах свыше 368 °C.

Показатели качества вязких дорожных битумов марки БНД (ГОСТ 22245-90)

Показатели качества вязких дорожных битумов марки БН (ГОСТ 6617-76)

Дорожный битум от компании «ТрансГазРемонт»

Продажа БНД ведется партиями от 200 кг. Цена определяется характеристиками продукта и условиями поставщика. У нас вы также можете купить и другие строительные материалы для ремонта дорог.

Вся продукция поставляется с маркировкой и сопроводительными документами, отражающими основные характеристики товара.

Воспользуйтесь услугами доставки к строительному объекту.

Федеральное агентство по образованию Московская государственная академия тонкой химической

технологии им. М.В. Ломоносова

Кафедра технологии нефтехимического синтеза и искусственного жидкого топлива им. А.Н. Башкирова

Лихтерова Н.М., Николаев А.И.

СВОЙСТВА И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК.

Методические указания для выполнения лабораторных работ

Москва, 2008

ББК 35.514я73 УДК 541,127:665.642

Лихтерова Н.М., Николаев А.И.

БИТУМЫ. СВОЙСТВА И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК.

Методические указания для выполнения лабораторных работ М, МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2008, 35с.

Пособие содержит раздел посвященный свойствам битумов, а также раздел, в котором представлены методы определения физикомеханических характеристик, определяющих эти свойства.

Предназначено для студентов 4 - 6 курсов, обучающихся по направлениям высшей инженерной школы 072000 «Стандартизация и сертификация», 250400 - «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов», а также по направлению магистратуры 550808 - «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов».

Рецензент: с.н.с. ЦКП МИТХТ им. М.В. Ломоносова, к.х.н. Городский С.Н.

© МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2008

1. Нефтяные битумы.

Природные битумы известны человечеству уже много тысяч лет. Помимо природного происхождения битумы могут быть получены в результате переработки нефти, сланцев, торфа и углей. В XX столетии с развитием нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности возросло производство и потребление битумов получаемых на основе нефтяного сырья. Область их применения достаточно широка. Так они используются в качестве строительных и гидроизолирующих материалов при строительстве фундаментов зданий и кровель (изоляционные и кровельные битумы), связующего вещества при прокладке дорог (дорожные битумы) и т.д. Следует отметить, что для успешного применения битумов они должны обладать определенным набором свойств.

1.1. Свойства битумов. 1.1.1. Вязкость.

При высоких температурах битумы приближаются по своим свойствам к жидкости, а при низких приобретают свойства твердого тела. Для дорожных битумов вязкость как показатель эксплуатационных свойств важна в двух случаях. В период смешения битумов с минеральными материалами они должны иметь достаточно низкую вязкость, чтобы обеспечить легкость и эффективность смешения и укладки смеси в покрытие. В процессе работы дорожного покрытия битум должен обладать очень высокой вязкостью при повышенных температурах, обеспечивающей ему необходимую прочность. Поэтому вязкость является одной из основных характеристик структурномеханических свойств битумов. Вязкость битумов изменяется в широких пределах в зависимости от химического состава и температуры. Значительное влияние на вязкость битума оказывает количественное соотношение асфальтенов и масел. С увеличением количества асфальтенов вязкость повышается. Для повышения долговечности дорожного покрытия важно, чтобы вязкость битума в меньшей степени изменялась в интервале температур, при которых эксплуатируется покрытие.

Маркировочным признаком вязких дорожных битумов, косвенно определяющим их вязкость, служит показатель глубины проникания иглы (пенетрации) в битум при температуре 25 и 0°С. Чем больше содержание асфальтенов в битуме, тем меньше глубина проникновения иглы. Глубина проникания иглы косвенно характеризует такие эксплуатационные качества битума, как твердость, прочность и теплостойкость.

Маркировочным признаком жидких дорожных битумов служит показатель условной вязкости, характеризуемый временем истечения в

секундах 50 мл битума через отверстие 5 мм при температуре 60°С и определяемый с помощью стандартного вискозиметра.

1.1.2. Температура размягчения.

Температуру, при которой битумы из относительно твердого состояния переходят в жидкое, условно называют температурой размягчения. Температура размягчения является также условным показателем вязкости битумов при более высоких температурах. Более вязкие битумы имеют более высокую температуру размягчения. При одинаковой глубине проникания иглы битумы с более высокой температурой размягчения являются и более теплостойкими. Битумы с низкой температурой размягчения обладают низкой прочностью при повышенной температуре.

