Mis on bituumen ja milleks seda kasutatakse?

Bituumen on multifunktsionaalne materjal, mida kasutatakse väga erinevatel töödel. Selle ainega immutatud materjalid on vee, auru ja niiskuse suhtes absoluutselt tundlikud. See omadus on bituumeni ihaldatuim omadus.

Bituumeni päritolu ajalugu

Looduslik bituumen on inimkonnale teada alates neoliitikumi ajast. Väljakaevamistel leiti rohkem kui üks kord oda, mille otsad kinnitati selle materjali abil alusele. Veidi hiljem kinnitati sel viisil ka teised pillid. Bituumennõud eelnesid savinõule.

Tsiviliseeritumal ajastul Mesopotaamias bituumenit kasutati mosaiikide loomisel liimina. Areoloogid usuvad, et siis materjali hakati kasutama hüdroisolatsiooniks. Mesopotaamia eksportis seda teistesse riikidesse.

Tänapäeval kasutatakse looduslikku ja tehisbituumenit väga laialdaselt. Tema osa asfaldist ja seda kasutati kõigi olemasolevate teede ehitamisel. Kasutatakse erinevat tüüpi kompositsioone mis tahes hüdroisolatsioonitööde jaoks: vundamentide ehitamisel, seinte püstitamisel, katusetöödel. Kasutatakse tahke materjali modifikatsioone elektri- ja valutööstuses.

Bituumenit ekstraheeritakse bituumenkivimitest. Selle toodang on kuni 115 miljonit tonni aastas. Sama suure mahu loob õli, põlevkivi ja kivisöe töötlemisel saadud tehisversioon.

Peamised omadused ja omadused

Bituumen või kivitõrv - süsivesinike ja nende derivaatide segu – lämmastikku, väävlit sisaldav, metalli sisaldav. See on kõva või väga viskoosne vaigutaoline aine. Vees täielikult lahustumatu, kuid osaliselt lahustub benseenis, kloroformis ja mõnes muus lahustis.

Selline mitmekesine süsivesikute segu annab erinevaid segu füüsikalised ja keemilised omadused. Kasutaja seisukohast on kõige huvitavamad järgmised.

• Tihedus bituumen – sõltuvalt päritolust ja tüübist jääb vahemikku 0,95–1,50 g/cm³.
• Soojusjuhtivus tüüpiline amorfsetele ainetele – 0,5–0,6 W/m*K. Soojusvõimsus on 1,8–1,97 kJ/kg•°C. Seda ei saa kasutada soojusisolatsioonimaterjalina, kuid ehituskonstruktsiooni osana aitab see hoida soojust.
• Kompositsiooni üks peamisi omadusi on amorfsus. Kuna see on tahke, on sellel vedeliku omadused. Kuumutamisel muutub see vedelaks ja seda saab kasutada kõvade pindade niisutamiseks ja immutamiseks. Jahtudes kõveneb. Protsessiga kaasneb polümerisatsioon, mistõttu sellega niisutatud esemed kleepuvad väga kindlalt kokku.
• Sulamistemperatuur bituumen sõltub koostisest, jääb vahemikku +160 kuni +200°C. Protsess toimub järk-järgult.
• Materjal on dielektriline ja seda saab kasutada isolatsiooni korraldamisel.
• Bituumen ei suhtle veega ega lahustu selles. Kõvenedes moodustab see läbitungimatu, mittepoorse kihi.
• Vastupidav enamikule hapetele, leelistele ja soolalahustele, kuid ei ole vastupidav orgaanilistele lahustitele nagu bensiin, atsetoon, benseen. Bituumeniga immutamine annab betoonile, terastorudele ja raudbetoonkonstruktsioonidele vastupidavuse keemiliselt agressiivsele keskkonnale.
• Bituumenit iseloomustab selline nähtus nagu vananemine. Päikesevalguse ja õhu hapniku mõjul muudab materjal järk-järgult oma koostist. Väheneb vaikude ja õlide sisaldus, väheneb hüdrofoobsus ja elastsus.

