Kas ir bitumens un kādam nolūkam to lieto

Bitumens ir daudzfunkcionāls materiāls, ko izmanto visdažādākajos darbos. Materiāli, kas piesūcināti ar šo vielu, ir absolūti nejutīgi pret ūdens, tvaika un mitruma iedarbību. Šis īpašums ir vispopulārākais starp bitumena īpašībām.

Bitumena rašanās vēsture

Dabiskais bitumens joprojām ir zināms cilvēcei kopš neolīta laikmeta... Izrakumos ne reizi vien ir atrasti šķēpi, kuros ar šī materiāla palīdzību galus piestiprināja pie pamatnes. Nedaudz vēlāk kopā piestiprināja arī citus instrumentus. Pirms māla izstrādājumiem bija bitumena trauki.

Civilizētākā laikmetā Mesopotāmijā bitumens tika izmantots kā līme mozaīkās. Areoloģija uzskata, ka tajā pašā laikā materiāls sāka izmantot hidroizolācijai... Mezopotāmija to eksportēja uz citām valstīm.

Dabiskais un mākslīgais bitumens mūsdienās tiek plaši izmantots. Tā asfalta daļa un tika izmantots visu esošo ceļu būvniecībā. Tiek izmantoti dažādu veidu kompozīcijas jebkuram hidroizolācijas darbam: būvējot pamatus, montējot sienas, jumta segumu. Tiek izmantotas cietas materiāla modifikācijas elektrotehnikas un lietuvju nozarē.

Bitumens tiek iegūts no bitumena iežiem. Tā produkcija ir līdz 115 miljoniem tonnu gadā. Ne mazāk tilpumu rada mākslīga versija, kas iegūta, apstrādājot naftu, slānekli un ogles.

Galvenās īpašības un raksturojums

Bitumens vai kalnu darva - ogļūdeņražu un to atvasinājumu maisījums - slāpekļa, sēra, metālu saturošs. Tā ir cieta vai ļoti viskoza sveķu viela. Pilnībā nešķīst ūdenī, bet daļēji šķīst benzolā, hloroformā un dažos citos šķīdinātājos.

Šis daudzveidīgais ogļhidrātu maisījums nodrošina daudz dažādu maisījuma fizikālās un ķīmiskās īpašības... No lietotāja viedokļa visinteresantākie ir šādi.

• Blīvums bitumens - svārstās no 0,95 līdz 1,50 g / cm³ atkarībā no izcelsmes un veida.
• Siltumvadītspēja raksturīga amorfām vielām - 0,5-0,6 W / m * K. Siltuma jauda ir 1,8–1,97 kJ / kg • ° С. To nevar izmantot kā siltumizolējošu materiālu, tomēr tas palīdz saglabāt siltumu kā daļu no ēkas konstrukcijas.
• Viena no kompozīcijas galvenajām īpašībām - amorfums... Tā kā tā ir cieta, tai piemīt šķidruma īpašības. Sildot, tas kļūst šķidrs, to var samitrināt un piesūcināt ar cietām virsmām. Atdzesēts tas sacietē. Procesu pavada polimerizācija, tāpēc tajā samitrinātie objekti ļoti stingri turas kopā.
• Kušanas temperatūra bitumens ir atkarīgs no sastāva, svārstās no +160 līdz + 200 ° С. Process notiek pakāpeniski.
• Materiāls ir dielektrisks un to var izmantot izolācijas sakārtošanā.
• Bitumens nesadarbojas ar ūdeni un nešķīst tajā... Izārstējot, tas veido necaurlaidīgu, neporainu slāni.
• Izturīgs pret lielāko daļu skābju, sārmu un fizioloģisko šķīdumu, bet nav izturīgs pret organiskiem šķīdinātājiem, piemēram, benzīnu, acetonu, benzolu. Ar bitumena piesūcināšanu betons, tērauda caurules, dzelzsbetona konstrukcijas kļūst izturīgas pret ķīmiski agresīvu vidi.
• Bitumenu raksturo tāda parādība kā novecošanās... Saules gaismas un gaisa skābekļa ietekmē materiāls pamazām maina sastāvu.Sveķu un eļļu saturs samazinās, hidrofobitāte un elastība samazinās.

