Методи випробування нафтових бітумів. Характеристики та властивості бітуму: короткий огляд основних якостей Яка щільність у бітуму бнд 60 90

Нафтові дорожні бітуми поділяються на в'язкіі рідкі. В'язкі бітумирозрізняються: БНД ( бітуми нафтові дорожні) та БН ( бітуми нафтові).

Виробляють п'ять марок: БНД 40/60 БНД 60/90 БНД 90/130 БНД 130/200 БНД 130/200 ; бітуми нафтові(БН) - чотирьох марок: БН 60/90 БН 90/130 БН 130/200 БН 200/300 (Табл. 1).

Літери БНД означають « бітум нафтовий дорожній», Цифри-дроби 40/60, 60/90 і т.д. вказують на допустимі для марки межі показників глибини проникнення стандартної голки при 25°С, що побічно характеризують в'язкість бітуму. Бітумимарок БНД відрізняються гарним зчепленням з кам'яними матеріалами та мають досить високу пластичність при негативних температурах, стійкі до кліматичних впливів. Технічні умови на в'язкі нафтові бітуминормовані ГОСТ 22245-90.

В'язкі нафтові дорожні бітумизастосовують для приготування гарячих, теплих і холодних асфальтобетонних сумішей, для поверхневої обробки, просочення, а також для розрідження з метою отримання рідких бітумів, що застосовуються для приготування холодного асфальтобетону, поверхневої обробки та змішування на дорозі і т.п.

В'язкі бітумивідносяться до тієї чи іншої марки на підставі трьох основних показників: глибини проникнення голки, температури розм'якшення та розтяжності. Глибина проникнення голки та розтяжність нормуються при двох температурах: 25 °С та 0 °С. За фізико-механічними показниками в'язкі бітумиповинні відповідати вимогам та нормам, зазначеним у табл. 1.

У табл. 2 показано визначення індексів пенетрації бітумівпо глибині проникнення голки при 25 ° С та температурі розм'якшення.

При проміжних значеннях глибини проникнення голки при 25 °С індекс пенетрації визначають інтерполяцією або за формулою

І.П. = -10,

де А = (2,9031 - log П) / (Т - 25),

де П - глибина проникнення голки при 25 ° С, 0,1 мм;

Т – температура розм'якшення, °С.

Температуру крихкості бітумівмарок БН допускається визначати за номограмою (рис. 1).

Область застосування бітуміву дорожньому будівництві має відповідати рекомендаціям, наведеним у табл. 3.

В'язкі дорожні нафтові бітумиє горючими речовинами із мінімальною температурою займання 368 °С. Гранично допустима концентрація парів вуглеводнів бітумів повітря робочої зони становить 300 мг/м3.

За ступенем впливу на організм, бітумиє малонебезпечними речовинами та належать до 4-го класу небезпеки.

При роботі з бітумомприміщення має бути обладнане та повинні застосовуватися засоби індивідуального захисту. При загорянні невеликих кількостей бітуму його слід гасити піском, кошмою або пінним вогнегасником, пожежу, що розвинулася, слід гасити пінним струменем.

Відходи виробництва бітуму (гази окислення) знешкоджуються спалюванням печі допалення.

Мал. 1. Номограма визначення температури крихкості дорожніх бітумів марок БН

Примітки:

1) цифри на прямих - глибина проникнення голки при 25 ° С;

2) при П 0 / П 25 -, Рівному або більшому 0,27, його значення необхідно брати з поправкою за графіком (а).

Таблиця 1. Технічні вимоги до бітумів нафтових дорожніх (БНД) та бітумів нафтових (БН)

№ п/п

Найменування показників

БНД 200/300

БНД 130/200

БНД 90/130

БНД 60/90

БНД 40/60

БН 200/300

БН 130/300

БН 90/130

БН 60/90

Метод випробувань

Глибина проникнення голки, °С, щонайменше:

за ГОСТ 11501

Температура розм'якшення Киш, °С, не нижче

за ГОСТ 11506

Розтяжність, при 0 ° С див, не нижче:

за ГОСТ 11505

Температура крихкості, °С, не вище

за ГОСТ 11507 з дод. за п.3.2

Температура спалаху, °С, не нижче

за ГОСТ 4333

Зміна температури розм'якшення після прогріву, °С, не більше

за ГОСТ 18180, 11506, дод. за п.3.3

Індекс пенетрації

від-1,0 до +1,0

від -1,5 до + 1,0

за дод. до ГОСТ 22245-90

Масова частка водорозчинних сполук, %, не більше

0,20

0,20

0,30

0,30

0,30

за ГОСТ 11510

Таблиця 2. Таблиця визначення індексів пенетрації бітуму

Температура розм'якшення, °С
		300		295		290		285		280		275		270		265		260		255		250		245		240		235		230		225		220		215
Температура розм'якшення, °С		Глибина проникнення голки за 25 °С
		210		205		200		195		190		185		180		175		170		165		160		155		150		145		140		135		130		125
Температура розм'якшення, °С			Глибина проникнення голки за 25 °С
			120		115		110		105		100		95		90		85		80		75		70		65		60		55		50		45		40

Таблиця 3. Область застосування бітумів у дорожньому будівництві

Дорожньо-кліматична зона	Середньомісячні температури найхолоднішої пори року, °С	Марка бітуму
	не вище -20	БНД 90/130, БНД, 130/200, БНД 200/300
		БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300
		БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, БН 90/130, БН 130/200, БН 200/300
	не нижче +5	БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БН 60/90, БН 90/130

Гарантійний термін зберігання бітумів- Один рік з дня виготовлення.

