Искусственные (нефтяные) битумы их свойства и применение
Нефтяные битумы по способу получения подразделяются:
1) на остаточные — полученные в остатке как при прямой перегонке нефти, мазута, гудрона, так и при крекинге нефти;
2) окисленные — полученные путем окисления кислородом воздуха (продувкой через расплав при температуре 180…300°С) различных нефтяных остатков (мазутов, гудронов, экстрактов селективной очистки масел, крекинг-остатков или их смесей);
3) смешанные — полученные смешиванием различных нефтяных остатков с дистиллятами и окисленными или остаточными битумами.
Плотность окисленных битумов ниже, а твердость и температура размягчения выше, чем у остаточных битумов. Смешиванием продуктов добиваются улучшения основных свойств битумов.
Нефтяные битумы широко используются как связующие и пленкообразующие вещества для производства лакокрасочных материалов, кровельных и гидроизоляционных мастик, рулонных материалов, а также асфальтовых растворов и бетонов.
При нагревании до сравнительно невысокой температуры (35… 130°С) битумы размягчаются и приобретают способность к вязкому течению. Битумы не имеют точки плавления; их переход из твердого состояния в жидкое происходит постепенно, по мере нагревания. Чем выше температура, тем меньше вязкость битума. Для сопоставления битумов принята условная температура размягчения, при которой битум приобретает стандартную текучесть.
Определяют температуру размягчения с помощью прибора «Кольцо и шар» (см. подразд. 13.5). Способность битума размягчаться при нагревании и отвердевать при охлаждении лежит в основе его использования в качестве связующего вещества в композиционных материалах. Другой особенностью, также предопределившей использование битума как связующего и пленкообразующего вещества, является его растворимость в органических растворителях.
В воде битумы нерастворимы и проявляют водоотталкивающие свойства. Используя эмульгаторы и соответствующую технологию, получают коллоидный раствор битума в воде (битумную эмульсию).
Битумы характеризуются высокой адгезией к металлам, кирпичу, бетону, поэтому применяются для получения приклеивающих мастик.
Материалы на основе битума обладают высокой водостойкостью и широко используются для гидроизоляции подводных и подземных частей сооружений, а также для окраски подводных частей речных и морских судов.
В условиях атмосферы из-за склонности к окислению и под действием солнечных лучей битумы быстро стареют, приобретают хрупкость, растрескиваются и дают усадку.
Старение битума происходит в основном по двум механизмам: термодистилляции и термоокислительного старения.
Термодистилляция заключается в испарении из битума летучих компонентов, что приводит к обогащению его тяжелыми фракциями, повышению температуры размягчения, охрупчиванию и усадке.
Термоокислительное старение обусловлено реакцией между кислородом воздуха и компонентами битума при воздействии теплоты и ультрафиолетового излучения. При окислении масла переходят в смолы, которые, в свою очередь, превращаются в асфальтены, карбены, карбоиды.
Необходимым условием старения битума является наличие достаточно большой площади его контакта с воздухом. Поэтому битум имеет ограниченное применение для наружных покрытий. Для подземных конструкций и под водой битумные мастики служат достаточно долго. Их целесообразно применять также в качестве приклеивающих. Последние защищены от контакта с воздухом слоем рулонного материала.