Bituumeni füüsikalised ja keemilised omadused sõltuvad suuresti selle koostisest. Oluline on pöörata tähelepanu aine kaubamärgile ja võtta valikul arvesse selle omadusi.

Klassifikatsioon

Bituumeni klassifikatsioon on väga mitmekesine ja seda seostatakse eelkõige kohtumine. Selle põhjal eristavad nad:

• hoone – BN, kasutatakse hüdroisolatsiooniks, mastiksiks, toorainena muude materjalide valmistamisel;
• katusekate – NBR, mida kasutatakse pehmete katusematerjalide, näiteks onduliini, painduvate plaatide tootmiseks;
• tee – BND, kasutatakse asfaltbetooni ladumisel ja tootmisel.

Peamine klassifikatsioon on seotud materjali päritoluga. Seal on 2 suurt rühma.

loomulik - ekstraheeritakse bituumenkivimitest vee keetmise või lahustites lahustamise teel. Need sisaldavad:

• puhas bituumen – mineraalsete lisandite osakaal ei ületa 10%;
• asfalt kivimid – dolomiidid, ainet sisaldavad lubjakivid;
• asfaltiidid – kõrgsulav bituumen;
• asfaldid – asfaltmaterjali ja mineraalainete segu.

Kuna hind ja mõned omadused on mõjutatud saamise meetod, eraldage looduslikud bituumenid järgmiselt:

• veehoidla – sisaldub kivimi koostises ja on välja töötatud kaevandus- või karjäärimeetodil;
• pinnapealne – bituumeni eraldumine pinnale, enamasti ei ole need väga puhtad segud;
• veeni – puhtad segud väikese koguse lisanditega.

Viimased materjalid praktiliselt ei vaja puhastamist ja töötlemist, teised - asfaltiidid, asfaltkivimid - vajavad töötlemist.

Kunstlik bituumen – õli ja selle komponentide sublimeerimisel saadud toode. Enamasti on nende tooraineks tõrv – tahkete osakestega vaigune jääk. Sellest saadakse tahke või pooltahke versioon. Kunstlikud modifikatsioonid hõlmavad järgmist:

• kütteõlid – nafta sublimatsiooni vedelad jäägid;
• õlitõrvad – õlikomponentidest kütteõli destilleerimise tulemus;
• happeõli tõrvad – need saadakse määrdeõlide puhastamisel väävelhappega;
• naftabituumenid – tekivad fraktsioonina naftasaaduste destilleerimisel.

Erinevalt looduslikust bituumenist varieeruvad tehisbituumeni omadused laiemalt. Olenevalt tootmistehnoloogiast on võimalik saada rangelt määratud omadustega kompositsioon.

Looduslik bituumen

Kaasas looduslik materjal fossiilkütustes. Enamasti tuleb see puhastada ja taaskasutada. Võrreldes tehislikega pole sellel väärtuslikumaid omadusi. Looduslikku materjali on aga keerulisem muuta teatud ainete lisamisega.

Ühend

Bituumeni koostis elementide proportsioonides näeb välja järgmine: 70–87% süsinikku, 8–12% vesinikku, 0,5–7% väävlit. See aga ei ütle tarbijale palju.Informatiivsem on segu komponentide loetelu:

• naftaõlid – 30–60%, annavad need koostisele temperatuuri mõjul viskoossuse ja plastilisuse;
• vaigud – 20 kuni 40%, määrata nakkeomadused;
• karbiidid, karbeenid, asfaldiühendid - nende sisaldus ulatub 40% -ni, tagades kõvaduse ja tulekindluse;
• asfalteenhapped – 3%, toimib pindaktiivse ainena.

Segud võivad sisaldada muid aineid, kõige sagedamini mineraalseid toidulisandeid.

