Битум что это такое в дорожном строительстве: Дорожный битум — Дорожно-строительные материалы и машины

Дорожный битум — Дорожно-строительные материалы и машины

Битум – это органический вяжущий материал. Это сложная смесь органических соединений. Эти высокомолекулярные органические соединения представляют собой жидки и вязкие пластичные вещества, не растворяющиеся в воде.

Структура состава обычного битума приблизительно такая: до 80-85 % углерода; до 15 % водорода; от 2 до 10 % серы; не более 5 % кислорода; от 0 до 2 % азота.

Органические вяжущие материалы используют во всех отраслях строительства, в том числе и дорожном.

Исходным материалом для производства вяжущих является обычно нефть. Кроме нефти вяжущие можно получить при обработке горючих сланцев, каменного угля, древесины и торфа.

Дорожный нефтяной битум – это смесь высокомолекулярных углеводородов и их производных. При строительстве автомобильной дороги используются, как  правило, вязкие нефтяные битумы.  Смесь дорожного битума с каменными материалами, позволяет получить различные строительные смеси, в том числе, асфальтобетонную. Дорожный нефтяной битум должен обладать не слишком высокой вязкостью, хорошо смачивать каменный материал и прилипать к нему. Хорошая асфальтобетонная смесь, это в которой все частицы каменного цветка покрыты тонкой пленкой вяжущего вещества.

При использовании нефтяного дорожного битума в дорожном строительстве, его вязкость строго контролируется. При вязкости битума больше допустимой, слой, обработанный таким битумом, будет тяжело уплотнить. Слой, отсыпанный с использованием слишком жидкого битума, так же сложно уплотнять – каток проваливается в смесь.

Основная характеристика, помимо жидкости битума, это прочность битумной пленки. Данная пленка определяет эксплуатационные свойства слоя дорожной одежды, изготовленного с использованием битума.

Прочность битумной пленки зависит от:

  • Толщины пленки;
  • Вид каменного материала, на поверхности которого эта пленка была образована;
  • Температура пленки.

При повышении температуры окружающей среды, битумная пленка нагревается и ее прочность снижается. Таким образом, в строительстве с использованием битумов, очень важно выбрать битум, с учетом соответствующего климатического района.

При воздействии колес автомобилей, битумная пленка та же деформируется. Чем выше скорость транспортных средства на дороге, тем меньше изнашивается битумная пленка.

Старение битума, происходит под воздействием кислорода воздуха, солнечной радиации.

Для улучшения эксплуатационных качеств битумной пленки  в состав битума вводятся полимерные добавки. Для уменьшения деформативности битумов и исключения волн на поверхности  покрытия при повышенных температурах в состав вяжущего материала вводят тугоплавкие битумы.

Для улучшения адгезионных свойств битума (прилипания к поверхности каменных материалов), в его состав вводят ПАВ (поверхностно-активные вещества).

Требования к современным вязким дорожным битумам можно прочитать в нормативном документе: ГОСТ 2245-90 «Битумы нефтяные дорожные вязкие»

Битум является пожароопасным материалом, поэтому работать с ним следует аккуратно, особенно с жидким, у которого, по сравнению с вязкими, невысокая температура вспышки.

Самые распространенные дорожные битумы это марки: БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 90/10.

 

Битум — что такое битум нефтяной, для чего нужен и где применяется | Wiki

03.03.2021

Содержание


Битум – это твердое или смолистое вещество из углеводородов и их производных в виде азотистых, сернистых, кислородо- и серосодержащих соединений. Название происходит от лат. bitumen, что означает «горная смола» и «асфальтовый».

Фракционный (химический) состав и характеристики битума


Битум поддается полному или частичному растворению органическими веществами, включая бензол, хлороформ, сероуглерод. Нефтепродукт нерастворим в воде. Битум бывает разных видов, но в большинстве из них в состав входят компоненты в следующем количестве:

  • углерод – не более 80%;

  • водород – не более 15%;

  • сера – 2-9%;

  • кислород – до 5%;

  • азот – до 2%.


