Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Органические вяжущие материалы. Учебное пособие
.pdf
Выпускаются следующие марки кровельных биту-
мов: БНК 45/180, БНК 45/190 – легкоплавкие вязкие
битумы («мягкие») битумы, которыми пропитывают
основу (кровельный картон) при производстве пергамина,
рубероида, и БНК 90/40, БНК 90/30 - твёрдые (тугоплав-
кие) битумы, которые используются для нанесения
покровного теплостойкого слоя (см. производство руберо-
ида).
Так же, как и в маркировке строительных битумов,
первая цифра (числитель) означает среднюю температуру
размягчения, вторая (знаменатель) – глубину поникания
иглы при температуре 25
О
С (см. табл.12).
Изоляционные нефтяные битумы применяют для изо-
ляции трубопроводов от коррозии и подразделяются на марки
БНИ-IV-3, БНИ-IV, БНИ-V. Основные свойства, которые
определяют у изоляционных битумов:
температура размягчения;
глубина проникания иглы (пенетрация) при 25ОС;
температура вспышки.
Основные технические требования к изоляционным
битумам представлены в табл. 13.
Специальные нефтяные битумы применяются в
лакокрасочной, шинной, электротехнической промышленности. Они разделяются на марки Б, В, Г. Так же как и для
изоляционных битумов, основными свойствами для них
являются теплостойкость, вязкость (твёрдость), темпера-
тура вспышки. Специальные нефтяные битумы - твёрдые
битумы с высокой температурой размягчения (определяется в глицерине). Основные технические требования к
специальным битумам представлены в табл. 13 .
81
Таблица 13
Марка
битума
Температура
размягче-
ния,
О
С,
Глубина
проника-
ния
иглы
Температу-
ра вспышки,
О
С, не ниже
Изоляционные битумы
БНИ-IV-3
65…75
30…50
250
БНИ-IV
75…85
25…40
250
БНИ-V
90…100
20…40
210
Специальные битумы
Б
100…110
не более 11
230
В
110…125
не более 8
240
Г
125…135
не более 5
260
Контрольные вопросы
1. Каково назначение и марки строительных биту-
мов? 2. Каково назначение и марки кровельных битумов?
Расшифруйте обозначения марок строительных и кро-
вельных битумов. 3. Какие из марок строительных и
кровельных битумов являются вязкими, какие твёрдыми?
4. Каково назначение и марки изоляционных битумов? 5.
Каково назначение и марки специальных битумов?
3. ПРИРОДНЫЕ БИТУМЫ
И БИТУМОСОДЕРЖАЩИЕ ПОРОДЫ
Природные битумы образовались из нефти в верх-
них слоях земной коры в результате медленного испарения
82
из неё легких и средних фракций, природной деасфальтизации нефти, а также процессов взаимодействия её
компонентов с кислородом или серой.
Природные битумы по своему химическому составу
и свойствам близки к нефтяным битумам. В чистом виде
они встречаются редко, гораздо чаще встречаются различ-
ные горные породы (битумосодержащие породы),
пропитанные природными битумами, вязкими, твёрдыми
или жидкими.
Твердые природные битумы называют асфальти-
тами; асфальтиты с мелкими минеральными примесями
горных пород называют зольными асфальтитами. Вязкие
природные битумы с минеральными примесями называют
асфальтами, жидкие природные битумы - мальтами.
Разведанные мировые запасы природных битумов
составляют 300 млрд.т.
Сравнить свойства асфальтитов, асфальтов и мальт
можно по данным табл. 14.
Месторождения природных битумов бывают четы-
рех типов:
пластовые – битуминозные осадочные горные
породы (известняки, доломиты, песчаники), пропитанные
битумом в количестве от 5 до 20 %;
линзовые - битумосодержащие осадочные гор-
ные породы, имеющие чечевицеобразную форму залега-
ния;
жильные, в которых битум находится в крупных
пустотах и трещинах горных пород и залегает в виде
трубок;
поверхностные, образовавшиеся в результате
выхода нефти на поверхность земли; нефть пропитывала
грунты, загустевала и превращалась в битум.
83
Таблица 14
Вид
природ-
но-
го
битума
Содержание, %
Плотность,
г/см
3
Температура
размягчения,
О
С
Вязкость
мас
ла
смо-
лы
ас-
фаль
тены
Глубина
прон
икания
иглы при 25
О
С
Время истеч
е-
ния, с
асфаль-
титы
в среднем
1,1
…
1,2
145
…
215
твёр-
дый
-
25
20
55
асфальты
(охин-
ское
место-
рожде-
ние)
37,
8
19,4
42,8
1,03
…
1,1
70
…
75
10…1
5
-
мальты
55
30
15
0,96
…
1,03
-
- > 10
0
стовых и линзовых месторождениях. Жильный тип
месторождений в нашей стране встречается редко.