Kuidas kaevandada

Kindral tootmis- ja töötlemisskeem bituumenkivid näeb välja selline:

• kivimite kaevandamine;
• tooraine eraldamine orgaanilisteks ja mineraalseteks osadeks;
• toodete transport;
• bituumeni töötlemine.

Viimased 3 etappi on peaaegu samad. Tootmine erineb erinevates kivimitingimustes. Eristama 3 meetodit.

• Karjääri või kaevanduse puhastusjaam – kivim eemaldatakse ülespoole, bituumenisegu ekstraheeritakse lahustiga või keetmisega, et saada emulsioon. Kaevandamismeetodil saadakse kivi, mis sisaldab vähemalt 10% materjalist ja asub mitte sügavamal kui 90 m.
• Kaevanduste äravool – bituumen voolab raskusjõu toimel üles tõusvate äravoolukanalite süsteemi kaudu. Seda võimalust kasutatakse vedelate segude ekstraheerimisel, mille matmissügavus on üle 100 m.
• In situ puurkaev – kivimeid mõjutatakse termiliselt või muul viisil ülalt puuritud kaevude kaudu. Taastumismäär ei ületa 30%, seega kasutatakse seda meetodit harva.

Looduslik bituumen ei ole kaubanduslik toode, nagu gaas või õli. See vajab töötlemist.

Kus seda kasutatakse?

Loodusliku bituumeni kasutusalad määravad ära selle omadused. Seda kasutatakse:

• isolatsiooniks hoonete, teede ja muude ehitiste ehitamisel, samuti erinevat tüüpi torustike paigaldamisel;
• asfaltbetooni tootmisel;
• akumastiksi valmistamisel;
• kaabli- ning värvi- ja lakitööstuses;
• katusematerjalide vastuvõtmisel.

Bituumenit kasutatakse muudes rakendustes, näiteks aianduses.

Keemiline bituumen

Sellist materjali ei kaevandata, vaid toodetakse. Selle tooraineks on õli destilleerimise järel saadud jäägid., mis vähendab oluliselt toote maksumust. Sel juhul on võimalik segu muuta, kuna selle omadused sõltuvad koostisest ja tootmismeetodist.

Tootmistehnoloogia

Kunstlik versioon saadakse mitme meetodi abil. Tehnoloogia järgi eristatakse ka tehisbituumeni liike.

• Jääk – toodetud sügavvaakumdestilleerimisel spetsiaalsete seadmete abil. Tooraineks on kõrge tõrvasisaldusega kütuse- ja määrdefraktsioonid naftast. Toode on tahke ja kergelt viskoosne.
• Oksüdeerunud – saadakse hapniku puhumisel läbi tõrvaõli jääkide. Samal ajal suureneb segu viskoossus, see oksüdeerub ja muutub tihedamaks. See modifikatsioon on looduslikuga võrreldes elastsem ja kuumuskindlam.
• Pragunemine – toodetud toornafta lagunemisel bensiiniks, et toota bensiini. Jäägid oksüdeeritakse. Toode on väga habras ega ole populaarne.
• Seotud – saadakse õlidestilleerimise jääkide segamisel. Tehnoloogia hõlmab tõrva, petrooleetri, õlide ja muude fraktsioonide lisamist, et saada kindlaksmääratud omadustega bituumen. See meetod on universaalne.

Samuti on vedelaid bituumeneid, mis on saadud tahke bituumeni veeldamisel. Segule lisatakse kütteõli ja kõrge vaigusisaldusega õli. Immutamiseks kasutatakse sagedamini vedelaid aineid.

Elementaar- ja komponentkoostis

Elementaarne valem kunstbituumen ei erine looduslikust bituumenist - need on naftatooted, kuigi neid toodetakse erinevate skeemide järgi.

Komponentide koostis lähedal ka. Kuid võimalus muuta tehisbituumenis olevate komponentide sisaldust muudab mõned komponendid olulisemaks.

