Битум — это твердый или смолоподобный продукт, смесь углеводородов и их азотистых, кислородистых, сернистых и металлосодержащих производных. Битум — аморфное вещество, в твердом состоянии проявляющее свойства жидкости, не имеет температуры плавления. Чтобы доказать это, в 1927 г. сотрудник Квинслендского университета Т. Парнелл поместил битум в воронку и стал ждать, когда он вытечет. Эксперимент удался: 1я капля упала через 8 лет, за что Т. Парнелл удостоился Шнобелевской премии.
История
Битум — древнейший строительный и отделочный материал. О свойствах природного битума — «земляной смолы», применявшейся для скрепления наконечников древних копий и делающей посуду водонепроницаемой, древний человек знал еще в эпоху неолита — эпоху позднейшего каменного века. Битумная посуда предшествовала глиняной. Битум использовали в строительстве для изоляции достаточно редкого для Месопотамии дерева. Природный битум часто использовался как связующее вещество при создании мозаик из полудрагоценных камней и раковин (Урский штандарт, мозаичное панно из аль-Убейда). В древнем мире монополия на природный битум изначально принадлежала Месопотамии и составляла значительную часть экспорта. В Древнем Египте битумом пользовались для бальзамирования и мумификации. В Древнем Шумере эту субстанцию называли «эсир», аккадцы — «идду», арабы, проживавшие на территории Ирака, дали ей много имен: «сайали», «зифт» и «кар».
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.
Разновидности битума:
- чистый природный битум — это довольно редкое вещество,
- асфальтовый битум — встречается чаще, чем природный, расположен в пористых горных породах,
- нефтяной ( технический) битум — получают в процессе переработки нефти.
Нефтяной битум:
- это твердые или жидкие водонерастворимые органические материалы, представляющие собой смесь углеводородов и их сернистых, кислородных и азотистых производных;
- в его состав входят асфальтены, смолы и масла;
- получают из остатков от перегонки смолистой нефти, крекинга и очистки масла.
Химические свойства битума:
Самым ценным свойством битумов, а также битумных материалов, является их химическая стойкость к воздействию агрессивных веществ, которые вызывают коррозию металлов, цементных бетонов и других строительных материалов. Так, битумные материалы хорошо сопротивляются действию щелочей, концентрацией не более 45 %, фосфорной кислоты, концентрацией не более 85 %, серной кислоты, концентрацией не более 50 % и т.д. Однако, битумы менее стойки в атмосфере, которая содержит окислы азота и при воздействии концентрированных растворов кислот. Битум растворим в органических растворителях. Вследствие свойственной битумам химической стойкости и экономичности, битумные материалы предпочтительно применяют в качестве химической защиты железобетонных конструкций и стальных труб.
Составляющие битума можно классифицировать по 3 группам.
- Твердая составляющая — высокомолекулярные углеводороды — асфальтены и парафины (высокомолекулярные углеводороды и их производные с молекулярной массой 1000 — 5000 г/моль и плотностью более 1 г/см3.)
- Смолы — аморфные материалы, которые имеют темно-коричневый цвет (с молекулярной массой 500 — 1000 г/моль, плотностью около 1 г/см3.)
- Масляные фракции — это различные углеводороды ( с молекулярной массой 100 — 500 г/моль, плотностью менее 1 г/см3).
Повышение в его массе асфальтенов приведет к увеличению твердости, хрупкости и температуры размягчения.
Парафины снижают пластичность битума, поэтому при производстве уделяется внимание снижению их содержания до 5 % и менее.
Физические свойства битума:
| Наименование параметра: | Значение: |
| Плотность, г/см3 (зависит от температуры, давления и химического состава) | от 0,965 до 1,5 |
| Плотность, кг/м3 (зависит от температуры, давления и химического состава) | от 965 до 1500 |
| Агрегатное состояние | твердое или смолоподобное вещество |
| Цвет | черный |
| Теплопроводность, Вт/(м∙°С) | 0,17-0,27 |
| Температура размягчения*, оС* | от 35 (мальты) до неплавких (кериты, антраксолиты, гуминокериты) |
| Удельная теплоёмкость, кДж/(кг∙К) | 1,591-1,968 |
| Диэлектрическая проницаемость | 2,5-3,3 |
| Удельная электрическая проводимость, Ом-1∙см-1 | 1∙10-14 |
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.