Bitumena fizikālās un ķīmiskās īpašības lielā mērā ir atkarīgas no tā sastāva. Izvēloties, ir svarīgi pievērst uzmanību vielas zīmolam un ņemt vērā tā īpašības.

Klasifikācija

Bitumena klasifikācija ir ļoti dažāda un galvenokārt saistīta ar Pieraksts... Pamatojoties uz to, tie tiek izdalīti:

• ēka - BN, ko izmanto hidroizolācijai, mastikai kā izejvielu citu materiālu ražošanai;
• jumta segums - BNK, ko izmanto mīksto jumta materiālu, piemēram, ondulīna, jostas rozes, ražošanai;
• ceļa - BND, ko izmanto asfaltbetona ieklāšanai un ražošanai.

Galvenā klasifikācija ir saistīta ar materiāla izcelsmi. Ir 2 lielas grupas.

Dabiski - To iegūst no bitumena iežiem, vārot ūdeni vai izšķīdinot šķīdinātājos. Tie ietver:

• tīrs bitumens - ar minerālu piemaisījumu daļu, kas nepārsniedz 10%;
• asfalts ieži - dolomīti, kaļķakmeņi, kas satur šo vielu;
• asfaltīti - ātri kūstošs bitumens;
• asfalts - asfalta materiāla un minerālu maisījums.

Tā kā izmaksas un dažas īpašības ietekmē iegūšanas metodesadaliet dabisko bitumenu šādā veidā:

• ūdenskrātuve - iekļauts ieža sastāvā un izstrādāts ar raktuvju vai atklātās bedres metodi;
• virspusējs - bitumena izeja uz virsmas, visbiežāk tie nav ļoti tīri maisījumi;
• vēnā - tīri maisījumi ar nelielu piemaisījumu daudzumu.

Pēdējiem materiāliem praktiski nav nepieciešama tīrīšana un apstrāde, citiem - asfaltītiem, asfalta iežiem - nepieciešama apstrāde.

Mākslīgais bitumens - produkts, ko iegūst, sublimējot eļļu un tās sastāvdaļas. Visbiežāk to izejviela ir darva - sveķaini atlikumi ar cietām daļiņām. No tā tiek iegūta cieta vai daļēji cieta versija. Mākslīgās modifikācijas ietver:

• mazuts - eļļas sublimācijas šķidrie atlikumi;
• eļļas darva - mazuta destilācijas rezultāts no eļļas sastāvdaļām;
• skābās eļļas dūņas - tos iegūst, attīrot smēreļļas ar sērskābi;
• naftas bitumens - veidojas kā frakcija naftas produktu destilācijas laikā.

Atšķirībā no dabiskā bitumena mākslīgā bitumena īpašības atšķiras daudz plašāk. Atkarībā no ražošanas tehnoloģijas var iegūt sastāvu ar stingri noteiktām īpašībām.

Dabīgais bitumens

Iekļauts dabīgais materiāls fosilā kurināmā sastāvā... Visbiežāk tas ir jātīra un jāpārstrādā. Salīdzinot ar mākslīgajiem, tam nav vērtīgāku īpašību. Tomēr dabisko materiālu ir grūtāk modificēt, pievienojot noteiktas vielas.

Struktūra

Bitumena sastāvs elementu daļās izskatās šādi: 70–87% oglekļa, 8–12% ūdeņraža, 0,5–7% sēra... Tomēr tas patērētājam neko daudz nesaka. Informatīvāks maisījuma sastāvdaļu uzskaitījums ir:

• naftas eļļas - no 30 līdz 60% temperatūras ietekmē tie piešķir kompozīcijai viskozitāti un plastiskumu;
• sveķi - no 20 līdz 40% nosaka lipīgās īpašības;
• karbīdi, karbēni, asfalta-tēni - to saturs sasniedz 40%, nodrošina cietību un ugunsizturību;
• asfaltēnskābes - 3%, darbojas kā virsmaktīvās vielas.

Maisījumos var būt citas vielas, visbiežāk minerālu piedevas.

Kā tas tiek iegūts

Vispārīgi ražošanas un pārstrādes shēma bitumena ieži izskatās šādi:

• iežu ieguve;
• izejvielu sadalīšana organiskajās un minerālajās daļās;
• produkta transportēšana;
• bitumena apstrāde.

