Was ist Bitumen und wofür wird es verwendet?

Bitumen ist ein multifunktionales Material, das in einer Vielzahl von Berufen verwendet wird. Mit dieser Substanz imprägnierte Materialien sind absolut unempfindlich gegen die Einwirkung von Wasser, Dampf und Feuchtigkeit. Diese Eigenschaft ist die beliebteste unter den Eigenschaften von Bitumen.

Die Entstehungsgeschichte von Bitumen

Naturbitumen ist der Menschheit noch bekannt seit der Jungsteinzeit... Bei den Ausgrabungen wurden mehrfach Speere gefunden, bei denen die Spitzen mit Hilfe dieses Materials am Sockel befestigt wurden. Wenig später wurden auch andere Instrumente miteinander verbunden. Bituminöse Utensilien gingen dem Steingut voraus.

In einer zivilisierteren Ära in Mesopotamien Bitumen wurde als Klebstoff in Mosaiken verwendet. Die Areologie glaubt, dass gleichzeitig das Material begann zur Abdichtung verwendet zu werden... Mesopotamien exportierte es in andere Länder.

Natürliches und künstliches Bitumen ist heute weit verbreitet. Es Teil des Asphalts und wurde beim Bau aller bestehenden Straßen verwendet. Es werden Zusammensetzungen unterschiedlicher Art verwendet für alle Abdichtungsarbeiten: beim Bauen von Fundamenten, Errichten von Wänden, Dacheindeckungen. Hartstoffmodifikationen werden verwendet in der Elektro- und Gießereiindustrie.

Bitumen wird aus bituminösen Gesteinen gewonnen. Seine Produktion beträgt bis zu 115 Millionen Tonnen pro Jahr. Nicht weniger Volumen schafft eine künstliche Version, die durch die Verarbeitung von Öl, Schiefer und Kohle gewonnen wird.

Haupteigenschaften und Merkmale

Bitumen oder Bergteer - Gemisch aus Kohlenwasserstoffen und ihren Derivaten - stickstoffhaltig, schwefelhaltig, metallhaltig. Es ist eine feste oder hochviskose harzartige Substanz. Völlig unlöslich in Wasser, aber teilweise löslich in Benzol, Chloroform und einigen anderen Lösungsmitteln.

Diese abwechslungsreiche Kohlenhydratmischung bietet eine große Auswahl an physikalische und chemische Eigenschaften der Mischung... Die interessantesten aus der Sicht des Benutzers sind die folgenden.

• Dichte Bitumen - reicht von 0,95 bis 1,50 g / cm³ je nach Herkunft und Typ.
• Wärmeleitfähigkeit typisch für amorphe Substanzen - 0,5-0,6 W / m * K. Die Wärmekapazität beträgt 1,8–1,97 kJ / kg • ° С. Es kann nicht als wärmedämmendes Material verwendet werden, hilft jedoch, die Wärme als Teil einer Gebäudestruktur zu speichern.
• Eine der Haupteigenschaften der Zusammensetzung ist Amorphität... Da es fest ist, weist es die Eigenschaften einer Flüssigkeit auf. Beim Erhitzen wird es flüssig, kann benetzt und mit festen Oberflächen imprägniert werden. Beim Abkühlen erstarrt es. Der Prozess wird von einer Polymerisation begleitet, so dass die damit benetzten Gegenstände sehr fest zusammenkleben.
• Schmelztemperatur Bitumen hängt von der Zusammensetzung ab, reicht von +160 bis + 200 ° C. Der Prozess erfolgt schrittweise.
• Das Material ist Dielektrikum und kann bei der Anordnung der Isolierung verwendet werden.
• Bitumen interagiert nicht mit Wasser und löst sich nicht darin auf... Im ausgehärteten Zustand bildet es eine undurchlässige, nicht poröse Schicht.
• Beständig gegen die meisten Säuren, Laugen und Salzlösungen, aber nicht beständig gegen organische Lösungsmittel wie Benzin, Aceton, Benzol. Die Bitumenimprägnierung macht Beton, Stahlrohre, Stahlbetonkonstruktionen widerstandsfähig gegen eine chemisch aggressive Umgebung.
• Bitumen zeichnet sich durch ein Phänomen wie Altern... Unter dem Einfluss von Sonnenlicht und Luftsauerstoff verändert das Material nach und nach seine Zusammensetzung.Der Gehalt an Harzen und Ölen nimmt ab, Hydrophobie und Elastizität nehmen ab.

