Производство и свойства нефтяных битумов: дорожных, кровельных, изоляционных

Материалы на основе битума сегодня распространены в различных сферах: строительство и ремонт дорог, устройство гидроизоляции фундаментов и кровельных пирогов, антикоррозийная защита конструкций из металла, а также защита поверхностей, как бетонных, так и деревянных от воздействия воды. В основном, битум получают из остаточных от переработки нефти продуктов либо из твердых битуминозных ископаемых, например, из каменного угля. Наиболее распространенным является нефтяной битум, ГОСТ 781-78 регулирует изготовление такого битума относительно безопасности, соответствие качества обозначенным маркам битума, а также транспортировку и хранение продукции (ГОСТ 781-78 «Битум нефтяной высокоплавкий мягчитель»).
Соответственно, основными производителями нефтяного битума являются нефтеперерабатывающие заводы. Битум представляет собой продукт плотностью около 1 кг/м3, черного цвета, обладающий низкой электро- и теплопроводностью, кроме того, он газо- и водонепроницаем и устойчив к длительному нагреванию.
Непосредственно битум получают несколькими способами, при которых применяются различные схемы производства битума. Наиболее распространенный способ – продувка воздухом гудронов, в результате чего получается окисленный битум. Повсеместная распространенность такого битума определяется экономичностью аппаратов непрерывного действия, участвующих в процессе производства. Также битум (остаточный и осажденный) получают в результате вакуумной перегонки мазутов и деасфальтизации гудронов пропаном. Кроме того, используют и компаундирование битумов, полученных с помощью разных процессов.

В зависимости от вязкости (при нагревании этот показатель меняется), полученный битум делят на твердый, полутвердый и жидкий. В строительстве применяют все виды: нефтяной кровельный битум для изготовления гидроизоляционных и рулонных материалов применяют твердый и полутвердый, который также входит в состав битумных мастик, а жидкий используют для пропитки рулонных кровельных материалов. Также для строительства и восстановления дорог применяют вязкий и жидкий битум дорожный. В Украине и в других странах СНГ основными поставщиками, как битума нефтяного изоляционного или кровельного, так и дорожного являются все те же нефтеперерабатывающие заводы.
Основными показателями свойств битума, кроме постоянной плотности около 1 кг/м3, являются пенетрация (глубина проникновения иглы при 25° С как показатель густоты), дуктильность (способность растягиваться при 25° С, измеряется в см), температура хрупкости и, безусловно, размягчения. При маркировке битума обычно используют показатель пенетрации, например, битум БНД 60/80 – битум нефтяной дорожный, глубина проникновения иглы 60-80*0,1 мм. Кровельные же, как и нефтяные битумы маркируются, в первую очередь, по степени теплостойкости – это та температура, при которой битум не размягчается в течение длительного теплового воздействия. БНК 45/180, 90/40, 90/30, а также битумы под марками БН 50/50, 70/30, 90/10 обычно входят в состав битумных мастик. Первая цифра в этих маркировках обозначает температуру размягчения, а вторая – пенетрация (степень вязкости).
Битумы нефтяные изоляционные имеют отличную от других маркировку, например, БНИ-IV-3, БНИ-IV, БНИ-V. Эти битумы обладают самым низким показателем пенетрации, температура размягчения для БНИ колеблется от 65 до 100° С.
Соответственно, применение в строительстве тех или иных марок нефтяного битума регулируется ГОСТами в зависимости от требований климатических зон с учетом всех характеристик битума. Так, например, битум 60/90 (МНПЗ или других производителей) применим в климатических условиях, где в холодное время года среднемесячная температура не опускается ниже - 10° С, гораздо реже и менее целесообразно использование при среднемесячной температуре от - 10° С до - 20° С. Битум дорожный 90/130 обладает более морозостойкими качествами, а температура его эксплуатации может быть ниже (как и битумов под марками БНД 200/300, БНД 130/200). В Украине, например, битум дорожный используется чаще всего таких марок, как БНД 60/90 и БНД 90/130.
Схема производства битума любой маркировки одна и та же, а показатели характеристик нефтяных битумов зависит, прежде всего, от компонентов: асфальтенов, масел, смол, кислот и других соединений, каждое из которых обладает рядом собственных характеристик. Например, изменение соотношения количества масел к количеству асфальтенов отражается на всех показателях: повышение масла уменьшает вязкость, а так повышается пенетрация, температуры хрупкости и размягчения снижаются. Но эта закономерность может измениться в зависимости от содержания в масле углеводородов. Таким образом, конкретные свойства производимых битумов зависят от входящих в состав соединений и элементов.