Pēdējie 3 posmi ir gandrīz vienādi. Kalnrūpniecība atšķiras dažādos gultas apstākļos. Atšķirt 3 metodes.

• Karjeru vai raktuvju attīrīšanas iekārtas - ieži tiek uzņemti, bitumena maisījumu ekstrahē ar šķīdinātāju vai vārot, lai iegūtu emulsiju. Ieguves metodi izmanto, lai iegūtu akmeni, kas satur vismaz 10% materiāla un atrodas ne dziļāk par 90 m.
• Mīnu drenāža - bitumens iet uz augšu caur augšupejošo drenāžas kanālu sistēmu pēc smaguma. Šo iespēju izmanto šķidru maisījumu ražošanā, kuru dziļums pārsniedz 100 m.
• Dziļums in situ - ieži tiek ietekmēti termiski vai citādi caur urbumiem, kas urbti no augšas. Atveseļošanās koeficients nav lielāks par 30%, tāpēc šo metodi izmanto reti.

Dabīgais bitumens nav komerciāls produkts, piemēram, gāze vai eļļa. To nepieciešams apstrādāt.

Kur tiek izmantots

Dabiskā bitumena izmantošanas jomas ir saistītas ar tā īpašībām. To lieto:

• siltināšanai ēku, ceļu, citu būvju būvniecības laikā, kā arī dažādu veidu cauruļvadu ieklāšanai;
• asfaltbetona ražošanā;
• akumulatoru mastikas ražošanā;
• kabeļu un krāsu un laku nozarē;
• pēc jumta materiālu saņemšanas.

Bitumens tiek izmantots citās jomās, piemēram, dārzkopībā.

Ķīmiskais bitumens

Šāds materiāls netiek iegūts, bet gan ražots. Tā izejviela ir atlikumi, kas iegūti pēc eļļas destilēšanas., kas ievērojami samazina produkta izmaksas. Šajā gadījumā kļūst iespējams modificēt maisījumu, jo tā īpašības ir atkarīgas no sastāva un sagatavošanas metodes.

Ražošanas tehnoloģija

Mākslīgo versiju iegūst ar vairākām metodēm. Pēc tehnoloģijas izšķir arī mākslīgā bitumena veidus.

• Atlikums - ražots ar dziļu vakuuma noņemšanu uz īpašām ierīcēm. Izejvielas ir degvielas un smērvielu frakcijas no eļļas ar augstu sveķu saturu. Produkts tiek iegūts kā ciets, nedaudz viskozs.
• Oksidēts - iegūst, pūšot darvas eļļas atlikumu skābekli. Tajā pašā laikā maisījumā palielinās viskozitāte, tā tiek oksidēta un saspiesta. Šī modifikācija ir elastīgāka un izturīgāka pret karstumu nekā dabiska.
• Plaisāšana - ko ražo, sadaloties jēlnaftas eļļai benzīna ražošanā. Atlikumi tiek oksidēti. Produkts ir ļoti trausls un nav populārs.
• Salikts - to iegūst, sajaucot eļļas destilācijas atlikumus. Tehnoloģija ietver darvas, vieglās eļļas, eļļu un citu frakciju pievienošanu, lai iegūtu bitumenu ar noteiktām īpašībām. Šī metode ir universāla.

Tāpat tiek izolēti šķidrie bitumeni, ko iegūst, sašķidrinot cietos. Maisījumam pievieno mazutu un ļoti sveķainu eļļu. Piesūcināšanai biežāk tiek izmantotas šķidras vielas.

Elementārais un komponentu sastāvs

Elementārā formula mākslīgais bitumens neatšķiras no dabiskā - tie ir naftas produkti, kaut arī tos ražo pēc dažādām shēmām.

Komponentu sastāvs ir arī tuvu. Tomēr spēja mainīt dažādu sastāvdaļu saturu mākslīgajā bitumenā padara dažus komponentus nozīmīgākus.

