Таблица плотности, теплопроводности и паропроницаемости различных строительных материалов

Распространенные стройматериалы на основе битума

Производители сегодня могут предложить огромное разнообразие строительных материалов, изготовленных на основе битума:

• герметики. Составы на основе битума широко используют для гидроизоляции. Они являются надежной защитой от всякого рода протечек. Хорошо зарекомендовали они себя при монтаже мансардных окон, при заделке трещин на бетонных поверхностях и пр.;
• краски, которые обычно имеют темный цвет, что ограничивает их область применения. В то же время они отлично защищают поверхность, контактирующую с водой;
• мастики. Большой популярностью они пользуются при проведении работ по гидроизоляции;
• кровельные материалы. Они обеспечивают высокую устойчивость к повреждениям механического характера за счет верхнего слоя из каменной крошки, и отличную гидроизоляцию благодаря возможности сформировать монолитную водонепроницаемую мембрану при нагревании битумной основы.

Компонентный состав

Нефтяные битумы являются дисперсной системой, т.е. образованы из нескольких фаз, которые не взаимодействуют между собой химически и практически не смешиваются. Дисперсионной средой выступают масла и смолы, а дисперсной фазой — асфальтены.

Что касается компонентов битума, то основная масса вещества гибридная и поэтому можно выделить только группы с приблизительным однообразием состава. Единственными соединениями, которые можно выделить в почти чистом виде, являются парафины.

Итак, компонентный состав нефтяного битума включает в себя:

• асфальтены
• карбены
• карбоиды
• нефтяные масла
• асфальтогеновые кислоты
• смолы

Асфальтены

Асфальтены — это высокомолекулярные соединения нефти, представляющие собой продукт полимеризации, конденсации и дегидрогенизации смол.

Вещество легко растворяется в сероуглероде и хлороформе, но не растворяется в ацетоне и спирте. Под воздействием солнечного света нагревается, но не растворяется.

Присутствие асфальтенов в битуме влияет на его температуру размягчения и твердость.

Возможен частичный переход в карбены и карбоиды при воздействии концентрированной серной кислоты на асфальтены в растворе хлороформа.

Карбены

Карбены схожи с асфальтенами как по составу, так и по свойствам. Отличие карбенов — это повышенное содержание углерода в составе и большая плотность.

Вещество не растворяется в тетрахлорметане, при этом растворяется в пиридине и сероуглероде.

Содержание карбенов в битуме крайне мало, но имеет негативное влияние на его некоторые характеристики, что приводит к повышению вязкости и хрупкости. Также их повышенное содержание приводит к снижению растяжимости.

Карбоиды

Карбоиды представляют собой специфическую группу в виде твердого вещества, похожего на сажу.

С точки зрения структуры вещество является сшитым трехмерным полимером, в следствие чего оно не растворяется ни в одном из существующих органических растворителей. Карбоиды — частицы необратимые с прочными фазовыми контактами, поэтому не способны к разрушению до молекулярного состояния под действием внешних факторов за исключением жестких приемов воздействия на нефтяные дисперсные системы.

Карбоиды практически отсутствуют в природных нефтях и асфальтах, а в заводских асфальтах могут наблюдаться в виде следов. При этом наличие карбоидов в битуме сказывается отрицательно на эксплуатационных качествах, в том числе понижается эластичность и повышается хрупкость.

Нефтяные масла

Нефтяные масла — это продукт переработки высококипящих нефтяных фракций, который состоит из смеси углеводородов: парафиновых, нафтеновых и др. Наличие нескольких групп углеводородов с разнородным составом приводит к тому, что влияние на свойства битума может отличаться.

В общих чертах при повышенном содержании масел битум становится более текучим и подвижным. Если рассматривать более детально, то существенную роль на температуру размягчения и температуру хрупкости оказывает соотношение масел к асфальтенам. Максимальная дуктильность достигается при соотношении 2:5.

Асфальтогеновые кислоты

Группа полинафтеновых кислот с твердой или высоковязкой консистенцией. По внешнему виду похожи на нейтральные смолы.

Асфальтогеновые кислоты легко растворимы в хлороформе и спирте, трудно растворимы в бензине.

Наличие асфальтогеновых кислот обеспечивает защиту коллоидной структуры битума. Так как кислоты являются поверхностно-активной частью, то они также оказывают влияние на повышение прочности и усиливают сцепление битума с материалами, например, с поверхностями из камня.

Марки битума

В зависимости от качественных характеристик битумам присваиваются марки.
Дорожные битумы делятся на марки.

БНД (битум нефтяной дорожный) производится пяти марок: БНД 40/60; 60/90; 90/130; 130/200; 200/300.