Значительное количество природного битума приходится
на поверхностные месторождения.
ся преимущественно асфальтиты и асфальты (до 15% от
массы горных пород).
залежи киров. Кирами называют пески, супеси и
суглинки, пропитанные природным битумом. Киры
Наибольшее количество битума содержится в пла-
В пластовых и жильных месторождениях содержат-
К месторождениям поверхностного типа относят и
84
состоят преимущественно из мелких пылеватых песков,
смешанных с вязкими и жидкими природными битумами.
Содержание битума в них колеблется от 5 до 80%, но
чаще всего оно составляет 10…25% от массы горной
породы.
Большие месторождения киров разведаны на терри-
тории Казахстана.
По содержанию серы и кислорода природные биту-
мы делят на две группы: высокосернистые с малым
содержанием кислорода и высококислородные с незначи-
тельным содержанием серы. К первой группе относят
асфальтиты, асфальты и мальты пластовых и линзовых
месторождений. Во вторую группу входят битумы
поверхностных месторождений.
Асфальтиты обладают повышенными адгезионными свойствами из-за большого содержания в их составе
природных поверхностно-активных веществ - асфальтогеновых кислот и их ангидридов. Асфальтиты устойчивы к
старению при воздействии солнечной радиации и кислорода воздуха. Из асфальтитов можно получить дорожный
битум повышенного качества путем пластификации их,
например, экстрактами селективной очистки масляных
фракций.
Большие месторождения асфальтита находятся в
Оренбургской области. Там добывают практически
чистый асфальтит с содержанием минеральных примесей
до 5% и зольный, в котором примесей более 25%. Значительные месторождения асфальтитов имеются в Татарстане, республиках Коми и Якутия, Камчатской и Актюбинской обл. Их содержание в горных породах колеблется
от 1 до 20%.
Асфальты содержатся в составе различных битумосодержащих пород, но встречаются и в чистом виде. В
поверхностных месторождениях асфальты содержатся в
85
кирах или находятся в чистом виде. Асфальты, содержа-
щиеся в кирах, состоят примерно из 35% масел, 35% смол
и 30% асфальтенов. В составе масел преобладают парафи-
но-нафтеновые углеводороды.
Асфальты содержат поверхностно-активные веще-
ства, улучшающие прилипание битума к поверхности
каменного материала и устойчивы к старению.
Месторождения асфальтов имеются в тех же регионах России, где и месторождения асфальтитов, на терри-
тории СНГ, в Венесуэле, Канаде, Франции, на о. Тринидад
и др. На Сахалине имеется Охинское озеро с природным
вязким битумом - асфальтом, содержащим лишь 2%
минеральных примесей.
Асфальты целесообразно использовать как добавку
к нефтяным битумам для улучшения их качества или
пластифицировать и использовать как высококачествен-
ный дорожный битум.
Мальты - природные жидкие битумы - иногда
встречаются в чистом виде, но чаще всего в составе
битумосодержащих горных пород - преимущественно
киров. Элементарный состав мальт: С – 76%, Н – 10%, О –
10%, S – 1%, N – 1%, другие элементы – 1 %. В верхних
слоях киров количество битума не превышает 5…7%, и
киры здесь плотны и прочны, разработку их ведут взрыв-
ным способом.
По мере углубления количество битума увеличива-
ется, вязкость его снижается и на глубине 4…5 м кир
становится липким, поэтому его экскаваторная разработка
затрудняется и требует специальных механизмов.
Качество битума различно, но в основном оно
близко к качеству жидких битумов вязкостью более 100 с.
Значительные месторождения горных пород, содержащих мальты, имеются в Татарстане и Башкирии,
86
Ульяновской, Самарской и Оренбургской обл., в Красно-
дарском крае, на Северном Кавказе и в Сибири.
В качестве жидкого дорожного природного битума
применяются иногда тяжёлые высокосмолистые нефти,
удовлетворяющие требованиям на жидкие нефтяные
битумы класса МГ.
Переработка асфальтовых пород ведётся в двух
направлениях:
извлечение чистого битума, применяемого глав-
ным образом в химической и лакокрасочной промышлен-
ности;
получение асфальтовых материалов (асфальтово-
го порошка, асфальтовой мастики или асфальтового
бетона).
Извлечение битума из асфальтовых пород целесообразно лишь в том случае, когда содержание его в породе
слставляет не менее 10…15 %. Битум извлекают двумя
способами: а) вываркой в воде; б) экстракцией органическими растворителями. Основным и более экономичным
методом является извлечение природного битума вываркой в воде. Экстракция органическими растворителями
применяется редко ввиду её неэкономичности из-за потери
растворителя.
