6. Классификация нефтяных битумов по различным признакам. Какие

нефтяные битумы используются при строительстве дорожных одежд?

Нефтяные битумы – твердые, вязкопластичные или жидкие вещества, состоящие из смеси высокомолекулярных углеводородных соединений.

Сырьем для производства битумов являются смолистые остатки от переработки нефти: гудроны, асфальты деасфальтизации, крекинг остатки.

В зависимости от технологии переработки нефтяного сырья различают битумы остаточные, окисленные, компаундированные (смешанные), крекинговые.

По назначению нефтяные битумы разделяют на дорожные, строительные, кровельные, изоляционные и специальные.

По консистенции при нормальной температуре битумы могут быть твердыми, вязкими и жидкими. В дорожном строительстве применяют вязкие и жидкие битумы. Вязкие нефтяные дорожные битумы выпускают марок БНД40/60, БНД60/90, БНД90/130, БНД130/200, БНД200/300 (улучшенного качества) и марок БН60/90, БН90/130, БН130/200, БН200/300 (обычного качества).

Битумы марок БНД отличаются по структуре и свойствам от битумов марок БН. При одинаковом значении условной вязкости (пенетрации) при 25⁰ С битумы марок БНД по сравнению с битумами марок БН обладают более высокими показателями тепло- и трещиностойкости, пластичности при низких температурах и сцепления (адгезии) с поверхностью каменных материалов, но имеют меньшую растяжимость и устойчивость к старению.

Жидкие нефтяные дорожные битумы получают чаще всего компаундированием вязких битумов с различными разжижителями (керосином, дизельным топливом и др.), а также из остаточных или частично окисленных нефтепродуктов.

В зависимости от скорости загустевания (скорости формирования структуры) жидкие битумы делят на классы:

СГ- среднегустеющие; МГ- медленногустеющие; МГО- медленногустеющие из остаточных или частично окисленных нефтепродуктов.

В зависимости от класса и вязкости устанавливаются следующие марки жидких битумов:

СГ40/ 70; СГ70/130; СГ130/200;

МГ40/70; МГ70/ 130; МГ130/200;

МГО40/70; МГО 70/130; МГО130/200;

Вязкие дорожные битумы применяют для приготовления горячих асфальтобетонных и щебеночно-мастичных асфальтобетонных смесей, черного щебня, получения битумных эмульсий и модифицированных битумов, устройства поверхностных обработок.

Жидкие дорожные битумы применяют для приготовления холодных асфальтобетонных и органоминеральных смесей, укрепления грунтов, устройства подгрунтовок, обеспыльвания.

7. Основные показатели качества вязких дорожных битумов.

Что такое индекс пенетрации?

К основным показателям качества вязких дорожных битумов относятся следующие физико – механические свойства:

1. Глубина проникания иглы (пенетрация) при 25 и 0⁰ С является условной вязкостью битума и характеризует его консистенцию (твердость).

Глубина проникания иглы определяется путем измерения глубины погружения иглы пенетрометра в образец битума под нагрузкой 100 г в течение 5 с при +25⁰ С или под нагрузкой 200 г в течение 60 с при 0⁰ С.

Пенетрация при 25⁰ С (П₂₅) характеризует пластичность и вязкость битума, его технологические свойства.

Пенетрация при 0⁰ С (П₀) характеризует пластичность и деформативность битума при низких температурах.

Глубина проникания иглы измеряется в градусах пенетрации. Один градус пенетрации равен 0,1 мм. Значение пенетрации при 25⁰ С записывают, например, так: П_{25 =} 100 ^. 0,1 мм. Показатель пенетрации является ведущим при разделении битумов на марки.

2. Растяжимость (дуктильность) Д₂₅ – это способность образца (в форме восьмерки-гантели) к увеличению длины без разрыва сплошности при постоянной скорости деформирования к температуре 25⁰ С. Показателем растяжимости является абсолютное удлинение (в сантиметрах) образца в момент разрыва. Испытание проводят на приборе дуктилометре. Растяжимость характеризует пластичность и когезионную прочность битума.

3. Температура размягчения характеризует теплоустойчивость битума при воздействии на него повышенных положительных температур.

Температура размягчения Т_р представляет собой условную характеристику перехода битума из упруговязкопластического (твердого или полутвердого) в текучее состояние. Т_р определяют на приборе «Кольцо и шар». За Т_р принимают температуру, при котором битум, выдавливаемый из кольца определенных размеров под действием собственной массы и массы действующего на него металлического шарика, достигает нижнего диска прибора

4. Температура хрупкости Т_хр характеризует низкотемпературную трещиностойкость битума. Т_хр – температура при которой битум переходит из вязкоупругого в хрупкое состояние и в слое битума, нанесенном на стальную пластину и охлаждаемом с определенной и постоянной скоростью, при циклическом изгибе пластины появляются трещины. Т_хр определяют на приборе Фрааса.

5. Изменение температуры размягчения после прогрева характеризует стабильность свойств битума.

Стабильность состава и свойств битума в процессе нагрева является его важной технологической характеристикой. В качестве показателя стабильности принимают разницу в значениях Т_р до и после прогрева в тонком слое при 163⁰ С в течение 5 ч.

6. Температура вспышки Т_всп – это температура, при которой газообразные продукты, выделяющиеся из битума при его нагреве в открытом тигле, образуют с воздухом смесь, вспыхивающую на короткое время при поднесении к ним пламени.

7. Содержание водорастворимых соединений характеризует устойчивость битума к воздействию атмосферных факторов.

К водорастворимым относятся низкомолекулярные соединения (кислоты или щелочи) и некоторые соли органических кислот.

Показателем содержания водорастворимых соединений является отношение количества компонентов битума, попавших в водную вытяжку после кипячения, к первоначальной навеске испытуемого битума.

8. Индекс пенетрации является комплексным показателем качества битума. Этот показатель основывается на взаимосвязи температуры размягчения и глубины проникания иглы, позволяет оценить температурную чувствительность и структурно – реологический тип битума.

Индекс пенетрации определяется по таблице, номограмме или рассчитывается по формулам, приведенным в ГОСТ 22245-90.

Битумы с ИП меньше –2 относятся к типу золь (2 тип). С ИП больше +2 – к типу гель (1 тип), а при ИП от –2 до +2 – к типу золь-гель (3 тип). В стандарте для битумов марок БНД индекс пенетрации ограничивается от –1 до +1, что обеспечивает их высокое качество.

В зависимости от свойств устанавливают марки битумов. Марки вязких битумов: БНД 40/60, БНД 60/90… БНД 200/300 и БН 60/90.. и БН 200/300. Цифры показывают предел изменения глубины проникновения иглы при 25⁰ С.