Важливими показниками бітумівмарок БНД є показник зчеплення та температура крихкості. На жаль, показник зчеплення, що характеризує адгезійні властивості бітуму до кислих та основних пород у існуючому ГОСТі не знайшов відображення, що безумовно є його недоліком.

Якщо наявні бітумине задовольняють необхідним вимогам, слід підібрати склад бітумних сумішей із нафтових бітумів двох різних марок або сумішей нафтових бітумів із природними. Найчастіше бітуми покращують додаванням добавок, що модифікують, типу ПАР і т.п.

Поліпшені бітумита їх суміші, властивості яких оптимізовані спеціальною хімічною обробкою та додаванням пластифікаторів, застосовують головним чином для влаштування верхніх шарів покриттів з метою забезпечення підвищеної теплостійкості та динамічної міцності.

До появи ГОСТ 22245—90 на бітуми нафтові дорожні в'язківимоги до дорожніх бітумів нормував ГОСТ 11954, який включав вимоги на бітумимарок БНД та БН.

Розробники цього ДЕРЖСТАНДАРТ орієнтувалися при його складанні на окислені бітуми III структурного типуза класифікацією О.С. Колбанівській. Цей тип бітумів відрізняється проміжними властивостями від бітумів I та II типів, тобто. вбирає як переваги, і недоліки бітумів крайніх структурних типів. Бітуми марок БНД мають ширші інтервали пластичності по відношенню до бітумів марок БН, але мають меншу розтяжність.

Щодо залишкових бітумів марок БНдеякі джерела ставлять під сумнів рекомендовану область застосування і вважають, що ці бітумиповинні бути виключені з існуючого ГОСТу на в'язкі дорожні бітуми. Проте така думка викликає дуже вагомі заперечення і незгоду, які добре обгрунтовані Г.Н. Кирюхіним. Автор зазначає, що у більшості розвинених країн у дорожньому будівництві залишкові бітуми, які відносяться до ІІ структурного типу, широко застосовуються у дорожньому будівництві. Ці бітумивідрізняються високими показниками розтяжності, але вони характеризуються вузькими інтервалами пластичності (різницею між температурою розм'якшення і температурою крихкості). У вітчизняних та зарубіжних публікаціях відзначається велика стійкість бітумів II структурного типу («золь»)до старіння в порівнянні з бітумами III типу («золь-гель»)тим паче бітумами І типу («гель»).

Бітум - широко використовується в будівництві матеріал, що відрізняється чудовими гідрофобними та адгезивними властивостями. Застосовується він переважно при асфальтуванні автомобільних доріг. Також дуже часто цей матеріал використовують як гідроізолятор при зведенні будівель та споруд. У цій статті у всіх подробицях розберемося з тим, що таке бітум, які його властивості та сфера застосування.

Визначення

Бітумом називають щільну в'язку смолоподібну речовину чорного кольору. Поставляється він зазвичай у шматках, які перед використанням розплавляють при складі бітум має дуже складний. Являє собою сполуку вуглеводневої основи з її похідними, а також металами, киснем і азотом. Є в цьому матеріалі і різного роду гетероорганічні сполуки. Загалом склад бітуму настільки багатий, що ідентифікація всіх його складових просто неможлива.

Як виробляється

Основним продуктом, що використовується для виготовлення бітуму, є нафта. Існує лише три основних цього матеріалу:

1. Концентрування залишків нафти шляхом вакуумної перегонки. Кінцевий продукт відрізняється м'якістю та легкоплавкістю. За цією методикою бітуми отримують із високосмолистої (сірчистої) нафти.
2. Окисленням гудрону (нафтовий залишок) шляхом продування його киснем за температури +180...+300 градусів. За такого способу виходить термостабільний еластичний матеріал.
3. Змішування залишкових та окислених нафтових продуктів з дистилятами.

Природний бітум

Найчастіше цей матеріал виробляється саме штучно за описаними вище трьома технологіями. Однак існує і природний бітум, характеристики та застосування якого приблизно такі самі, як і у звичайного. Залягає він у природі і утворює своєрідні лінзи. У чистому вигляді природний бітум мало зустрічається. Найчастіше він просочує якийсь осадовий шар. Зазвичай це такі породи, як пісковик чи вапняк. У цьому випадку чистий природний бітум одержують, попередньо розмели камені. Іноді таку асфальтну породу просто ретельно перетирають і застосовують у дорожньому будівництві.

Види бітуму у сфері використання

По області застосування цей матеріал поділяється на чотири великі групи:

• Будівельний бітум. Використовується для фундаментів, занурених у землю дерев'яних конструкцій тощо.
• Покрівельний. Застосовується для захисту від вологи дахів житлових, виробничих та громадських будівель.
• Бітум нафтовий дорожній. Найпоширеніший варіант, який використовується для приготування асфальтів.
• Ізоляційний. Застосовується для захисту від вологи та корозії металевих трубопроводів.

Дорожній бітум

При будівництві автомобільних трас цей гідрофобний матеріал найчастіше використовується. Існує два основні види дорожнього бітуму:

• В'язкий. Одержують із нафти.
• Рідкий. Цей різновид виготовляють з в'язкого бітуму. Як розріджувача при цьому застосовуються нафтопродукти.

В'язкий бітум нафтовий дорожній використовується при будівництві магістралей у теплу пору року. Рідкий матеріал застосовують у холодну пору. В'язкий бітум перед укладанням розігрівають до температури плавлення. Рідкий матеріал може використовуватися як у холодному вигляді, так і підігрітому. Через деякий час після укладання через окислювальні процеси такий бітум загусає і дає щільну, вологонепроникну еластичну плівку.

