Битум, свойства, состав, добыча и применение
Битум, свойства, состав, добыча и применение.
Битум – это твёрдый или смолоподобный продукт, представляющий собой смесь углеводородов и их азотистых, кислородистых, сернистых и металлосодержащих производных.
Битум, характеристика и виды
Химический (компонентный, углеводородный и элементный) состав битума
Химические свойства битума
Физические свойства битума
Добыча природных битумов
Применение битумов
Битум, характеристика и виды:
Битум (от лат. bitūmen — горная смола, асфальтовый) – это твёрдый или смолоподобный продукт, представляющий собой смесь углеводородов и их азотистых, кислородистых, сернистых и металлосодержащих производных. Битум представляет собой аморфное вещество, а, значит, проявляет свойства жидкости в твёрдом состоянии и не имеет температуры плавления.
С давних времен битум является одним из самых распространенных инженерно- строительных материалов. Природный битум, иначе – «земляная смола», применялся для прикрепления наконечников древних копий. Битум делал посуду древнего человека водонепроницаемой (посуда из битума предшествовала глиняной). Также в древности природный битум часто использовался как связующее вещество при работе с мозаикой и для создания изделий из полудрагоценных камней. В Древнем Египте его применяли для мумификации и бальзамирования.
Битумы бывают природными и искусственными.
Природные битумы являются составной частью горючих полезных ископаемых органического происхождения. Они распространены в местах нахождения нефти. Это естественные производные нефти, образованные в процессе природных, биохимических, химических, окислительных реакций полимеризации нефти. В зависимости от состава исходных нефтей и условий их преобразования, битумы условно делят на такие классы, как: асфальты, мальты, асфальтены, кериты, озокериты, гуминокериты, антраксолиты, нафтоиды, нафтиды.
Мировые запасы природного битума составляют по разным оценкам порядка 500 – 1000 миллиардов тонн. Запасы природного битума малоизученны, поэтому разброс запасов достаточно велик. Во всяком случае запасов природных битумов в несколько раз больше, чем запасов нефти.
Искусственные битумы (технические битумы) – это продукты переработки нефти, каменного угля и сланцев. Искусственные или технические битумы сходны по химическому составу с природными битумами. По виду технологического цикла искусственные битумы разделяют на окислительные, остаточные и крекинговые.
Химический (компонентный, углеводородный и элементный) состав битума:
Битумы имеют довольно сложный химический состав. Например, они могут состоять из предельных углеводородов от С9Н20 до С30Н62.
Все разнообразные органические углеводородные соединения, которые образуют битум, можно объединить в три группы: твердая составляющая, смолы и масляные фракции.
Твердая часть битума состоит из высокомолекулярных углеводородов и их производных с молекулярной массой от 1000 до 5000 г/моль и плотностью более 1 г/см
Смолами являются аморфные вещества темно-коричневого цвета с молекулярной массой от 500 до 1000 г/моль, их плотность около 1 г/см3.
Масляные фракции битумов составляют различные углеводороды, имеющие молекулярную массу от 100 до 500 г/моль и плотность менее 1 г/см3.
Свойства битума, как дисперсной системы, определяются соотношением входящих в него составляющих: асфальтенов, парафинов, масел и смол. При повышении содержания асфальтенов и смол возрастает твердость, температура размягчения, а также хрупкость битума. А масла, которые частично растворяют смолы, делают его легкоплавким и мягким. Пластичность битума повышается при снижении молекулярной массы смол и масел. В нефтяных битумах содержится парафин, который способствует ухудшению их свойств, повышая хрупкость при понижении температуры. Поэтому необходимо, чтобы битум содержал парафин не более 5%.
С точки зрения элементного состава в битуме присутствуют следующие химические элементы:
Химические свойства битума:
Самым ценным свойством битумов, а также битумных материалов, является их химическая стойкость к воздействию агрессивных веществ, которые вызывают коррозию металлов, цементных бетонов и других строительных материалов. Так, битумные материалы хорошо сопротивляются действию щелочей, концентрацией не более 45 %, фосфорной кислоты, концентрацией не более 85 %, серной кислоты, концентрацией не более 50 % и т.д. Однако, битумы менее стойки в атмосфере, которая содержит окислы азота и при воздействии концентрированных растворов кислот. Битум растворим в органических растворителях. Вследствие свойственной битумам химической стойкости и экономичности, битумные материалы предпочтительно применяют в качестве химической защиты железобетонных конструкций и стальных труб.
Физические свойства битума:
Наименование параметра: | Значение: |
Плотность, г/см3 (зависит от температуры, давления и химического состава) | от 0,965 до 1,5 |
Плотность, кг/м3 (зависит от температуры, давления и химического состава) | от 965 до 1500 |
Агрегатное состояние | твердое или смолоподобное вещество |
Цвет | черный |
Теплопроводность, Вт/(м∙°С) | 0,17-0,27 |
Температура размягчения*, оС* | от 35 (мальты) до неплавких (кериты, антраксолиты, гуминокериты) |
Удельная теплоёмкость, кДж/(кг∙К) | 1,591-1,968 |
Диэлектрическая проницаемость | 2,5-3,3 |
Удельная электрическая проводимость, Ом-1∙см-1 | 1∙10-14 |
Примечание:
* Битум является аморфным веществом, не имеющим температуры плавления. Его переход из твердого состояния в жидкое характеризуют температурой размягчения. Температуру размягчения обычно определяют прибором «кольцо и шар», который помещают в сосуд с водой. Температура размягчения определяется температурой нагреваемой воды, при которой металлический шарик, под действием собственной массы проходит через кольцо, заполненное исследуемым битумом.
Добыча природных битумов:
Чистый природный битум встречается довольно редко. В основном он встречается в составе битуминозных песков. Разработка месторождений природных битумов зависит от физических свойств исходного сырья, глубины и условий залегания.
Добычу природного битума из битуминозных песков производят в основном шахтным или карьерным способом. Этот способ заключается в том, что порода целиком извлекается на поверхность и битум экстрагируется с помощью растворителя или горячей воды. Коэффициент извлечения битума при этом составляет 85-90 %.
Скважинными внутрипластовыми способами разрабатывают месторождения жидких природных битумов, залегающих на глубине более 100 метров. Этим способом добывают битумы сквозь скважины, пробуренные на поверхности, путем термического воздействия на насыщенные битумом породы. При этом коэффициент извлечения битума составляет в среднем 30 %.