Область применения:
- дорожное строительство; устройство кровли; гидроизоляция;
- производство электрокабеля; резино — технические изделия (РТИ),
- производство аккумуляторов; лакокрасочная продукция;
- металлургия; производство углебрикетов;
- нефтепереработка.
В строительстве дорог используются БНД -битумы нефтяные дорожные (ГОСТ 22245-90):
- Для регионов с температуры ниже -20 ˚С используют БНД 200/300, БНД 130/200, БНД 90/130,
- для регионов с температурой в интервале от -10 до -20 ˚С используют вышеуказанные БНД ІІ и ІІІ климатической дорожной зоны, а также БНД 60/90,
- для регионов с температурой в интервале от -5 до -10 ˚С — к вышеуказанным добавляются БНД 40/60, БН 90/130, БН 130/200, БН 200/300,
- для регионов с температруой не ниже +5 ˚С — БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БН 60/90, БН 90/130.
Строительство жилья. используют битум нефтяной ГОСТ 6671-76 :
- БН 70/30, БН 90/130, БН 50/50 — универсальные марки, используемые в дорожном и жилищном строительстве.
- Нефтяные кровельные материалы ГОСТ 9548-74 — БНК 90/30 , БНК 40/180 , БНК 45/190.
Физико-механические показатели нефтяных битумов
Главная / Проектировщику / Справочная информация /
Версия для печати
Показатели норм физико-механических свойств приведены в соответствии с марками битумов:
- для строительных БН 50/50, БН 70/30, БН 90/10
- для изоляционных БНИ-IV-З, БНИ-IV, БНИ-V
- для дорожных жидких: марок СГ 40/70, СГ 70/130, СГ 130/200
- марок МГ 40/70, МГ 70/130, МГ 130/200
- марок МГО 40/70, МГО 70/130, МГО 130/200
- марок БН 200/300, БН 130/200, БН 90/130, БН 60/90
Марка битума определяется в зависимости от его назначения с учетом параметров твердости, температуры размягчения и показателя растяжимости — подробно о характеристиках битума и их методах испытания рассмотрено в статье «Основные характеристики». Первая цифра маркировки — температура размягчения битума, вторая цифра — пенетрация.
Нормы для строительных нефтяных битумов ГОСТ 6617-76
| Наименование показателя | Норма для марки | Метод испытаний | ||
| БН 50/50 | БН 70/30 | БН 90/10 | ||
| ОКП 02 5624 | ОКП 02 5623 | ОКП 02 5622 | ||
| 1. Глубина проникания иглы при 25°С, 0,1 мм | 41-60 | 21-40 | 5-20 | По ГОСТ 11501-78 |
| 2. Температура размягчения по кольцу и шару, °С | 50-60 | 70-80 | 90-105 | По ГОСТ 11506-73 |
| 3. Растяжимость при 25°С, не менее | 40 | 3,0 | 1,0 | По ГОСТ 11505-75 |
| 4. Растворимость, %, не менее | 99,50 | 99,50 | 99,50 | По ГОСТ 20739-75 |
| 5. Изменение массы после прогрева, %; не более | 0,50 | 0,50 | 0,50 | По ГОСТ 18180-72 |
| 6. Температура вспышки, °С, не ниже | 230 | 240 | 240 | По ГОСТ 4333-87 |
| 7. Массовая доля воды | Следы | По ГОСТ 2477-65 | ||
Нормы для изоляционных нефтяных битумов ГОСТ 9812-74
| Наименование показателя | Норма для марки | Метод испытания | ||
| БНИ-IV-З | БНИ-IV | БНИ-V | ||
| ОКП 02 5623 0401 | ОКП 02 5623 0402 | ОКП 02 5623 0403 | ||