Die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Bitumen hängen weitgehend von seiner Zusammensetzung ab. Es ist wichtig, auf die Marke des Stoffes zu achten und seine Eigenschaften bei der Auswahl zu berücksichtigen.

Einstufung

Die Klassifizierung von Bitumen ist sehr vielfältig und wird vor allem mit geplanter Termin... Auf dieser Grundlage werden sie unterschieden:

• Gebäude - BN, verwendet zur Abdichtung, Mastix, als Rohstoff für die Herstellung anderer Materialien;
• Überdachung - BNK, verwendet für die Herstellung von weichen Dachmaterialien, wie Ondulin, Schindeln;
• Straße - BND, verwendet bei der Verlegung und Herstellung von Asphaltbeton.

Die Hauptklassifikation bezieht sich auf die Herkunft des Materials. Es gibt 2 große Gruppen.

Natürlich - Es wird aus bituminösen Gesteinen durch Kochen mit Wasser oder Auflösen in Lösungsmitteln gewonnen. Diese schließen ein:

• sauber Bitumen - mit einem Anteil an mineralischen Verunreinigungen von nicht mehr als 10%;
• Asphalt Gesteine ​​- Dolomiten, Kalksteine, die die Substanz enthalten;
• Asphaltite - hochschmelzendes Bitumen;
• Asphalt - eine Mischung aus Asphaltmaterial und Mineralien.

Da die Kosten und einige Eigenschaften beeinflusst werden von Methode zum ErhaltenTeilen Sie natürliches Bitumen auf diese Weise auf:

• Reservoir - in der Zusammensetzung des Gesteins enthalten und nach dem Tagebau- oder Tagebauverfahren erschlossen;
• oberflächlich - Bitumenaustritt an die Oberfläche, meistens handelt es sich um nicht sehr reine Gemische;
• Vene - reine Mischungen mit einer geringen Menge an Verunreinigungen.

Die letzteren Materialien müssen praktisch nicht gereinigt und verarbeitet werden, andere - Asphaltite, Asphaltgesteine ​​- erfordern eine Verarbeitung.

Künstliches Bitumen - ein Produkt, das durch Sublimation von Öl und seinen Bestandteilen gewonnen wird. Der Rohstoff dafür ist meist Teer - ein harziger Rückstand mit festen Partikeln. Daraus wird eine feste oder halbfeste Version erhalten. Künstliche Modifikationen umfassen:

• Öl Heizöle - flüssige Rückstände der Ölsublimation;
• Ölteer - das Ergebnis der Destillation von Heizöl aus Ölbestandteilen;
• saurer Ölschlamm - sie werden durch Reinigung von Schmierölen mit Schwefelsäure gewonnen;
• Erdölbitumen - entstehen als Fraktion bei der Destillation von Erdölprodukten.

Im Gegensatz zu natürlichem Bitumen variieren die Eigenschaften von künstlichem Bitumen stärker. Je nach Produktionstechnologie kann eine Zusammensetzung mit streng spezifizierten Eigenschaften erhalten werden.

Natürliches Bitumen

Naturmaterial ist enthalten in der Zusammensetzung fossiler Brennstoffe... Meist muss es gereinigt und recycelt werden. Im Vergleich zu künstlichen hat es keine wertvolleren Eigenschaften. Schwieriger ist es jedoch, natürliches Material durch Zugabe bestimmter Stoffe zu modifizieren.

Struktur

Die Zusammensetzung von Bitumen in Fraktionen von Elementen sieht wie folgt aus: 70–87 % Kohlenstoff, 8–12 % Wasserstoff, 0,5–7 % Schwefel... Das sagt dem Verbraucher jedoch nicht viel. Eine informativere Aufzählung der Bestandteile der Mischung ist:

• Erdöle - von 30 bis 60 % verleihen sie der Zusammensetzung unter Temperatureinfluss Viskosität und Plastizität;
• Harz - von 20 bis 40%, bestimmen Sie die Klebeeigenschaften;
• Carbide, Carbene, Asphalt-Tene - ihr Gehalt erreicht 40%, bietet Härte und Feuerfestigkeit;
• Asphaltensäuren - 3%, wirken als Tenside.

Mischungen können andere Stoffe enthalten, meistens mineralische Zusatzstoffe.

Wie wird es abgebaut?

Allgemeines Produktions- und Verarbeitungsschema bituminöses Gestein sieht so aus:

• Gewinnung von Gestein;
• Trennung von Rohstoffen in organische und mineralische Anteile;
• Transport des Produkts;
• Bitumenverarbeitung.