На які характеристики варто звертати увагу при покупці

Існує всього три основні параметри, за якими можна визначити якість бітуму:

• показник температури розм'якшення;
• дуктильність (ступінь тягучості бітумної нитки);
• пенетрація (в'язкість).

Останній показник визначається шляхом занурення в бітум голки або конуса за певної температури.

Маркування

Дізнатись про те, який бітум для якого типу робіт призначений, дуже нескладно. Для цього потрібно подивитися на маркування.

• Будівельний бітум позначається літерами БН.
• Дорожній – БН чи БНД.
• Покрівельний – БНК.

Після літер у маркуванні йдуть дві цифри через косий сліш. Перше число вказує на температуру розм'якшення, друге – на ступінь в'язкості. Остання визначається шляхом занурення в бітум голки за нормальної температури 25 про З.

Марки в'язкого дорожнього бітуму

Як уже згадувалося, такий матеріал поставляється в шматках або бочках. При асфальтуванні використовується БН (нафтовий) та БНД (бітум нафтовий дорожній). За ДСТУ випускається лише десять видів цього матеріалу (БДН від 200/300 до 40/60, БН від 200/300 до 60/90).

Рідкий дорожній бітум

Цей матеріал маркується окремо. Існує всього два його різновиди:

1. СГ - густіючий із середньою швидкістю.
2. МГ - густіючий повільно. Цей різновид застосовують у дорожньому будівництві в II-V кліматичних зонах.

Після букв у цьому випадку також йдуть дві цифри через сліш, що позначають допустимий діапазон дуктильності (при температурі 60 про З отвором 5 мм по віскозиметру).

При купівлі партії потрібно перевіряти сертифікат (паспорт) на бітум нафтовий рідкий дорожній. Марка СГ, так само як і МГ, БДН та БН, повинна відповідати ГОСТу+. Про те, що є цей документ, поговоримо трохи нижче.

Техніка безпеки під час роботи з бітумами

При використанні цього матеріалу слід бути обережним. Бітум здатний спалахувати. Пожежонебезпечність тієї чи іншої марки визначається таким показником, як у в'язких будівельних, дорожніх, покрівельних та ізоляційних бітумів вона вища, у рідких - нижче. Тому при роботі з останніми слід бути особливо обережним.

Крім того, при виконанні операцій, пов'язаних з нанесенням, зберіганням, перевезенням і т. д. бітуму за правилами виробничої безпеки належить одягати спецодяг. Це оберігає працівника від попадання на шкіру розігрітих крапель, що важко змиваються.

Паспорт якості бітуму

Реалізований підприємствами бітум повинен відповідати нормативам ГОСТ 2245-90. Однак сьогодні багато компаній випускають продукцію цього виду з покращеними характеристиками. Тому до бітумів тієї чи іншої нової марки додаються спеціальні, засвідчені начальниками лабораторій сертифікати, які також називають паспортами. Вони вказуються такі параметри, як пенетрація, дуктильність, температура розм'якшення продукту тощо.

Видається такий документ не лише на в'язкий, а й на бітум нафтовий дорожній рідкий МГ. Паспорт якості є гарантією відповідності характеристик матеріалу заявленим виробником. На документі обов'язково проставляється печатка підприємства.

Звичайно ж, повинен бути паспорт на бітум рідкий нафтовий дорожній СГ, а також на покрівельний та ізоляційний. До нових марок цього матеріалу можна віднести, наприклад, БНД-У та Євро БВ. Щодо них нормативи якості визначаються не ГОСТом, а ТУ та СТО. При виробництві Євро БВ також враховуються вимоги євростандарту EN 12591.

Найпоширеніші марки

У будівництві найчастіше використовується бітум нафтовий дорожній 90/10. Виробники випускають та реалізують його у величезних кількостях З його допомогою гідроізолюють фундаменти, підземні частини дерев'яних опорних конструкцій, міжпанельні шви, підвали та стіни. Від іншої досить популярної марки, БН 70/30, його відрізняє вища температура плавлення. Це розширює сферу його використання, оскільки плівка, що дається їм, здатна витримувати більшу температуру нагрівання.

Під час будівництва автомобільних магістралей часто використовується бітум нафтовий дорожній МГ130/200. Застосовують його зазвичай у тих регіонах, де температура повітря взимку не опускається нижче 20 о С. Цей матеріал утворює надійне та дуже рівне дорожнє полотно.

Температура розм'якшення (про С)		Залишку після випаровування розріджувача - 30
Температура спалаху
Дуктильність	При температурі 25 про 1 см	131-200 при 60 про С та діаметрі отворів 5 мм
Пенетрація	При температурі 25 про З - 5-20
Кількість розріджувача, що випарувався.		Не менше 5%

Бітум нафтовий дорожній, будівельний та покрівельний - матеріал, на ринку надзвичайно затребуваний. Випускає його сьогодні багато компаній. Тому вибрати якісний продукт буде зовсім нескладно. Головне - звернути увагу на маркування та купити найбільш підходящий у даному конкретному випадку варіант.

БІТУМИ НАФТОВІ ДОРОЖНІ В'ЯЗКІ

Технічні умови

ГОСТ
22245-90

ІПК ВИДАВНИЦТВО СТАНДАРТІВ

Москва

ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ СПІЛКИ РСР

Дата введення 01.01.91

Даний стандарт поширюється на в'язкі дорожні нафтові бітуми, призначені як в'яжучий матеріал при будівництві та ремонті дорожніх та аеродромних покриттів. Обов'язкові вимоги до якості нафтових в'язких дорожніх бітумів викладені в пункті 5 таблиці 1.

