Битумы, природные и искусственно полученные - виды

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:

• а) природные асфальтовые битумы встречаются в чистом виде в природе (так например горная смола) или извлекаются из асфальтсодержащих пород (известняков, доломитов, песчаников или пропитанного ими песка);
• б) нефтяные асфальтовые битумы получаются из соответствующих нефтей в остатке после их перегонки, окисления или крекинга. Ранее назывались асфальтовыми гудронами;
• в) разжиженные битум; к ним добавляется разжижитель (растворитель, или плавень, — продукт, разжижающий битум для придания им меньшей консистенции, допускающей применение при менее высоких температуpax нагрева или при нормальной температуре;
• г) эмульсии и суспензии — легкоподвижные жидкости, состоящие из тонко диспергированных частиц битум, находящиеся во взвешенном состоянии в воде, содержащей эмульгатор.

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:

• а) мазут (нефтяные остатки) — продукт, получаемый после отгонки из нефти всех легких фракций, кончая осветительными дестиллатами;
• б) нефтяной гудрон (масляный гудрон) — остатки, получаемые отгонкой из мазута масляных смазочных фракций;
• в) крекинг-мазут — остатки, получаемые после крекинга нефтепродуктов и отгона всех летучих фракций, включая осветительные дестиллаты;
• г) кислотный гудрон — остатки от отастки смазочных масел серной кислотой;
• д) дорожное масло — мазут, крекингмазут, разбавленный мазут и изредка сырая нефть.

8) Дегтевые материалы (смола сухой перегонки), получаемые деструктивной перегонкой органических веществ или как продукты глубоких химических их превращений:

• а) деготь (смола) — вязко-жидкий продукт деструктивной перегонки различных видов ископаемого топлива: каменного угля, горючих сланцев, торфа и нефтяных продуктов, а также дерева разных пород;
• б) пек (вар) — остаток, получаемый после отгона из дегтя масляных фракций;
• в) каменноугольное масло (тяжелое антраценовое) — маслянистые отгоны, получаемые при перегонке каменноугольного дегтя.

Химический состав битума

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.

Классификация битума приведена

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.).

Применение асфальтовых битумов.

Асфальтовые битумы получили широкое применение в различных отраслях промышленности.

1. В дорожном деле — в качестве вяжущих материалов при устройстве различных типов дорожных одежд различных видов асфальтобетона, при устройстве битуминированных шоссе, для приготовления дорожных эмульсий и т. д.
2. В кровельной промышленности — для приготовления кровельных картонов, пропитанных битумами, и приклеивающих материалов (руберойда, пергамина, клебемасс и т. д.).
3. В лакокрасочной промышленности — для приготовления асфальтовых лаков.
4. В электротехнической промышленности — для изготовления кабельных масс и различного рода изоляционных материалов.
5. В производстве пластических и приклеивающих масс.
6. В гидротехнических сооружениях — в качестве водоизоляционных материалов.
7. В гражданских сооружениях — при устройстве асфальтовых полов, для изоляции фундаментов зданий от почвенных вод, при настилке паркета и других плиточных материалов.
8. В химической промышленности — для устройства кислотоупорных полов и кислотоустойчивых изоляций.
9. Для защиты бетона и металла от коррозии. Выбор битума для различного применения должен соответствовать условиям эксплоатации и назначению.