БН (битум нефтяной) производится четырех марок: БН 60/90; 90/130; 130/200; 200/300.
Марки строительных битумов: БН 50/50; 70/30; 90/10.

Битумы нефтяные кровельные выпускаются трех марок: БНК 40/80; 45/90; 90/30.

Битумы нефтяные изоляционные имеют марки: БНИ-IV; БНИ-V; БНИ-IV-З.

Цифры после аббревиатуры отображают степень вязкости и иные показатели, как растяжимость и температура размягчения, согласно ГОСТ.

Физические свойства битума:

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.

Насыпная плотность (объемный насыпной вес) некоторых сыпучих материалов

Таблица удельной теплоемкости жидкостей

В таблице представлены значения удельной теплоемкости Cp распространенных жидкостей при температуре 10…25°С и нормальном атмосферном давлении. Таблица удельной теплоемкости жидкостей

Виды битума

В зависимости от назначения, технических и потребительских свойств предусматривается классификация битума.

Битум дорожный

В зависимости от времени года в дорожном строительстве применяют вязкий битум, в летний период, и жидкий, в зимний.

Вязкие дорожные битумы имеют температуру вспышки от 65 до 120 °С при температуре вспышки 368 °С. Используются для прокладки и ремонта дорожных покрытий.

Жидкие дорожные битумы изготавливают путем добавки в вязкие, специальных растворителей. Используются, преимущественно, при укладке и ремонте дорожного покрытия в условиях отрицательных температур, а при положительных для оснований асфальтового покрытия и в строительных работах.

Для жидких битумов существует градация на класс битума, в зависимости от скорости формирования структуры. Их три: быстрогустеющие (БГ), среднегустеющие (СГ) и медленногустеющие (МГ).

Кровельный битум

В соответствии с названием, используются для пропитки кровель, заливки швов и стыков, а также в изготовлении кровельных материалов. Отличается повышенной степенью прилипания к металлу и камню. Температура вспышки — 240 °С, самовоспламенения — 300 °С.

Строительный битум

Применение битума в строительстве чрезвычайно востребовано. Такой материал имеет разновидности, обладает широким диапазоном свойств: водогазонепроницаем, пластичен, устойчив к высоким температурам, радиации и воздействию химических соединений.
Температура вспышки 220–240 °С, воспламенения 368 °С.

Модифицированные битумы

Для изготовления полимерно-битумных материалов используют категории битумов со специальными качествами. Они (качества) достигаются применением модифицирующих добавок, таких как резина, полипропилен, другие, в зависимости от цели. Например, для придания материалам повышенной стойкости к температурам, плотности, вязкости, эластичности.

Минеральный битум (или битумно-минеральная масса)

Для придания специальных качеств, таких как повышенная прочность к напряжению сдвига, или устойчивость к солнечному свету, или повышенная упругость, или долговечность, в битум могут добавляться различные минеральные порошки.

Применение битума

Разновидность битума определяет сферу его применения в строительстве.

Природный битум

Сегодня строительный или дорожный битум пользуется большой популярностью. Но не смотря на очевидное превосходство искусственного битума в массовом строительстве, натуральный или природный битум активно применяется в других промышленных отраслях.

Натуральный битум с особыми характеристиками (неокисленный состав) очень популярен для строительства дорог в западных странах. Неокисленный качественный битум можно производить только на оборудовании нового поколения. На Западе имеется масса подобных производств, чем и объясняется разница в востребованности природного битума на территории постсоветского пространства и в западных странах. Прочувствовать эту разницу может каждый автомобилист, сравнив качество дорожного полотна.

Дорожный битум

Дорожный битум прекрасно зарекомендовал себя при работе в самых тяжелых и неблагоприятных условиях. Он отлично выдерживает большие нагрузки, что и делает его идеальным материалом для строительства дорожного покрытия. Он широко применяется в изготовлении асфальтобетона и асфальта.

В качестве составляющего асфальтных покрытий, дорожный битум выполняет функцию связующего компонента, удерживая все ингредиенты вместе. Благодаря его отличительным характеристикам щебень, речной песок и остальные ингредиенты асфальтовой смеси образуют прочную однородную массу.

Плотность битума разделяет его на два вида:

• вязкий,
• жидкий.

Вязкий битум актуален в роли вяжущего средства для строительства или ремонта дорог. Жидкий битум используется для увеличения сезона постройки дорожного покрытия.

Качество и долговечность дорожного покрытия во многом зависит от характеристик дорожного битума и степени его соответствия нормам ГОСТа. Использование высококачественных материалов значительно повышает сроки эксплуатации дорог, позволяет избежать появления трещин, выбоин и подобных дефектов. Купить битум высокого качества можно у завода-производителя или у прямых поставщиков.

