Старение — процесс медленного изменения состава и свойств битума, сопровождающийся повышением хрупкости и снижением гидрофобности. Ускоряется под действием солнечного света и кислорода воздуха вследствие возрастания количества твердых хрупких составляющих за счет уменьшения содержания смолистых веществ и масел.
Твердая часть битума — это высокомолекулярные углеводороды и их производные с молекулярной массой 1000—5000, плотностью более 1, объединенные общим названием асфальтены”. В асфальтенах содержатся карбены, растворимые только в СCl4, и карбоиды, не растворимые в маслах и летучих растворителях. В состав битумов могут входить также твердые углеводороды — парафины.
Свойства битумов
По своему строению битум представляет коллоидную систему, в которой диспергированы асфальтены, а дисперсионной средой являются смолы и масла. Асфальтены битума, диспергированные в виде частиц размером 18—20 мкм, являются ядрами, каждое из них окружено оболочкой убывающей плотности — от тяжелых смол к маслам.
Мировые запасы природного битума составляют по разным оценкам порядка 500 – 1000 миллиардов тонн. Запасы природного битума малоизученны, поэтому разброс запасов достаточно велик. Во всяком случае запасов природных битумов в несколько раз больше, чем запасов нефти .
Битум, характеристика и виды:
С давних времен битум является одним из самых распространенных инженерно- строительных материалов. Природный битум, иначе – «земляная смола», применялся для прикрепления наконечников древних копий. Битум делал посуду древнего человека водонепроницаемой (посуда из битума предшествовала глиняной). Также в древности природный битум часто использовался как связующее вещество при работе с мозаикой и для создания изделий из полудрагоценных камней. В Древнем Египте его применяли для мумификации и бальзамирования.
Битум, свойства, состав, добыча и применение.
Самым ценным свойством битумов, а также битумных материалов, является их химическая стойкость к воздействию агрессивных веществ, которые вызывают коррозию металлов, цементных бетонов и других строительных материалов . Так, битумные материалы хорошо сопротивляются действию щелочей, концентрацией не более 45 %, фосфорной кислоты, концентрацией не более 85 %, серной кислоты, концентрацией не более 50 % и т.д. Однако, битумы менее стойки в атмосфере , которая содержит окислы азота и при воздействии концентрированных растворов кислот. Битум растворим в органических растворителях. Вследствие свойственной битумам химической стойкости и экономичности, битумные материалы предпочтительно применяют в качестве химической защиты железобетонных конструкций и стальных труб .
В зависимости от показателей основных свойств битумы делят на марки. Твердые и вязкие нефтяные битумы (БН) вырабатывают четырех марок: БН 60/90, БН 90/130, БН 130/200, БН 200/300 (цифры дроби – допустимые для данной марки пределы пенетрации при 25°С).
- масла (35–60 %) с молекулярной массой 300–600, плотностью менее 1 г/см 3 , они выделяются растворением в легком бензине;
- смолы – вязко–пластические вещества (20–40 %) с молекулярной массой 600–1000, плотностью около 1 г/см 3 , растворяются в бензоле, хлороформе;
- асфальтены – твердая часть битума (10–40 %) с молекулярной массой 1000–5000, плотностью более 1 г/см 3 , растворяются только в горячем бензоле и четыреххлористом углероде.
- парафины – твердые метановые углеводороды (до 6–8%), снижающие пластичность битума и увеличивающие его хрупкость.
По внутреннему строению битум представляет собой коллоидную систему, дисперсионной средой в которой является раствор смол в маслах, а дисперсной фазой – частицы асфальтенов (10–20 мкм), окруженные оболочками убывающей плотности от смол – к маслам.
При изменении группового состава битума, в том числе под влиянием внешних факторов (температуры и др.), изменяются его свойства. При понижении содержания асфальтенов и смол (при повышении температуры – за счет частичного растворения смол в маслах) структура битума становится типа «золь», с малой плотностью и вязкостью. При повышении содержания асфальтенов и смол (при понижении температуры – за счет обратного перехода) структура битума становится типа «гель», с большей плотностью и вязкостью.
Битумы
Важным свойством битума является адгезия – прилипание к поверхности минеральных и органических материалов. Оценивают адгезию по визуальному методу по пятибалльной шкале. Если после кипячения в дистиллированной воде пленка полностью сохраняется, то адгезия оценивается пятью баллами (прилипание отличное), если пленка полностью смещается с минеральных зерен и всплывает на поверхность воды, то прилипание оценивается одним баллом (прилипание плохое).
Наиболее широкое применение органические вяжущие вещества получили в гидротехническом, дорожном, промышленно-гражданском строительстве в виде кровельных, гидроизоляционных материалов, асфальтобетона, асфальтораствора, уплотняющих материалов.
