Нефтяные битумы. Что такое битумная нефть


Что такое «битум»? | Нектон Сиа

Битумы не меняют своих начальных свойств под воздействием влаги. Растворить данное вещество можно лишь в органических кислотах, таких как хлороформ, бензол.

В настоящее время помимо природных битумов, добываемых из недр земли, выделяют ещё и искусственные (так называемые "технические") битумы, получаемые в процессе переработки разного рода материалов.

Ископаемые битумы принято подразделять на классы – такие как мальты, асфальты, асфальтиты, а также кериты и антраксолиты. Добыча природных битумов ведётся в основном из шахт или открытым способом из карьеров.

  Добывают битум, залегающий на глубине до 90 метров, рудничным способом. На территории РФ таким методом битумнасыщенные породы добываются в Республике Коми.

Если порода залегает на глубине, превышающей 100 метров, битумсодержащую породу добывают путём бурения скважин. Добыча этим методом ведётся в Республике Татарстан.

Процесс промышленного изготовления битумов из мазута или гудрона проводится при помощи нескольких методик:

• Методом вакуумной перегонки; • Деасфальтизацией материала с помощью различных растворителей; • В ходе окислительных процессов.

Данные методы могут быть использованы как отдельно, так и в сочетании друг с другом.

Какие характеристики имеют значение в ходе производства битумов?

Добывая битумы, люди учитывают ряд природных свойств данного продукта. У наиболее важным относят следующие показатели качества: • Вязкость продукта; • Пластичность битума; • Показатель температуры размягчения продукта; • Температура хрупкости битумов; • Температура вспыхивания битумов; • Высокие адгезивные свойства материала.

При высоких температурах окружения вязкость битумов уменьшается, и наоборот, по мере снижения температуры окружающей среды вязкость битумов резко растёт, а при минусовой температуре битум просто становится хрупким. Пластичность же битумов увеличивается с ростом содержащихся в составе материала масел, повышением температуры окружающей среды и увеличением времени нагрузки на продукт.

Температура размягчения битумов даёт нам возможность определить и температуру их хрупкости. Показатель температуры размягчения находится в коридоре от +20 °С до +95 °С.

Низкая температура хрупкости битумного продукта говорит о его устойчивости к воздействию мороза и высоком качестве материала.

Стандартная температура вспышки битума превышает +200 °С. Это очень важный показатель, так как по цифрам температуры вспышки мы можем судить о степени огнеопасности материалов в ходе нагрева.

Важной характеристикой при выборе материалов, изготовленных из битумов, является адгезия данных материалов (т.е прилипание) к самым разным поверхностям.

Где применяются битумы в наши дни?

В настоящее время во всём мире битумы являются распространённым материалом в ходе укладки дорожного полотна, для герметизации кровли и фундаментов в ходе проведения строительных работ, в роли изолирующего материала при прокладке трубопроводов. Активно применяются битумы в ходе изготовления различных лакокрасочных материалов, электрических кабелей, при заливке аккумуляторов в роли мастики, при изготовлении формовочных материалов, спецпокрытий при обработке прокатных станов, в качестве защиты нефтяных и газовых скважин; для повышения защитных качеств материалов от вредного воздействия микроорганизмов и радиации.

Какие разновидности битума используются в России?

Выделяют несколько марок нефтяных битумов. Подразделение проводится в зависимости от природных характеристик продукта. В ходе проведения разного рода работ на стройках используются три марки битумов, обозначаемых в соответствии с ГОСТ как «БН» – битумы нефтяные – 50/50, 70/30 и 90/10. В числителе этих дробей указаны данные температур, при которых происходит размягчение битумов, в знаменателях указываются пределы изменения проникновения битумов, измеренных при +25 °С. При проведении кровельных работ применяют битумы нефтяные кровельные. Их сокращённое название "БНК". Это такие марки как 45/180, 45/190, 90/40 и 90/30. Числитель этих дробей даёт нам среднее значение температуры, при которой происходит размягчение битумов, а их знаменатель соответствует среднему показателю пенетрации битумов, определённому при температуре +25°С. Помимо этого в ходе проведения кровельных работ используется битумная черепица, изготовленная в ходе обогащения кислородом природных битумов.

При проведении дорожно-строительных работ широко применяют битумы нефтяные дорожные "БНД"– пять марок от 200/300 до 40/60 и четыре марки «БН» от 200/300 до 60/90. Применение различных марок зависит от показателей пенетрации битумов, определяемой при +25 °С.