Все вещества в составе по консистенции делятся на 3 группы:

  • Твердые. Сюда относятся парафины и углеводородные полимеры (асфальтены).

  • Смолы. Аморфные вещества с темным коричневым оттенком.

  • Маслянистые. Углеводородные соединения с плотностью не более 1000 кг/м3.


В зависимости от состава битум может иметь разные свойства. Если в нем преобладают асфальтены, материал приобретает твердость, но одновременно становится более хрупким и начинает плавиться под влиянием высокой температуры.


Важные характеристики и свойства:

  • Плотность – от 950 до 1500 кг/м3.

  • Низкая тепло- и электропроводность.

  • Стойкость к различным химическим реагентам.

  • Водо- и газонепроницаемость.

  • Отсутствие температуры плавления (битум переходит в жидкое состояние при температуре размягчения).

Способы получения битума


Битум может быть естественным (природным) или искусственным (техническим). Природный представляет собой полезное ископаемое органического происхождения. В особенно большом количестве встречается в регионах с большими залежами нефти.


Природный битум может иметь твердую форму или вязкую консистенцию. Образуется в ходе природного окисления и полимеризации нефти, происходящих при нарушении герметичности нефтяных залежей. Добыча ведется разными методами:

  • Очистным шахтным или карьерным, когда породу извлекают и используют для экстракции битума с помощью растворителей или горячей воды, к которой добавлены эмульгирующие составы.

  • Дренажным шахтным, который заключается в добыче посредством самотека битума через восходящую дренажную систему, состоящую из пробуренных скважин.

  • Скважинным, при котором битум извлекают из скважин, пробуренных с поверхности. Метод применяется для разработки месторождений жидких природных битумов (битуминозной нефти), которые залегают на глубине более 100 м. Коэффициент извлечения продукта равен 30%.


Карьерный и шахтный методы имеют коэффициент извлечения битума 85-90%. Способы применимы для месторождений горных пород, которые обладают насыщенностью более 10% и глубиной залегания 60-90 м.


С учетом состава исходной нефти и особенностей ее переработки битум делится на разные классы:

  • антраксолиты,

  • асфальты,

  • асфальтены,

  • гуминокериты,

  • кериты,

  • мальты,

  • нафтиды,

  • нафтоиды,

  • озокериты.


Особое распространение получили асфальтовые битумы, которые образуются в горных породах с пористой структурой. Их перемалывают до порошкообразного состояния, после чего используют в укладке дорожных покрытий.


Технический (искусственный или синтетический) битум нефтяной – побочный продукт перегонки нефти, сланцев и каменного угля. Известным способом получения выступает вакуумная перегонка мазута. В зависимости от способа нефтепереработки битум бывает:

  • Остаточным. Мягкий и легкоплавкий продукт.

  • Окислительным. Эластичный и термостабильный битум.

  • Крекинговым. В битуме большое количество карбенов и карбоидов.


Особое внимание при получении битума уделяют содержанию парафинов, поскольку они негативно влияют на пластичные характеристики. Чтобы этого избежать, количество парафиновых составляющих ограничивают 5%.

Способы (область) применения


Битум – древнейший строительный материал, который был известен человеку еще в эпоху неолита. Тогда его использовали для изготовления посуды, изоляции редких видов дерева в строительстве, в качестве связующего в мозаиках из полудрагоценных камней и раковин.


Природный битум – не товарный продукт. Чтобы сделать его таким, необходимы дополнительные технологические процессы. После этого материал становится подходящим для использования в разных сферах:

  • В строительстве. Ввиду нерастворимости в воде материал используется в гидроизоляционных работах. В отношении зданий и сооружений, трубопроводов, фундаментов.

  • В дорожных работах. Битум активно используется при изготовлении асфальтобетона.

  • В кровельных работах. Из битума производят мягкие кровельные материалы: рулонные и в виде черепицы. Примеры: рубемаст, гидростеклоизол, рубероид, мастика, пергамин, битумная бумага, стеклоэласт.


При использовании в строительстве битум проявляет несколько недостатков: низкую упругость, склонность к высыханию и высокую термочувствительность, которая проявляется в виде хрупкости при низкой и размягчении при высокой температуре. Чтобы устранить эти минусы, используют модифицированный битум, в который добавляют модификаторы, улучшающие свойства продукта.


