Применение битумных вяжущих

Твердые и полутвердые нефтяные битумы применяют для дорожных покрытий, изготовления кровельных и гидроизоляционных материалов, некоторых герметизирующих материалов, а жидкие битумы используют в основном при строительстве дорог (для обработки гравийных и щебеночных смесей, изготовления асфальтовых материалов).

?Для повышения долговечности к битумным вяжущим применяют различного рода добавки.

46. Показатели качества органических (черных) вяжущих.

Основные свойства нефтяных битумов, определяющие их пригодность к применению в народном хозяйстве- малое изменение пластичности при изменении температуры; высокие вязкость и цементирующая способность; стабильность и долговечность; теплостойкость (высокая температура размягчения), обеспечивающая сохранение необходимой прочности сооружений и изделий летом; упругость, благодаря которой сохраняется достаточная пластичность и эластичность при низких температурах. Свойства битумов зависят от компонентного состава, оптимальное содержание может быть достигнуто при определенном соотношении асфальтенов, смол и масел с необходимым содержанием ароматических углеводородов и при отсутствии значительных количеств твердых парафинов. Следовательно свойства битумов определяются природой исходной нефти и могут регулироваться подбором смеси исходного сырья, а также в процессе окислительного структурирования. Для классификации товарных битумов по сортам в зависимости от их качества разработаны и применяются различные методы испытания. Эти методы утверждены стандартами разных стран.

Качественные показатели (характеристики):

1. Пенетрация Пенетрация косвенно характеризует степень твердости битумов. Чем выше пенетрация битума при заданной температуре размягчения и при заданной пенетрации — температура размягчения битума, тем выше его теплостойкость. Этот показатель не является физической константой битума, но характеризует его консистенцию и твердость. На величину пенетрации влияет состав битума: с увеличением содержания в нем масел пенетрация растет, а при удалении из него летучих веществ, а также с увеличением содержания асфальтенов и карбенов она уменьшается.

2. Температура размягчения битумов Температура размягчения битумов — это температура, при которой битумы из относительно твердого состояния переходят в капельно-текучее. Она зависит от веществ, входящих в его состав. Увеличение содержания смол и асфальтенов ведет к повышению температуры размягчения, в то время как неполимеризующиеся и трудноокисляемые масла, наоборот, ее снижают.

3. Температура хрупкости Температура хрупкости — это температура, при которой материал разрушается под действием кратковременно приложенной нагрузки. Температура хрупкости характеризует поведение битума в дорожном покрытии: чем она ниже, тем выше качество дорожного битума. Окисленные битумы имеют более низкую температуру хрупкости, чем другие битумы той же пенетрации. Температура хрупкости дорожных битумов обычно колеблется в пределах от —2 до — 30 °С. Для ее определения применяют метод, описанный в ГОСТ 11507-78 с дополнением по п. 3.2.

4. Растяжимость (дуктилъностъ, пластичность) Растяжимость (дуктилъностъ) битума характеризуется расстоянием, на которое его можно вытянуть в нить до разрыва. Этот показатель косвенно характеризует также прилипаемость битума и связан с природой его компонентов: с увеличением содержания смол растяжимость увеличивается, битум становится эластичней, что имеет большое значение при использовании его в дорожном строительстве (дорожные нефтяные битумы имеют высокую растяжимость — более 40 см), присутствие в битуме твердых парафинов, взвешенных частиц и асфальтенов снижает эластичность, а наличие карбенов и карбоидов, и вовсе приводит к полной потере битумом растяжимости. Однако, стоит заметить, что повышение растяжимости битумов не всегда соответствует улучшению их свойств. По показателю растяжимости нельзя судить о качестве дорожных битумов, так как условия испытания (растяжение со скоростью 5 см/мин) отличаются от условий работы битума в дорожном покрытии. Растяжимость битумов при 25 °С имеет максимальное значение, отвечающее их переходу от состояния ньютоновской жидкости к структурированной. Чем больше битум отклоняется от ньютоновского течения, тем меньше его растяжимость при 25°С, но достаточно высока при 0°С. Битум должен обладать повышенной растяжимостью при низких температурах (0 и 15°С) и умеренной при 25°С.

5. Вязкость битумов Вязкость битумов более полно характеризует их консистенцию при различных температурах применения по сравнению с эмпирическими показателями, такими, как пенетрация и температура размягчения. Ее легко и в более короткий срок можно измерить при любой требуемой температуре производства и применения битума. Желательно, чтобы битум при прочих равных показателях обладал наибольшей вязкостью при максимальной температуре применения и имел как можно более пологую вязкостно-температурную кривую. При температуре ниже 40 °С битум подобен твердообразным системам, при температурах от 40 до 140 °С — структурированным жидкостям, при температуре выше 140 °С — истинным жидкостям.

6. Изменение массы битума после прогрева Твердые нефтяные битумы принадлежат к стабильным веществам и при хранении в условиях повышенной температуры не должны выделять летучих веществ. они также не должны содержать веществ, легко окисляемых кислородом воздуха. Поэтому к числу качественных показателей битума относят изменение его массы после нагрева при условной температуре 160°С в течение 5 минут. Это изменение нормируется ГОСТами и для твердых битумов не должно превышать 1%.