Есть еще способ добычи битумов в шахтах с помощью системы дренажных скважин, прорубленных из горных выработок. Это шахтный дренажный способ добычи. Битум вытекает самотеком через эту систему скважин.
Применение битумов:
По применению битумы делят на три основные вида: строительные, дорожные и кровельные.
Строительные битумы – это битумы, которые используются в строительстве и гидроизоляционных работах. Такие битумы маркируются следующим образом: БН 50/50, БН 70/30, БН 90/10.
Расшифровка: БН – битум нефтяной, БНД – битум нефтяной дорожный, БНК – битум нефтяной кровельный, первое число – обозначение температуры размягчения, второе – обозначение пенетрации.
Дорожные битумы являются самым востребованным видом битумов и применяются в дорожном строительстве. Они характеризуются большим коэффициентом пенетрации. Основное их отличие друг от друга – это климатическая зона, в которой они применяются.
Рассматривая регионы использования битума, определяют максимальные и минимальные зимние температуры. Регионы с низкими температурами, зимой редко поднимающимися выше -20 оС, применяют битумы марок БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300. Регионы с умеренной зимней температурой от -20 до -10 оС подходят марки БНД 60/90 и выше перечисленные БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300. В областях с температурами зимой в пределах от -10 до -5
Кровельные битумы применяют в производстве кровельных материалов: рубероида, рубемаста, гидростеклоизола, пергамина, мастики, рубитэкса, битумной бумаги, рубитэкса, рубитэкса, стеклоэласта, рубитэкса, праймера. Для пропитки используют битумы марок БНК 45/180 и БНК 45/90. Для получения покровного слоя – битумы марок БНК 90/40 и БНК 90/30.
Битум также применяют в различных отраслях народного хозяйства. Например, в литейном деле в качестве одного из компонентов модельных составов при прецизионном литье, как электроизоляционный материал в электротехнической промышленности, для отделки различных изделий из бумаги, дерева, кожи и т.д.
Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com
карта сайта
горячий вязкий битум нефтяной дорожный кровельный строительный купить цена гост бнд бн 30 60 90 70 130 1 10 жидкий вагонами материалы определение
марки тонна температура перевозка производство налив плотность расход нефтяного битума
Коэффициент востребованности 285
comments powered by HyperCommentsxn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai
: Теория :: Материалы из органического сырья часть2 :: Битумы и дегти :: Битумы
В зависимости от показателей основных свойств битумы делят на марки. Твердые и вязкие нефтяные битумы (БН) вырабатывают четырех марок: БН 60/90, БН 90/130, БН 130/200, БН 200/300 (цифры дроби – допустимые для данной марки пределы пенетрации при 25°С).Для обозначения марок битумов специального назначения вводится дополнительная буква (Д – дорожный, К – кровельный и т.д.).
Битумы нефтяные дорожные (БНД) имеют марки: БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300 (цифры дроби – допустимые для данной марки пределы пенетрации при 25°С).
Для изготовления кровельных и гидроизоляционных материалов применяют битумы кровельные (БНК) марок: БНК 45/180 (пропиточные), БНК 90/40 и БНК 90/30 (покровные). Здесь числитель дроби указывает среднее значение температуры размягчения, знаменатель – среднее значение пенетрации при температуре 25°С.
Битумы строительные (БН) бывают марок БН 50/50, БН 70/30, БН 90/10. Здесь числитель – средняя температура размягчения, знаменатель – среднее значение пенетрации.
Жидкие битумы в зависимости от скорости загустевания подразделяются на среднегустеющие (СГ), получаемые разжижением дорожных битумов жидкими нефтепродуктами, и медленногустеющие (МГ и МГО), получаемые из остаточных или частично окисленных нефтепродуктов или их смесей. Тот или иной класс битума определяется количеством испарившегося разжижителя при выдерживании образца битума в термостате или вакуумтермостате при определенных температурах. В зависимости от условной вязкости среднегустеющие битумы имеют марки: СГ 40/70, СГ 70/130, СГ 130/200; медленногустеющие – МГ 40/70, МГ 70/130, МГ 130/200, МГО 40/70, МГО 70/130, МГО 130/200.
К добавкам, улучшающим свойства битумов, относятся добавки поверхностно–активных веществ, полимеров, а также измельченной резины из отслуживших автомобильных покрышек и т.п.
Полимерные добавки можно отнести к структурирующим, которые позволяют расширить интервал работоспособности материала, так как с их введением повышается тепло- и морозостойкость. Однако следует иметь в виду, что иногда полимерная добавка может ускорить старение композиции под влиянием атмосферных факторов, поэтому рекомендуется выбирать атмосферостойкие полимеры. Кроме того, полимеры с битумами трудно совмещаются. В настоящее время изучено совмещение с битумом большинства известных полимеров, хотя пока еще мало из них реально используется в производстве битумных материалов.
Полимерные добавки улучшают упругие свойства, растяжимость, когезию органических вяжущих (битумов и дегтей). Наибольшее применение получили эпоксидные смолы, поливинилацетат, полистирол, синтетические каучук и латекс, натуральный латекс, обычно находящиеся в состоянии растворов или латексов (водных дисперсий) и количество которых в горячем битуме или дегте составляет 1–6% от массы вяжущего. Синтетические и натуральные каучуки используются для модификации вязких и жидких битумов и дегтей.
При смешивании с битумами каучуки создают в битуме самостоятельную решетку, способную воспринимать деформации битума. Для увеличения прочности битумно-полимерного материала можно частично или полностью завулканизировать каучук, при этом каучук сначала набухает в битуме, а затем частично растворяется. В последнем случае снижается температура хрупкости материала с одновременным повышением его теплостойкости.
Дивинил-стирольные и изопрен-стирольные термоэластопласты являются наиболее технологичными добавками к битумам, так как при нагревании они расплавляются и при перемешивании быстро образуют гомогенную смесь. Эти сплавы превосходят битумно-каучуковые за счет их более равномерного распределения в битумах при перемешивании.
При получении сплавов битума с полимером или каучуком нередко добавляются стабилизаторы, вулканизирующие реагенты, ускорители и другие дополнительные компоненты.