• Õlid - kõige kergem fraktsioon. Mida suurem on õli osakaal, seda elastsem ja viskoossem on bituumen ning seda madalam on selle pehmenemispunkt. Samal ajal mõjutab õli - mono-, bi-, polütsükliline - segu kvaliteeti erinevalt.
• Parafinonapteensed süsivesinikud - peamine plastifikaator. Tahked parafiinid mõjutavad omadusi kõige enam nende sisaldus segus ei tohiks ületada 3–6%. Proportsiooni suurenedes vähenevad struktuursed ja mehaanilised omadused.
• Aromaatsed süsivesinikud - tavaliselt on neid vähe, seega ei mõjuta need omadusi.
• Vaigud - peamine konstruktsioonielement. Sageli sisaldavad need kuni 10% väävlit ja kuni 25% lämmastikku.
• Asfalthapped – materjali sulamisel need lagunevad, kuid ei muutu vedelaks. Päikesevalguse mõjul muutuvad nad lahustumatuks. Just see tagab bituumenkatete vananemise.

Kompositsiooni seisukohalt on kõige huvitavam liitbituumen, kuna selle valmistamisel on võimalik lisada modifikaatorit, muutes selle omadusi.

Kunstbituumenit kasutatakse samas töös loodusliku bituumeniga.

Materjali märgistamine ja dekodeerimine

Toote märgistamisel märkige ära järgmine.

• 2 või 3 tähte alguses näitavad materjali kasutust. BN – naftabituumen, viitab konstruktsioonimuudatusele. BNK - katusekate, BND - tee.
• Lühendile järgnevad ja kaldkriipsuga eraldatud numbrid näitavad läbitungimist. See on materjali nõela läbitungimissügavus 0,1 mm +25°C ja 0°C juures.Indikaator näitab, kui palju muutub materjali kõvadus ja elastsus temperatuuri mõjul.

Mõnikord ilmuvad märgistuses täiendavad tähed. Need viitavad lisanditele, mis mõjutavad bituumeni omadusi.

Rakendustehnoloogia

Sageli ilmub vedel bituumen katte hüdroisolatsioon. Tehnoloogia sisaldab mõningaid funktsioone.

1. Betoon pinnale enne katmist vajate selge, ilma mullidega kestadest, eemaldage raketise ühenduskohtadest teravad väljaulatuvad osad ja mõlgid. Sel eesmärgil kasutatakse peeneteralisi tsemendikompositsioone või kuivi ehitussegusid.
2. Kuivatage pind. Niiskus on lubatud mitte üle 4%.
3. Soovitatav töödelge pinda bituumenkruntvärviga (kaubamärgid BN70/30, BN 90/10). Kandke krunt 1 kihina. Tsemendi-liivmörti külgnevates piirkondades kasutage 2 kihti.
4. Bituumen Mastiks asetatakse niisutavale küljele. Seda kantakse ribadena - spaatliga, rulliga või valades. Kiht peab olema võrdse paksusega ja pidev.
5. Kandke mastiksit alla üles. See on tähtis.
6. Järgmine kiht bituumen kantakse peale pärast seda, kui eelmine on täielikult kõvenenud ja kuivanud.

Kiht loetakse kuivaks, kui vatitupsu pealekandmisel ei jää sellele jälgi.

Transport ja ladustamine

Säilitage bituumenisegud silindrilistes anumates. Viimane võib asuda vertikaalselt ja horisontaalselt. Kui toodet hoitakse pikka aega, on konteinerid varustatud küttesüsteemid. Eelistatakse horisontaalseid valikuid, kuna siin põhjustab niiskuse aurustumine pinnale kooriku massi, mis takistab edasist aurustumist.

Kui bituumenisegu hoitakse liikumatult, siis selle omadused ei muutu.Ringluse ajal torujuhtmesse tarnimisel muutub kvaliteet oksüdatsiooni tõttu.

Bituumeni transport spetsiaalsetes auto- ja raudteetsisternides. Materjal on tuleohtlik, seetõttu peavad konteinerid rangelt vastama GOST-i nõuetele.