Температура размягчения зависит от состава битума. Она тем выше, чем больше отношение содержания асфальтенов к содержанию жидких компонентов битума - смол и масел.

Для качества битума большое значение имеет соотношение между показателем глубины проникания иглы и температурой размягчения. Более ценными являются битумы, у которых при данной температуре размягчения более высокий показатель глубины проникания иглы. Это означает относительно меньшую восприимчивость битумов к изменению температуры.

Таким образом, вязкость битумов оказывает существенное влияние на свойства асфальтобетонной смеси в процессе перемешивания, укладки и уплотнения, а также на строительно-технические свойства асфальтобетона. Большая вязкость битумов увеличивает прочность, водостойкость и теплостойкость асфальтобетона, но битумы с повышенной вязкостью хуже обволакивают поверхность минеральных материалов, поэтому битумы следует применять с определенной вязкостью и при определенных температурах нагрева с учетом климатических условий района строительства, вида, марки и типа асфальтобетона, категории автомобильной дороги.

Это показатель служит для эксплуатационной оценки битумов и связывает показатели температуры размягчения и глубины проникания иглы. Индекс пенетрации (И.П .) выражают в виде отвлеченного числа, определяемого по формуле:

И . П .= 1 + 30 50 А − 10

А = 2,9031− lgП

Т − 25

где П - глубина проникания иглы при 25°С, 0,1 мм;

Т - температура размягчения, °С.

Индекс пенепрации характеризует колойдные свойства битумов, их пластические свойства и зависимость их от температуры.

По индексу пенитрации битумы разделяют на три группы:

1. битумы и ИП 2 (золь), не имеющие дисперсной фазы или содержащие сильно пентизированные асфальтены (битумы из крекингостатков или пеки из каменноугольной смолы). Эластичность таких битумов (дуктильность при 25° С) близка к нулю;

2. битумы и ИП от -2 до +2 (золь-гель) имеются элементы для образования пространственного коагуляциононого каркаса с прослойками дисперсной среды, препятствующей старению битума (битумы для дорожного строительства);

3. битумы с ИП 2 являющимися гелями и склонны к старению. Требования современного ГОСТа 22245-90 для вязких дорожных

битумов предусматривает изменение ИП от -1 до +1.

1.1.4. Растяжимость.

Растяжимость битумов оценивается по их способности растягиваться в нить определенной длины под влиянием нагрузки.

Растяжимость битумов зависит от их температуры, группового состава и структуры. Битумы с большим содержанием смол при оптимальном содержании масел и асфальтенов имеют большую пластичность. С повышением температуры растяжимость битумов увеличивается. Битумы, имеющие большую глубину проникания иглы, имеют и большую растяжимость. С увеличением содержания в битумах твердых парафинов растяжимость битумов уменьшается.

Растяжимость битумов косвенно характеризует сцепление их с минеральными материалами. С повышением растяжимости сцепление битумов с минеральными материалами повышается, что объясняется значительным содержанием в битумах ароматических соединений и смол. Растяжимость битумов при 25° С характеризует также степень структурированности битума и тип его дисперсной структуры.

С растяжимостью битума при низких температурах тесно связано одно из важнейших свойств асфальтобетона - его деформативная способность при низких температурах эксплуатации. Недостаточная деформативная способность приводит к быстрому разрушению асфальтобетона в покрытиях появляются трещины. Повышение растяжимости битумов при отрицательных температурах - важнейшая задача исследователей и инженеров.

1.1.5. Температура хрупкости.

Низшая температура, при которой битум в данных условиях испытания теряет вязкопластические свойства и становится хрупким, называется температурой хрупкости.

Температура хрупкости является одним из важнейших показателей качества дорожных, кровельных и ряда других битумов, характеризующих работу битумосодержащих материалов при низких температурах. Желательна возможно более низкая температура хрупкости битума, так как такой битум имеет лучшие пластические свойства, а дорожное или кровельное покрытия лучше работают в условиях сурового климата и холодной погоды. Покрытия из битума с высокой температурой хрупкости при низких температурах выкрашиваются, дают трещины и быстро разрушаются.

Наличие парафино-нафтеновых и моноциклических ароматических соединений обуславливает низкую температуру хрупкости, битумов.

Величину температурного интервала между температурой размягчения и температурой хрупкости называют интервалом пластичности. Битумы с широким интервалом пластичности (более 70°С) обладают повышенной деформационной способностью, стойкостью к образованию трещин при низких температурах и стойкостью против сдвига три повышенных летних температурах. Чем больше величина температурного интервала, в котором битум находится в упруговязком состоянии, тем лучше его эксплуатационные свойства. Такой битум обычно проявляет также хорошее сцепление с поверхностью минерального материала.