1. ТЕХНІЧНІ ВИМОГИ

1.1. В'язкі нафтові дорожні бітуми виготовляють окисленням продуктів прямої перегонки нафти і селективного поділу нафтопродуктів у відповідності з установленому порядку. Допускається використовувати крекінг-залишок як компонент сировини окиснення.

1.2. Характеристики

1.2.1. Залежно від глибини проникнення голки при 25 °С в'язкі дорожні нафтові бітуми виготовляють наступних марок: БНД 200/300 БНД 130/200 БНД 90/130 БНД 60/90 БНД 40/60 Б3 /200 БН 90/130 БН 60/90.

Область застосування бітумів у дорожньому будівництві - відповідно до додатку 1.

Таблиця 1

Найменування показника	Норма для бітуму марки									Метод випробування
	ОКП 02 5612 0115	ОКП 02 5612 0114	ОКП 02 5612 0113	ОКП 02 5612 0112	ОКП 02 5612 0111	ОКП 02 5612 0205	ОКП 02 5612 0204	ОКП 02 5612 0203	ОКП 02 5612 0202
1. Глибина проникнення голки, 0,1 мм:
при 0 °С, не менше
2. Температура розм'якшення по кільцю та кулі, °С, не нижче
3. Розтяжність, див, щонайменше
4. Температура крихкості, °С, не вище
6. Зміна температури розм'якшення після прогріву, °С, не більше									1.2.3.2. Гранично допустима концентрація парів вуглеводнів бітумів у повітрі робочої зони 300 мг/м 3 - відповідно до ГОСТ 12.1.005. Зміст парів вуглеводнів у повітряному середовищі визначають за ГОСТ 12.1.014-84. 1.2.3.1, 1.2.3.2. (Змінена редакція, Зм. № 1). 1.2.3.3. Бітуми є малонебезпечними речовинами і за ступенем впливу на організм людини належать до 4-го класу небезпеки за ГОСТ 12.1.007. 1.2.3.4. При роботі з бітумами слід застосовувати засоби індивідуального захисту згідно з типовими галузевими нормами, затвердженими в установленому порядку. 1.2.3.5. Приміщення, в якому виконується робота з бітумом, має бути обладнане припливно-витяжною вентиляцією. 1.2.3.6. При загорянні невеликих кількостей бітуму його слід гасити піском, кошмою або пінним вогнегасником. Пожежі бітуму, що розвинулися, слід гасити пінним струменем. 1.3. Вимоги охорони навколишнього середовища 1.3.1. Ефективними заходами захисту природного середовища є герметизація обладнання та запобігання розливу бітуму. 1.3.2. Відходи виробництва бітуму (гази окислення) знешкоджують спалюванням печі допалення. 2. ПРИЙМАННЯ 2.1. В'язкі дорожні нафтові бітуми приймають партіями. Партією вважають будь-яку кількість бітуму, однорідну за показниками якості та супроводжувану одним документом про якість. 2.3. При отриманні незадовільних результатів випробувань хоча б за одним із показників щодо нього проводять повторні випробування знову відібраної проби, взятої з тієї ж партії. Результати повторних випробувань поширюються всю партію. 2.4. Розтяжність при 0 ° С та зміна температури розм'якшення після прогріву виробник визначає періодично не рідше одного разу на 10 днів, температуру спалаху - не рідше одного разу на місяць. 2.5. При отриманні незадовільних результатів періодичних випробувань виробник переводить випробування за цим показником у категорію приймально-здавальних до отримання позитивних результатів не менше ніж на трьох партіях поспіль. 3. МЕТОДИ КОНТРОЛЮ 3.1. Проби в'язких дорожніх бітумів - за ГОСТ 2517. Маса об'єднаної проби кожної марки бітуму має бути не менше 0,5 кг. 3.2. Температуру крихкості бітумів марокБН допускається визначати за номограмою (додаток 3). 3.3. Зміна температури розм'якшення після прогріву визначають як різницю температур розм'якшення, визначених по ГОСТ 11506 до і після випробування на прогрів за ГОСТ 18180 . 4. МАРКУВАННЯ, ТРАНСПОРТУВАННЯ ТА ЗБЕРІГАННЯ 4.1. Маркування, транспортування та зберігання бітумів - за ГОСТ 1510 . 4.2. В'язкі дорожні бітуми належать до 9-го класу транспортної небезпеки за ГОСТ 19433-88 (підклас 9.1, категорія 9.13, класифікаційний шифр 9133). (Запроваджено додатково, Зм. № 1). 5. ГАРАНТІЇ ВИГОТОВЦЯ 5.1. Виробник гарантує відповідність якості бітумів вимогам цього стандарту за умови дотримання умов транспортування та зберігання. Технологією виробництва гарантується зчеплення бітумів марок БНД із еталонним мармуром за зразком № 2 за ГОСТ 11508-74 методом А. (Змінена редакція, Зм. № 1). 5.2. Гарантійний термін зберігання бітумів – один рік від дня виготовлення. ДОДАТОК 1 ОБЛАСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ БІТУМІВ У ДОРОЖНІЙ БУДІВНИЦТВІ Таблиця 2 Дорожньо-кліматична зона Середньомісячні температури найхолоднішої пори року, °С Марка бітуму. Не вище – 20 БНД 90/130 БНД 130/200 БНД 200/300 Від - 10 до - 20 БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300 Від - 5 до - 10 БНД 40/60 БНД 60/90 БНД 90/130 БНД 130/200 БН 90/130 БН 130/200 БН 200/300 Не нижче +5 БНД 40/60 БНД 60/90 БНД 90/130 БН 60/90 БН 90/130 ДОДАТОК 2 Таблиця визначення індексу пенетрації бітуму Таблиця 3 Температура розм'якшення, Температура розм'якшення, Індекс пенетрації при глибині проникнення голки при 25 °С Температура розм'якшення, Індекс пенетрації при глибині проникнення голки при 25 °С Примітка. При проміжних значеннях глибини проникнення голки при 25 °С індекс пене-грації визначають інтерполяцією або за формулою де П -глибина проникнення голки при 25 ° С, 0,1 мм; Т- Температура розм'якшення, °С. ДОДАТОК 3 Обов'язкове Номограма для визначення температури крихкості дорожніх бітумів марок БН Температура крихкості, ° С Примітки: 1. Цифри на прямих – глибина проникнення голки при 25 °С. 2. При рівному або більшому 0,27 його значення необхідно брати з поправкою за графіком (а). Наприклад: За графіком: (а) з виправленням 0,27. На осі ординат номограми (б) відзначають значення з поправкою 0,27 і проводять лінію, паралельну осі абсцис до перетину з відповідною лінією. З точки перетину опускають перпендикуляр до перетину соссю абсцис, де знаходять температуру крихкості мінус 19 °С. ІНФОРМАЦІЙНІ ДАНІ 1. РОЗРОБЛЕНИЙ І ВНЕСЕН Міністерством хімічної та нафтопереробної промисловості СРСР РОЗРОБНИКИ В. В. Фрязінов, канд. техн. наук; І. І. Шеришева; С.Л.Александрова,канд. хім. наук; І, А. Чорнобривенка, Т. П. Камалова; В. М. Юмашев,канд. техн. наук; І. А. Плотнікова,канд. техн. наук; Л. М. Гохман,канд. техн. наук; Є. М. Гурарій,канд. техн. наук; А. Р. Давидова, канд. техн. наук 2. ЗАТВЕРДЖЕНИЙ І ВВЕДЕНИЙ У ДІЮ Постановою Державного комітету СРСР за стандартами від 12.02.90 № 191 4. ПОСИЛОЧНІ НОРМАТИВНО-ТЕХНІЧНІ ДОКУМЕНТИ 6. Обмеження терміну дії знято за рішенням Міждержавної Ради зі стандартизації, метрології та сертифікації (ІУС 4-94) 7. ПЕРЕВИДАННЯ зі Зміною № 1, затвердженим у жовтні 1995 р. (ІУС 9-96)