Из отходов промышленности чаще других используют атактический полипропилен, вторичные полиэтилены, различные кубовые остатки, например кубовые остатки ректификации стирола, регенераты резины и др.
media.ls.urfu.ru
Состав дорожного битума | roadtm.com
В предыдущей заметке мы уже рассматривали вопрос о том, что такое битум и какие его разновидности существуют в природе, или созданы в процессе производства и переработки нефти руками человека.
Битум, в основе своей, представляет смесь высокомолекулярных углеводородов, серы, кислорода, азота. Основу битума образуют различные сочетания химических соединений, состоящие из 3 частей:
— масла – жидкие углеводороды светло-желтого цвета плотностью менее единицы, отвечающие за морозостойкость вяжущего.
Увеличение содержания жидких углеводородов в битуме повышает его пенетрацию, уменьшает вязкость.
— смолы — вязкопластичные соединения темно-коричневого цвета плотностью около единицы. Придают битумам тягучесть и эластичность.
— твердая часть состоит из твердых неплавких соединений черного цвета плотностью немногим более единицы, называемых асфальтенами. Их повышенное содержание в битуме обуславливает высокую вязкость и температурную устойчивость.
Помимо асфальтенов в состав битумов могут входить парафины, уменьшающие температуру хрупкости. В процессе производства битумного вяжущего содержание парафина не должно превышать 6%.
При высокой термической обработке, а также при окислении битума происходит увеличение высокомолекулярных связей, то есть масла переходят в смолы, смолы в асфальтены, а последние переходят в вещества, называемые карбоидами (не растворяются в органических растворителях) и карбенами(образуются вследствие уплотнения асфальтенов в присутствии серы), которые способствуют повышению хрупкости битума, уменьшению его эластичности и, как следствие, потере прочностных характеристик.
Свойства битума, как дисперсной системы (масла и смолы – дисперсионная среда, асфальтены – диспергированные частицы), определяется соотношением всех входящих в его состав компонентов. Повышение содержания асфальтенов и смол увеличивает твердость, температуру размягчения и хрупкость битума, тогда как масла, растворяющие смолы, напротив, делают его мягким и легкоплавким.
В силу того, что качество отечественных битумов оставляет желать лучшего (нефтяники рассматривают битум, как побочный продукт производства – отходы, не уделяя его качеству особого внимания, по принципу: «все равно купят»), в Российской Федерации с целью улучшения качества асфальтобетонного покрытия уже более десяти лет при строительстве и ремонте федеральных автодорог широко применяется полимерно-битумное вяжущее, которое представляет собой не что иное, как дорожный битум с полимером типа «стирол-бутадиен-стирол». Данный вид термоэластопластов значительно увеличивает температуру размягчения (уменьшение процесса колееобразования) полимерного вяжущего летом и температуру хрупкости зимой (уменьшение трещинообразования).
- Главная
- Блог
- Заметки
- Состав дорожного битума
roadtm.com
Битум и его виды | Статьи | Знания
Свойства битума
Битумы термопластичны: при изменении температуры способны быть твёрдыми или смолоподобными. При сильном нагревании разжижаются, становясь пластичной массой с низкой текучестью. После остывания набирают первоначальную вязкость, без потери свойств и характеристик. Битумы относятся к веществам, которые не имеют чёткой температуры плавления (аморфность).
Ещё одно отличительное свойство – продукт не растворяется в большинстве кислот, воде, солевых растворах и щелочах, но при этом хорошо растворяется органическими растворителями.
Непористая структура битума наделяет его высокой плотностью (около 1,50 г/см). Благодаря этому даже тонкий слой этого инженерно-строительного материала является полностью водонепроницаемым.
Все эти свойства делают битумы незаменимыми в строительной сфере, укладки дорог, при проведении гидроизоляции различных поверхностей даже в самых неблагоприятных условиях.
Состав битума
Битум включает в себя такие элементы:
- углерод: 70–85%;
- водород: 8–15%;
- сера: 1–8%;
- азот: до 2%;
- кислород: 1–5%.
Полный химический состав очень сложен, но все элементарные соединения делятся на четыре группы:
- Твёрдые компоненты – высокомолекулярные углеводороды (асфальтены, карбоиды, карбены), придающие тугоплавкость и твёрдость. Их содержание колеблется в пределах 10–40%.
- Смолы – серосодержащие аморфные соединения, благодаря которым битум обладает хорошей адгезией к различным поверхностям. Содержание – от 20 до 40%.
- Кислоты играют роль поверхностно-активных веществ, которые защищают материал от воздействия ультрафиолета, создавая на поверхности плёнку. Их содержание в составе не достигает 3%.
- Нефтяные масла (30–60%) состоят из различных углеводородных соединений и придают вязкость и термопластичность.
Классификация битума
Для классификации битумов подходят два критерия: по происхождению и сфере применения.
Виды битума по происхождению
Здесь выделяют природные и искусственные битумы.
Природный
Естественная полимеризация нефти приводит к образованию чистого битума, залежи которого встречаются возле нефтяных месторождений, где они образуют битумные озёра или линзы. Однако такие явления очень редки, чаще всего природный битум пропитывает осадочные породы, поэтому процесс его добычи из горючих полезных ископаемых довольно трудоёмок.
Природные битумы подразделяются на три подвида:
- Поверхностные: образуются в результате выхода битумосодержащих пород на поверхность.
- Жильные: содержат небольшие включения примесей минералов.
- Пластовые: горная порода, пропитанная битумом.
Производство битума естественного происхождения можно разделить на несколько основных технологических этапов:
- Добыча битумосодержащего сырья. Исходя из особенностей месторождения, применяется дренажный, шахтный, скважинный, карьерный и другие методы.
- Разделение массы на минеральные и органические компоненты. Для этих целей используется метод выварки в воде, а для извлечения из горных пород применяются растворители.
- После этого промежуточное сырьё поступает на дальнейшую переработку для получения чистого битума.
Сложность добычи природного битумосодержащего сырья и дальнейшей его переработки делает конечный продукт дорогим в ценовом соотношении, что ограничивает его сферу применения промышленной отраслью.
Искусственные (нефтяные) битумы
Производится из остатков перегонки нефти – гудрона. При нагреве или продувке гудрона кислородом получается полутвёрдая или твёрдая субстанция – искусственный нефтяной битум.
