Битумы: состав, строение, свойства

Органические вяжущие вещества делят на битумные и дегтивные. В строительстве применяют природные и чаще, искусственные (нефтяные) битумы.

Природные битумы – это вязкие или твердые вещества, образовавшие в результате естественного окисления и полимеризации нефти. Встречаются в районах нефтяных месторождений в виде линз, целых асфальтовых озер. Однако такие битумные месторождения редки и чаще встречаются месторождения так называемых асфальтовых пород –это пористые горные породы, то есть доломиты, глины известняки и песчанники, которые пропитаны битумом. Из этих пород извлекают битум или используют в виде асфальтового порошка.

Нефтяные битумы получают переработкой нефтяного сырья. Элементарный состав битумов, %:  водорода 10…15;  углерода 70…80; серы 2…9; кислорода и азота 1…7. Эти элементы присутствуют в составе углеводородов и их соединений с кислородом серой, а также азотом. Углеводороды находятся в виде соединений различной степени полимеризации: от C9H20 до C30H62. В зависимости от степени полимеризации, углеводороды или их соединения образуют в битуме 3 группы веществ: твердые вещества, смолы и масляные фракции.

Твердая часть битума – это высокомолекулярные соединения с молекулярной массой – Мм=1000…5000 и плотностью -? >1, которые получили общее название “асфальтены”. Смолы – аморфные вещества с Мм=500-1000 и плотностью около 1. Масляные фракции состоят из различных углеводородов с Мм=100…500 и ?<1.

По строению битумы – это коллоидная система, в которой диспергированы асфальтены, а дисперсионной средой являются смолы и масла. Твердые частицы асфальтенов размером около 20мкм окружены, разделены оболочкой с убывающей от них плотностью – от тяжелых смол до масел.

Свойства битумов определяются соотношением между твердой фракцией, смолами и маслами. Чем больше содержание асфальтенов и смол, тем выше твердость, хрупкость и температура размягчения твердых битумов.

Битумы практически не взаимодействуют со щелочами, с соляной кислотой. Менее стойки битумы в атмосфере, содержащей оксиды азота, и к действию концентрированных окисляющих кислот. Битумы легко растворяются в органических растворителях (нефтяные масла, ацетон, толуол).

Под действием солнечного света, кислорода, воздуха происходит процесс медленного изменения состава, строения и свойств битума. Этот процесс называется старением. В результате старения в битуме уменьшается содержание смол, и масел, и он становится более хрупким и твердым.

Итак, основными технологическими и эксплуатационными свойствами твердого битума являются твердость и температура размягчения. Кроме того, очень важной их характеристикой является растяжимость. В зависимости от этих свойств, битумы делятся на марки, приведенные в таблице.

Битумы: состав, строение, свойства – статья на сайте “студент-строитель.ру”