Строительный битум

Без строительного битума не возможна ни одна работа по заливке фундамента, кровельные или ремонтные манипуляции. Строительный битум получается в процессе переработки нефти и бывает двух видов: твердый и жидкий.

Твердую разновидность битума удобно транспортировать, но она требует разогрева на месте проведения строительных работ. Размягчение твердых слитков осуществляется при помощи специального оборудования – битумоварок. Температура битума должна быть довольно высокой, чтобы успешно применять его для строительства кровли или гидроизоляции.

Жидкий битум требует специальных условий транспортировки – он доставляется на место проведения строительных работ в специальной машине-битумовозе, приспособленной для транспортировки темных нефтяных продуктов. Особенность жидкой разновидности битума в том, что ее необходимо использовать в максимально сжатые сроки. Он применяется для заделки швов на зданиях, изготовления битумных мастик и кровельных работах.

Все виды битумов подходят для качественной гидроизоляции зданий, труб или фундаментов. Это самый дешевый, быстрый и удобный способ обеспечить сооружению долгий срок эксплуатации. Расход битума напрямую зависит от характера работ и характеристик материала. Прежде чем приобрести битум, внимательно ознакомьтесь с его маркировкой.

Маркировка

Большое разнообразие битумов привело к необходимости к разделению материала на группы. Так появилась маркировка строительного вещества. Она включает в себя происхождение и назначение материала, температуру его нагрева и пенетрации. Рассмотрим пример БНК 90/30:

• БНК – битум нефтяной кровельный;
• 90 – оптимальная температура нагрева твердого вещества для плавления;
• 30 – величина пенетрации, то есть размер проникновения иглы пенетрометра в битум при 25°С в мм.

Битум нефтяной общего назначения

Марки битума строительного, который используют для гидроизоляции конструкций обмазочным методом – БН 50/50, БН 70/30, БН 90/10. Стоит отметить: чем выше числитель дроби-обозначения, то есть температура размягчения, тем ниже пенетрация.

Подвид строительного битума – изоляционный: БНИ-IV-3, БНИ-IV. Таким обрабатывают подземные трубопроводы для защиты их от коррозии.

Удельный вес битума – 0,95…1,50 г/см3.

Битум кровельный

Рулонные материалы (рубероид, рубемаст, еврорубероид и другие), мягкая черепица шинглас изготавливают из кровельного битума марок:

• БНК 90/30 используют для покрытия кровли, организации финишного слоя;
• БНК 40/180 подходит для пропитывания поверхностей с целью гидроизоляции;
• БНК 45/190 служит материалом для изготовления кровельных материалов.

Температура плавления битума у кровельной разновидности материала небольшая, она не обязательно пропорциональна твердости покрова. Для данного типа важна пластичность листа, которую обеспечит полотно именно с мягкой текстурой.

Дорожный битум

В группу дорожных битумов входят несколько разновидностей материала по марке. Основное их отличие – климатическая зона, ведь дороги – это ответственные коммуникации. Рассматривая регионы, определяют максимальные и минимальные температуры:

• Для регионов с низкими температурами, зимой редко поднимающимися выше -20°С выбирают битумы марок БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300.
• Для умеренной зимы -20…-10°С подходят марки БНД 60/90 и ранее перечисленные 90/130, 130/200, 200/300.
• На местности с температурами зимой в пределах -10…-5°С дорожное полотно укладывают с применением битума БНД 40/60, БН 90/130, БН 130/200, БН 200/300.
• Для теплых регионов со средней температурой зимой +5°С применяют углеводороды марок БНД 40/60, БН 90/130, БН 130/200, БН 200/300 и ранее перечисленные.

Коэффициент теплопроводности материалов.

Ниже в таблице приведены значения коэффициента теплопроводности для некоторых материалов применяемых в строительстве.

Состав дорожного битума

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).

битум, свойства битума, свойства дорожного битума, состав битума, состав дорожного битума

1. Главная
2. Блог
3. Заметки
4. Состав дорожного битума

Природный битум

Природный материал входит в состав горючих ископаемых. Чаще всего его приходится очищать и перерабатывать. По сравнению с искусственными он не обладает какими-либо более ценными качествами. Однако модифицировать природный материал путем добавления некоторых веществ сложнее.

Состав

Состав битума в долях элементов выглядит так: 70–87% углерода, 8–12% водорода, 0,5–7% серы. Однако это мало что говорит потребителю. Более информативный характер носит перечисление составляющих смеси:

• нефтяные масла – от 30 до 60%, они придают составу вязкость и пластичность под действием температуры;
• смолы – от 20 до 40%, обуславливают адгезионные свойства;
• карбиды, карбены, асфальт-тены – содержание их доходит до 40%, обеспечивают твердость и тугоплавкость;
• асфальтеновые кислоты – 3%, выполняют роль ПАВ.

