Битум: природный и нефтяной строительный материал¶

Битум — группа органических веществ природного или нефтяного происхождения, состоящая преимущественно из высокомолекулярных углеводородов и их кислород-, серо- и азотсодержащих производных. Представляет собой твёрдую или вязкопластичную массу чёрного или тёмно-коричневого цвета, нерастворимую в воде и растворимую в органических растворителях. Широко применяется в дорожном строительстве, гидроизоляции, кровельных работах и производстве лакокрасочных материалов.

¶Состав и свойства

Основу битума составляют углеводороды: парафины, нафтеновые и ароматические соединения, а также смолы, асфальтены и масла. Асфальтены — тёмные твёрдые вещества, придающие битуму твёрдость; масла и смолы обеспечивают пластичность. Отношение смол и масел к асфальтенам определяет марку и применение материала.

Ключевые свойства битума:

• Температурная вязкость — при нагреве битум размягчается и становится текучим, при охлаждении затвердевает. Это свойство лежит в основе технологии горячего асфальтобетона.
• Водонепроницаемость — битум не смачивается водой и не растворяется в ней, что делает его эффективным гидроизолятором.
• Адгезия — способность образовывать прочное сцепление с минеральными материалами (песком, щебнем, камнем).
• Химическая стойкость — устойчив к кислотам, щелочям и солёной воде.

¶Виды битума

¶Природный битум

Природный (горный) битум образуется в земной коре в результате окисления и полимеризации нефтяных углеводородов. Крупнейшие месторождения природного битума в России расположены в Татарстане (месторождение Башкирский Камень), в Калужской области (Дубровинское месторождение) и на Сахалине. Природный битум добывают открытым способом или подземной выработкой, применяют в основном для производства битумных мастик и кровельных материалов.

¶Нефтяной битум

Нефтяной битум получают из остатков перегонки нефти — гудрона, который подвергают окислению воздухом или термической обработке. В зависимости от способа производства различают:

• Окисленный битум — получают продувкой воздуха через расплавленный гудрон при температуре 200–250 °C. Обладает повышенной твёрдостью и применяется для кровельных и гидроизоляционных работ.
• Невыпаренный (остаточный) битум — остаток прямой перегонки нефти без окисления. Используется преимущественно в дорожном строительстве.
• Термоокисленный битум — промежуточный вариант, сочетающий свойства двух предыдущих.

¶Специальные виды

К специальным видам относят битумные вяжущие с полимерными добавками (СБС, АПП), битумно-полимерные мастики, эмульсионные битумы (битумные эмульсии), где битум диспергирован в воде с помощью эмульгаторов. Такие материалы применяют при пониженных температурах и в экологически чувствительных районах.

¶Классификация и маркировка

В России битумы классифицируют по ГОСТ 31015-2002 (нефтяные вяжущие) и ГОСТ 22245-90 (нефтяные битумы дорожные). Маркировка включает букву «Б» и цифры, указывающие на температуру размягчения по кольцу и шару, например: БНД 60/90, БН 90/10. Буква «Д» означает «дорожный», «Н» — «нефтяной». Чем выше цифры, тем выше температура размягчения и твёрдость материала.

Основные показатели, по которым оценивают битум:

¶Применение

Основная область применения битума — дорожное строительство. Битумно-минеральные смеси (асфальтобетон) составляют более 80 % всех дорожных покрытий в России. Битум связывает минеральные частицы, обеспечивая прочность, водонепроницаемость и износостойкость покрытия.

Вторая по объёму область — гидроизоляция фундаментов, подвалов, мостов и тоннелей. Битумные мастики и рулонные материалы (рубероид, пергамин, стеклоизол) на битумной основе применяют для кровельных работ. В промышленности битум используют при производстве лаков, красок, замазок, электроизоляционных материалов и в качестве сырья для нефтехимии.

¶Экология и безопасность

Битум при нагреве выше 180 °C выделяет летучие органические соединения и полициклические ароматические углеводороды, поэтому работы с горячим битумом требуют средств индивидуальной защиты и вентиляции. Водные растворы битума токсичны для рыб и водных организмов, что ограничивает его применение вблизи водоёмов без специальных мер.

¶Интересные факты

Природный битум использовался человеком с древнейших времён: в Месопотамии битум применяли как клей и гидроизоляцию при строительстве зданий и каналов (III тысячелетие до н. э.). В Древнем Египте битумом бальзамировали мумии. В России крупнейшее месторождение природного битума — Башкирский Камень в Татарстане, разрабатываемое с XIX века.

Источники:

• ГОСТ 31015-2002. Вяжущие нефтяные битумные. Технические условия.
• ГОСТ 22245-90. Битумы нефтяные дорожные. Технические условия.
• Справочник по дорожным материалам / под ред. В. Ф. Рабиновича. — М.: Транспорт.
• Справочник по битумам и битумным вяжущим / под ред. И. Н. Аксёнова. — М.: Недра.