.
Битумы, природные или искусственно полученные сложные смеси высокомолекулярных углеводородов (газообразных, жидких и твердых) с их неметаллическими производными, главным образом сернистыми, азотистыми и реже кислородными, полностью растворимые в сероуглероде. Эти вещества темнокоричневого или черного цвета, твердой или вязкожидкой консистенции при обыкновенной температуре и плавящиеся при нагревании.
Вследствие того что битумы представляют чрезвычайно обширную группу разнообразных по физическим и химическим свойствам веществ, определение понятия битум в разных странах различно.
По номенклатуре, принятой в СССР, понятие битум объемлет следующие группы веществ:
1) Асфальтовые битумы — вещества, обладающие вяжущими свойствами и незначительным содержанием летучих веществ. Асфальтовые битумы по их происхождению и способу приготовления таковы:
2) Асфальтиты — природные высокоплавкие битумы (с содержанием некоторого нерастворимого в сероуглероде органического остатка).
3) Асфальтовые породы — известняки, доломиты, песчаники, пески и тому подобные горные породы, содержащие асфальтовый битум или асфальтит.
4) Асфальт — природные или искусственно составленные смеси, в которых асфальтовый битум служит для объединения инертных минеральных материалов.
5) Асфальтовый порошок — продукт, получаемый тонким измельчением асфальтовых известняков или доломитов.
6) Асфальтовая мастика — смесь асфальтового порошка с асфальтовым битумом, введенным в порошок при нагревании, или искусственная, соответственным образом приготовленная смесь асфальтового битума с минеральным агрегатом.
7) Остатки от перегонки нефти делятся на следующие:
8) Дегтевые материалы (смола сухой перегонки), получаемые деструктивной перегонкой органических веществ или как продукты глубоких химических их превращений:
Элементарный анализ органической части битумных веществ показывает, что содержание основных элементов — углерода и водорода— колеблется в следующих пределах: С — от 80 до 95% и Н — в редких случаях выше 12—13%. Такое высокое содержание углерода позволяет значительной части его под влиянием различных темппеатурных воздействий (как в природе, так и при искусственном их получении) высвобождаться до свободного с переходом в коллоидальное состояние; этим и объясняется черный цвет.
Подтверждением того, что битум представляют стабилизованные коллоидные системы, служат броуновское движение и тиндалев эффект, которые всегда свободно наблюдаются в разбавленных растворах. Кроме того при перегонке битума в дестиллатах никогда не обнаруживается даже следов асфальтовых или углеподобных веществ.
Коллоидные частицы углерода являются таким образом диофобной фазой системы, а защитной — лиофильной — органической средой им служат высокомолекулярные вещества, относящиеся главным образом к группе смол. Большее или меньшее содержание серы, азота и кислорода зависит от содержания производных, включающих эти элементы, что в свою очередь зависит как от происхождения битума, так и от способов их изготовления.
Так например, каменноугольные пеки, пеки древесных пород и жирных кислот серы практически не содержат; битумы же из кислых гудронов, природные битумы, асфальтиты и др. содержат ее от следов до 6% и выше. Содержание кислорода редко превышает 5% и азота — 2%.
Все практически применяемые битумы обычно содержат также и некоторое количество минеральных примесей. У природных - примеси состоят главным образом из песка, глины, известняков, доломитов, гипса, железистых минералов и др. Иногда встречаются также и примеси редких элементов.
А. Битумные материалы | 1. Нефтяного происхождения | Нефти | Асфальтового основания Полуасфальтового основания Неасфальтовые |
Продукты обработки нефти |
Мазуты или дорожные масла для применения в холодном или подогретом состоянии Гудроны Остаточные асфальтовые битумы, полученные из мазутов прямой перегонки Остаточные асфальтовые битумы, полученные из крекинг-мазутов Окисленные или продутые асфальтовые битумы, полученные из гудронов окислением или полимеризацией или сочетанием обоих методов Битумы, полученные из кислых гудронов Разжиженные битумы |
||
II. Природного происхождения | Асфальтовые битумы (бее минеральных примесей) |
Горная смола, мальта и пр. Извлеченные из асфальтовых пород и асфальтов |
|
Асфальты |
Тринидадский, бермудедкий, маракаибо и т. п. Искусственные смеси - асфальтовая мастика и т. п. |
||
Асфальтиты | Сирийский, грэгемит, гильсонит, глянцевый пек и пр. | ||
Асфальтовые породы |
Встречающиеся в природе асфальтовые известняки, доломиты, песчаники и пески Измельченные асфальтовые известняки, доломиты, песчаники и пески |
||
Б. Дегтевые материалы | Продукты пирогенетической (деструктивной) перегонки каменного угля | Дегти (смолы сухой перегонки) |
Сырые Отогнанные Составленные (из масла или дегтя и пека) |
Тяжелые масла (антраценовые) | - | ||
Пеки (вары) | - | ||
Б. Смешанные материалы | - | Смеси битумных и дегтевых материалов | - |
Эмульсии | - |
Некоторые из примесей находятся в виде коллоидальных частиц, суспензированных в битумных веществах. Так асфальт Тринидадского озера характеризуется наличием коллоидальной глины и кремнезема. Битумы искусственные обычно содержат соли металлов той аппаратуры, в которой производилась их выработка (очистка, перегонка или окисление). Содержание минеральных примесей в природных битумах может колебаться от десятых долей процента (как например у гильеонитов) до нескольких десятков (асфальт тринидадский и др.).
Асфальтовые битумы получили широкое применение в различных отраслях промышленности.