Нефтяные битумы представляют собой полутвердые и твердые продукты, состоящие из углерода и водорода, содержащие определенное количество кислород-, серо-, азотсодержащих соединений.
Битумы являются горючими веществами углеводородной природы со следующими общими свойствами:
- температура вспышки 220 °С и выше;
- минимальная температура самовоспламенения 368 °С и выше.
Получение битумов
Сырьё для производства битумов преимущественно применяемое в нашей стране - остаточные продукты нефтепереработки:
- гудроны;
- асфальты деасфальтизации;
- экстракты селективной очистки масляных фракций и др.
Способы получения битумов:
1. Концентрирование нефтяных остатков путем перегонки их в вакууме из сырья с большим содержанием асфальтосмолистых веществ, которые в достаточном количестве присутствуют в тяжелых высокосмолистых сернистых нефтях.
2. Окисление кислородом воздуха различных нефтяных остатков и их композиций при температуре 180-300°С. Окисление воздухом позволяет существенно увеличить содержание асфальтосмолистых веществ, наиболее желательного компонента в составе битумов.
Для производства окисленных битумов БашНИИНП предложено классифицировать нефти по содержанию (%, масс.) в них:
- асфальтенов (А);
- смол (С);
- твердых парафинов (П).
Нефть считается пригодной для окислительного способа получения битума, если выполняется условие:A + C - 2,5·П ≥ 0 при А + С > 6
3. Смешение различных окисленных и остаточных битумов, а также нефтяных остатков и дистиллятов между собой.
Разновидности битумов:
- Остаточные битумы - битумы, получаемые в результате применения способа концентрирования нефтяных остатков.
- Окисленные битумы - битумы, получаемые в результате применения способа окисления воздухом нефтяных остатков и их композиций.
- Компаундированные битумы - битумы, получаемые в результате применения способа смешения различных битумов.
Применение битумов
Применение битума как одного из наиболее известных инженерно-строительных материалов основано на его адгезионных и гидрофобных свойствах. Область применения битума достаточно широка, применяется:
- при производстве кровельных и гидроизоляционных материалов;
- в резиновой промышленности;
- в лакокрасочной и кабельной промышленности;
- при строительстве зданий и сооружений;
- в дорожном строительстве.
Вязкие битумы, применяемые в дорожном покрытии, используются как вяжущее между каменными материалами. В зависимости от марки асфальта содержание битума в нем составляет 5,5-8%. Долговечность дорожного покрытия во многом зависит от марки примененного битума и его качества.
При строительстве и ремонте дорог битум может быть разжижен растворителем (керосиновая фракция). Разжиженные битумы разделяются на быстро-, средне- и медленно затвердевающие марки. Для предварительной обработки поверхностей применяют битумные эмульсии, которые готовят с применением коллоидных мельниц, добавляя к битуму воду и эмульгаторы.
В зависимости от области применения битумов его характеристики регламентируются следующими нормативными документами:
- ГОСТ 33133-2014 "Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие."
- ГОСТ 22245-90 "Битумы нефтяные дорожные вязкие."
- ГОСТ 6617-2021 "Битумы нефтяные строительные."
- ГОСТ 11955-82 "Битумы нефтяные дорожные жидкие."
- ГОСТ 9548-74 "Битумы нефтяные кровельные."
- ГОСТ 9812-74 "Битумы нефтяные изоляционные."
Характеристики битумов
Пенетрация битума или глубина проникания иглы - это показатель, который характеризует твердость битумов и выражается как глубина (в десятых долях миллиметра) проникновения в пробу битума стандартной вертикально расположенной пенетрационной иглы при заданной нагрузке, температуре и времени погружения.
Температура размягчения битума - это температура [°С] перехода образца битума в вязко-текучее состояние, в котором он под действием веса стального шарика соприкасается с нижней пластиной прибора.
Температура хрупкости битума - это температура [°С] разрушения образца битума при изгибе под действием непродолжительно приложенного усилия.
Температура вспышки в открытом тигле - это минимальная температура откорректированная с учётом нормального атмосферного давления, при которой пары битума, подвергаемого нагреву в определенных условиях, образуют паровоздушную смесь с окружающим воздухом, воспламеняющуюся, если поднести к ней открытое пламя.
Дуктильность битума (растяжимость) - это показатель, который характеризует длину образца битума до которой он может удлиниться, растягиваемый с постоянной скоростью, пока не вытянется в нить до разрыва.
Растворимость битума - характеризует способность битума к растворению в органических растворителях.
Парафины в битуме - это твёрдые органические соединения светлого цвета, имеющие общую формулу CnН2n+2 (n>16), которые, если их расплавить:
- обладают низкой вязкостью;
- снижают морозостойкость битумов.
Индекс пенетрации битума - это расчетный показатель, который характеризует, как меняется дисперсное состояния битума в зависимости от величины показателей:
- "температура размягчения";
- "глубина проникания иглы при 25°С".
Старение битума - это изменение физико-химических характеристик битумов при воздействии воздушного потока и температуры на образец битума в виде тонкой движущейся пленки по методу RTFOT (Rolling Thin Film Oven Test).
Динамическая вязкость битума - это показатель, который характеризует реологическое свойство битума и рассчитывается как отношение напряжения сдвига к скорости сдвига.
Максимальное усилие при растяжении - это максимальное усилие, при котором образец битума может оказывать сопротивление прилагаемому усилию при растяжении.
Если статья была вам интересной и полезной, ставьте лайк, а если хотите ежедневно получать новые статьи и узнавать больше о нефтепереработке, то подписывайтесь на канал.