Федеральне агентство з освіти Московська державна академія тонкої хімічної

технології ім. М.В. Ломоносова

Кафедра технології нафтохімічного синтезу та штучного рідкого палива ім. О.М. Башкирова

Ліхтерова Н.М., Ніколаєв А.І.

ВЛАСТИВОСТІ ТА МЕТОДИ ВИЗНАЧЕННЯ ЇХ ХАРАКТЕРИСТИК.

Методичні вказівки для виконання лабораторних робіт

Москва, 2008

ББК 35.514я73 УДК 541,127:665.642

Ліхтерова Н.М., Ніколаєв А.І.

БІТУМИ. ВЛАСТИВОСТІ ТА МЕТОДИ ВИЗНАЧЕННЯ ЇХ ХАРАКТЕРИСТИК.

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт М, МИТХТ ім. М.В. Ломоносова, 2008, 35с.

Посібник містить розділ, присвячений властивостям бітумів, а також розділ, в якому представлені методи визначення фізикомеханічних характеристик, що визначають ці властивості.

Призначено для студентів 4 - 6 курсів, які навчаються за напрямами вищої інженерної школи 072000 "Стандартизація та сертифікація", 250400 - "Хімічна технологія природних енергоносіїв та вуглецевих матеріалів", а також за напрямом магістратури 550808 - "Хімічна технолог.

Рецензент: с.м.с. ЦКП МІТХТ ім. М.В. Ломоносова, к.х.н. Міський С.М.

© МІТХТ ім. М.В. Ломоносова, 2008

1. Нафтові бітуми
1.1. Властивості бітумів
1.2. Сировина для виробництва нафтових бітумів
2. Сучасні вітчизняні нафтові бітуми
3. Експериментальні методи визначення фізико-
хімічних характеристик нафтових бітумів
3.1. Метод визначення глибини проникнення голки
згідно з ГОСТ 11501-78
3.2. Метод визначення температури розм'якшення по
кільцю та кулі згідно з ГОСТ 11506-73
3.3. Метод визначення температури крихкості за Фраас
згідно з ГОСТ 11507-78
3.4. Метод визначення зміни маси після прогріву
згідно з ГОСТ 18180-72
3.5. Метод визначення розтяжності згідно з ГОСТ 111505-75
4. Розрахункові методи визначення фізико-механічних
характеристик бітумів

1. Нафтові бітуми.

Природні бітуми відомі людству вже багато тисяч років. Крім природного походження, бітуми можуть бути отримані в результаті переробки нафти, сланців, торфу та вугілля. У XX столітті з розвитком нафтовидобувної та нафтопереробної промисловості зросло виробництво та споживання бітумів одержуваних на основі нафтової сировини. Область їх застосування досить широка. Так вони використовуються як будівельні і гідроізолюючі матеріали при будівництві фундаментів будівель і покрівель (ізоляційні та покрівельні бітуми), сполучної речовини при прокладанні доріг (дорожні бітуми) і т.д. Слід зазначити, що для успішного застосування бітумів вони повинні мати певний набір властивостей.