Die letzten 3 Stufen sind fast gleich. Bergbau unterscheidet sich unter verschiedenen Bedingungen der Bettung. Unterscheiden 3 Methoden.

• Steinbruch- oder Bergwerksaufbereitungsanlage - das Gestein wird aufgenommen, das Bitumengemisch wird mit einem Lösungsmittel oder durch Kochen extrahiert, um eine Emulsion zu erhalten. Bei der Abbaumethode wird Gestein abgebaut, das mindestens 10 % des Materials enthält und nicht tiefer als 90 m vorkommt.
• Grubenentwässerung - Bitumen geht durch das System der aufsteigenden Entwässerungsrinnen durch die Schwerkraft nach oben. Diese Option wird bei der Herstellung von Flüssigkeitsmischungen mit einer Tiefe von mehr als 100 m verwendet.
• Gut vor Ort - die Gesteine ​​werden thermisch oder anderweitig durch von oben gebohrte Brunnen beeinflusst. Der Wiederherstellungsfaktor beträgt nicht mehr als 30%, daher wird diese Methode selten verwendet.

Naturbitumen ist kein Handelsprodukt wie Gas oder Öl. Es braucht eine Verarbeitung.

Wo wird verwendet

Die Einsatzgebiete von Naturbitumen sind auf seine Eigenschaften zurückzuführen. Es ist benutzt:

• zur Isolierung beim Bau von Gebäuden, Straßen, anderen Bauwerken sowie zum Verlegen von Rohrleitungen verschiedener Art;
• bei der Herstellung von Asphaltbeton;
• bei der Herstellung von Batteriemastix;
• in der Kabel- und Farben- und Lackindustrie;
• nach Erhalt des Dachmaterials.

Bitumen wird in anderen Bereichen wie dem Gartenbau verwendet.

Chemisches Bitumen

Solches Material wird nicht abgebaut, sondern produziert. Der Rohstoff dafür sind die Rückstände, die bei der Destillation von Öl anfallen., was die Produktkosten erheblich senkt. In diesem Fall wird es möglich, die Mischung zu modifizieren, da ihre Eigenschaften von der Zusammensetzung und dem Herstellungsverfahren abhängen.

Produktionstechnologie

Eine künstliche Version wird durch mehrere Methoden erhalten. Nach der Technologie werden auch die Arten von künstlichem Bitumen unterschieden.

• Restwert - hergestellt durch Tiefvakuum-Strippen auf Spezialgeräten. Ausgangsstoff sind Kraft- und Schmierstofffraktionen aus Öl mit hohem Harzanteil. Das Produkt fällt als Feststoff, leicht viskos an.
• Oxidiert - wird durch Einblasen von Teerölrückständen mit Sauerstoff gewonnen. Gleichzeitig steigt die Viskosität im Gemisch, es wird oxidiert und verdichtet. Diese Modifikation ist elastischer und hitzebeständiger als natürliche.
• Knacken - entsteht durch die Zersetzung von Rohöl Öl bei der Herstellung von Benzin. Die Rückstände werden oxidiert. Das Produkt ist sehr zerbrechlich und nicht beliebt.
• Zusammengesetzt - es wird durch Mischen der Rückstände der Öldestillation gewonnen. Die Technologie beinhaltet die Zugabe von Teer, Leichtöl, Ölen und anderen Fraktionen, um Bitumen mit bestimmten Eigenschaften zu erhalten. Diese Methode ist universell.

Auch flüssige Bitumen werden isoliert, die durch Verflüssigung von festen gewonnen werden. Der Mischung werden Heizöl und stark harzhaltiges Öl zugesetzt. Zur Imprägnierung werden häufiger flüssige Substanzen verwendet.

Elementar- und Komponentenzusammensetzung

Grundformel künstliches Bitumen unterscheidet sich nicht von natürlichem - es sind Ölprodukte, obwohl sie nach anderen Schemata hergestellt werden.

Komponentenzusammensetzung ist auch nah. Die Möglichkeit, den Gehalt verschiedener Bestandteile in künstlichem Bitumen zu variieren, macht jedoch einige Bestandteile bedeutsamer.