Ведётся производство так называемых «жидких битумов», имеющих невысокие вязкостные характеристики. Данная разновидность битумов нашли своё применение в ходе строительных работ в холодном виде или же их немного подогревают (до +50 °С).

Каким образом следует хранить и перевозить битумы?

Складировать битумы необходимо в специальных резервуарах, подогреваемых и оборудованных механизмами, позволяющими перемешивать битумы, а также для осуществлять подачу водяного пара с целью профилактики вспышек паров битумов.

Резервуары оборудуют специальными клапанами для предотвращения взрывов. Данные резервуары имеют большие объёмы для того, чтобы эксплуатирующие организации могли иметь возможность смешивать продукты. Облегчает опорожнение резервуаров их наклонное дно.

Трубопроводы для транспортировки жидких битумов оборудуют насосами для перекачки продукта. Помимо перекачки битума в жидком виде используются разнообразные разборные формы для перевозки его в твёрдом состоянии.

Широкое применение битумов в народном хозяйстве ведёт к тому, что научные и производственные организации постоянно ведут изыскания с целью улучшения качества продукта, расширения областей применения и методик его переработки.

Прекрасное будущее битумам обеспечивают их природные свойства – прочность материала, устойчивость к воздействию влаги, атмосферных явлений, термопластичность битумов, низкая тепло- и звукопроводность, низкая проводимость электрического заряда.

necton-sea.ru

Нефтяные битумы

Нефтяные битумы представляют собой коллоидную смесь асфальтенов, смол и масел, в обычном состоянии это твердые или полутвердые водонерастворимые нефтяные продукты. Сырьем для получения битумов являются тяжелые остаточные фракции первичных и вторичных процессов нефтепереработки: гудроны вакуумной ректификации мазутов при 450-550 °С и выше, крекинг-остатки, асфальтиты (асфальтовые растворы) процессов деасфальти-зации и экстракты процессов очистки масел.

Битумное сырье подвергают окислению кислородом воздуха для превращения части масел в смолы и части смол в асфальтены. Непрерывное получение окисленного битума с подачей воздуха компрессором осуществляется в окислительных колоннах или трубчатых реакторах, в которых окисление битумов происходит с выделением тепла. Мощность битумной установки может быть до 0,5 млн т/год и более. Температура реакции в трубчатых реакторах около 270 °С, давление 0,3-0,7 МПа, расход воздуха 120-170 нм3/м3 сырья. Диаметр реакционных труб обычно 219 х 7 мм при общей длине трубного змеевика около 320 м. Окислительная колонна - вертикальный цилиндрический аппарат диаметром 3,0-3,4 м и высотой около 23 м, уровень битумного сырья в аппарате 14-15 м, имеется распределительное устройство для подвода воздуха в низ слоя сырья, температура в колонне 200-280 °С и давление 0,08-0,12 МПа. Выход дорожных битумов составляет обычно 97-98 мае. % и строительных битумов 94-97 мае. % на сырье. Разные марки особенно строительных битумов часто готовят смешением (компаундированием): например, окисленные битумы смешивают с экстрактами селективной очистки масляных фракций.

Однако битумы хорошего качества могут быть получены лишь из такой нефти, в которой массовое содержание суммы асфальтенов и смол больше удвоенного содержания твердых парафинов. Высокопарафинистые нефти - наихудшее сырье для производства битумов. Нефти, из которых производят битумы, должны быть тщательно обессолены. Производится более 70 марок битумов, они различаются по технологии получения (остаточные, окисленные, компаундированные) и по назначению (дорожные, строительные и специального назначения). Мировые мощности по производству нефте-битумов - около 120 млн т/год, при этом доля России - около 10 %, из которых 76 % приходится на битумы дорожные.

Требования к битумам, особенно дорожным, весьма разнообразны. Основное назначение дорожных битумов - связывание, склеивание мелких частиц минеральных строительных материалов (щебня, камня, песка), придание им гидрофобных свойств, заполнение пространства между ними. От качества именно битумов зависят прочность, эластичность и долговечность асфальтовых дорожных покрытий. Строительные битумы могут быть менее эластичными, но они должны быть более твердыми. Воздействие солнечного света, кислорода воздуха, высоких и низких температур окружающего воздуха, динамических нагрузок превращает коллоидную структуру битумов в твердые, но хрупкие частицы, что приводит к потере сплошности покрытий. Чем больше асфальтенов в битуме, тем он тверже, смолы придают битуму эластичность и цементирующие свойства, масла сообщают битумам морозостойкость. Для улучшения их адгезионных свойств применяют присадки (например, поверхностно-активные вещества). Плотность битумов в пределах 1000-1100 кг/м3. Некоторые марки дорожных битумов по ГОСТ 22245-90: БНД-200/300, БНД-130/200, БНД-90/130, БНД-60/90, БНД-40/60 (здесь цифрами обозначены пределы глубины проникновения иглы с грузом 100 г в течение 5 с при 25 °С, единицей глубины проникновения иглы является 0,1 мм), температура размягчения не ниже 35 °С для БНД-200/300 и 51 °С для БНД-40/60, температура хрупкости не выше соответственно -20 и -10 °С. Строительные битумы для гидроизоляционных работ марок БН-50/50, БН-70/30 и БН-90/10 по ГОСТ 6617-76 менее растяжимы (эластичны), чем дорожные, числитель в марке битума показывает температуру размягчения, а знаменатель - среднюю глубину проникновения иглы.