1.1. Властивості бітумів. 1.1.1. В'язкість.

При високих температурах бітуми наближаються за своїми властивостями до рідини, а при низьких набувають властивостей твердого тіла. Для дорожніх бітумів в'язкість як показник експлуатаційних властивостей важлива у двох випадках. У період змішування бітумів з мінеральними матеріалами вони повинні мати досить низьку в'язкість, щоб забезпечити легкість та ефективність змішування та укладання суміші в покриття. У процесі роботи дорожнього покриття бітум повинен мати дуже високу в'язкість при підвищених температурах, що забезпечує йому необхідну міцність. Тому в'язкість є однією з основних характеристик структурно-механічних властивостей бітумів. В'язкість бітумів змінюється в широких межах залежно від хімічного складу та температури. Значний вплив на в'язкість бітуму надає кількісне співвідношення асфальтенів та олій. Зі збільшенням кількості асфальтенів в'язкість підвищується. Для підвищення довговічності дорожнього покриття важливо, щоб в'язкість бітуму меншою мірою змінювалася в інтервалі температур при яких експлуатується покриття.

Маркувальною ознакою в'язких дорожніх бітумів, що побічно визначає їх в'язкість, служить показник глибини проникнення голки (пенетрації) в бітум при температурі 25 і 0°С. Чим більший вміст асфальтенів у бітумі, тим менша глибина проникнення голки. Глибина проникнення голки опосередковано характеризує такі експлуатаційні якості бітуму, як твердість, міцність та теплостійкість.

Маркувальною ознакою рідких дорожніх бітумів служить показник умовної в'язкості, що характеризується часом закінчення

секундах 50 мл бітуму через отвір 5 мм при температурі 60°З визначається за допомогою стандартного віскозиметра.

1.1.2. Температура розм'якшення.

Температуру, при якій бітуми відносно твердого стану переходять в рідке, умовно називають температурою розм'якшення. Температура розм'якшення є також умовним показником в'язкості бітумів за більш високих температур. В'язкіші бітуми мають більш високу температуру розм'якшення. При однаковій глибині проникнення голки бітуми з вищою температурою розм'якшення є більш теплостійкими. Бітуми з низькою температурою розм'якшення мають низьку міцність при підвищеній температурі.

Температура розм'якшення залежить від складу бітуму. Вона тим вища, що більше ставлення вмісту асфальтенів до вмісту рідких компонентів бітуму - смол і олій.

Для якості бітуму велике значення має співвідношення між показником глибини проникнення голки та температурою розм'якшення. Більш цінними є бітуми, у яких при цій температурі розм'якшення вищий показник глибини проникнення голки. Це означає відносно меншу сприйнятливість бітумів до зміни температури.

Таким чином, в'язкість бітумів істотно впливає на властивості асфальтобетонної суміші в процесі перемішування, укладання та ущільнення, а також на будівельно-технічні властивості асфальтобетону Велика в'язкість бітумів збільшує міцність, водостійкість і теплостійкість асфальтобетону, але бітуми з підвищеною в'язкістю гірше обволікають поверхню мінеральних матеріалів, тому бітуми слід застосовувати з певною в'язкістю та при певних температурах нагрівання з урахуванням кліматичних умов району будівництва, виду, марки та типу асфальт. дороги.

Це служить для експлуатаційної оцінки бітумів і пов'язує показники температури розм'якшення і глибини проникнення голки. Індекс пенетрації (І.П.) виражають у вигляді абстрактного числа, що визначається за формулою:

І. П .= 1 + 30 50 А − 10

А = 2,9031−lgП

Т − 25

де П - глибина проникнення голки при 25 ° С, 0,1 мм;

Т – температура розм'якшення, °С.

Індекс пенепрації характеризує колоїдні властивості бітумів, їх пластичні властивості та залежність від температури.

За індексом пенітрації бітуми поділяють на три групи:

1. бітуми та ІП 2 (золь), які не мають дисперсної фази або містять сильно пентизовані асфальтени (бітуми з крекінгостатків або пеки з кам'яновугільної смоли). Еластичність таких бітумів (дуктильність при 25 ° С) близька до нуля;

2. бітуми та ІП від -2 до +2 (золь-гель) є елементи для утворення просторового коагуляційного каркасу з прошарками дисперсного середовища, що перешкоджає старінню бітуму (бітуми для дорожнього будівництва);

3. бітуми з ІП ​​2 є гелями і схильні до старіння. Вимоги сучасного ДСТУ 22245-90 для в'язких дорожніх

бітумів передбачає зміна ІП від -1 до +1.

1.1.4. Розтяжність.

Розтяжність бітумів оцінюється за здатністю розтягуватися в нитку певної довжини під впливом навантаження.

Розтяжність бітумів залежить від їхньої температури, групового складу та структури. Бітуми з великим вмістом смол при оптимальному вмісті олій та асфальтенів мають велику пластичність. З підвищенням температури розтяжність бітумів зростає. Бітуми, що мають більшу глибину проникнення голки, мають і більшу розтяжність. Зі збільшенням вмісту у бітумах твердих парафінів розтяжність бітумів зменшується.

Розтяжність бітумів побічно характеризує зчеплення їх із мінеральними матеріалами. З підвищенням розтяжності зчеплення бітумів з мінеральними матеріалами підвищується, що значним вмістом у бітумах ароматичних сполук і смол. Розтяжність бітумів при 25° З характеризує також ступінь структурованості бітуму та його дисперсної структури.