Смеси могут включать другие вещества, чаше всего минеральные добавки.

Как добывают

Общая схема добычи и переработки битумных пород выглядит так:

• извлечение породы;
• разделение сырья на органическую и минеральную части;
• транспортировка продукта;
• переработка битума.

Последние 3 этапа практически одинаковы. Добыча отличается при разных условияя залегания породы. Различают 3 метода.

• Карьерный или шахтный очистной – породу извлекают наверх, экстрагируют битумную смесь растворителем или путем выварки с получением эмульсии. Рудничным методом добывают породу, содержащую не менее 10% материала и залегающую не глубже 90 м.
• Шахтный дренажный – битум самотеком через систему восходящих дренажных каналов выходит наверх. Такой вариант используется при добыче жидких смесей с глубиной залегания более 100 м.
• Скважинный внутрипластовой – на породы воздействует термически или иным способом через пробуренные сверху скважины. Коэффициент извлечения при этом составляет не более 30%, так что к такому методу прибегают редко.

Где применяют

Сферы использования природного битума обусловлены его свойствами. Его применяют:

• для изоляции при строительстве зданий, дорог, других сооружений, а также прокладке трубопроводов разного типа;
• в производстве асфальтобетонов;
• при изготовлении аккумуляторных мастик;
• в кабельной и лакокрасочной промышленности;
• при получении кровельных материалов.

Битум используется в других областях, например, в садоводстве.

Технический (искусственный) битум

Речь идет о вторичном продукте, который получают в процессе нефтепереработки. В ходе отбора смазки и топлива из исходного сырья образуется гудрон. Его нагревают либо продувают воздухом, в результате чего получается нефтяной битум. Такой материал называют окисленным, он очень эластичен и обладает высокой тепловой устойчивостью.

Если применяется вакуумная технология перегонки нефти для получения топлива, в конечном итоге формируется осадок, представляющий собой остаточный битум. Характерными особенностями материала являются повышенная твердость и низкие показатели вязкости.

Если используется методика разложения нефти для получения бензина при высоких температурах, формируется достаточно хрупкий осадок, именуемый крекинговым битумом.

Технология нанесения

Жидкий битум часто выступает обмазочной гидроизоляцией. Технология включает некоторые особенности.

Бетонную поверхность перед обмазкой нужно очистить, освободить от раковин с пузырьками, удалить острые выступы и вмятины в местах стыков опалубки. Используют для этого мелкозернистые цементные составы или сухие строительные смеси.

Высушивают поверхность. Допускается влажность не более 4%.
Рекомендуется обработать поверхность битумным праймером (марки БН70/30, БН 90/10). Наносят грунтовку в 1 слой. На участках, где примыкает цементно-песчаный раствор, в 2 слоя.
Битумную мастику укладывают с увлажняющей стороны. Наносят ее полосами – шпателем, валиком, наливом. Слой должен быть одинаковым по толщине и сплошным.
Накладывают мастику снизу вверх

Это важно.

Следующий слой битума наносят после полного отвердения и высыхания предыдущего.

Способы (область) применения

Битум – древнейший строительный материал, который был известен человеку еще в эпоху неолита. Тогда его использовали для изготовления посуды, изоляции редких видов дерева в строительстве, в качестве связующего в мозаиках из полудрагоценных камней и раковин.

Природный битум – не товарный продукт. Чтобы сделать его таким, необходимы дополнительные технологические процессы. После этого материал становится подходящим для использования в разных сферах:

• В строительстве. Ввиду нерастворимости в воде материал используется в гидроизоляционных работах. В отношении зданий и сооружений, трубопроводов, фундаментов.
• В дорожных работах. Битум активно используется при изготовлении асфальтобетона.
• В кровельных работах. Из битума производят мягкие кровельные материалы: рулонные и в виде черепицы. Примеры: рубемаст, гидростеклоизол, рубероид, мастика, пергамин, битумная бумага, стеклоэласт.

При использовании в строительстве битум проявляет несколько недостатков: низкую упругость, склонность к высыханию и высокую термочувствительность, которая проявляется в виде хрупкости при низкой и размягчении при высокой температуре. Чтобы устранить эти минусы, используют модифицированный битум, в который добавляют модификаторы, улучшающие свойства продукта.

Дополнительно битум используют как электроизоляцию в электротехнической промышленности, в отделке деревянных, кожаных и бумажных изделий, в изготовлении аккумуляторных мастик, изготовлении кабельной и лакокрасочной продукции, в прецизионном литье.

Похожие записи:

Фундамент под забор Как сделать качели-гнездо своими руками Балка двутавровая Дистанционный сбор показаний со счетчиков электроэнергии Выгребная яма из бетонных колец своими руками Правила безопасного поведения с бытовыми электроприборами