Для получения искусственного продукта применяется три технологии:
- Концентрирование: при помощи перегонки в вакууме нефтяных остатков получают остаточные битумы, которые также называют осаждёнными. Для их получения используется высокосмолистое сырьё (остатки перегонки сернистой нефти). Битумы, получаемые методом концентрирования – твёрдые вещества с небольшим коэффициентом вязкости.
- Окисление – наиболее применяемый метод получения искусственных битумов. Продувка кислородом нефтяных остатков и других различных компонентов производится при температуре 180–300 ºC. Благодаря этой методике, в конечном продукте увеличивается содержание асфальтенов и смол, благодаря которым готовый продукт отличается теплостойкостью и эластичностью.
- Смешивание. При пропорциональном смешивании битумов, полученных методом окисления и концентрирования, а также дистиллятов и других остатков, получают компаундированные битумы. Кроме этого, в процессе компаундирования (смешивания) в сырьё добавляют различные присадки: дёгти, каменноугольные масла, полимеры и другие добавки. Это позволяет получить материал с определёнными характеристиками и свойствами.
Производство искусственных битумов менее трудоёмкое и затратное, что отображается на стоимости конечного продукта. Именно благодаря своей низкой цене нефтяные битумы получили широкое применение в различных сферах.
Виды битума по сфере применения
В зависимости от эксплуатационных и технических характеристик, битумы подразделяются на следующие виды.
Дорожные
Битумы, применяемые в дорожном строительстве, делятся на вязкие и жидкие составы.
Вязкие
Основные требования к эксплуатационным характеристикам и техническим условиям описаны в ГОСТ 22245–90.
Этот вид производится методом окисления массы, получаемой после перегонки нефти. Применяется как вяжущее вещество при производстве асфальта для верхнего слоя дорог.
Вязкие битумы выпускаются следующих марок:
- БНД: 200/300; 130/200; 90/130; 60/90; 40/60.
- БН: 200/300; 130/200; 90/130; 60/90.
Жидкие
Технические условия и основные характеристики регламентирует ГОСТ 11955–82.
Жидкие битумы получаются в результате добавления растворителей к вязким компонентам и перемешивании их на специальных установках при помощи инертного газа. Применяются при дорожном строительстве, гидроизоляции оснований, а также других целях.
Жидкие битумы выпускаются следующих марок:
- МГО: 40/70; 70/130; 130/200.
- МГ: 40/70; 70/130; 130/200.
- СГ: 40/70; 70/130; 130/200.
Строительные
Марки, технические требования и эксплуатационные показатели строительных битумов регламентирует ГОСТ 6617–76.
Строительные битумы – результат окисления остатков переработки сырой нефти. Также допускается использование метода компаундирования окисленных и неокисленных остатков с асфальтами и отходами масляного производства.
Строительные битумы производятся следующих марок БН: 50/50; 70/30; 90/10.
Кровельные
Марки, технические условия и основные характеристики кровельных битумов регламентирует ГОСТ 9548–74.
Кровельные битумы производятся таких марок БНК: 40/180; 45/190 – получают в результате окисления продуктов, оставшихся после атмосферно-вакуумной перегонки нефти. При дальнейшей переработке и окислении марки 45/190, получается битум БНК 90/30, который предназначается для покровного слоя кровли.
Изоляционные
Технические условия, основные эксплуатационные показатели и марки изоляционных битумов регламентирует ГОСТ 9812–74.
Изоляционные битумы производятся окислением продуктов, оставшихся после прямой перегонки, а также смесей остатков нефти с асфальтами и другими компонентами.
Производят следующие марки изоляционных битумов (БНИ): IV-З; IV; V.
Применение битума в строительстве
Битумы применяют во всех строительных отраслях:
- Для защиты оснований от грунтовых вод, гидроизоляции перекрытий, оборудования плоских кровель.
- Для изготовления асфальтобетона, который используется для строительства дорог.
- При производстве кровельных и других гидроизоляционных материалов, мастик.
- Защитной изоляции трубопроводов
- Другие сферы применения.
Для использования по прямому назначению, битум чаще всего необходимо размягчить до пластичного (жидкого) состояния. Для этого применяют три способа:
- Нагревание до 130–170 ºC.
- Применение органического растворителя. Этот способ позволяет размягчить твёрдый продукт до нужной консистенции без нагрева. Применяется для получения мастик, которые можно наносить холодным методом.
- Эмульгирование битума для получения паст и эмульсий.
Технические характеристики битума
К разным битумам предъявляются различные требования по физико-химическим параметрам, описанные в действующих ГОСТах. Основными критериями, определяющими эксплуатационные характеристики и физико-химические свойства битумов, являются:
- Степень твёрдости или вязкости (пенетация). Определяется на специальном приборе – пенетрометре с иглой. Индекс пенетрации – глубина проникания иглы в исследуемый материал при температуре не более 25 ºC.
- Температура размягчения (пластичность) и хрупкость также определяется на специальном автоматическом аппарате. Суть метода – определение опытным путём температуры, при которой образец размягчается и теряет необходимую вязкость, а также при какой температуре теряет свою эластичность и становится хрупким.
- Дуктильность – это способность испытуемого образца растягиваться в нить при температуре 25 ºC. Определяется на специальном приборе – дуктилометре.
Основные производители
По объёмам производства битумов Россия занимает второе место в мире, уступая лишь США. Заводы по переработке нефти есть практически в каждом регионе нашей страны. Крупнейшие производители собраны в небольшом обзоре.
АО «ГАЗПРОМНЕФТЬ» – крупнейшая компания России, занимающаяся добычей, переработкой и поставкой нефти. Нефтеперерабатывающие заводы компании разбросаны по всей стране. Крупнейший из комбинатов – Омский НПЗ, перерабатывающий 20 млн тонн нефти в год. Второй по мощности – Московский НПЗ, производительность которого составляет около 11 млн тонн в год. Кроме всех видов топлива, эти заводы перерабатывают и остатки перегонки нефти, производя основные виды битумов.
АО «Рязанская нефтеперерабатывающая компания» – одно из нефтеперерабатывающих предприятий, входящих в состав ПАО «НК «Роснефть». Проектная мощность этого завода составляет около 19 млн тонн переработанной нефти. На предприятии производят основные виды топлива, а также инженерно-строительные материалы, мазут для котельных и другие нефтепродукты.
