8. Классификация битумов по происхождению и способу производства. Свойства и марки битумов. Материалы и изделия, изготавливаемые на основе битумов.

Битумы представляют собой вещества, состоящие главным образом из смеси высокомолекулярных углеводородов, метанового, нафтенового и ароматического рядов и их кислородных и сернистых производных.

В зависимости от исходного сырья различают битумы природные и искусственные нефтяные. Природный битум в чистом виде бывает редко. Чаще встречаются пропитанные битумом горные породы (известняки, доломиты, песчаники, грунт). Природный битум образовался из нефти в результате медленного удаления из нее легких и средних фракций, а также под влиянием процессов полимеризации и окисления. Природный битум — органическое вещество черного или темно-коричневого цвета, при нагревании постепенно размягчается и переходит в жидкое состояние, а при охлаждении затвердевает. Природный битум нерастворим в воде, но легко растворяется в сероуглероде, хлороформе, бензоле и трудно в бензине. Структура природных битумов, их физико-химические и физико-механические свойства близки к нефтяным битумам.

Нефтяные битумы являются продуктом переработки нефти и ее смолистых остатков. В зависимости от вязкости нефтяные битумы делят на твердые, полутвердые и жидкие, а в зависимости от способа переработки — на остаточные гудроны, окисленные, крекинговые и экстратные.

Остаточные гудроны получают при атмосферно-вакуумной перегонке высокосмолистой нефти после отбора бензина, керосина и масляных фракций. Они представляют собой черные твердые или почти твердые при нормальной температуре вещества темного или темно-коричневого цвета.

Окисленные битумы получают путем продувки воздуха через нефтяные остатки. В процессе производства окисленных битумов кислород воздуха реагирует с водородом, содержащимся в остатках, образуя водяные пары. Потеря водорода сопровождается уплотнением нефтяных остатков ввиду их полимеризации и сгущения.

Крегинговые битумы получают при крекинге (разложении при высокой температуре) нефти и нефтяных масел с целью получения большого выхода бензина. Продувка воздуха через эти остатки дает окисленные крекинговые битумы.

Нефтяные битумы в нагретом состоянии разливают в тару и после остывания направляют по назначению.

Свойства битумов. Физико-механические свойства битумных материалов должны характеризовать материал с точки зрения его молекулярного строения, а также по совокупности свойств, присущих вяжущему.

Битумные твердые и полутвердые делят на марки. В основу этого деления положены вязкость, пластичность и поведение битума при изменении температуры .

Вязкость — свойство материала оказывать сопротивление перемещению частиц под воздействием внешних сил. Вязкость битума зависит от температуры. Для характеристики вязкости битумов (вязких и твердых) пользуются условным показателем твердости — глубиной проникания иглы.

Пластичность вязких битумов характеризует растяжимость, которую определяют с помощью дуктилометра.

Температура размягчения является важной оценкой свойств битумов и характеризует верхний температурный предел его применения. Определяют её на приборе "кольцо и шар".

В зависимости от марок битумы подразделяются на: строительные, кровельные, дорожные.

Строительные битумы применяют для изгот. асфальтовых бетонов, р-ров, приклеивающих мастик, кровельных и гидроизоляц. м-лов.

9. Асфальтовые растворы и бетоны. Подбор состава, приготовление, укладка и уплотнение. Виды асфальтовых растворов и бетонов по технологическим признакам. Достоинства и недостатки, применение в строительстве горячих, теплых и холодных асфальтовых растворов и бетонов. Твердение, свойства и применение в строительстве.

Для приготовления асфальтовых растворов и бетонов применяет асфальтовое вяжущее, представляющее смесь нефтяного битума с тонкомолотыми минеральными порошками (известняка, доломита, мела, асбеста, шлака). Минеральный наполнитель не только уменьшает расход битума, но и повышает температуру размягчения бетона. Прочность асфальтового вяжущего обусловлена соотношением компонентов Б/Н и пористостью после уплотнения и отвердевания. При оптимальном соотношении Б/Н весь битум адсорбирован в виде тонких непрерывных пленок на поверхности частиц тонкомолотого наполнителя, поэтому асфальтовое вяжущее имеет наибольшую прочность.