Дополнительно битум используют как электроизоляцию в электротехнической промышленности, в отделке деревянных, кожаных и бумажных изделий, в изготовлении аккумуляторных мастик, изготовлении кабельной и лакокрасочной продукции, в прецизионном литье.

Особенности транспортировки и хранения


Битум транспортируют в автомобильных или железнодорожных цистернах, куда продукт переливают методом герметичного налива. Этот способ обеспечивает профилактику поражений обслуживающего персонала вследствие высокой температуры нагрева нефтепродукта.

Регламентирующие документы (ГОСТы, ТУ)


Дорожные битумы производятся в соответствии с ГОСТ 22245-90 и ГОСТ 33133-2014, а модифицированные – по ГОСТ Р 52056-2003.

Что такое битум? | Использование в дорожном строительстве

Dec162016

Мощение

Асфальтовый битум представляет собой вяжущий органический материал, изготовленный из побочных продуктов переработки сырой нефти. Он используется в дорожном строительстве, потому что его легко производить, его можно использовать повторно, он нетоксичен и обладает сильным связующим.

Производство

Сырая нефть перерабатывается в процессе дистилляции, при котором нефть нагревается в большом резервуаре и собирает пары, образующиеся при различных температурах.

Сырая нефть имеет высокую концентрацию углеводородов, которые легко воспламеняются. Углеводороды представляют собой органический материал, который состоит из связи между водородом и углеродом. Первичные продукты, получаемые при переработке сырой нефти, включают дизельное топливо, бензин и другие высокооктановые топлива. После очистки сырой нефти от топлива, моторных масел и растворителей остается смесь смол.

Смесь дегтя, оставшаяся после процесса дистилляции, состоит из остаточных углеводородов и высокой концентрации органического материала, битума. Раствор дополнительно очищается для производства дорожно-строительного битума и других составов, используемых для строительных материалов, таких как черепица, гидроизоляционные материалы и герметики.

Точка плавления

Температура плавления битума составляет около 240 градусов по Фаренгейту, что является достаточно высокой для безопасного использования в конструкции дорог и достаточно низкой для нагрева без использования большого количества энергии. В некоторых частях мира температура может подняться до такой степени, что вещество станет вязким, но из-за слоев заполнителя дороги все еще могут выдерживать высокие температуры без деформации.

Рециклинг

Из-за низкой температуры плавления асфальтового битума его легко нагревать в процессе рециркуляции асфальта. Асфальт, сорванный со старых дорог, будет отправляться на асфальтоперерабатывающий завод, а не на свалку. На асфальтовом заводе разорванный асфальт будет измельчен для создания смеси, которую легко дозировать, а затем ее можно будет добавить в переработанную дорожную смесь. Старый битумный материал смешивают с новым битумом и свежим заполнителем, чтобы получить такой же прочный асфальтовый материал.

Химический состав

Асфальтовый битум нетоксичен и состоит из углеводородов и органических материалов с высокой молекулярной плотностью. Эти углеводороды являются липкими и образуют прочные связи с твердыми поверхностями при низкой температуре. Залежи сырой нефти образуются при разложении органического углеродного материала. Залежи нефти на Земле образуются из органической жизни и растительного материала, существовавшего в доисторическую и юрскую эпохи.

Цветной битум

Традиционный асфальтовый битум имеет черный цвет из-за плотного органического материала, из которого состоит этот материал. Также доступен цветной битум, в раствор которого добавляются пигменты. Он дороже, чем обычный асфальтовый битум, потому что при перегонке сырой нефти образуется меньше его пигментированного аналога, и для его производства требуется больше материалов и химических добавок.

