Битумы. Часть 1

Согласно классификации ИСК строительные конгломераты на основе органических вяжущих веществ относятся к безобжиговым, их отвердение происходит при обычных температурах или при температуре не выше 220 ºС.

Органические вяжущие вещества представляют собой природные или искусственные твердые, вязкопластичные и жидкие (при комнатной температуре) материалы, молекулы которых содержат атомы углерода, являются высокомолекулярными соединениями и обладают вяжущими свойствами. К органическим вяжущим веществам относятся битумы, дегти, полимеры и их модификации. В связи с широким распространением полимеров их описание выделено в отдельную главу.

Как и любой искусственный строительный конгломерат, ИСК на основе органических вяжущих веществ состоит из связующего вещества, наполнителей и заполнителей. В качестве связующего вещества используются битумы, дегти и их эмульсии.

Битумы - органические вещества черного или темно-коричневого цвета, состоящие из смеси углеводородов с молекулярной массой 400 - 5000 и их неметаллических производных с серой, азотом или кислородом. При комнатной температуре они могут быть в твердом, вязком, вязкопластичном и жидком состояниях. Битумы растворяются в органических растворителях, например в бензоле, толуоле, ксилоле, хлороформе, сероуглероде и др. Битумы могут быть природными и искусственными (полученными из нефти).

Природные битумы встречаются в виде отдельных скоплений, а чаще - пропитывающими горные породы. Природные битумы образовались из нефти в верхних слоях земной коры или в виде поверхностных озер. Нефть, находящаяся в недрах земли, мигрировала в верхние слои земли и в результате испарения легких нефтяных фракций под действием климатических и геологических факторов, под влиянием окислительного процесса и полимеризации превратилась в твердый или вязкий битум.

Природный битум в чистом виде встречается очень редко. Например, на о. Сахалине имеется Охинское озеро, в котором битум содержит 1 % минеральных примесей. Обычно битум содержится в осадочных горных породах: песчаниках, известняках, доломитах, глинистых грунтах и других в количестве 5 - 20 % по массе и более. Такие породы называются битуминозными или асфальтовыми. В нашей стране асфальтовые породы имеются на Кавказе, в Поволжье, Сибири и на Дальнем Востоке.

Битум извлекают из горных пород путем выварки в воде или экстрагирования в органических растворителях. При первом способе асфальтовую породу дробят до частиц размерами 6- 10 мм и погружают в котел с водой, подкисленной соляной кислотой. Эту смесь кипятят при постоянном перемешивании. Битум, всплывающий на поверхность, вычерпывают, отделяют от воды, подсушивают нагреванием и сгущают продувкой воздуха. Полностью извлечь битум из горной породы не удается.

При втором способе измельченная асфальтовая порода помещается в котел или специальную емкость с органическим растворителем. Экономически выгодно для этих целей применять три хлорэтилен. Битум из раствора выделяется выпариванием растворителя при температуре около 100 ºС, а затем при более высокой температуре сгущается продувкой воздуха до желаемой вязкости. Извлечение битума происходит полностью.

Переработка асфальтовых пород экономически целесообразна при содержании битума не менее 20%.

Горные породы, содержащие малое количество битума, размалывают в асфальтовый порошок и используют в качестве добавки в асфальтовых бетонах и мастиках.

Искусственные (нефтяные) битумы получают из нефти путем переработки остатков, образующихся в результате перегонки нефти на нефтеперерабатывающих заводах. По способу производства различают: остаточные битумы, полученные в результате атмосферно-вакуумной перегонки; окисленные - в результате окисления гудрона кислородом, крекинговые - окисления остатков крекинга, образующихся при переработке мазута при высоких температурах (до 450 ºС) и давлении (до 5 МПа); компаундированные.

Наиболее распространен способ получения окисленных нефтяных битумов из гудрона. Через гудрон низкой вязкости продувают воздух, подвергая его окислению. Окисление проводят в битумных (асфальтовых) кубах непрерывного и периодического действия, в бескомпрессорных или трубчатых реакторах и колоннах. При продувке под воздействием кислорода воздуха в гудроне образуются высокомолекулярные соединения, и его вязкость повышается. Окисленные битумы более погодоустойчивы, чем остаточные, и по долговечности приравниваются к природным битумам.

Строительные конгломераты из органических веществ Битумы. Часть 2

Битумы