ОАО «Славнефть-ЯНОС» – крупнейший нефтеперерабатывающий завод северного региона России, входящий в состав ОАО «НГК «Славнефть». Ассортимент продукции предприятия насчитывает более 100 позиций, среди которых битумы всех видов.
ООО «КИНЕФ» (Киришский нефтеперерабатывающий завод) входящий в структуру ОАО «Сургутнефтегаз» – крупнейший поставщик нефтепродуктов для Ленинградской, Новгородской и Псковской области. Среди выпускаемой продукции предприятия – бензины, керосины, мазуты, дизельное топливо, битумы и другие продукты переработки нефти.
stroy-inform.ru
Что такое битум?
Что такое битум? Какие они бывают? Где его используют? История битума берет свое начало еще в древние времена. Это вещество достаточно активно использовалось при выполнении строительных работ и выполняло изоляционную функцию, не пропуская влагу, а также выступало в роли связующего компонента.
Одно из первых упоминаний о битуме можно найти еще во времена неолита, правда называли его тогда по-другому – земляной смолой. И применяли для герметизации посуды, создания мозаик (связывание материалов), в качестве изолирующего слоя строительных конструкций. В древнем Египте битум использовался для бальзамирования тел умерших.
Так что же это за вещество? Битум – это смесь углеводородов с их производными. Последние имеют в своем составе серу, азот, кислород и металлы. По внешним признакам битум очень напоминает смолу, поскольку в основном имеет твердую структуру. Не удивительно, что дословный перевод термина «битум» звучит как «горная смола» или «нефть».
Отличительной особенностью битумов является неизменность их свойств под влиянием влаги. Растворение вещества возможно только в случае использования органических кислот (бензол, хлороформ и т.п.).
Какие бывают битумы?
Битумы бывают природными, т.е. такими, которые добывают из недр земли, и искусственными. Искусственные битумы получают в промышленности при переработке различных материалов.
Природные битумы делят на несколько классов: асфальты, асфальтиты, мальты, кериты и антраксолиты. Такие вещества добываются или в специальных шахтах, или же путем разработки месторождений в карьерах.
Искусственные битумы – это в основном остаточные продукты, образующиеся после переработки сырой нефти, каменного угля или сланцев. Химический состав технического и природного битума идентичен.
Как получают и перерабатывают битум в промышленности?
Рассмотрим алгоритм добычи и последующей переработки битумов. В результате шахтного или карьерного метода получают битумную породу, которую затем разделяют на органическую и минеральную части. Далее битум транспортируется в места последующей переработки, поскольку природное вещество не является готовым товарным продуктом.
Для получения искусственного битума из мазута или гудрона могут использоваться следующие процессы:
- вакуумная перегонка;
- деасфальтизация с помощью растворителей;
- окислительные процессы.
Перечисленные походы применяются как по отдельности, так и в комбинации друг с другом.
Важные характеристики битумов
К наиболее важным показателям качества битумов относят:
- адгезионные свойства;
- температуру вспышки;
- температуру хрупкости;
- температуру размягчения;
- пластичность;
- вязкость.
При повышении температуры окружающей среды вязкость битумов уменьшается и наоборот, при понижении температуры вязкость резко возрастает. При отрицательных температурах битум представляет собой хрупкое вещество.
Пластичность вещества зависит от количества содержащихся в нем масел, температуры окружающей среды и времени воздействия нагрузок.
Температура размягчения позволяет определить температуру хрупкости битума. Обычно температура размягчения находится в пределах от +20 до +95ºС.
Если температура хрупкости битума низкая, то это свидетельствует о его устойчивости к влиянию морозов и высоком качестве материала.
Средняя температура вспышки битума превышает 200ºС. Этот показатель является достаточно важным, поскольку позволяет оценить степень огнеопасности вещества при его нагревании.
Адгезия – также достаточно важное свойство. Она характеризует способность битума прилипать к различным поверхностям.
Современное использование битумов
Среди современных применений битумов стоит выделить следующие:
- герметизация кровли и фундаментов при проведении строительных работ;
- изолирующий материал при прокладке трубопроводов;
- строительный материал при укладке дорожного полотна.
Также битумы достаточно активно используются при изготовлении различных лакокрасочных материалов, электрических кабелей, заливке аккумуляторов, защитных покрытий нефтяных и газовых скважин, для повышения защитных качеств различных материалов от негативного влияния радиации и микроорганизмов.
Хранение и перевозка битумов
Битумы складируются в специальных резервуарах, которые обычно оборудованы средствами подогрева и перемешивания.
Битум перекачивается через трубопроводы, оснащенные насосами. Кроме транспортировки в жидком виде существуют также различные формы для перевозок битумов в твердом состоянии.
Модификация битумов
Несмотря на то, что битумы обладают хорошими эксплуатационными характеристиками, исследования и работы в направлении улучшения их качеств, расширения областей применения и методик переработки не прекращаются и до сих пор.
Это обусловлено тем, что требования, выдвигаемые к строительным материалам с течением времени, ужесточаются. Например, за последние десятилетия существенно возросло количество автомобилей и интенсивность дорожного движения. Как следствие, срок службы покрытий, на основе битумов, снизился.
Для максимального соответствия современным вызовам в отрасли строительства и эксплуатации автомобильных дорог целесообразно модифицировать битумы, т.е. улучшать их эксплуатационные свойства за счет введения специальных добавок.
Компания GlobeCore занимается разработкой и поставками оборудования для модификации битумов полимерами. Установки типа УCБ-2 (производительность от 4 до 22 м3/час) позволяют получать модифицированные битумы, включая полимерно-битумные вяжущие, которые используются при приготовлении асфальтобетонов верхнего слоя, поверхностной обработке дорожных покрытий, устройстве защитных слоев цементно-бетонных покрытий, приготовлении битумно-эластомерных герметизирующих мастик и кровельных материалов.