Автор: Lone Star Paving

Почему битум используется в дорожном строительстве? Свойства и преимущества

🕑 Время чтения: 1 минута

Содержание:

  • Почему битум используется в дорожном строительстве?
  • Использование битума в строительстве гибких дорог
    • 1. Производство битума экономично
    • 2. Физические и реологические свойства битума обеспечивают универсальность
    • 3. Низкая температура плавления битума
    • 4. Битум может подвергаться переработке
    • 5. Битуменный усилитель клейкой природы
    • 6. Битум имеет разнообразие цвета
  • Требования к битумным смесям для строительства дороги
    • 1. Структурные прочности битумных тротуаров
    • 2. Поверхностная дренаж битумных тротуаров
    • 3. СМЕР Трение битумных дорог
  • Преимущества битумного дорожного покрытия перед бетонным покрытием
    • 1. Гладкое дорожное покрытие
    • 2. Постепенное разрушение
    • 3. Быстрый ремонт
    • 4. Поэтапное строительство
    • 5. Меньшая стоимость жизни
    • 6. Термостойкость
  • Недостатки битумного покрытия

900 Почему в дорожном строительстве используется битум?

Битум используется в дорожном строительстве благодаря различным свойствам и преимуществам перед другими строительными материалами дорожного покрытия. Битум приобретает определенные уникальные свойства, которые закладываются в него при его производстве. Битум как сырье в гибком дорожном строительстве и битум в виде смеси (составляющей другие материалы, т.е. заполнители/пуццоланы) имеют определенные преимущества, которые побуждают к широкому использованию битума в дорожном строительстве.

Использование битума в строительстве гибких дорог

Причины значительного применения битума в нежестких покрытиях объясняются ниже:

1. Производство битума экономичное

Битум является побочным продуктом процесса перегонки сырой нефти. Сырая нефть сама по себе представляет собой смесь углеводородов. Основными продуктами, которые доступны, являются бензин, дизельное топливо, высокооктановое топливо и бензин.
Когда эти виды топлива перерабатываются из сырой нефти, остается битум. Дальнейшая очистка побочного продукта от примесей дает чистый битум.
Поскольку спрос на первичный продукт имеет первостепенное значение для общества, битум в качестве побочного продукта сохраняется надолго. Этот побочный продукт используется в качестве нового строительного материала, без использования каких-либо других новых ресурсов.

2. Физические и реологические свойства битума обеспечивают универсальность

Установлено, что физические и химические свойства битума зависят от уровня нагрузки, температуры и продолжительности нагрузки. Это термопластичный и вязкоупругий материал.
Эти зависимости позволяют нам по-настоящему получить доступ к дорожному движению, чтобы свойства битумной смеси можно было варьировать в зависимости от рассчитанных уровней напряжения. Эта универсальность битума приводит к большому разнообразию битумных смесей в зависимости от дорожного применения.

3. Температура плавления битума низкая

Особо следует отметить тот факт, что битум имеет благоприятную температуру плавления, что с легкостью способствует как отделке поверхности, так и сопротивлению износу.
Температура плавления битума не должна быть слишком высокой, чтобы его можно было легко расплавить при укладке дорожной одежды. В то же время битум имеет температуру плавления, что не даст уже отлитому дорожному покрытию расплавиться и деформироваться при высоких температурах.
В районах с высокими температурами, наряду с этим качеством битума, состав заполнителя помогает скрыть влияние высокой температуры.

4. Битум подлежит переработке

Поскольку температура плавления битума благоприятна, его можно расплавить до исходного состояния. Это называется процессом переработки асфальта.
Разорванные куски асфальта отправляются на перерабатывающий завод, а не отправляются на свалки. Эта переработанная смесь может быть использована повторно. При необходимости старый битум смешивают с новым битумом и новыми заполнителями, чтобы снова оживить смесь.

5. Битумный прирост Адгезив Натуральный

Как поясняется при производстве битума, он не содержит углеводородов и, следовательно, не токсичен. Побочный продукт максимально очищается, чтобы избавиться от органических материалов и примесей.
Битум обладает высокой клейкостью, благодаря чему материалы в дорожной смеси прочно сцепляются друг с другом. Они становятся сильнее, когда смесь настроена, то есть готова к движению автомобиля.