1). Поскольку давление насыщенных паров приводиться в описании исключительно для определения требований к цистернам мы не будем его учитывать в дальнейшем в этой теме и таким образом уменьшим число рассматриваемых позиций до 3.
Опасные для здоровья стройматериалы
Битумные мастики подразделяют на холодные и горячие, в зависимости от их состава. Огромное разнообразие битумных мастик с различными основными и физико-химическими свойствами, назначением и способом применения подтверждаются сертификатом битумных мастик.
Использовать воду, огнетушащие веществ на ее основе при ликвидации возгорания нефтепродуктов запрещено. Жидкость не перекрывает доступ кислорода из-за своей высокой плотности, закипает, становится причиной выброса вредных газов. В результате площадь пожара увеличивается, нефтепродукты начинают гореть сильнее.
- размягчение зимой проводить при 180-200ºС, летом – 160-170 ºС;
- котел со смолой устанавливают на ровной, подготовленной площадке;
- емкость монтируют под уклоном по направлению от топки;
- при использовании продукции разных марок соблюдают правила смешивания;
- при опускании новых кусков избегают брызг;
- не допускают попадание в емкость дождя или снега;
- в жидкую расплавленную массу не добавляют продукцию другой марки – это поможет избежать пенообразования;
- максимальная загрузка котла – 2/3 объема.
Правила безопасной работы с битумом
Транспортировка может выполнять в жидком, твердом состоянии. Для размягчения гудроны нагревают до температуры 40-100 ºС. Жидкость классифицируется как легковоспламенимая, грузу присваивается 3 класс опасности.
Второй регион по объемам добываемой нефти – ЯНАО. Добыча нефти в нем относительно невелика, в прошлом году добыли почти 9% всей нефти, но в добыче газа это лидер, который вырывается на корпус вперед – свыше 80% всего нашего газа добывают именно там.
Основа российской нефтяной промышленности – Западная Сибирь. Главный регион – ХМАО. Но в ХМАО большинство месторождений сильно истощены, поэтому добыча нефти в нем медленно, но стабильно снижается. Сорок лет назад в нем добывали 60 % всей нефти РСФСР, но в прошлом году в нем добыли 51% российской нефти.
Вы не так это представляли 🙂
При традиционной добыче попадание песка и фрагментов нефтесодержащей породы в скважинную жидкость крайне нежелательно, поскольку приводит к абразивному повреждению эксплуатационных труб и механизмов, появлению песчаных пробок, которые забивают проход труб. Однако, при разработке месторождений тяжелых нефтей было сделано интересное наблюдение, что извлечение связанного с нефтью песка позволяет дольше поддерживать высокие уровни добычи и достигать сравнительно высоких коэффициентов извлечения нефти.
Вязкость битума определяет сопротивляемость материла к силам, вызывающим перемещение слоев. Другими словами, вязкость — это внутреннее трение между частицами в процессе движения одного слоя битума относительно другого.
Растяжимость битума (она же называется дуктильность битума) является важным показателем для дорожных покрытий, так как позволяет оценить стойкость к механическим воздействиям, способность работать на изгиб и эластичность. Дуктильность характеризуется расстоянием, на которое битум вытягивается в нить до момента разрыва.
Температура вспышки битума
Слово «пенетрация» произошло от латинского penetratio, что можно перевести как «проникать». Значение слова хорошо отражает суть метода испытания, а именно проникновение иглы в битумное вяжущее для определения его густоты.
Установлено, что битум плавится при разогреве от 160 до 200 градусов. Такой температуры несложно добиться даже в обычных домашних условиях. Расплавлять это вещество нужно на открытых площадках в металлической таре. Работать следует вдали от всего, что может расплавиться или загореться дополнительно. Нельзя забывать, что 160-200 градусов – это уже серьезная температура и для человека, поэтому надо соблюдать осторожность.
Температура размягчения для разных видов битума
Поскольку прямо измерить, при какой температуре загорается пар или газ, весьма сложно, обычно под этим значением понимают температуру стенки сосуда, в которой происходит реакция. Такой показатель сильно зависит от того, в каких условиях находится вещество; а вот точка кипения битума (при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре окружающей среды) установлена точно – 145 градусов.
Температура вспышки
Битумы отличаются своими свойствами довольно сильно. Качество этого продукта во многом как раз и определяется тем, при какой степени нагрева он теряет твердость и становится все пластичнее. Ключевой показатель, используемый для измерения, – так называемая пенетрация или проникновение иглы внутрь материала. То, что вместо конкретной точки плавления битумы сначала доходят до размягчения, связано с тем, что в них объединены самые разные вещества. Влияют и особенности конкретной марки.