Мелким заполнителем в растворе и бетоне служат чистые природные и искусственные пески с содержанием пылевато-глинистых частиц не более 3% по массе. Щебень изготовляют из прочных и морозостойких изверженных, осадочных и метаморфических горных пород, а также из металлургических шлаков. Из осадочных предпочитают карбонатные породы (известняки, доломиты), хорошо сцепляющиеся с битумом. Асфальтовые бетоны подразделяют по назначению на гидротехнические, дорожные и аэродромные, для устройства полов в промышленных цехах и складских помещениях, плоской кровли, стяжек. Гидротехнические асфальтовые бетоны используют для устройства экранов и в уплотняющих конструкциях швов сооружений, в качестве гидроизоляционных слоев при строительстве каналов, шлюзов, ирригационных сооружений. Специальные виды плотного бетона, изготовленные на химически стойких заполнителях применяют для создания кислото- и щелочестойких покрытий. Имеются декоративные асфальтовые бетоны (цветные и офактуренные), из которых выполняются разделительные полосы на дорогах, переходы, полы вестибюлей гражданских зданий.

Основные свойства асфальтового бетона зависят от примененного асфальтового вяжущего, состава и пористости.

Пористость асфальтового бетона обычно колеблется от 5 до 7%. Плотные бетоны (с пористостью не более 5%) практически водонепроницаемы. Пористость ухудшает долговечность асфальтового бетона в связи с возрастанием водопоглощения, снижением морозостойкости и увеличением химической коррозии. Наиболее агрессивными слоями по отношению к битуму, которые могут содержаться в воде, являются сульфаты натрия и магния.

Биохимическая стойкость характеризует сопротивление «органическому выветриванию» под влиянием бактерий, вызывающих разложение сложных органических веществ, составляющих битум.

Для повышения биостойкости в состав битумного вяжущего вводят антисептики.

Состав асфальтового раствора должен быть такой, чтобы пустоты в песке были полностью заполнены асфальтовым вяжущим с избытком (10—15%) для обволакивания песчинок.Асфальтовый бетон можно представить как смесь асфальтового раствора и крупного заполнителя — щебня. Количество асфальтового раствора берут с расчетом заполнения пустот в щебне и небольшого избытка (10—15%) для получения плотного бетона. В отличие от цементного бетона на показатели прочности асфальтового бетона сильно влияет температура. Например, если предел прочности при сжатии асфальтобетона при 20°С—2,2— 2,4 МПа, то при 50°С — только 0,8—1,2 МПа. Зато асфальтовые бетоны и растворы лучше, чем цементные, противостоят коррозии.Асфальтовые бетоны укладывают в горячем или холодном состоянии. Наиболее распространены горячие асфальтобетонные смеси, имеющие при укладке температуру 140—170°С. Для их приготовления предварительно высушенные и подогретые до 180—200°С минеральные составляющие бетона (тонкомолотый наполнитель, песок и щебень) загружают в смеситель, в котором их перемешивают с расплавленным битумом (температурой 150—170°С). Готовые горячие смеси привозят на специальных машинах и после укладки уплотняют катками. После остывания, через 1—2 ч, асфальтобетон отвердевает, приобретая плотность и прочность.Асфальтовые бетоны, укладываемые в холодном состоянии, приготовляют на жидких битумах и битумной эмульсии. Жидкий битум подогревают до 110—120°С и смешивают с высушенными и подогретыми до той же температуры заполнителями. Асфальтобетонную смесь охлаждают до 60°С, развозят на места и укладывают при температуре окружающей среды не ниже 5°С. Бетон готовят и на битумной эмульсии, смешивая вяжущие и заполнители без подогрева. В дегтебетон в качестве вяжущего вещества входит деготь (или пек). Водостойкость, износ и долговечность дегтебетона ниже, чем асфальтового бе