Какие битумы бывают?

Классификация битумов

По происхождению

• Природные битумы — представляют собой твердые вещества или вязкие жидкости. Являются составной частью горючих ископаемых, к которым относятся естественные производные природной нефти, образующиеся при нарушении консервации ее залежей в результате химического и биохимического окисления (полимеризации) — асфальты, кериты, мальты, озокериты и др. Добычу проводят преимущественно карьерным и шахтным способом из битуминозных песчаников, известняков и доломитов. Природные битумы почти не содержат парафина и, в отличие от нефтяных, имеют в своем составе больше минеральных веществ. Природные битумы являются наиболее устойчивыми к атмосферным и химическим воздействиям. В чистом виде встречаются крайне редко.
• Искусственные (технические) битумы — продукт переработки нефти, каменного угля или торфа. Технический битум получают в основном из остатков переработки нефти, очистки масел, каменноугольной смолы, а также путем экстракции из торфа и бурого угля. К наиболее ценным битумам относятся те, которые имеют в своем составе большое количество парафинов (одно из немногих соединений выделяемых из битума в относительно чистом виде). На долю искусственных нефтяных битумов приходится свыше 90 % от общего объема потребляемых в различных отраслях битумов.

По типу исходного сырья

• Торфяные битумы — выделяют из торфа с помощью органических растворителей или их смесей. Торфяные битумы применяются в литейной промышленности, при производстве пластмассовых изделий и бытовой техники, а также в медицине.
• Угольные битумы — продукт получаемый из некоторых видов угля с помощью органических растворителей. Основной практической ценностью получения угольного битума является дальнейшее выделение воска и смол. Смо́лы используются при производстве клеев и лакокрасочных изделий. В дорожно-строительной отрасли угольные битумы используются только после дополнительной обработки, т. к. имеют повышенную канцерогенность (могут применяться при приготовлении смесей для асфальтировки, при производстве битумных эмульсий).
• Нефтяные битумы — продукт переработки нефти.
• Остаточные — получают путем атмосферно-вакуумной перегонки тяжелых нефтяных остатков (после отгонки из нефти бензина, керосина и части масел) при 300–359 °С;
• Окисленные — получают путем окисления (продувкой воздухом) продуктов переработки нефти или их смеси с различными экстрактами, смолами или другими тяжелыми полупродуктами нефтепереработки при температуре 260–280 °С;
• Компаундированные — получают путем смешения между собой различных окисленных и остаточных битумов, а также других нефтяных остатков и полупродуктов, образующихся при перегонке нефти;
• Крекинговые — получают путем расщепления при высокой температуре и высоком давлении нефти и нефтяных масел;
• Экстрактные — получают путем очистки смазочных масел посредством избирательного растворения, выделения парафинов и осаждением асфальтенов.

Нефтяные битумы применяются в основном в строительной отрасли: производство асфальтовых смесей для асфальтирования дорог, защитно-восстанавливающих пропиток и защитных покрытий для асфальта, праймеров, мастик и герметиков для ямочного ремонта, гидроизоляция строительных конструкций и элементов, производство кровельных материалов, производство лакокрасочных и изоляционных материалов.

По консистенции

• Твердые битумы — продукты, извлекаемые из торфа и бурого угля с помощью органических растворителей. Твердые битумы классифицируются по 3 группам:
• Хрупкие
• Высокопластичные
• Пластичные
• Вязкие битумы
• Жидкие битумы — получают путем смешения вязкого битума с разжижителями (поэтому его часто называют «разжиженным»). Свойства такого битума в значительной степени определяются свойствами используемого разжижителя (керосин, бензин, лигроин, смолистые нефти, мазут и др.). В свою очередь жидкие битумы разделяются на 2 типа в зависимости от скорости загустевания:
• Среднегустеющие жидкие битумы (СГ)
• Медленногустеющие жидкие битумы (МГ и МГО)

По назначению

• Дорожные битумы — используются при производстве холодных и горячих асфальтобетонных смесей (доля битума в смеси — от 4 до 10 %), битумных эмульсий, дорожных мастик и других материалов. В дальнейшем все полученные битумные материалы применяются при асфальтировании, ремонте и строительстве автомобильных дорог и аэродромных покрытий.
• Кровельные битумы — разделяются на покровные и пропиточные. Покровные используются при производстве кровельных битумных материалов (рубероид, битумная черепица, пергамин и др.), пропиточные для обработки кровельных покрытий и конструкций из других материалов.
• Изоляционные битумы — используются при производстве гидроизоляционных материалов (битумная мастика, гидроизол, металлоизол, стеклоизол).
• Общестроительные битумы — применяются при выполнении ремонтно-строительных работ, с целью гидроизоляции фундаментов зданий и сооружений.
• Битумы специального назначения — используются при производстве лакокрасочной, шинной (высокоплавкие битумные мягчители — рубраксы) и электротехнической продукции.