В мировой практике еще с 1970-х годов начали применять, а в настоящее время целиком и полностью используют для приготовления асфальтовых смесей для покрытия дорог только модифицированные битумы (полимерби-тумы) с полимерными присадками, в качестве которых широко применяются стирол-бутадиен-стирольные, бутадиен-стирольные каучуки и другие полимерные материалы. Также широко используются волокнистые, адгезионные и другие присадки для придания базовым битумам высоких эксплуатационных свойств для создания дорожных покрытий со сроком службы 18-20 лет.

enciklopediya-tehniki.ru

Битум строительный для гидроизоляции

 

Гидроизоляция с использованием строительного битумаСодержание статьи:

.

Что такое битум?

Термин «битум» принято использовать в следующих значениях:

  1. генетическом – под понятие «природный битум» подпадают такие полезные ископаемые органического происхождения, как:  газ, нефть, горный деготь, смолы, мальта, горный воск, озокерит, асфальт и т.п.;
  2. аналитическом —  под битумом понимают вещества, которые извлекают из горных пород с использованием органических растворителей;
  3. техническом – вещества природного и искусственного происхождения, используемые для покрытия дорог, устройства гидроизоляции, приготовления мастик, лаков, праймеров и т.д.

Гидроизоляция с использованием строительного битумаБитум может быть как природным, так и иметь искусственное происхождение. Нефтяной битум получают на нефтеперерабатывающих заводах из нефти, которую подвергают фракционной перегонке. В результате  получают светлые продукты (бензин, лигроин, керосин),  смазочные масла и др. виды нефтепродуктов. Нефтяные остатки (после отбора более легких по массе фракций)  используют в качестве сырья для производства нефтяных битумов. При атмосферно-вакуумной перегонки нефти получают остаточные битумы, при окислении нефтяных остатков — окисленные, при смешении остатков, образующихся при перегонке нефти, — компаундированные.

Материал имеет углеводородную основу и состоит из углерода (70-98%), водорода (1-14%), кислорода (0,3-10%), серы (0,2-10%), азота (0,1-3%). Важнейшие его свойства – способность растворяться в органических растворителях (бензин, бензол, ацетон, хлороформ), способность гореть, а также высокая адгезия (способность прилипать к различным поверхностям). В зависимости от состава и назначения битум нефтяной относят к одной трех классификационных групп:

  1. жидкие – в дальнейшем подразделяются на разжиженные и остаточные;
  2. вязкие;
  3. твердые – в дальнейшем подразделяются на пластичные и хрупкие.

.

Области применения

Области назначения нефтяных битумов весьма обширны:

  • дорожное строительство;
  • кровельная промышленность;
  • изоляция и гидроизоляция;
  • кабельная промышленность
  • резиновая и шинная промышленность;
  • аккумуляторы;
  • лаки и краски;
  • металлургия;
  • углебрикетное производство;
  • нефтедобывающая промышленность.

Применение в индивидуальном строительстве

Битум — самый распространенный материал для гидроизоляции в индивидуальном строительстве.  Свою популярность, в том числе и при строительстве погреба своими руками, этот гидроизоляционный материал получил благодаря относительной простоте применения и низкой стоимости. При строительстве погребов и подвалов его используют для устройства оклеечной гидроизоляции и склейки полотнищ гидроизоляционных материалов.

.

Какие марки битумов бывают?

