Bitumas - tai kieta arba dervos pavidalo medžiaga, sudaryta iš angliavandenių ir asfaltenų mišinio. Spalva varijuoja nuo tamsiai geltonos iki juodos, o tankis - 0,95-1,50 g/cm³. Ši medžiaga tirpsta organiniuose tirpikliuose, bet netirpsta vandenyje. Šildomas bitumas minkštėja, o aušdamas - kietėja. Jis yra degus ir pasižymi geru sukibimu su įvairiomis medžiagomis, tokiomis kaip metalas, akmuo ar mediena.
Bitumas arba kalnų degutas - angliavandenilių ir jų darinių mišinys - azoto, sieros, turinčių metalų. Tai kieta arba labai klampi dervinė medžiaga. Visiškai netirpus vandenyje, bet iš dalies tirpus benzene, chloroforme ir kai kuriuose kituose tirpikliuose. Šis įvairus angliavandenių mišinys suteikia daug įvairių fizinės ir cheminės mišinio savybės.
Bitumas buvo pirmasis produktas iš naftos, kurį žmogus naudojo jau 3800 metų prieš mūsų erą - kaip statybinę medžiagą. Natūralus bitumas iki šiol yra žinomas žmonijai nuo neolito. Natūralus ir dirbtinis bitumas šiandien plačiai naudojamas. Tai asfalto dalis ir buvo naudojamas tiesiant visus esamus kelius.
Bitumo rūšys ir klasifikacija
Pagal kilmę ir apdirbimo būdą skiriami likutinis, oksiduotasis, krekinginis ir sudėtinis bitumas. Pagrindinė klasifikacija yra susijusi su medžiagos kilme: natūralus bitumas (gautas iš bituminių uolienų) ir dirbtinis bitumas (gautas perdirbant naftos produktus, pavyzdžiui, mazutą ar gudroną, oksiduojant juos). Natūralus bitumas išgaunamas įvairiais būdais: rezervuarų, paviršutiniškas išteklius, venų bitumai.
Bitumai pagal paskirtį skirstomi į stogų (BNK) ir kelių (BND) bitumus; taip pat išskiriami pastatams skirti bitumai (BN). Pagal žymėjimą raidės rodo pritaikymą, o skaičiai po santrumpų nurodo įsiskverbimą (adatos įsiskverbimo gylį 0,1 mm esant +25 °C ir tam tikroms sąlygoms).
Oksiduotas (pūstas) bitumas - savybės ir rūšys
Oksiduotas bitumas arba pūstas bitumas gaminamas praleidžiant orą per įsiskverbimo klases. Dėl šio proceso bitumas įgyja daugiau guminių savybių nei pradinė formulė ir jie yra tiesiog kietesni bitumai. Grūdinamas kontroliuojama temperatūra, kietasis bitumas plačiai naudojamas kaip neslystantis sluoksnis polių klojimo pramonėje, stogo dangų gamyboje, stogų dangų ir hidroizoliacijos pramonėje, garsą slopinančių veltinių ir vežimo sandariklio automobilių pramonėje, elektros kabelių jungčių apsaugai, sandūroms užpildymo mišinys, sandariklio mišinys ir daugelis kitų.
Oksiduotas bitumas yra labai lankstus junginys, kuris yra ne tik chemiškai stabilus, bet ir labai patvarus, be to, kad yra visiškai atsparus vandeniui. Kai kurie pagrindiniai oksiduoto bitumo privalumai yra tai, kad jis yra visiškai atsparus vandeniui, labai lankstus ir patvarus. Be to, jis yra chemiškai labai stabilus. Galiausiai, oksiduotas bitumas turi keletą labai ryškių techninių pranašumų, todėl jis yra labai geidžiamas junginys įvairiose srityse.
Pūstas bitumas gaminamas įvairių klasių ir rūšių, pavyzdžiui: 150/5, 115/15, 105/35, 110/30, 95/25, 90/40, 90/15, 90/10, 85/40, 85/35, 85/25, 75/35, 75/25 ir kt. Oksiduoto bitumo asortimentas (pvz. 115/15, 85/25, 90/15) puikiai tinka izoliacijai, hidroizoliacijai ir pramoniniam naudojimui.
Oksiduoto bitumo panaudojimas
- Naftos ir dujų pramonėje - kaip dengimo medžiaga vamzdynams ir jungtims, bituminės jūrinės mastikos gamyba.
- Hidroizoliacijos pramonėje - stogo dangų gamyklose kaip pirmieji medžiagų komponentai, gaminant hidroizoliacinius stogo dangos lakštus, karštai dengiamas hidroizoliacinis sluoksnis.
- Automobilių pramonėje - vagonų sandariklis, važiuoklės sandarikliai, siūlių užpildymo mišiniai.