Основные характеристики битума

Характеристики битума определяются соотношением его составных частей: различных масел, смол и асфальтенов. Повышенное содержание асфальтенов и смол приводит к возрастанию твердости и температуры размягчения битума, повышенное содержание масел увеличивает мягкость и легкоплавкость битумной массы.

• Дуктильность (растяжимость) — показатель пластичности битума, определяющий его способность давать нить определенной длины при растягивании (определяется максимальной длиной нити, в которую битум может растянуться без разрыва при 25 °C). Дуктильность битума определяют на специальном приборе — дуктилометре.
• Пенетрация — условная величина, которая характеризует вязкость и твердость битума. Определяется глубиной проникания специальной стальной иглы в слой битума за 5 секунд с силой 1 Н.
• Термостабильность — характеризует температуру размягчения битумной массы, вспышки и перехода битума в хрупкое состояние. В дорожном строительстве именно термостабильность битума является самым важным его показателем, поскольку непосредственно влияет на долговечность асфальтобетонного дорожного покрытия устроенного из битумосодержащих асфальтирующих смесей.

Маркировка популярных видов битума

Марка битума определяется в зависимости от его назначения с учетом параметров твердости, температуры размягчения и показателя растяжимости. Первая цифра маркировки обозначает температуру размягчения битума, вторая цифра определяет его пенетрацию (то есть твердость в застывшем состоянии).

• Дорожные нефтяные вязкие битумы — БНД 200/300, БН 200/300, БНД 130/200, БН 130/200, БНД 90/130, БН 90/130, БНД 60/90, БН 60/90, БНД 40/60
• БНД 60/90 — применяется для обработки щебеночных дорожных оснований
• БНД 90/130 — применяется для производства горячих асфальтобетонных смесей
• Дорожные нефтяные вязкие битумы (улучшенные) — БНД-У 100/130, БНД-У 70/100, БНД-У 50/70 (предназначены для приготовления горячих асфальтобетонных смесей применяемых при асфальтировании и строительстве автомобильных дорог)
• Дорожные нефтяные жидкие битумы — СГ 40/70, СГ 70/130, СГ 130/200, МГ 40/70, МГ 70/130, МГ 130/200, МГО 40/70, МГО 70/130, МГО 130/200
• Строительные нефтяные битумы — БН 50/50, БН 70/30, БН 90/10
• Кровельные нефтяные битумы — БНК 40/180, БНК 45/180, БНК 45/190, БНК 90/30, БНК 90/40
• Изоляционные нефтяные битумы — БНИ-IV-3, БНИ-IV, БНИ-V

Где применяется битум?

Битум и продукты на его основе являются одним из ключевых компонентов современной дорожно-строительной отрасли. Работы по улучшению качества асфальтированных дорожных покрытий в значительной степени базируются на разработке и внедрении новых типов высококачественных дорожных битумов и полимербитумных материалов. Улучшение свойств битума (органического вяжущего) является одним из главных методов повышения качества асфальтобетонных смесей применяемых для асфальтирования дорог. В большинстве случаев под улучшением свойств битумного вяжущего подразумевают повышение его адгезионных свойств и повышение устойчивости к температурным колебаниям.

Нефтяные дорожные битумы (БНД)

Нефтяные дорожные битумы разделяются на вязкие и жидкие. Вязкий битум используется при производстве горячих асфальтобетонных смесей для асфальтирования и проведения других дорожных работ в теплое время года. Жидкий битум используется при производстве холодных асфальтобетонных смесей и в отличии от вязкого содержит растворители, которые испаряются на открытом воздухе переводя битумную массу в твердое состояние. Таким образом, жидкие битумы предназначены для удлинения сезона дорожно-строительных работ. Жидкие битумы получают смешением вязких битумов с дистиллятными фракциями-разжижителями (растворителями).