6. Битум разных цветов

Традиционный битум имеет черный цвет. Это связано с тем, что плотный органический материал в битуме имеет черный цвет. Теперь, когда к битуму добавляются определенные пигменты, можно получить желаемый цвет. Это цветной битум.
Это дороже, чем обычный цветной битум. Недостатком цветного битума является то, что он требует большего количества химических добавок и материалов.

Требования к битумным смесям для дорожного строительства

Общая битумная смесь используется при строительстве гибкого дорожного покрытия для удовлетворения следующих потребностей.

  • Прочность конструкции
  • Поверхностный дренаж
  • Поверхностное трение

1. Структурная прочность битумных покрытий

На рисунке ниже показано типичное поперечное сечение гибкого покрытия, разработанного в США. Конструкционный битумный слой состоит из:

  • Битумная поверхность или слой износа
  • Битумный вяжущий слой
  • Битумный базовый слой

Основное назначение этих битумных смесей – обеспечение прочности конструкции. Это предполагает равномерное распределение нагрузки по слоям дорожного покрытия. Используемые нагрузки представляют собой динамические или статические нагрузки, которые передаются на базовое земляное полотно через слой заполнителя.
Гранулированное основание с битумным покрытием предусмотрено только для дорог с низкой проходимостью. Этого достаточно и экономично.
Отталкивающий эффект верхних слоев битума помогает противостоять высоким динамическим воздействиям из-за интенсивного движения. Свойство восстановления отражается жесткостью и характеристиками гибкости верхних слоев битума. При взгляде снизу вверх характеристики гибкости должны увеличиваться.
Исследования показали, что указанные выше характеристики заполнителей достигаются при использовании плотнозернистых битумных смесей. В этой смеси должен использоваться заполнитель номинального максимального размера (NMAS), который должен уменьшаться по сравнению с базовым слоем-вяжущим слоем-поверхностным слоем.
Номинальный максимальный размер заполнителя (NMAS) = Одно сито больше, чем первое сито, чтобы удерживать более 10% комбинированного заполнителя.
В слое износа содержится большее количество битума, что делает слой более гибким. Это помогло бы увеличить долговечность.

2. Поверхностный дренаж битумных покрытий

Подповерхностный дренаж можно облегчить, используя гранулированную подложку при строительстве нежесткого дорожного покрытия. Проницаемая асфальтобетонная основа (PATB) может использоваться для обеспечения положительного поверхностного дренажа на основных автомагистралях. Это будет вести себя как отдельный курс для облегчения подземного дренажа.

3. Поверхностное трение битумных дорог

Крайне важно, чтобы дорожное покрытие обеспечивало достаточное сопротивление скольжению и трение во время движения транспортного средства, особенно в мокрых условиях. Это обеспечит безопасность пассажиров. Макро- и микротекстура поверхности асфальтобетонной смеси способствует поверхностному трению.
Градация смеси, то есть открытая или плотная, будет способствовать макроструктуре поверхности. Смесь с открытым гранулометрическим составом имеет более высокую макроповерхность, чем смесь с плотным гранулометрическим составом. Вода выдавливается из нижней части автомобильной шины, когда реализуется высокая макротекстура поверхности.
Микротекстура поверхности обеспечивается поверхностью заполнителя, которая обнажается при разрыве вышележащего битумного слоя.

Преимущества битумного дорожного покрытия перед бетонным покрытием

1. Гладкое дорожное покрытие

Он не использует суставы; Поэтому обеспечьте гладкую поверхность для катания. Он также дает меньше шума по сравнению с бетонными покрытиями. Износ битумного покрытия меньше, что позволяет сохранить его гладкость.

2. Постепенный отказ

Деформация и разрушение битумного покрытия – это постепенный процесс. Бетонное покрытие показывает хрупкие разрушения.

3. Быстрый ремонт

У них есть возможность быстро отремонтировать. Они не тратят время на изменение пути для трафика; так как они быстро садятся.

4. Поэтапное строительство

Это помогает при поэтапном строительстве в ситуации, когда возникают проблемы нехватки средств или проблемы с оценкой трафика.

5. Стоимость жизни меньше

Первоначальная стоимость и общие затраты на техническое обслуживание битумного покрытия меньше по сравнению с бетонным покрытием.