- Elektros pramonėje - elektros kabelių jungčių apsauga, vielos dangos sandariklis.
- Garsą slopinančiuose sluoksniuose - gaminant garso izoliacinius veltinius.
- Kiti pritaikymai - stogo dangos lakštų membranų klijavimas, bituminių dažų ir mastikų gamyba, nerūdijančių vamzdžių dangos.
Pūsto bitumo klasės yra tinkamos sandarinti pjūklų pjūvius ir siūles, kur tikimasi minimalaus judėjimo jungtyje. Platus jų temperatūros diapazonas apsaugo nuo kraujavimo naudojant aukštą temperatūrą.
Gamybos procesas: kaip gaminamas oksiduotas bitumas
Bitumo kaitinimas iki 265-270 °C. Išlydyto bitumo perkėlimas į pūtimo bokštus. Oro pūtimas į bitumą. Išlydyto bitumo aušinimas vandeniu. Pakavimo. Oksiduoto bitumo gamybos operacija daugiausia apima įvairių etapų pakrovimą į rezervuarus, bitumo pūtimą, kondensatoriaus išorines dujas ir pakavimą.
Pūtimas turi būti atliekamas iš pučiamo tanklaivio dugno. Reakcija tarp bitumo ir oro yra kaloringa. Jei mišinio metu susidaro didelė šiluma, reakcijos šiluma kontroliuojama vandens įpurškimu. Oro mišinys ir pučiamo oro tūris yra du svarbūs pūtimo proceso variantai. Įrenginyje, gaminančioje bitumą, bitumas 60/70 dažniausiai gaunamas pučiant.
Gamybos operacijai tinkama temperatūra yra 265-270 °C, kuri turėtų būti kontroliuojama, kad nekiltų, nes esant aukštai temperatūrai ir 288 °C, reakcijos intensyvumas tampa sunkesnis ir nekontroliuojamas, dėl ko bokšte gali įvykti sprogimas. Pūtimo bokštas užpildomas iki 70%. Oro įpurškimas atliekamas 190-232 °C temperatūroje. Galutinis pūtimo taškas nustatomas imant mėginius ir tiriant bitumo savybes. Galiausiai, gaminio temperatūra turi būti palaikoma 150-165 °C, kad būtų galima pakrauti ir pakuoti.
Gamybos procedūros: nepertraukiamo pūtimo procedūra ir pertraukiamo pūtimo procedūra. Šios dvi procedūros atliekamos kitomis dviem procedūromis, pavadintomis katalizė ir antikatalizė. Katalizė reikalauja procedūros įdėjimo kažkokios cheminės medžiagos, kad sumažintų pūtimo reakcijos laiką.
Technologiniai ir saugumo aspektai
- Reikalinga temperatūros kontrolė, kad nebūtų sprogimo pavojaus.
- Reakcija yra kaloringa, todėl temperatūrą reguliuoja vandens įpurškimas, degiklio valdymas ir oro kiekio mažinimas.
- Ilgas bitumo buvimas bokšte nepalankus - paruoštą produktą reikia kuo greičiau išleisti.
- Dujos ir garai kondensuojami; blogai kvepiančios dujos ir riebios dalys atskiriamos ir pašalinamos tinkamai apdorojant.
Pakavimas ir sandėliavimas
Oksiduotas bitumas įvairiose pakuotėse tiekiamas 20 ir 50 kg kraftpopieriniuose maišuose, 25 kg kartoninėse dėžėse ir 200 kg plieniniuose statinėse. Kietajam asfaltui yra įvairių pakuočių, įskaitant: pūstą asfaltą, supakuotą į 25-50 kg poliamido maišus, 25 kg kartonines dėžes, kraft maišus ir toninius vokus. Pakuojama į dvi dalis - 220 litrų statinė bei 35 kg kartoninė dėžė. 25 kg poliamido maišas yra karščiui atsparus, kraft maišelis yra perdirbamas, o pelietinė pakuotė leidžia formuoti produkto formą siuntimo metu.
Laikykite bituminius mišinius cilindro formos induose. Jei produktas laikomas ilgą laiką, talpyklose turi būti šildymo sistemos. Pirmenybė teikiama horizontaliems variantams, nes čia išgaravus drėgmei ant masės paviršiaus neformuojasi pluta. Transportinis bitumas - specialiuose automobilių ir geležinkelio cisternose.
