Vad är bitumen och vad används det till

Bitumen är ett multifunktionellt material som används i många olika jobb. Material impregnerade med detta ämne är absolut okänsliga för vatten, ånga och fukt. Den här egenskapen är den mest populära bland egenskaperna hos bitumen.

Historien om ursprunget till bitumen

Naturlig bitumen är fortfarande känd för mänskligheten sedan neolitiska... Vid utgrävningarna har spjut hittats mer än en gång, där spetsarna fästes på basen med hjälp av detta material. Lite senare fästes också andra instrument tillsammans. Bituminösa redskap föregick lergods.

I en mer civiliserad era i Mesopotamien bitumen användes som lim i mosaik. Areologi tror att samtidigt materialet började användas för vattentätning... Mesopotamien exporterade den till andra länder.

Naturlig och artificiell bitumen används ofta idag. Det del av asfalt och användes vid byggandet av alla befintliga vägar. Kompositioner av olika typer används för alla vattentätningsarbeten: vid byggande av fundament, uppförande av väggar, takläggning. Modifieringar av hårt material används inom el- och gjuteribranschen.

Bitumen extraheras från bituminösa bergarter. Dess produktion är upp till 115 miljoner ton per år. Inte mindre volym skapas av en konstgjord version som erhålls genom bearbetning av olja, skiffer och kol.

Huvudsakliga egenskaper och egenskaper

Bitumen eller bergtjära - blandning av kolväten och deras derivat - kvävehaltiga, svavelhaltiga, metallinnehållande. Det är en fast eller mycket viskös hartsartad substans. Helt olösligt i vatten men delvis lösligt i bensen, kloroform och några andra lösningsmedel.

Denna varierade blandning av kolhydrater ger ett brett utbud av blandningens fysikaliska och kemiska egenskaper... Det mest intressanta ur användarens synvinkel är följande.

• Densitet bitumen - varierar från 0,95 till 1,50 g / cm³ beroende på ursprung och typ.
• Värmeledningsförmåga typiskt för amorfa ämnen - 0,5-0,6 W / m * K. Värmekapaciteten är 1,8–1,97 kJ / kg • ° С. Det kan inte användas som ett värmeisolerande material, men det hjälper till att behålla värmen som en del av en byggnadskonstruktion.
• En av kompositionens huvudsakliga egenskaper - amorf... Eftersom den är fast, uppvisar den vätskans egenskaper. Vid uppvärmning blir den flytande, den kan fuktas och impregneras med fasta ytor. När den kyls fast stelnar den. Processen åtföljs av polymerisation, så föremål som fuktas med den hänger ihop mycket stadigt.
• Smält temperatur bitumen beror på kompositionen, sträcker sig från +160 till + 200 ° С. Processen sker gradvis.
• Materialet är dielektrisk och kan användas vid arrangemang av isolering.
• Bitumen interagerar inte med vatten och löser sig inte i det... När det härdas bildar det ett ogenomträngligt, icke-poröst skikt.
• Motståndskraftig mot de flesta syror, alkalier och saltlösningar, men inte resistent mot organiska lösningsmedel som bensin, aceton, bensen. Bitumenimpregnering gör betong, stålrör, armerade betongkonstruktioner motståndskraftiga mot en kemiskt aggressiv miljö.
• Bitumen kännetecknas av ett sådant fenomen som åldrande... Under påverkan av solljus och syre från luften ändrar materialet gradvis sin sammansättning.Innehållet i hartser och oljor minskar, hydrofobicitet och elasticitet minskar.

Bitumenets fysikaliska och kemiska egenskaper beror till stor del på dess sammansättning. Det är viktigt att vara uppmärksam på ämnets märke och ta hänsyn till dess egenskaper när du väljer.

Klassificering

Klassificeringen av bitumen är mycket varierande och är främst associerad med utnämning... På grundval av detta skiljer de sig från:

• byggnad - BN, används för vattentätning, mastix, som råvara för tillverkning av andra material;
• takläggning - BNK, används för produktion av mjuka takmaterial, som ondulin, bältros;
• väg - BND, används vid läggning och produktion av asfaltbetong.

Huvudklassificeringen är relaterad till materialets ursprung. Det finns två stora grupper.

Naturligt - Det extraheras från bituminösa stenar genom vattenkokning eller upplösning i lösningsmedel. Dessa inkluderar:

• rena bitumen - med en andel mineralföroreningar som inte överstiger 10%;
• asfalt stenar - dolomiter, kalkstenar som innehåller ämnet;
• asfaltiter - högsmältande bitumen;
• asfalt - en blandning av asfaltmaterial och mineraler.