Жидкие битумы дистиллятными фракциями-разжижителями нашли свое применение в изготовлении мастик холодного использования для заливки трещин и швов в асфальтобетонных покрытиях дорог.

Основной функцией дорожного битума при производстве асфальтобетона, является связывание между собой частиц минерального материала, ослабление возникающих температурных и деформационных напряжений и равномерного смачивания и обволакивания частиц минерального материала. От качества битума используемого при подготовке асфальтобетонной смеси зависит качество и долговечность асфальтируемого покрытия. Помимо производства асфальтирующих смесей, нефтяной дорожный битум используется при производстве битумных эмульсий применяемых для подгрунтовки и поверхностной обработки конструктивных слоев дорожной одежды.

Полимер-битумные композиты (ПБК)

Стремительный рост числа большегрузных автомобилей на дорогах и, как следствие, увеличение осевых нагрузок на дорожное покрытие, способствует развитию деформаций асфальтобетонных дорог созданных на основе обычных битумов. Качество битума, являясь ключевым фактором при производстве различных типов асфальтобетонных смесей, в конечном итоге определяет качество асфальтированного дорожного покрытия и срок его службы.

Важнейшим условием получения высококачественной асфальтобетонной смеси является хорошее сцепление битума с минеральными материалами, которое обеспечивается, прежде всего, хорошим обволакиванием и химическим взаимодействием активных компонентов битума с минеральным наполнителем. В последние годы, в силу разных причин, качество дорожного битума заметно ухудшилось, но с другой стороны стали разрабатываться и активно применяться различные модифицирующие добавки для битума и полимерно-битумные вяжущие (ПБВ), которые позволяют улучшить характеристики асфальтобетонного покрытия , включая качество дорожных герметиков и мастик для ямочного ремонта асфальтобетона

Модификация битума — процесс введения сторонних веществ, при котором происходит изменение конечных физико-механических свойств битума. К наиболее часто используемым в качестве модификаторов битума относят высокомолекулярные соединения следующих типов:

• Блоксополимеры дивинила и стирола (СБС, ДСТ)
• Термопласты (полиэтилен, полистирол, эпоксидная смола, этиленвинилацетат)
• Эластомеры (синтетические каучуки).
• Реактопласты (карбомидные, полиэфирные, синтетические).

Полимерно-битумное вяжущее (ПБВ) — современный композиционный материал, получаемый путем смешения и гомогенизации вязких дорожных битумов с блоксополимерами типа СБС (стирол-бутадиен-стирол); пластификаторами и ПАВ. Полимерно-битумное вяжущее является новым дорожно-строительным материалом, превосходящим по многим характеристикам обычные нефтяные дорожные битумы. Как следует из названия, полимерно-битумное вяжущее, выполняет функцию связывания при производстве асфальтовых смесей, защитных пропиток для асфальта, дорожных герметиков и смесей для ямочного ремонта, включая асфальтирование, ремонт, реконструкцию и строительство дорог.

ПБВ в сравнении с обычными дорожными битумами увеличивает срок службы покрытия в 2–3 раза, повышая устойчивость дорожного покрытия к деформациям при высоких нагрузках, снижая вероятность колееобразования, а также позволяя проводить дорожно-строительные работы при температуре −10 °С. Полимерные битумы характеризуются большим диапазоном рабочих температур (разница между температурой размягчения и температурой хрупкости) — до 100 °С (в то время как у обычных битумов — до 60 °С).

Еще одним способом повышения эксплуатационных характеристик асфальтированного дорожного покрытия, является внесение в битум или полимерно-битумное вяжущее различных адгезионных добавок. Адгезионные добавки улучшают сцепление дорожных битумов и полимерно-битумных вяжущих с минеральным наполнителем, замедляют процесс старения битумов при высоких температурах, повышают водостойкость и коррозионную стойкость, морозо- и теплостойкость дорожного покрытия, позволяют продлевать дорожно-строительный сезон.

Битумные эмульсии

Различные марки битумных эмульсий используются в качестве связующего вещества для поверхностной обработки дорожного покрытия в процессе проведения работ связанных с асфальтированием (ЭБК-1, ЭБПК-1, ЭБПК-2), а также в качестве связующего компонента в процессе холодной регенерации дорожного покрытия (ЭБК-2).