З розтяжністю бітуму за низьких температур тісно пов'язана одна з найважливіших властивостей асфальтобетону - його деформативна здатність при низьких температурах експлуатації. Недостатня деформативна здатність призводить до швидкого руйнування асфальтобетону у покриттях з'являються тріщини. Підвищення розтяжності бітумів при негативних температурах – найважливіше завдання дослідників та інженерів.

1.1.5. Температура крихкості.

Нижча температура, за якої бітум у даних умовах випробування втрачає в'язкопластичні властивості і стає крихким, називається температурою крихкості.

Температура крихкості є одним з найважливіших показників якості дорожніх, покрівельних та інших бітумів, що характеризують роботу бітумосодержащих матеріалів при низьких температурах. Бажана, можливо, нижча температура крихкості бітуму, оскільки такий бітум має кращі пластичні властивості, а дорожнє або покрівельне покриття краще працюють в умовах суворого клімату та холодної погоди. Покриття з бітуму з високою температурою крихкості за низьких температур вифарбовуються, дають тріщини і швидко руйнуються.

Наявність парафіно-нафтенових та моноциклічних ароматичних сполук обумовлює низьку температуру крихкості, бітумів.

Величину температурного інтервалу між температурою розм'якшення та температурою крихкості називають інтервалом пластичності. Бітуми з широким інтервалом пластичності (більше 70 ° С) мають підвищену деформаційну здатність, стійкість до утворення тріщин при низьких температурах і стійкість проти зсуву три підвищених літніх температурах. Чим більша величина температурного інтервалу, в якому бітум знаходиться в пружному стані, тим краще його експлуатаційні властивості. Такий бітум зазвичай виявляє також гарне зчеплення із поверхнею мінерального матеріалу.

1.1.6. Зчеплення з поверхнею мінеральних матеріалів

(Адгезія).

Здатність бітумів до міцного зчеплення з поверхнею мінеральних частинок запобігає фарбування мінерального матеріалу з моноліту дорожнього покриття та забезпечує його морозо- та водостійкість.

Зчеплення бітумів з мінеральним матеріалом залежить від властивостей бітумів та мінеральних матеріалів, а також від зовнішніх умов, в яких проводиться змішування та працює дорожнє покриття.

Зчеплення бітумів визначається полярністю молекул компонентів суміші. У бітумі значною полярністю мають молекули асфальтенів і асфальтотенових кислот та їх ангідридів.

Бітуми добре зчіплюються з поверхнею мінеральних матеріалів карбонатних та основних гірських порід і погано – з поверхнею мінеральних матеріалів кислих (зміст SiO2 понад 65%) гірських порід (граніт).

Зчеплення бітуму підвищується зі збільшенням температури, а наявність вологи на поверхні мінерального матеріалу різко знижує зчеплення бітуму.

До водорозчинних сполук відносяться сполуки, які видобувають водою у вигляді розчину або виділяються з бітуму у вигляді емульсій. Як правило, це низькомолекулярні сполуки (кислоти чи луги) та деякі солі органічних кислот.

Наявність у бітумі водорозчинних сполук призводить до того, що при контакті бітуму з водою відбувається екстракція цих речовин. Процес вимивання окремих компонентів зі складу, бітумного в'яжучого сприяє утворенню мікротріщин (порожнеч) у дорожньому покритті, що у свою чергу в зимовий час призводить до його руйнування за рахунок ефекту води, що розклинює, в кристалічному стані. Мінеральний матеріал може оголюватися, а потім фарбуватися з дорожнього покриття.

1.1.8. Старіння.

Старінням прийнято називати сукупність незворотних змін хімічного складу, структури та властивостей бітумів, що відбуваються при впливі на бітуми різних факторів – температури, світла, повітря, води, мінеральних матеріалів та механічних навантажень.

В результаті старіння бітуми підвищують свою в'язкість та крихкість. Збільшення в'язкості відбувається за рахунок зміни групового складу бітумів - смоли переходять в асфальтени, асфальтени частково перетворюються на карбени та карбоїди, знижується вміст ароматичних сполук. При тривалому зберіганні бітуму на свіжому повітрі на його поверхні в результаті окислення з'являються тріщини, лущення, погіршується прилипання до мінеральних матеріалів. Такі зміни фізичних властивостей і хімічного складу бітумів пов'язані переважно з процесами окислення і полімеризації, що відбуваються в бітумах, і в меншій мірі залежать від випаровування легких фракцій.

Характеристика стійкості бітумів проти старіння (стабільності) в умовах тривалого зберігання при підвищених температурах є підвищення температури розм'якшення після прогріву.

Бітуми з більшою початковою в'язкістю схильні до менших змін від дії атмосферних факторів, ніж бітуми з меншою початковою в'язкістю. Інтенсивність старіння зростає у бітумів за її нагріванні у присутності мінеральних матеріалів, виконують роль каталізаторів. Також на інтенсивність старіння бітуму в асфальтобетонному покритті істотно впливає об'єм і структура пір асфальтобетону. Великий обсяг відкритих

9 (сполучених) пір, що сприяють посиленій циркуляції повітря та води, інтенсифікує процеси старіння бітуму. У щільних асфальтобетонах, що характеризуються замкнутими порами, старіння бітуму менш інтенсивне. Інтенсивність старіння бітумів тим більша, чим тонший шар асфальтобетону.

1.1.9. Пожежна безпека бітумів.

При нагріванні бітумів виділяються газоподібні продукти, які у присутності відкритого полум'я можуть спалахнути. Для захисту бітумів від займання при їх виготовленні та застосуванні необхідно враховувати температури спалаху та самозаймання.