1.1.6. Сцепление с поверхностью минеральных материалов

(адгезия).

Способность битумов к прочному сцеплению с поверхностью минеральных частиц предотвращает выкрашивание минерального материала из монолита дорожного покрытия и обеспечивает его морозо- и водостойкость.

Сцепление битумов с минеральным материалом зависит от свойств битумов и минеральных материалов, а также от внешних условий, в которых проводится смешение и работает дорожное покрытие.

Сцепление битумов определяется полярностью молекул компонентов смеси. В битуме значительной полярностью обладают молекулы асфальтенов и асфальтотеновых кислот и их ангидридов.

Битумы хорошо сцепляются с поверхностью минеральных материалов карбонатных и основных горных пород и плохо - с поверхностью минеральных материалов кислых (содержание SiO2 более 65%) горных пород (гранит).

Сцепление битума повышается с увеличением температуры, а наличие влаги на поверхности минерального материала резко снижает сцепление битума.

К водорастворимым соединениям относятся соединения, извлекаемые водой в виде раствора или выделяющиеся из битума в виде эмульсий. Как правило, это низкомолекулярные соединения (кислоты или щелочи) и некоторые соли органических кислот.

Наличие в битуме водорастворимых соединений приводит к тому, что при контакте битума с водой происходит экстракция этих веществ. Процесс вымывания отдельных компонентов из состава, битумного вяжущего способствует образованию микротрещин (пустот) в дорожном покрытии, что в свою очередь в зимнее время приводит к его разрушению за счет расклинивающего эффекта воды в кристаллическом состоянии. Минеральный материал при этом может обнажаться, а затем выкрашиваться из дорожного покрытия.

1.1.8. Старение.

Старением принято называть совокупность необратимых изменений химического состава, структуры и свойств битумов, происходящих при воздействии на битумы различных факторов - температуры, света, воздуха, воды, минеральных материалов и механических нагрузок.

В результате старения битумы повышают свою вязкость и хрупкость. Увеличение вязкости происходит за счет изменения группового состава битумов - смолы переходят в асфальтены, асфальтены частично превращаются в карбены и карбоиды, снижается содержание ароматических соединений. При длительном хранении битума на открытом воздухе на его поверхности в результате окисления появляются трещины, шелушение, ухудшается прилипаемость к минеральным материалам. Такие изменения физических свойств и химического состава битумов связаны преимущественно с происходящими в битумах процессами окисления и полимеризации и в меньшей степени зависят от испарения легких фракций.

Характеристикой стойкости битумов против старения (стабильности) в условиях продолжительного хранения при повышенных температурах является повышение температуры размягчения после прогрева.

Битумы с большей начальной вязкостью подвержены меньшим изменениям от действия атмосферных факторов, чем битумы с меньшей начальной вязкостью. Интенсивность старения возрастает у битумов при их нагреве в присутствии минеральных материалов, выполняющих роль катализаторов. Также на интенсивность старения битума в асфальтобетонном покрытии существенное влияние оказывает объем и структура пор асфальтобетона. Большой объем открытых

9 (сообщающихся) пор, способствующих усиленной циркуляции воздуха и воды, интенсифицирует процессы старения битума. В плотных асфальтобетонах, характеризующихся замкнутыми порами, старение битума менее интенсивно. Интенсивность старения битумов тем больше, чем тоньше слой асфальтобетона.

1.1.9. Пожаробезопасность битумов.

При нагреве битумов выделяются газообразные продукты, которые в присутствии открытого пламени могут вспыхнуть. Для предохранения битумов от возгорания при их изготовлении и применении необходимо учитывать температуры вспышки и самовоспламенения.

Температурой вспышки называют температуру, при которой газообразные продукты нагреваемого битума образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени.

Температурой самовоспламенения называют температуру газообразных продуктов, выделяющихся из нагретого битума, которые при смешивании с воздухом после зажигания горят не менее 5 с.

На практике по величине температуры вспышки и самовоспламенения судят о пожароопасности и ожидаемых потерях от испарения битумов.

1.2. Сырье для производства нефтяных битумов.

Основным сырьем для производства битумов являются остатки вакуумной перегонки нефти - гудроны, а также побочные продукты масляного производства - асфальты деасфальтизации, то есть асфальтосмолистые вещества, осаждаемые из гудронов, как правило, жидким пропаном. Их называют также осажденными битумами. В некоторых случаях для производства битумов применяют крекинг-остатки установки термического крекинга.