Eftersom kostnaden och vissa egenskaper påverkas av metod för att erhålladela upp naturlig bitumen på detta sätt:

• reservoar - ingår i bergets sammansättning och utvecklats av gruvan eller metoden med öppen grop;
• ytlig - bitumenutgång till ytan, oftast är det inte särskilt rena blandningar;
• ven - rena blandningar med en liten mängd föroreningar.

De senare materialen behöver praktiskt taget inte rengöras och bearbetas, andra - asfaltiter, asfaltstenar - kräver bearbetning.

Konstgjord bitumen - en produkt erhållen genom sublimering av olja och dess komponenter. Oftast är råmaterialet för dem tjära - en hartsartad rest med fasta partiklar. Från den erhålls en solid eller halvfast version. Konstgjorda modifieringar inkluderar:

• eldningsoljor - flytande rester av oljesublimering;
• oljetjära - resultatet av destillation av eldningsolja från oljekomponenter,
• surt oljeslam - de erhålls genom att rena smörjoljor med svavelsyra;
• petroleumbitumen - bildas som en fraktion under destillationen av petroleumprodukter.

Till skillnad från naturlig bitumen varierar egenskaperna hos artificiell bitumen mer. Beroende på produktionsteknik kan en komposition med strikt specificerade egenskaper erhållas.

Naturlig bitumen

Naturligt material ingår i sammansättningen av fossila bränslen... Oftast måste den rengöras och återvinnas. Jämfört med konstgjorda har det inga mer värdefulla egenskaper. Det är dock svårare att modifiera naturligt material genom att tillsätta vissa ämnen.

Strukturera

Sammansättningen av bitumen i fraktioner av element ser ut så här: 70–87% kol, 8–12% väte, 0,5–7% svavel... Det berättar dock inte mycket för konsumenten. En mer informativ uppräkning av blandningens komponenter är:

• petroleumoljor - från 30 till 60% ger de viskositet och plasticitet till kompositionen under påverkan av temperaturen;
• hartser - från 20 till 40%, bestäm bindemedelsegenskaperna;
• karbider, karbiner, asfalt-spår - deras innehåll når 40%, ger hårdhet och eldfasthet;
• asfaltsyror - 3%, agera som ytaktiva ämnen.

Blandningar kan innehålla andra ämnen, oftast mineraltillsatser.

Hur bryts det?

Allmän produktion och bearbetning bituminösa stenar ser ut så här:

• utvinning av sten;
• separering av råvaror i organiska och mineraldelar;
• transport av produkten;
• bitumenbearbetning.

De sista tre etapperna är nästan desamma. Brytning skiljer sig under olika förhållanden för sängkläder. Skilja på 3 metoder.

• Stenbrott eller gruvreningsanläggning - berget tas upp, bitumenblandningen extraheras med ett lösningsmedel eller genom kokning för att erhålla en emulsion. Gruvmetoden används för att extrahera sten som innehåller minst 10% av materialet och förekommer inte djupare än 90 m.
• Min dränering - bitumen går uppåt genom systemet med stigande dräneringskanaler genom gravitation. Detta alternativ används vid produktion av flytande blandningar med ett djup på mer än 100 m.
• Hål på plats - stenarna påverkas termiskt eller på annat sätt genom brunnar borrade ovanifrån. Återvinningsfaktorn är inte mer än 30%, så denna metod används sällan.

Naturlig bitumen är inte en kommersiell produkt som gas eller olja. Det behöver bearbetas.

Var används

Användningsområdena för naturlig bitumen beror på dess egenskaper. Den är använd:

• för isolering under byggandet av byggnader, vägar, andra strukturer samt för att lägga rörledningar av olika slag;
• vid produktion av asfaltbetong;
• vid tillverkning av batterimastik;
• inom kabel- och färg- och lackindustrin;
• vid mottagande av takmaterial.

Bitumen används inom andra områden som trädgårdsodling.

Kemisk bitumen

Sådant material bryts inte utan produceras. Råmaterialet för det är de rester som erhålls efter destillation av olja., vilket avsevärt minskar produktens kostnad. I detta fall blir det möjligt att modifiera blandningen, eftersom dess egenskaper beror på kompositionen och beredningsmetoden.

Produktionsteknik

En konstgjord version erhålls med flera metoder. Genom teknik särskiljs också typerna av konstgjord bitumen.

• Resterande - framställd genom djupvakuumstrippning på speciella enheter. Råvaran är bränsle- och smörjmedelsfraktioner från olja med högt hartsinnehåll. Produkten erhålls som en fast, lätt viskös.
• Oxiderad - erhålls genom att blåsa med syre av rester av tjäraolja. Samtidigt ökar viskositeten i blandningen, den oxideras och komprimeras. Denna modifiering är mer elastisk och motståndskraftig mot värme än naturlig.
• Krackning - produceras genom nedbrytning av råolja vid produktion av bensin. Resterna oxideras. Produkten är mycket ömtålig och inte populär.
• Sammansatt - den erhålls genom att blanda resterna av destillationen av olja. Tekniken innebär tillsats av tjära, lätt olja, oljor och andra fraktioner för att erhålla bitumen med specificerade egenskaper. Denna metod är universell.