| 1. Температура размягчения, °С | 65-75 | 75-85 | 90-100 | ГОСТ 11506 |
| 2. Глубина проникания иглы, 0,1 мм: при 25 °С | 30-50 | 25-40 | 20-40 | По ГОСТ 11501 |
| при 0 °С, не менее | 15 | 12 | 9 | По ГОСТ 11501 |
| 3. Температура вспышки, °С, не ниже | 250 | 250 | 240 | По ГОСТ 4333 |
| 4. Растяжимость при 25 °С, см, не менее | 4 | 3 | 2 | По ГОСТ 11505 |
| 5. (Исключен, Изм. N 3). | — | |||
| 6. Изменение массы после прогрева, %, не более | 0,5 | 0,5 | 0,5 | По ГОСТ 18180 |
| 7. Массовая доля парафина, %, не более | 4 | — | — | По ГОСТ 17789 или по ГОСТ 28967 |
| 8. (Исключен, Изм. N 3). | — | |||
| 9. Водонасыщенность за 24 ч, %, не более | 0,10 | 0,10 | 0,10 | По п.3.2 |
Нормы для дорожных жидких битумов марок СГ 40/70, СГ 70/130, СГ 130/200 ГОСТ 11955-82
| Наименование показателя | Норма для марки | Метод испытания | ||
| СГ 40/70 | СГ 70/130 | СГ 130/200 | ||
| ОКП 02 5611 0202 | ОКП 02 5611 0203 | ОКП 02 5611 0204 | ||
| 1. Условная вязкость по вискозиметру с отверстием 5 мм при 60°С, с | 40-70 | 71-130 | 131-200 | По ГОСТ 11503 с дополнением по п.5.3 ГОСТ 11955-82 |
| 2. Количество испарившегося разжижителя, %, не менее | 10 | 8 | 7 | По ГОСТ 11504 |
| 3. Температура размягчения остатка после определения количества испарившегося разжижителя, °С, не ниже | 37 | 39 | 39 | По ГОСТ 11506 |
| 4. Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, °С, не ниже | 45 | 50 | 60 | По ГОСТ 4333 |
| 5. Испытание на сцепление с мрамором или с песком | Выдерживает в соответствии с контрольным образцом N 2 | По ГОСТ 11508 и п.5.2 ГОСТ 11955-82 | ||
Нормы для дорожных жидких битумов марок МГ 40/70, МГ 70/130, МГ 130/200 ГОСТ 11955-82
| Наименование показателя | Норма для марки | Метод испытания | ||
| МГ 40/70 | МГ 70/130 | МГ 130/200 | ||
| ОКП 02 5611 0302 | ОКП 02 5611 0303 | ОКП 02 5611 0304 | ||
| 1. Условная вязкость по вискозиметру с отверстием 5 мм при 60°С, с | 40-70 | 71-130 | 131-200 | По ГОСТ 11503 с дополнением по п.5.3 ГОСТ 11955-82 |
| 2. Количество испарившегося разжижителя, %, не менее | 8 | 7 | 5 | По ГОСТ 11504 |
| 3. Температура размягчения остатка после определения количества испарившегося разжижителя, °С, не ниже | 28 | 29 | 30 | По ГОСТ 11506 |
| 4. Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, °С, не ниже | 100 | 110 | 110 | По ГОСТ 4333 |
| 5. Испытание на сцепление с мрамором или с песком | Выдерживает в соответствии с контрольным образцом N 2 | По ГОСТ 11508 и п.5.2 ГОСТ 11955-82 | ||
Нормы для дорожных жидких битумов МГО 40/70, МГО 70/130, МГО 130/200 ГОСТ 11955-82
| Наименование показателя | Норма для марки | Метод испытания | ||
| МГО 40/70 | МГО 70/130 | МГО 130/200 | ||
| ОКП 02 5611 0403 | ОКП 02 5611 0401 | ОКП 02 5611 0402 | ||
| 1. Условная вязкость по вискозиметру с отверстием 5 мм при 60°С, с | 40-70 | 71-130 | 131-200 | По ГОСТ 11503 с дополнением по п.5.3 настоящего стандарта |