Извлечение битума из битуминозной породы про-
изводится на месте добычи следующим образом. Асфальтовая порода измельчается до крупности зёрен, равной
6…8 мм, и загружается в котёл с водой, подкисленной
соляной кислотой, и оборудованный мешалкой. Воду в
котле нагревают до кипения, при этом битум всплывает в
виде пены. Всплывший битум переводят в отстойники для
отделения от воды и минеральных примесей. Если битум
имеет недостаточную вязкость, его продувают перегретым
паром ли воздухом.
87
Вязкие природные битумы по качеству не уступают
нефтяным, а иногда их технические свойства бывают
выше последних. Характерной особенностью природных
битумов является высокая погодоустойчивость и хорошее
прилипание к поверхности каменных материалов, поскольку в них больше, чем в природных битумах, соединений, содержащих кислород и, в частности, асфальтоге-
новых кислот.
Битуминозные породы без извлечения битума используются для получения асфальтовых мастик, которые
представляют собой смесь природного (иногда с добавкой
нефтяного) битума с минеральным тонкоизмельчённым
материалом, обычно местного происхождения. Содержание битума в мастике должно быть не менее 13%. Асфальтовый порошок получают путём измельчения карбонатных
пород, если содержание природного битума в них не
превышает 2…3% по массе. Он имеет широкое примене-
ние для изготовления асфальтовых бетонов и растворов
для холодной укладки.
Особая разновидность природного битума - трини-
дадский асфальт – содержит 50…57 % битума и коллоид-
ную глину вулканического происхождения, характеризуется плотностью 1,42 г/см
2
, температурой размягчения
93…97 ОС и глубиной проникания иглы (пенетрацией)
3…10. Широко известным источником этого природного
асфальта является озеро Пич-Лейк (озёра Ла-Бреа, Асфальтовое) на юго-западе острова Тринидад. Как и на
востоке соседней Венесуэлы, местные индейцы издавна
пользовались этим асфальтом для пропитки своих каноэ.
Тысячи лет тому назад, когда вулканическая деятельность на острове была активной, излившаяся из
глубин земли нефть стала наполняться вулканическим
пеплом. Природное углеводородное вещество, с наполни-
телем - пеплом - образовало асфальт, прочную и плотную
88
породу, свойства которой как вяжущего для асфальтобе-
тона настолько высоки, что её называют асфальтцементом.
В настоящее время Пич-Лейк является самым зна-
чительным коммерческим месторождением в мире. Около
80% добычи отправляется на экспорт. В продажу поступают тринидатасфальт, размельчённый на куски и содер-
жащий 53…55% чистого битума, и тринидатпорошок
50/50, содержащий 50% молотого тринадатасфальта и 50%
минерального порошка. Тринидатасфальт улучшает
адгезионные свойства вяжущего, удобоукладывемость
смесей, повышает теплостойкость асфальтобетона, его
сдвигоустойчивость, оказывает стабилизирующее действие на материал. Среди отличительных качеств тринидатбитума отмечается его высокая стойкость к атмосфер-
ным воздействиям и исключительная деформативность.
Положительные свойства тринидатбитума объяс-
няются его особыми структурными связями с коллоидно-
диспергированными частицами минеральных примесей (в
естественном виде), среди которых имеются и глинистые
частицы. Однако искусственным путём до сих пор не
удалось создать подобный материал. Тринидатбитум – в
высшей степени однородный и стабильный вяжущий
материал, мало изменяющий свои свойства со временем.
Покрытия, устроенные с применением тринидатбитума, в
Лондоне служат свыше 60 лет.
Поскольку запасы асфальтов в Пич-Лейк оценива-
ются в 6…10 млн. т, при современном уровне добычи их
хватит не меньше, чем на 400 лет.
89
Контрольные вопросы
1. Какие виды природных битумов Вы знаете и в
чём состоит отличие их свойств? 2. Какие типы месторождений природных битумов Вы знаете? 3. В каких направлениях ведётся переработка битумосодержащих пород? 4.
Расскажите о свойствах тринидатского асфальта.
4. СЛАНЦЕВЫЕ БИТУМЫ
Сланцевые битумы представляют собой органический вяжущий материал, получаемый из остатков от
переработки горючих сланцев. По свойствам и химическому составу сланцевые битумы приближаются к
битумным материалам, а по способу получения – к дёгтям.
Горючие сланцы - это осадочная органогенная горная порода, содержащая кероген. Кероген - органическое
вещество, сходное по своему элементному составу с
нефтью. Он состоит из 65…80 % углерода, 8…11 %
водорода, 5…12 % кислорода и других элементов. Место-
рождения горючих сланцев находятся в Поволжье, на
Урале и в Сибири.
Основную часть добываемых сланцев используют
как топливо для электростанций, а остальную часть
перерабатывают, получают газ и сланцевую смолу.
Переработку горючих сланцев производят в основном в
газогенераторах и значительно реже - в камерных печах.
90
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]