Dessutom isoleras flytande bitumen, erhållna genom flytande fasta. Bränsleolja och mycket hartsartad olja tillsättes blandningen. Flytande ämnen används oftare för impregnering.

Elementär och komponentsammansättning

Elementär formel artificiell bitumen skiljer sig inte från naturliga - de är oljeprodukter, även om de produceras enligt olika system.

Komponentkomposition är också nära. Förmågan att variera innehållet i olika beståndsdelar i artificiell bitumen gör emellertid vissa beståndsdelar mer betydelsefulla.

• Oljor - den lättaste fraktionen. Ju högre andel olja desto mer elastisk och viskös bitumen erhålls och ju lägre mjukningspunkt. Samtidigt påverkar oljan - mono-, bi-, polycyklisk - blandningens kvalitet på olika sätt.
• Paraffin-nafteniska kolväten - den huvudsakliga mjukgöraren. Egenskaperna påverkas mest av hårda paraffiner, de bör inte vara mer än 3–6% i blandningen. Med en ökning av andelen minskar de strukturella och mekaniska egenskaperna.
• Aromatiska kolväten - det är vanligtvis få av dem, så de påverkar inte egenskaperna.
• Hartser - det huvudsakliga strukturella elementet. De innehåller ofta upp till 10% svavel och upp till 25% kväve.
• Asfaltinsyror - när materialet smälter sönderfaller de, men förvandlas inte till flytande tillstånd. Under påverkan av solljus blir de olösliga. Detta säkerställer åldrande av bituminösa beläggningar.

Förening bitumen är mest intressant ur kompositionens synvinkel, eftersom det är möjligt att lägga till en modifierare när den erhålls genom att ändra dess egenskaper.

Konstgjord bitumen används i samma verk som naturligt.

Märkning och avkodning av material

Ange följande när du märker produkten.

• 2 eller 3 bokstäver i början anger tillämpningen av materialet. BN - petroleumbitumen, indikerar en modifiering av byggnaden. BNK - takläggning, BND - väg.
• Siffrorna efter förkortningen och skrivna med en snedstreck framåt indikerar penetration... Detta är genomträngningsdjupet för materialets nål med 0,1 mm vid + 25 ° C och vid 0 ° C. Indikatorn visar hur materialets hårdhet och elasticitet förändras under påverkan av temperaturen.

Ibland visas ytterligare bokstäver i markeringen. De indikerar tillsatser som påverkar egenskaperna hos bitumen.

Applikationsteknik

Flytande bitumen uppträder ofta beläggning vattentät... Tekniken innehåller några funktioner.

1. Betong yta innan beläggning du behöver klar, fri från hål med bubblor, ta bort skarpa utsprång och bucklor i fogarna på formen. För detta används finkorniga cementkompositioner eller torra konstruktionsblandningar.
2. Torka ytan. Fuktinnehåll som inte överstiger 4% är tillåtet.
3. Rekommenderad behandla ytan med en bituminös grundfärg (betyg BN70 / 30, BN 90/10). Applicera en grundfärg i 1 lager. I områden där cement-sandmurbruk angränsar, i två lager.
4. Bituminöst mastiken placeras på den fuktgivande sidan... Den appliceras i remsor - med en spatel, rulle, i bulk. Skiktet bör vara enhetligt i tjocklek och kontinuerligt.
5. Applicera mastik ner upp. Det är viktigt.
6. Nästa lager bitumen appliceras efter fullständig härdning och torkning av den föregående.

Ett lager anses vara torrt om det inte finns några spår kvar på bomullspinnen när du applicerar det.

Transport och lagring

Förvara bituminösa blandningar i cylindriska kärl... Det senare kan placeras vertikalt och horisontellt. Om produkten förvaras under lång tid är behållarna utrustade med värmesystem... Företrädesvis ges horisontella alternativ, eftersom här avdunstning av fukt leder till att en skorpa uppträder på massans yta, vilket förhindrar ytterligare avdunstning.

Om den bituminösa blandningen förvaras orörlig ändras inte dess egenskaper. Vid cirkulation under leverans till rörledningen ändras egenskaperna på grund av oxidation.

Transportbitumen i speciella bil- och järnvägstankar... Materialet är brandfarligt, så behållarna måste exakt uppfylla kraven i GOST.