• Öle - die leichteste Fraktion. Je höher der Ölanteil, desto elastischer und zähflüssiger wird Bitumen und desto niedriger sein Erweichungspunkt. Gleichzeitig beeinflusst Öl – mono-, bi-, polyzyklisch – die Qualität der Mischung auf unterschiedliche Weise.
• Paraffin-naphthenische Kohlenwasserstoffe - der Hauptweichmacher. Die Eigenschaften werden am stärksten von Hartparaffinen beeinflusst, sie sollten nicht mehr als 3–6% in der Mischung enthalten. Mit steigendem Anteil nehmen die strukturellen und mechanischen Eigenschaften ab.
• Aromatische Kohlenwasserstoffe - es gibt normalerweise nur wenige davon, sodass sie die Eigenschaften nicht beeinträchtigen.
• Harze - das wichtigste Strukturelement. Sie enthalten oft bis zu 10 % Schwefel und bis zu 25 % Stickstoff.
• Asphaltsäuren - Wenn das Material schmilzt, zersetzen sie sich, gehen jedoch nicht in einen flüssigen Zustand über. Unter dem Einfluss von Sonnenlicht werden sie unlöslich. Dies gewährleistet die Alterung von bituminösen Beschichtungen.

Verbundbitumen ist unter dem Gesichtspunkt der Zusammensetzung am interessantesten, da bei der Herstellung ein Modifikator hinzugefügt werden kann, der seine Eigenschaften ändert.

Künstliches Bitumen wird in den gleichen Arbeiten wie natürliches Bitumen verwendet.

Kennzeichnung und Dekodierung von Material

Geben Sie beim Etikettieren des Produkts Folgendes an.

• 2 oder 3 Buchstaben am Anfang weisen auf die Anwendung des Materials hin. BN - Erdölbitumen, weist auf eine bauliche Veränderung hin. BNK - Dachdeckung, BND - Straße.
• Die Zahlen, die der Abkürzung folgen und mit einem Schrägstrich geschrieben sind, zeigen die Penetration an... Dies ist die Eindringtiefe der Nadel des Materials um 0,1 mm bei +25°C und bei 0°C. Der Indikator zeigt, wie sich Härte und Elastizität des Materials unter Temperatureinfluss ändern.

Manchmal erscheinen zusätzliche Buchstaben in der Markierung. Sie weisen auf Zusatzstoffe hin, die die Eigenschaften von Bitumen beeinflussen.

Anwendungstechnik

Flüssigbitumen kommt oft vor Beschichtung Abdichtung... Die Technologie umfasst einige Funktionen.

1. Beton Oberfläche Vor dem Beschichten brauchst du klar, frei von Hohlräumen mit Blasen, scharfe Vorsprünge und Dellen in den Fugen der Schalung entfernen. Dazu werden feinkörnige Zementzusammensetzungen oder Trockenbaumischungen verwendet.
2. Trocknen Sie die Oberfläche. Ein Feuchtigkeitsgehalt von nicht mehr als 4% ist zulässig.
3. Empfohlen Behandeln Sie die Oberfläche mit einer bituminösen Grundierung (Klassen BN70 / 30, BN 90/10). Tragen Sie eine Grundierung in 1 Schicht auf. In Bereichen, in denen Zement-Sand-Mörtel anschließt, in 2 Schichten.
4. bituminös der Mastix wird auf die feuchtigkeitsspendende Seite gelegt... Es wird in Streifen aufgetragen - mit Spachtel, Rolle, lose. Die Schicht sollte gleichmäßig dick und durchgehend sein.
5. Mastix auftragen unten nach oben. Es ist wichtig.
6. Nächste Schicht Bitumen wird nach vollständiger Aushärtung und Trocknung des vorherigen aufgetragen.

Eine Schicht gilt als trocken, wenn beim Auftragen keine Spuren auf dem Wattestäbchen zurückbleiben.

Transport und Lagerung

Bitumengemische lagern in zylindrischen Gefäßen... Letztere können vertikal und horizontal angeordnet sein. Bei längerer Lagerung des Produkts sind die Behälter mit Heizsysteme... Horizontale Optionen werden bevorzugt, da hier die Verdunstung von Feuchtigkeit zum Auftreten einer Kruste auf der Oberfläche der Masse führt, die eine weitere Verdunstung verhindert.

Wenn das Bitumengemisch bewegungslos gelagert wird, ändern sich seine Eigenschaften nicht. Beim Umwälzen während der Anlieferung an die Pipeline verändern sich die Qualitäten durch Oxidation.

Bitumen transportieren in speziellen Automobil- und Eisenbahntanks... Das Material ist brennbar, daher müssen die Behälter genau den Anforderungen von GOST entsprechen.