Использование марок битума для конкретных областей применения регламентируется соответствующими ГОСТами. Ниже дано описание основных марок:

1. Битум нефтяной дорожный вязкий регламентируется ГОСТом 22245-90, в соответствии с которым предусмотрены следующие марки битума нефтяного дорожного (цифры дроби в марке отражают допустимые для данной марки пределы изменения показателей пенетрации при 25°С):

Показатель

 

Нормативное значение, в зависимости от марки

БНД 200/300

БНД 130/200

БНД 90/130

БНД 60/90

БНД 40/60

БН 200/300

БН 130/200

 БН 90/130

   БН 60/90

Глубина проникания иглы (0,1 мм):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- при 25 °С

201-300

131-200

91-130

61-90

40-60

201-300

131-200

91-130

60-90

- при 0 °С, не менее

45

35

28

20

13

24

18

15

10

Температура размягчения по кольцу и шару (°С), не ниже

35

40

43

47

51

33

38

41

45

Растяжимость(см), не менее:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- при 25 °С

-

70

65

55

45

-

80

80

70

- при 0°С

20

6,0

4,0

3,5

-

-

-

-

-

Температура хрупкости (°С), не выше

-20

-18

-17

-15

-12

-14

-12

-10

-6

Температура вспышки (°С), не ниже

220

220

230

230

230

220

230

240

240

Изменение температуры размягчения после прогрева (°С), не более

7

6

5

5

5

8

7

6

6

Индекс пенетрации

от -1,0 до +1,0

Oт -1,5 до +1,0

 

Чтобы выбрать марку дорожного битума, нужно воспользоваться данными таблицы:

Дорожно-климатическая зона

Среднемесячные температуры наиболее холодного времени года (°С)

Марка битума дорожного

I

Не выше -20

БНД 90/130,БНД 130/200,БНД 200/300

II и III

От-10 до-20

БНД 60/90,БНД 90/130, БНД 130/200,БНД 200/300

II,III,IV

От-5 до -10

БНД 40/бО,БНД 60/90, БНД 90/130,БНД 130/200, БН 90/130,БН 130/200, БН 200/300

IV-V

Не ниже +5

БНД 40/60,БНД 60/90, БНД 90/130,БН 60/90, БН 90/130

 

2. Нефтяные битумы (БН), используемые для строительных работ, регламентируются ГОСТом  6617-76, в соответствии с которым установлены три марки битумов нефтяных строительных — БН 50/50, БН 70/30, БН 90/10 (цифры в числителе дроби показывают температуру размягчения по «К и Ш» (кольцо и шар), а в знаменателе — указывают среднее значение пределов изменения пенетрации при 25°С):

Наименование

Норма для марки

БН 50/50

БН 70/30

БН 90/10

Глубина проникания иглы (при 25 °С), 0,1 мм

41-60

21-40

5-20

Температура размягчения по кольцу и шару (°С)

50-60

70-80

90-105

Растяжимость (при 25 °С), не менее

40

3,0

1,0

Растворимость (%), не менее

99,50

99,50

99,50

Изменение массы после прогрева (%),не более

0,50

0,50

0,50

Температура вспышки  (°С), не ниже

230

240

240

Массовая доля воды

Следы

 

БН 50/50:

  • Гидроизоляция с использованием строительного битуматемпература размягчения: около 50 0С;
  • свойства: хорошо прилипает, легкотекучий, на ровной поверхности постепенно оплывает (растекается).

БН 70/30:

  • температура размягчения: 70-72 0С;
  • свойства: хороша адгезия, разбивается без осколков на крупные куски; наиболее пригоден для устройства гидроизоляционных покрытий.

БН 90/10:

  • температура размягчения: около 90 0С;
  • свойства: высокая адгезия, малочувствителен к высокой температуре,  разбивается молотком и образует осколки с блестящей поверхностью.

С течением времени материал теряет часть входящих в него масляных фракций, в результате чего становиться  жестким, хрупким. При низких температурах также происходит потеря его эластичности, материал приобретает жесткость и ломкость.

3. Битумы нефтяные кровельные (БНК), регламентируются ГОСТом 9548-74, в соответствии с которым установлены три марки кровельных битумов — БНК-40/180 (битум для пропитки), БНК-45/190 (битум для пропитки и получения покровного битума), БНК-90/30 (материал, для покровного слоя), в числителе дроби в марке указано среднее значение показателей температуры размягчения по «К и Ш», а в знаменателе — среднее значение показателей пенетрации при 25°С:

Наименование

Норма для марки

БНК-40/180

БНК-45/190

БНК-90/30

Глубина проникания иглы (при 25 °С), 0,1 мм

160-210

160-220

25-35

Температура размягчения по кольцу и шару (°С)

37-44

40-50

80-95

Температура хрупкости (°С), не выше

-

-

-10

Растворимость в толуоле или хлороформе (%), не менее

99,50

99,50

99,50

Изменение массы после прогрева, (%), не более

0,80

0,80

0,50

Глубина проникания иглы при 25 °С в остатке после прогрева (% от первоначальной величины), не менее

60

60

70

Температура вспышки (°С) не ниже

240

Массовая доля воды, не более

Следы

Массовая доля парафина (%), не более

-

5,0

-

Индекс пенетрации

-

От 1,0 до 2,5

-

.