• Eļļas - vieglākā frakcija. Jo lielāks eļļas īpatsvars, jo elastīgāks un viskozāks bitumens tiek iegūts un zemāks tā mīkstināšanas punkts. Tajā pašā laikā eļļa - mono-, bi-, policikliska - dažādos veidos ietekmē maisījuma kvalitāti.
• Parafīna-naftēnu ogļūdeņraži - galvenais plastifikators. Īpašības visvairāk ietekmē cietie parafīni, to maisījumā jābūt ne vairāk kā 3–6%. Palielinoties proporcijai, samazinās strukturālās un mehāniskās īpašības.
• Aromātiski ogļūdeņraži - to parasti ir maz, tāpēc tie neietekmē īpašības.
• Sveķi - galvenais strukturālais elements. Tie bieži satur līdz 10% sēra un līdz 25% slāpekļa.
• Asfaltskābes - kad materiāls izkūst, tie sadalās, bet nepārvēršas šķidrā stāvoklī. Saules gaismas ietekmē tie kļūst nešķīstoši. Tas nodrošina bitumena pārklājumu novecošanos.

Saliktais bitumens ir visinteresantākais no sastāva viedokļa, jo, kad to iegūst, ir iespējams pievienot modifikatoru, mainot tā īpašības.

Mākslīgais bitumens tiek izmantots tajos pašos darbos kā dabīgais.

Materiāla marķēšana un dekodēšana

Marķējot produktu, norādiet sekojošo.

• 2 vai 3 burti sākumā norāda materiāla pielietojumu. BN - naftas bitumens, norāda ēkas modifikāciju. BNK - jumta segums, BND - ceļš.
• Skaitļi, kas seko saīsinājumam un rakstīti ar slīpsvītru uz priekšu, norāda uz iekļūšanu... Tas ir materiāla adatas iespiešanās dziļums par 0,1 mm + 25 ° C un 0 ° C temperatūrā. Indikators parāda, kā temperatūras ietekmē mainās materiāla cietība un elastība.

Dažreiz marķējumā parādās papildu burti. Tie norāda piedevas, kas ietekmē bitumena īpašības.

Lietošanas tehnoloģija

Bieži parādās šķidrs bitumens pārklājuma hidroizolācija... Tehnoloģija ietver dažas funkcijas.

1. Betons virsma pirms pārklājuma jums ir nepieciešams skaidrs, bez dobumiem ar burbuļiem, noņemiet asus izvirzījumus un iespiedumus veidņu locītavās. Tam tiek izmantotas smalkgraudainas cementa kompozīcijas vai sausie celtniecības maisījumi.
2. Nosusiniet virsmu. Ir atļauts mitruma saturs, kas nepārsniedz 4%.
3. Ieteicams apstrādājiet virsmu ar bitumena grunti (BN70 / 30. pakāpe, BN 90/10. pakāpe). Uzklājiet grunti vienā slānī. Vietās, kur pieguļ cementa-smilšu java, 2 kārtās.
4. Bitumena mastika tiek novietota uz mitrinošās puses... To uzklāj sloksnēs - ar lāpstiņu, veltni, bez taras. Slānim jābūt vienveidīgam un nepārtrauktam.
5. Uzklāj mastiku lejā augšā. Tas ir svarīgi.
6. Nākamais slānis bitumens tiek uzklāts pēc pilnīgas sacietēšanas un iepriekšējā žāvēšanas.

Slānis tiek uzskatīts par sausu, ja, uzklājot to, uz vates tampona nav palikušas pēdas.

Transports un uzglabāšana

Uzglabāt bitumena maisījumus cilindriskos traukos... Pēdējais var atrasties vertikāli un horizontāli. Ja produkts tiek uzglabāts ilgu laiku, konteineri ir aprīkoti ar apkures sistēmas... Priekšroka tiek dota horizontālajām iespējām, jo ​​šeit mitruma iztvaikošana noved pie garozas parādīšanās uz masas virsmas, kas novērš turpmāku iztvaikošanu.

Ja bitumena maisījumu uzglabā nekustīgi, tā īpašības nemainās. Cirkulējot piegādes laikā cauruļvadā, oksidēšanās dēļ īpašības mainās.

Transporta bitumens īpašās automašīnu un dzelzceļa cisternās... Materiāls ir viegli uzliesmojošs, tāpēc konteineriem precīzi jāatbilst GOST prasībām.