Качество модифицированного битума, полученного на установках типа УCБ-2, полностью соответствует мировым стандартам. Оборудование GlobeCore может одинаково успешно эксплуатироваться как на открытом воздухе под навесом, так и в помещениях, оборудованных приточно-вытяжной вентиляцией.
modified.globecore.ru
битумы, дегти. Состав, строение, свойства, применение. Определение марки битума
Битумы –органические вяжущие чёрного цвета;представляют собой высокомолекулярные органические веще-ва. Б. бывают : 1.природные Б.- вязкие жидкости или твердообразные ве-ва,состоящие из смеси углеводов и их неметаллических производных.Встречаются в местах нефтяных месторождений ,образуя линзы, а иногда и асфальтные озёра. 2. Асфальтовые породы – пористые г.п. (известняки,доломиты,песчаники, глины,пески), пропитанные битумом. 3. Нефтяные (искусственные Б.) –получают переработкой нефтяного сырья, в зависимости от технологии производства могут быть: остаточные,получаемые из гудрона путём дальнейшего глубокого отбора из него масел ; окисленные,получаемые окислением гудрона в специальных аппаратах (продувка воздухом) ; крекинговые, получаемые переработкой остатков, образующихся при крекинге нефти. 4. Гудрон –остаток после отгонки из мазута масляных фракций.
Элементарный состав Б.:углерод 70-80%, водород 10-15%,сера 2-9%,кислород1-5%, азот 0-2%.
Групповой состав: а)«асфальтены» –твёрдые высокомолекулярные углеводороды (М=1000-5000,М-молекуляр. масса) ;б) смолы- М=500-1000; в) масла М<500 – жидкие углеводороды. Св-ва битума, как дисперсной системы, определяются соотношением входящих в него составных частей: масел,смол, асфальтенов. Повыш. содерж. Асфальтенов и смол влечёт за собой возрастание твёрдости,температуры размягчения и хрупкости битума.
Св-ва Б. : гидрофобность(отталкивание воды), атмосферостойкость, растворимость в органических растворителях,повышенная деформативность. к неживой органике Б. –размягчение при нагревании,иногда вплоть до полного растворения. Физ-ие св-ва: плотность =1 г/см3. =0,5-0,6 Вт/м С , устойчив. по отнош. к нагреванию ,водостойкость -% водорастворимых соед. <=0,2-0,3%.Физико-хим. св-ва: поверхност. нат 25-35 эрг/см2 при t=20-25 C. Старение –процесс медленного изменения состава и свойств битума,сопровождающийся повышением хрупкости и снижением гидрофобности. Химич. св-ва: химич. стойки, выдерживают действие концентрированных щелочей, дейст-е кислот HCL до 25% , уксус. СН3ОН до 10%. Физико-механ. Св-ва :марку битума определяют твёрдостью ,температурой размягчения и растяжимостью. Твердость опред. По глубине проникания в битум иглы прибора –пенетромтра. Температуру размягчения – на приборе “ кольцо и шар”, помещаемом в сосуд с водой.Растяжимость- характериз. Абсолютным удлинением (см) образца Б. (“восьмёрки”) при t=25 C, определяемым на приборе –дуктилометре.
К дёгтевым материалам относят различные виды дёгтя и пеки, получаемые в результ. сухой перегонки каменного,бурого угля,антрацита,древесины и т.д.). Д. вяжущие ве-ва бывают:1.сырой каменноуголь. дёготь :а)низкотемперат.превичный,получаемый при полукоксовании,заканчивающ. при 500-600 С. б)высокотемпературный дёготь. 2.отогнанный дёготь- получ. в резул. Фракцирования сырой низкотемператур. смолы с выделением из неё лигроиновой и керосиновой фракций. 3. Пек- твёрдый остаточный продукт перегонки сухой каменноугольной смолы с выделением из неё легких масел(кипящих до 180 С),фенольной фракции(180-210),нафталиновой фракции(210-230),антраценового масла(до 360 С). 4.составленные дёгти –получ. сплавлением пеков с дёгтевыми маслами (антрацен. или др.) или обезвожж.сырыми дёгтями.
Применение битумов и дёгтей: 1. Рулонные кровельные ма-лы (рубероид, толь) 2. Лаки и краски.3. мастики,асфальт. бетон, герметики.
45. Кровельные и гидроизоляционные материалы на основе битумов и дегтей. Гидроизоляционными называют строительные материалы, которые обладают водонепроницаемостью и соответсвуют определенным эксплуатационным требованиям по прочности, деформативности, теплостойкости, биостойкости и др. Применение гидроизоляционных материалов известно с древнейших времен. Природный битум и в наше время наравне с нефтяным битумом и каменноугольным дегтем являются основными материалами для развития рулонных материалов, мастичных, лакокрасочных покрытий и других видов гидроизоляционных материалов. К гидроизоляционным материалам практически относятся и кровельные. Кровля это тоже разновидность гидроизоляционного покрытия, причем самой ответственной части здания. Рулонные материалы. Кровлю из рулонных материалов делают из нескольких слоев, составляющих кровельный ковер. Вниз ковра укладывают подкладочные материалы (беспокровные), а верхний слой устраивают из покровных материалов, имеющих покровный слой из тугоплавкого битума (дегтя) и посыпку: крупнозернистую (К), мелкозернистую (М) или пылевидную (П). Допускается выпуск кровельного рубероида с чешуйчатой посыпкой (РКЧ). Выпускают основные и безосновные рулонные материалы. Рубероид изготовляют, пропитывая кровельный картон легкоплавким битумом с последующим покрытием с одной или с обеих сторон тугоплавким нефтяным битумом с наполнителем и посыпкой. Кровельный картон получают из тряпья, бумажной макулатуры и древесной целлюлозы. На нижнюю поверхность кровельного рубероида, образующего верхний слой кровельного ковра, и на обе стороны подкладочного рубероида наносят мелкозернистую или пылевидную посыпку, предотвращающую слипание материала в рулонах. Рубероид подвержен гниению – в этом его большой недостаток, поэтому освоено производство антисептированного рубероида. Наплавляемый рубероид является новым кровельным материа лом. Его главное преимущество в том, что при устройстве кровли наклейка осуществляется без применения кровельной мастики – расплавленном утолщенного нижнего покрывного слоя (пламенем горелки или другим способом). Пергамин – рулонный беспокровный материал, получаемый пропиткой кровельного картона расплавлением нефтяным битумом с температурой размягчения не ниже 40°С. Стеклорубероид и стекловойлок – рулонные материалы, получаемые путем