Как работать с битумом

Строительные  и кровельные битумы традиционно широко  применяются в строительстве для производства гидроизоляционных и кровельных работ. Битум разогревают в котле или битумоварке до текучего состояния и в жидком виде наносят на обеспыленное основание шпателем, кистью либо разливают и выравнивают специальными гребками (раклями).

Битум остывает очень быстро, поэтому разогрев материала производят после подготовки основания к нанесению битума.

Разогрев битума

производят в варочном  котле из толстого металла с плотно закрывающейся крышкой, Толщина стенок котла должна быть не менее 4 мм, так как   в тонкостенных емкостях материал будет быстро подгорать. Перед разогревом битум очищают от упаковки и раскалывают на небольшие куски, лучше делать это утром пока материал не размяк. Полученные куски укладывают в битумоварку (котел), заполняя на 2/3 объема.

Нагрев  производят на малом огне, чтобы обеспечить постепенный и равномерный прогрев. Битум расплавляют до получения однородной массы, а при появлении на его поверхности посторонних примесей, удаляют их металлическим ситом (например, жестяной банкой с пробитыми в ней гвоздем отверстиями) на длинной палке. При разогревании материал шипит и пенится, так как выпаривается лишняя жидкость.

Температура нагревания — от 160 до 200 °С. При температуре 160-170 °С материал можно разогревать в течение 3 часов, а при большей температуре — не долее 1 часа.  Для контроля температуры разогретого материала используют термометр со шкалой делений более  200 0С.

При температуре свыше 220 °С свойства материала ухудшаются, так как в нем образуется кокс. Появление зелено-желтого дыма и пузырей – явный признак перегрева (происходит процесс коксования).

При нагревании до 240 °С и более материал может легко воспламениться. В этом случае нужно немедленно закрыть крышку котла (накрыть котел листом металла), чтобы потушить огонь. Такой битум при затвердевании будет хрупким и быстро потрескается, поэтому использовать его уже нельзя.

Битум разогревают до тех пор, пока масса не станет однородной, а ее поверхность – глянцевой, при этом от неё поднимается густой серый дым.

Расход для гидроизоляции:

Битум, разогретый до жидкого состояния, наносят слоем толщиной 1,5 — 2,5 мм.Расход  составляет 1,0 — 1,5 кг на кв.м.

.

Техника безопасности

При работе с горячим битумом необходимо проявлять большую осторожность во избежание ожогов. Для предотвращения несчастных случаев, необходимо помнить следующие требования техники безопасности:

  • битумы – вещества горючие с температурой вспышки  220-300 0С;
  • минимальная температура самовоспламенения строительных нефтяных битумов — 368 0С;
  • котел для разогрева (варки) битума устанавливают на выровненной свободной площадке;
  • при огневом подогреве котла необходимо следить, чтобы жидкий битум не попал в огонь. Для этого котел устанавливают с небольшим уклоном в сторону, противоположную топке;
  • в непосредственной близости от котла располагают ящик с песком, лопаты и огнетушитель;
  • при загорании небольшого количества битума, его тушат песком, пенным огнетушителем, кошмой.  При развитии пожара разлитого на большой площади продукта, огонь тушат пенной струей;
  • в процессе варки битумных мастик соблюдают правила смешивания битумов разных марок: после закладки в котел, расплавления битума БН-Ш и прекращения образования пены можно добавлять битумы более высоких марок;
  • сухие куски битума опускают в варочный котел по борту котла, чтобы избежать брызг;
  • необходимо  следить, чтобы в варочный котел не попадала вода, снег или лед;
  • в расплавленный битум нельзя добавлять битум третьей марки. Это может привести к большому пенообразованию, в результате чего содержимое котла выплеснется;
  • котел нельзя загружать более чем на две трети его объема;
  • при работе с горячим битумом и битумными мастиками необходимо надевать брезентовые рукавицы и костюмы, а также очки и кожаные ботинки.

Битум нефтяной строительный незаменим при устройстве гидроизоляции построенных своими руками погребов и подвалов. При покупке материала помните, что  гарантийный срок  хранения составляет один год с момента его производства.

podomostroim.ru


Смотрите также