Температурою спалаху називають температуру, при якій газоподібні продукти бітуму, що нагрівається, утворюють з навколишнім повітрям суміш, що спалахує при піднесенні до неї полум'я.

Температурою самозаймання називають температуру газоподібних продуктів, що виділяються з нагрітого бітуму, які при змішуванні з повітрям після запалення горять не менше ніж 5 с.

На практиці за величиною температури спалаху та самозаймання судять про пожежонебезпечність та очікувані втрати від випаровування бітумів.

1.2. Сировина для нафтових бітумів.

Основною сировиною для виробництва бітумів є залишки вакуумної перегонки нафти - гудрони, а також побічні продукти масляного виробництва - асфальти деасфальтизації, тобто асфальтосмолисті речовини, що облягаються з гудронів, як правило, рідким пропаном. Їх називають також обложеними бітумами. У деяких випадках для виробництва бітумів застосовують крекінг-залишки установки термічного крекінгу.

Слід зазначити, що для отримання якісних бітумів, що володіють високою термостійкістю, хорошими властивостями, доцільно застосовувати гудрони важких нафт нафтеноароматичного основи, що містять багато асфальтосмолистих речовин. Однак для виробництва бітумів у широкому масштабі доводиться використовувати нафту масового видобутку. Так, наприклад, було вивчено можливість отримання бітумів з нафт, характеристики яких представлені в таблиці 1, 22 родовищ Туркменістану.

Таблиця 1 Склад нафти родовищ Туркменістану.

Родовища нафт

Котур - Тепе

Котур - Тепе

Комсомоль

Зах. Челекен

Дагад-жик

Західне

Центральне

Східне

Овал-Товал

Барса-Гелмес

Західний

Центральний

Парафіна

Асфальтенів

Продовження таблиці 1

Родовища нафт

Котур - Тепе

Прибалханський

Гограндаг -

Західний

Східний

Бурунс-ка

Монжук ли

Камиш-лидж

чи Карадаш

Парафіна

асфальтенів

Використовуючи класифікацію нафт, розроблену інститутом БашНІІНП (класифікація 1), за вмістом в ній асфальтенів (А), смол (С) та парафінів (П) були отримані результати представлені в

Призначення

БНД широко застосовується як в'яжучий склад у дорожньо-будівельній галузі, а також використовується при ремонті автомобільних доріг.

Доставка:

• Самовивіз
• Нашою службою логістики
• Транспортною компанією
  (по Росії та СНД)

• Безготівковим переказом
• На карту нашої компанії
• Готівкою

Характеристики

Виробники класифікують марки дорожніх бітумів за декількома показниками:

• глибина проникнення голки;
• розтяжність;
• температура розм'якшення.

Існує два основні різновиди бітумів: в'язкі та рідкі. Їх відмінності полягають у властивостях і експлуатаційних характеристиках, а й у різних технологіях виробництва.

Зазвичай рідкі дорожні бітуми використовуються збільшення термінів експлуатації доріг. Їхні склади утворюються шляхом змішування в'язких основ з розріджувачами у відповідних пропорціях, передбачених ГОСТом. БНД такого типу містять високосірчисті дистилятні фракції.

В'язкі марки нафтових бітумів застосовуються під час будівництва або ремонту дорожнього полотна. Вони спалахують при температурах понад 368 °C.

Показники якості в'язких дорожніх бітумів марки БНД (ГОСТ 22245-90)

найменування показника	200/300	130/200	90/130	60/90	40/60
при 25°С	201-300	131-200	91-130	61-90	40-60
при 0°С	45	35	28	20
Температура розм'якшення по кільцю та кулі, °С, не нижче:	35	39	43	47	51
Розтяжність, див, не менше:
при 25°С	-	65	60	50	40
при 0°С	20	6	4,2	3,5	-
Температура крихкості, °С, не вище:	-20	-18	-17	-15	-10
Температура спалаху, °С, не нижче:	200	220	220	220	220
Зчеплення з мармуром чи піском	Витримує за контрольним зразком №2
Зміна температури розм'якшення після прогріву, °С, не більше:	8	7	6	6	6
Індекс пенетрації:	+1	-	-1	-1	-1
	0,2		0,3	0,3	0,3

Показники якості в'язких дорожніх бітумів марки БН (ГОСТ 6617-76)

найменування показника	200/300	130/200	90/130	60/90
Глибина проникнення голки в бітум, 0,1 мм:
при 25°С:	201-300	131-200	91-130	61-90
при 0°С:	-	-	-	-
Температура, °С:
розм'якшення, не нижче	33	37	40	45
те ж після прогріву, не вище:	-	-	-	-
крихкості, не вище:	8	7	6	6
спалаху, не нижче:	200	220	220	220
Розтяжність, див, не менше:
при 25°С:	-	70	60	50
при 0°С:	-	-	-	-
Випробування на зчеплення з мармуром або піском:	витримує за контрольним зразком №2
Вміст водорозчинних сполук, %, не більше:	-	-	-	-
Індекс пенетрації:	+1	-	-1,5	-1,5

Дорожній бітум від компанії «ТрансГазРемонт»

Продаж БНД ведеться партіями від 200 кг. Ціна визначається характеристиками товару та умовами постачальника. У нас ви також можете купити інші будівельні матеріали для ремонту доріг.

Вся продукція поставляється з маркуванням та супровідними документами, що відображають основні характеристики товару.

Скористайтеся послугами доставки до будівельного об'єкту.