двустороннего нанесения битумного (битуморезинового или битумополимерного) вяжущего на стекловолокнистый холст или на стекловойлок и покрытия с одной или двух сторон сплошным слоем посыпки. Применяют стеклорубероид для верхнего и нижних слоев кровельного ковра и для оклеечной гидроизоляции. Сочетание биостойкой основы и пропитки с повышенными физико-механическими свойствами позволило получить стеклорубероид долговечностью около 30 лет. Асфальтовые армированные маты получают путем покрытия предварительно пропитанной стеклоткани с обеих сторон гидроизоляционной битумной мастикой, используют для оклеечной гидроизоляции и уплотнения деформационных швов. Толь – рулонный материал, изготовляемый пропиткой и покрытием кровельного картона дегтями с посыпкой песком или минеральной крошкой. Толь с крупнозернистой посыпкой применяют для верхнего слоя плоских кровель, а толь с песочной посыпкой для кровель временных сооружений, гидроизоляционных фундаментов и других частей сооружений. Гидроизол – рулонный бескровный гидроизоляционный материал, полученный путем пропитки асбестового картона нефтяным битумом. Фольгоизол – рулонный двухслойный материал, состоящий из тонкой рифленой или гладкой алюминиевой фольги, покрытой с нижней стороны защитным битумно-резиновым составом. Он предназначен для устройства кровель и парогидроизоляции зданий и сооружений, герметизации стыков. Рулон имеет длину 10 м, ширину 1 м. Внешняя поверхность гидроизола может быть окрашена в различные цвета атмосферостойкими лаками. Фольгоизол – долговечный материал, не требующий ухода в течение всего периода его эксплуатации. Металлоизол – гидроизоляционный материал из алюминиевой фольги, покрытой с обеих сторон битумной мастикой. Металлоизол выпускают двух марок, отличающихся толщиной алюминиевой фольги. Он имеет высокую прочность на разрыв и долговечность. Применяют металлоизол для гидроизоляции подземных и гидротехнических сооружений. Мастика представляет собой смесь нефтяного битума или дегтя (отогнанного и составленного) с минеральным наполнителем. Мастики подразделяют: по вицу связующего – на битумные, битумно-резиновые, битумно-полимерные; по способу применения – на горячие; по назначению – на приклеивающие, кровельно-изоляционные, гидроизоляционные асфальтовые и антикоррозионные.
46. Асфальтовые бетоны : состав, приготовление, укладка, свойства, применение. Для приготовления асфальтовых растворов применяют асфальтовое вяжущее, представляющее смесь нефтяного битума с тонкомолотыми минеральными порошками (известняка, доломита, мела, асбеста, шлака). Минеральный наполнитель не только уменьшает расход битума, но и повышает температуру размягчения бетона. Мелким заполнителем в растворе и бетоне служат чистые природные и искусственные пески с содержанием пылевато-глинистых частиц не более 3% по массе. Щебень изготовляют из прочных и морозостойких изверженных, осадочных и метаморфических горных пород, хорошо сцепляющиеся с битумом. Асфальтовые бетоны подразделяют по назначению на гидро-технические, дорожные и аэродромные, для устройства полов в промышленных цехах и складских помещениях, плоской кровли, стяжек. Асфальтовые бетоны использую при строительстве каналов, шлюзов. Основные свойства асфальтового бетона зависят от примененного асфальтового вяжущего, состава и пористости. Пористость асфальтного бетона обычно колеблется от 5 до 7%. Плотные бетоны (с пористостью не более 5%) практически водонепроницаемы. Для повышения биостойкости в состав битумного вяжущего вводят антисептики. Состав асфальтового раствора должен быть такой, чтобы пустоты в песке были полностью заполнены асфальтовым вяжущим с избытком (10-15%) для обволакивания песчинок. Асфальтовый бетон можно представить как смесь асфальтного раствора и крупного заполнителя – щебня. В отличие от цементного бетона на показатели прочности асфальтового бетона сильно влияет температура. Например, если предел прочности при сжатии асфальтобетона при 20°С – 2,2- 2,4 МПа, то при 50°С – только 0,8-1,2 Мпа. Зато асфальтовые бетоны и растворы лучше, чем цементные, противостоят коррозии. Асфальтовые бетоны укладывают в горячем или холодном состоянии. Наиболее распространены горячие асфальтобетонные смеси, имеющие при укладке температуру 140-170°С. Для их приготовления предварительно высушенные и подогретые до 180-200°С минеральные составляющие бетона (тонкомолотый наполнитель, песок и щебень) загружают в смеситель, в котором их перемешивают с расплавленным битумом (температурой 150-170°С). Готовые горячие смеси привозят на специальных машинах и после укладки уплотняют катками. После остывания через 1-2 ч, асфальтобетон отвердевает, приобретая плотность и прочность. Асфальтовые бетоны, укладываемые в холодном состоянии, приготовляют на жидких битумах и битумной эмульсии. Жидкий битум подогревают до 110-120°С и смешивают с высушенными и подогретыми до той же температуры заполнителями. Асфальтобетонную смесь охлаждают до 60°С, развозят на места и укладывают при температуре окружающей среды не ниже 5°С. Бетон готовят и на битумной эмульсии, смешивая вяжущие и заполнители без подогрева. В дегтебетон в качестве вяжущего вещества входит деготь (или пек). Водостойкость, износ и долговечность дегтебетона ниже, чем асфальтового бетона.
47. Основные компоненты полимерных строительных материалов (связующее, наполнители и т.д.). Виды полимерных материалов.
Пластическими массами называют ма-лы, содержащие в качестве важнейшей составной части высокомолекуляр. соединения – полимеры и обладающие пластичностью на определённом этапе произ-ва,которая полностью или частично теряется после отверждения полимера. Связующим ве-вом в П. являются полимеры –синтетические смолы и каучуки, производные целлюлозы.Связ. ве-во обычно самый дорогой компонент пластмассы.Для получения полимеров исход. матери-ми являются природный газ , «попутный газ»,сопровождающий выходы нефти.Сырьём для П. –каменноугольный дёготь,получаемый при коксовании угля и содержащий фенол и другие компоненты. В произ-ве синтетич. мате-лов – азот, кислород, получаемые из воздуха, вода и др.