| 2. Количество испарившегося разжижителя, %, не менее | — | — | — | По ГОСТ 11504 |
| 3. Температура размягчения остатка после определения количества испарившегося разжижителя, °С, не ниже | — | — | — | По ГОСТ 11506 |
| 4. Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, °С, не ниже | 120 | 160 | 180 | По ГОСТ 4333 |
| 5. Испытание на сцепление с мрамором или с песком | Выдерживает в соответствии с контрольным образцом N 2 | По ГОСТ 11508 и п.5.2 ГОСТ 11955-82 | ||
| Для жидких битумов марки МГО 70/130, вырабатываемых из бакинских нефтей, температура вспышки допускается не ниже 140°С | ||||
Нормы для дорожных вязких битумов марок БН 200/300, БН 130/200, БН 90/130, БН 60/90 ГОСТ 22245-90
| Наименование показателя | Норма для битума марки | |||
| БН 200/300 | БН 130/200 | БН 90/130 | БН 60/90 | |
| ОКП 02 5612 0205 | ОКП 02 5612 0204 | ОКП 02 5612 0203 | ОКП 02 5612 0202 | |
| 1. Глубина проникания иглы, 0,1 мм: По ГОСТ 11501 | ||||
| при 25 °С | 201-300 | 131-200 | 91-130 | 60-90 |
| при 0 °С, не менее | 24 | 18 | 15 | 10 |
| 2. Температура размягчения по кольцу и шару, °С, По ГОСТ 11506 | ||||
| не ниже | 33 | 38 | 41 | 45 |
| 3. Растяжимость, см, не менее По ГОСТ 11505 | ||||
| при 25 °С | — | 80 | 80 | 70 |
| при 0 °С | — | — | — | — |
| 4. Температура хрупкости, °С По ГОСТ 11507 с дополнением по п. 3.2 | ||||
| не выше | -14 | -12 | -10 | -6 |
| 5. Температура вспышки, °С По ГОСТ 4333 | ||||
| не ниже | 220 | 230 | 240 | 240 |
| 6. Изменение температуры размягчения после прогрева, °С По ГОСТ 18180 По ГОСТ 11506 с дополнением по п. 3.3 не более | ||||
| 8 | 7 | 6 | 6 | |
| 7. Индекс пенетрации По приложению 2 ГОСТ 22245-90 | ||||
| От -1,5 до + 1,0 | ||||
Нормы для дорожных вязких битумов марок БНД 200/300, БНД 130/200, БНД 90/130, БНД 60/90, БНД 40/60 ГОСТ 22245-90
| Наименование показателя | Норма для битума марки | ||||
| БНД 200/300 | БНД 130/200 | БНД 90/130 | БНД 60/90 | БНД 40/60 | |
| ОКП 02 5612 0115 | ОКП 02 5612 0114 | ОКП 02 5612 0113 | ОКП 02 5612 0112 | ОКП 02 5612 0111 | |
| 1. Глубина проникания иглы, 0,1 мм: По ГОСТ 11501 | |||||
| при 25 °С | 201-300 | 131-200 | 91-130 | 61-90 | 40-60 |
| при 0 °С, не менее | 45 | 35 | 28 | 20 | 13 |
| 2. Температура размягчения по кольцу и шару, °С, По ГОСТ 11506 | |||||
| не ниже | 35 | 40 | 43 | 47 | 51 |
| 3. Растяжимость, см, не менее По ГОСТ 11505 | |||||
| при 25 °С | — | 70 | 65 | 55 | 45 |
| при 0 °С | 20 | 6,0 | 4,0 | 3,5 | — |
| 4. Температура хрупкости, °С По ГОСТ 11507 с дополнением по п. 3.2 | |||||
| не выше | -20 | -18 | -17 | -15 | -12 |
| 5. Температура вспышки, °С По ГОСТ 4333 | |||||
| не ниже | 220 | 220 | 230 | 230 | 230 |
| 6. Изменение температуры размягчения после прогрева, °С По ГОСТ 18180 По ГОСТ 11506 с дополнением по п. 3.3 не более | |||||
| 7 | 6 | 5 | 5 | 5 | |
| 7. Индекс пенетрации По приложению 2 ГОСТ 22245-90 | |||||
| От -1,0 до +1,0 | |||||