Следует отметить, что для получения качественных битумов, обладающих высокой термоустойчивостью, хорошими связующими свойствами, целесообразно применять гудроны тяжелых нефтей нафтеноароматического основания, содержащие много асфальтосмолистых веществ. Однако для производства битумов в широком масштабе приходится использовать нефти массовой добычи. Так, например, была изучена возможность получения битумов из нефтей, характеристики которых представлены в таблице 1, 22 месторождений Туркменистана.

Таблица 1 Состав нефтей месторождений Туркменистана.

Используя классификацию нефтей, разработанную институтом БашНИИНП (классификация 1), по содержанию в ней асфальтенов (А), смол (С) и парафинов (П) были получены результаты представленные в

Индекс пенетрации характеризует термическую чувствительность битумных вяжущих. Для той цели используется и более простой показатель - интервал пластичности битума, определяемый как разность температур размягчения и хрупкости битума (метод предложен профессора М. И. Руденской). Индекс пенетрации вычисляют в виде отвлеченного числа: ИП = ,

Глубина проникания иглы в битум при 25°С, 0,1мм;

Температура размягчения битума, °С.

Для дорожного строительства пригодны битумы с индексом пенетрации от - 2 до +2. Интервал пластичности 55 – 75 °С. Битумы с индексом пенетрации менее -2, обладая более высокой погодоустойчивостью, характеризуются более низкой температурой размягчения и более высокой температурой хрупкости (интервал пластичности их обычно менее 55 °С). Битумы с индексом пенетрации более +2, хотя и не столь температура чувствительны, малорастяжимы, менее погодоустойчивы. Определение индекса пенетрации основывается на установлении определенной взаимосвязи между температурой размягчения битума и глубиной проникания в него иглы прибора.

Определение содержания в битуме водорастворных соединений. Вымывание атмосферными осадками водорастворимых соединений из асфальтобетонных и битумоминеральных покрытий и оснований обусловливает преждевременное разрушение дорожных одежд. Сущность метода заключается в переводе их в водную вытяжку и последующем определении массы после выпаривания воды. Показателем содержания водорастворимых соединений является отношение массы битумных компонентов, выделившихся из водной вытяжки после ее кипячения, к первоначальной массе пробы исследуемого битума.

Метод определения сцепления битума с минеральной частью. От средней пробы асфальтобетонной смеси, приготовленной в лаборатории или на заводе, отвешивают на технических весах две навески по 50 г и помещают одну из них на сетку. Вторую навеску оставляют для последующего сравнения со смесью, прошедшей испытание. Химический стакан заполняют 15 % -ным раствором поваренной соли в дистиллированной воде примерно на 2 /3 объема и устанавливают на электрическую плитку, песчаную «баню» или над пламенем газовой горелки. Сетку с навеской асфальтобетонной смеси опускают в стакан с кипящим раствором поваренной соли таким образом, чтобы слой кипящего раствора над сеткой был не менее 30 - 40 мм. При испытании вязких битумов сетку с испытуемым образцом выдерживают в течение 30 мин в кипящем растворе, а при испытании жидкого битума - в течение 5 мин. Кипение раствора не должно быть бурным. Битум, в процессе кипячения всплывший на поверхность смеси, снимают фильтровальной бумагой. По истечении указанного времени сетку со смесью переносят в стакан с холодной водой для охлаждения и чтобы смыть соль, осевшую на частичках смеси, после чего смесь помещают на фильтровальную бумагу для испарения воды. Сцепление оценивают после полного высыхания смеси. Битум считается выдержавшим испытание на сцепление с минеральной частью асфальтобетонной смеси, если после испытания вся поверхность минеральных материалов покрыта битумом.

Температура вспышки. Испытания проводят в открытом тигле, определяя температуру, при которой пары битума, нагреваемого в стандартных условиях, образуют с воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Этот показатель нужен для установления режима плавления битума и приготовления из него горячих мастик, асфальтобетона и т.п. Испытание битума ведут в приборе, состоящем из наполненного песком большого тигля, обогреваемого горелкой, и внутреннего тигля, в который наливают расплавленный битум. Пробу битума перед испытанием обезвоживают, расплавляя и выдерживая его до прекращения вспенивания.

За температуру вспышки битума принимают температуру, показываемую термометром при появлении синего пламени хотя бы над частью его поверхности. При испытании нужно избегать движения воздуха и яркого освещения, чтобы не затруднять наблюдение за моментом вспышки.