Наполнители представл. разнообразные неорганические и органич. порошки и волокна.В виде наполнителей слоистых пластмасс широко применяют также бумагу,ткани,древесный шпон и др. листовые материалы. Н. значительно уменьшают потребность в дорогом полимере и тем самым намного удешевляют изделия из пластмасс. Улучшают ряд св-в изделий – повышают теплостойкость,а волокна ткани и листовой мат-лы сильно повышают сопротивление растяжению и изгибу,действуя подобно арматуре в железобетоне.
Пластификаторы –ве-ва,добавляемые к полимеру для повышения его высокоэластичности и уменьшения хрупкости.В виде пластифик. могут использоваться некоторые низкомолекулярные высококипящие жидкости. Вводят и другие добавки :1.твердители – ве-ва, являющиеся инициаторами реакции полимеризации,ускоряют процесс отверждения пластмасс. 2.стабилизаторы –способствуют сохранению структуры и свойств пластмасс во времени.
Синтетические полимеры делят в зависимости от метода получения на полимеризационные и поликонденсационные. Полимеризационные по-ры (полиэтилен,полиизобутилен,полистирол, полиметилметакрилат и т.п.) получают преимущественно методами полимеризации. Полимеризации могут подвергаться только такие мономеры, в молекулах которых содержатся кратные связи (или циклические группировки).За счёт этих связей (или за счёт раскрытия цикла) у молекул исходного вещества образуются свободные валентности, которыми они соединяются между собой в макромолекулы. Поскольку в процессе полимеризации не отщепляются атомы и атомные группы, химический состав полимера и мономера одинаков.
Поликонденсационные полимеры (фенолоальдегидные,мочевиноальдегидные, эпоксидные, полиэфирные, полиамидные и т.п.) получают методами поликонденсации.При поликонденсации макромолекулы образуются в результате химического взаимодействия между функциональными группами,находящимися в молекулах исходных веществ.
studfiles.net
Химический состав битумов – Справочник химика 21
Химический состав битумов чрезвычайно разнообразен. Фактически это смесь метановых, нафтеновых, ароматических углеводородов и кислородных, сернистых и азотистых органических соединений. Классификация нефтяных бит мов производится, исходя из их элементарного состава (табл. 36). [c.114]Химический состав битумов гораздо сложнее, чем других нефтяных фракций. Обычно нефтяные битумы содержат 80—87% углерода, 10—12% водорода, 5—10% кислорода, 1—5% серы и до 1 % азота. [c.11]
Детальные исследования состава битумов включают определение группового состава, размера молекул узких фракций, отношения С Н, числа ароматических и нафтеновых ядер, числа и длины боковых цепей. Химический состав битумов значительно меньше изучен, чем их физические, реологические и коллоидные свойства. Однако за последнее время благодаря применению новых методов и приборов в его изучении достигнут прогресс. [c.16]
I” Свойства и групповой химический состав битумов, по- [c.164]
Химический состав битумов, [c.139]
Групповой химический состав битумов [c.186]
Существующие на сегодняшний день технологии получения ПБВ имеют ряд недостатков. Во-первых, использование дорогостоящих полимерных материалов резко увеличивает стоимость ПБВ и тем самым стоимость дорожного покрытия. Во-вторых, не всегда учитываются химический состав битума, особенности химического строения полимера и, как следствие, вопросы совместимости полимера с битумом. Большое влияние на совместимость оказывает пластификатор. С помощью подбора оптимального состава и количества пластификатора можно решить следующие проблемы [c.72]
Битумы А различных торфов обладают довольно разнообразным химическим составом. Они содержат в различных количественных соотношениях смолы, воски, жирные кислоты, спирты, эфиры, углеводороды, асфальтены и др. При обычном техническом анализе битумов чаще всего определяют только две группы веществ— воски и смолы, так как это имеет важное значение для их практического использования. В битумах низинных торфов больше восков, а в битумах верховых торфов больше смол [3, с. 182]. Ниже представлен химический состав битумов А из верхового (I) и низинного (И) торфа, % [c.152]
Физико-химические свойства и групповой химический состав битумов, окисленных в реакторе колонного типа, приведены ниже [150] [c.227]
Приведенные данные показывают, что природа нефти, из которой получен битум, оказывает большое влияние на его химический состав. При одинаковой технологии получения химический состав битумов разных нефтей различен. [c.63]
Полученные результаты свидетельствуют о незначительном влиянии поверхностно-активных веществ на химический состав битумов, в первую очередь на содержание основных структурообразующих элементов. Поэтому изменение структуры и механических свойств под влиянием добавок, очевидно, не связано с изменением химического состава битумов. [c.216]
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТИПА ОКИСЛИТЕЛЬНОГО РЕАКТОРА КА СВОЙСТВА И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ БИТУМОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ОКИСЛЕНИЕМ ОСТАТКОВ ЗАПАДНОСИБИРСКОЙ НЕФТИ [c.37]
Битумы. Битумами называют часть углей, извлекаемую спиртобензольной смесью при температуре кипения и атмосферном давлении. Основными компонентами битумов являются смолы и воски. Но химический состав битумов и их выход зависит от природы исследуемого топлива, применяемого растворителя и условий экстракции [17, 18]. [c.62]Таким образом, если многие виды загустителей — мыла, твердые углеводороды, некоторые высокомолекулярные полимерные, пленкообразующие вещества удерживают на своих ас-социатах значительное количество маслорастворимых ингибиторов коррозии и для ингибирования системы требуется их избыток, то в более полярные растворы окисленных углеводородов и битумов могут быть введены меньшие их количества за счет образования синергических смесей. Естественно, что химический состав битумов имеет огромное значение чем больше в них ПАВ, чем пластичнее и эластичнее структура битума, чем меньше карбенов, карбоидов, углеродистых и прочих дисперсий, тем лучше свойства битумов, используемых в качестве загустителей ПИНС. [c.150]
Р. Б. Гун и И. Л. Гуревич утверждают [3], что на величину поверхностного натяжения влияет химический состав битума, а так- [c.35]
Из разных типичных нефтей получаются битумы с различными свойствами. Исследователи пытались увязать оптимальный химический состав битумов с их происхождением. Однако полученные данные не давали возможности сделать определенные выводы. Поэтому в настоящее время качество битумов в первую очередь определяетс
www.chem21.info