Bitumo savybės ir kokybės rodikliai
Bitumo savybės apibūdinamos minkštėjimo temperatūra, tąsumu ir klampa. Bitumo kokybę nusako didelis rodiklių skaičius. Pagrindiniai iš jų - penetracija, tąsumas, minkštėjimo temperatūra. Geriausiais laikomi bitumai, kurie pasižymi maksimaliu tąsumu ir aukšta minkštėjimo temperatūra, esant tam tikrai penetracijai, bei geromis adhezinėmis savybėmis.
| Rodiklis | Aprašymas |
|---|---|
| Penetracija | Adatos įsmigimo gylis 0,1 mm esant 25 °C; nusako bitumo kietumą. |
| Adhezija | Bitumo lipnumas ir klijavimo savybės su skaldomis ir paviršiais. |
| Trapumo temperatūra | Temperatūra, kuriai esant bitumas suyra nuo trumpalaikės apkrovos. |
| Tąsumas | Rodiklis, parodantis bitumo konsistenciją ir lipnumą. |
| Minkštėjimo temperatūra | Temperatūra, kuriai esant bitumas pereina iš kieto į skystą. |
| Klampa | Bitumo konsistencija esant skirtingoms panaudojimo temperatūroms. |
Standartiniai bandymo metodai: savitasis sunkis - ASTM D70, prasiskverbimas - ASTM D5, minkštėjimo taškas - ASTM D36, šildymo nuostoliai - ASTM D6, pliūpsnio temperatūra - ASTM D92, tirpumas - ASTM D4, lankstumas - ASTM D113, taškinis testas - AASHTO 102.
Praktiniai patarimai taikant bitumą statyboje
- Montuojant bituminę ruloninę dangą svarbu tinkamai paruošti stogo pagrindą - jis turi būti lygus, sausas ir švarus.
- Bituminės dangos tvirtinamos klijuojant, mechaniškai tvirtinant arba šildant liepsna.
- Bituminė mastika - hidroizoliacinė medžiaga, sudaryta iš bitumo, polimerų ir priedų; naudojama pamatams, stogams, terasoms, balkonams.
- Prieš dengiant betoną rekomenduojama paviršių padengti bituminiu gruntu; drėgmė turi būti mažesnė nei 4%.
- Pūsto bitumo naudojimo temperatūra pritaikoma lėtam kaitinimui iki 220-230 °C, iš anksto susmulkintą į mažus gabalėlius.
Bitumo modifikacijos ir specialūs produktai
Bitumas modifikuojamas polimerais (pvz., SBS) siekiant pagerinti elastingumą ir atsparumą temperatūros svyravimams. Modifikuotas bitumas (PMB) didina mišinių patvarumą, elastingumą ir atsparumą įtrūkimams. Sumažintas bitumas optimizuotas keliams tiesti šaltesnėmis sąlygomis - jo klampumas yra mažesnis, kad būtų lengviau naudoti.
Carbokim gamina hidroizoliacines membranas bitumo pagrindu (APP, SBS ir lipnios galimybės), kurios užtikrina neprilygstamą stogų, rūsių ir požeminių konstrukcijų apsaugą. Mūsų bituminiai sprendimai sudaro patvarių kelių, greitkelių ir kilimo ir tūpimo takų stuburą.
Bitumo privalumai ir trūkumai
- Privalumai: prieinamumas ir žema kaina, hidrofobiškumas, nulio poringumas, valdymo paprastumas, atsparumas chemiškai agresyvioms medžiagoms, geras sukibimas, ilgaamžiškumas (priklausomai nuo pritaikymo).
- Trūkumai: kompozicija linkusi senėti, mechaninės savybės gali būti mažos, terminis jautrumas, ugnies pavojus, jautrumas organiniams tirpikliams.
Bitumo senėjimas
Bitumui būdingas senėjimo procesas - veikiamas saulės šviesos ir oro deguonies medžiaga palaipsniui keičia savo sudėtį: dervų ir aliejų kiekis mažėja, hidrofobiškumas ir elastingumas nyksta. Siekiant sumažinti senėjimą, į bitumo sudėtį dedami antioksidantai ir jis gali būti modifikuojamas polimerais.
Bitumo panaudojimo sritys - apžvalga
- Asfaltbetonio gamyba ir kelių tiesimas (apie 75% viso bitumo sunaudojama asfaltbetonio gamybai).
- Stogų danga, hidroizoliacinės ir antikorozinės dangos, ruberoidas, pergaminas, bituminių lakų ir plastikų gamyba.
- Automobilių pramonėje - antikorozinės dangos ir kūno apsauga.
- Vamzdžių danga, kabelių izoliacija, mastikos ir hermetikų gamyba.
- Hidroizoliacinės membranos, mastikos pamatams, balkonams, terasoms.
Bitumas yra daugiafunkcinė medžiaga, naudojama atliekant įvairiausius darbus. Medžiagos, įmirkytos šia medžiaga, visiškai nejaučia vandens, garų ir drėgmės poveikio. Bitumas yra nepakeičiamas statybinių medžiagų gamyboje ir plačiai naudojamas tiek tradicinėse, tiek pažangiose bitumo modifikavimo technologijose.