45. Природні та штучні нафтові бітуми. Склад та структура бітумів. Довговічність матеріалів на основі бітумів.

Битумы подразделяют на природные и искусственные. В природе чистые битумы встречаются редко. Обычно битум добывают из горных осадочных пористых пород, пропитанных им в результате поднятия нефти из нижележащих слоёв. Искусственные битумы получают при переработке нефти, в результате отгонки из её состава газов (пропан, этилен), бензина, керосина, дизельного топлива.

Природный битум — твёрдое вещество или вязкие жидкости, состоящие из смеси углеводородов.Асфальтовые породы — горные породы, пропитанные битумом (известняки, доломиты, песчаники, пески и глины). Битум извлекают из них нагревом, или же применяют эти породы в молотом виде (асфальтовый порошок).Асфальтиты — породы, состоящие из твёрдого природного битума и др. органических веществ, нерастворимых в сероуглероде.

Состав и структура битумов

Битумы состоят из смеси высокомолекулярных углеводородов, главным образом метанового и нафтенового рядов и их кислородных, сернистых и азотистых производных. Такими группами являются масла, смолы, асфальтены и их модификации (карбены и карбоиды), асфальтогеновые кислоты и их ангидриды.Масла — жидкая при обычной температуре группа углеводородов, плотностью менее единицы и молекулярной массой 100..500. Повышенное содержание масел в битуме придает им подвижность и текучесть.

Смолы — вязкопластичные вещества, твердые или полутвердые при обыкновеной температуре, плотностью межуточных структур. Однако при длительном воздействии некоторых факторов (кислорода воздуха или другой окислительной среды, особенно в условиях повышенных температур) могут произойти необратимые изменения фазового состава битума, свидетельствующие о его химическом старении. Смолы придают битумам вяжущие свойства и пластичность.

Свойства битумов

Битумы — это термовискозный материал, консистенция которого изменяется постоянно с изменением температуры. Она может быть твердой при низких температурах до очень жидкой при температурах от 150 до 200 °С. Это изменение состояния в умеренных областях температур часто повторяется и может переходит из одного в другое.

Клеящее действие битумов основано на хороших смачивающих свойствах и на изменении их вязкости при изменяющихся температурах.

Плотность битумов зависит от сорта и изменяется в зависимости от температуры. Она колеблется от 0,86 до 1,11 г/см3. Температурное расширение битумов в 20—30 раз больше, чем у минеральных материалов.

Битумы водостойки, устойчивы против агрессивных стоков, кислот, щелочей и солей. Это, например, важно при воздействии соли, применяющейся на улицах для таяния снега зимой. Устойчивость увеличивается с ростом твердости битумов, а при более высоких температурах она снижается. Битумы не стойки против действия жиров, масел, горючего, а также органических растворителей. Битумы стареют под воздействием кислорода воздуха, света и тепла. Кислород окисляет составляющие части битумов, а под воздействием тепла из него испаряются мягкие составляющие нефти. Это приводит к отвердению поверхности битума, которое мало распространяется в глубину. Под действием ультрафиолетовых лучей старение ускоряется. Битумы трудно воспламеняемы и не имеют класса опасности. Полученные из нефти битумы в отличие от полученного из угля дегтя не опасны для здоровья. В законодательстве по защите воды битумы классифицированы как не вредящие воде вещества.