Kaj je bitumen in za kaj se uporablja?

Bitumen je večnamenski material, ki se uporablja pri najrazličnejših opravilih. Materiali, impregnirani s to snovjo, so popolnoma neobčutljivi na delovanje vode, pare in vlage. Ta lastnost je najbolj iskana lastnost bitumna.

Zgodovina izvora bitumna

Naravni bitumen je znan človeštvu že od neolitskih časov. Pri izkopavanjih so bile več kot enkrat najdene sulice, pri katerih so bile konice pritrjene na podlago s tem materialom. Malo kasneje so na ta način pritrdili še druge instrumente. Bitumensko posodje je bilo pred lončeno posodo.

V bolj civiliziranem obdobju v Mezopotamiji bitumen je bil uporabljen kot lepilo za ustvarjanje mozaikov. Areologi menijo, da potem material začeli uporabljati za hidroizolacijo. Mezopotamija ga je izvažala v druge države.

Danes se naravni in umetni bitumen uporabljata zelo široko. On del asfalta in je bil uporabljen pri gradnji vseh obstoječih cest. Uporabljajo se različne vrste sestavkov za vsa hidroizolacijska dela: pri gradnji temeljev, postavitvi sten, kritini. Uporabljajo se modifikacije iz trdnega materiala v elektro in livarski industriji.

Bitumen se pridobiva iz bitumenskih kamnin. Njegova proizvodnja znaša do 115 milijonov ton na leto. Enako velik obseg ustvari umetna različica, pridobljena s predelavo nafte, skrilavca in premoga.

Glavne lastnosti in značilnosti

Bitumen ali kameni katran – mešanica ogljikovodikov in njihovih derivatov – dušik, žveplo, kovine. Je trda ali zelo viskozna smoli podobna snov. Popolnoma netopen v vodi, vendar delno topen v benzenu, kloroformu in nekaterih drugih topilih.

Tako raznolika mešanica ogljikovih hidratov zagotavlja pestro fizikalne in kemijske lastnosti zmesi. Najbolj zanimivi z vidika uporabnika so naslednji.

• Gostota bitumen - giblje se od 0,95 do 1,50 g/cm³, odvisno od izvora in vrste.
• Toplotna prevodnost tipično za amorfne snovi - 0,5-0,6 W / m * K. Toplotna kapaciteta je 1,8–1,97 kJ/kg•°C. Ni ga mogoče uporabiti kot toplotnoizolacijski material, kot del gradbene konstrukcije pa pomaga ohranjati toploto.
• Ena od glavnih lastnosti sestave je amorfnost. Ker je trden, kaže lastnosti tekočine. Pri segrevanju postane tekoč in ga lahko uporabimo za močenje in impregnacijo trdih površin. Ohlajeno se strdi. Proces spremlja polimerizacija, zato se z njim navlaženi predmeti zelo trdno zlepijo.
• Tališče bitumen odvisno od sestave, se giblje od +160 do +200°C. Postopek poteka postopoma.
• Material je dielektrik in se lahko uporablja pri urejanju izolacije.
• Bitumen ne deluje z vodo in se v njej ne raztopi. Ko se strdi, tvori neprepusten, neporozen sloj.
• Odporen na večino kislin, alkalij in slanih raztopin, vendar ni odporen na organska topila, kot so bencin, aceton, benzen. Impregnacija z bitumnom daje betonu, jeklenim cevem in armiranobetonskim konstrukcijam odpornost na kemično agresivna okolja.
• Za bitumen je značilen pojav, kot je staranje. Pod vplivom sončne svetlobe in kisika iz zraka material postopoma spreminja svojo sestavo. Zmanjša se vsebnost smol in olj, zmanjša se hidrofobnost in elastičnost.

Fizikalne in kemijske lastnosti bitumna so v veliki meri odvisne od njegove sestave. Pomembno je biti pozoren na blagovno znamko snovi in ​​pri izbiri upoštevati njene značilnosti.

Razvrstitev

Klasifikacija bitumna je zelo raznolika in je povezana predvsem z imenovanje. Na podlagi tega ločijo:

• zgradba – BN, ki se uporablja za hidroizolacijo, mastiks, kot surovina za proizvodnjo drugih materialov;
• strešna kritina – NBR, ki se uporablja za izdelavo mehkih strešnih materialov, kot so ondulin, fleksibilne ploščice;
• cesta – BND, ki se uporablja pri polaganju in proizvodnji asfaltnih betonov.

Glavna klasifikacija je povezana z izvorom materiala. Obstajata 2 veliki skupini.

naravno – ekstrahiran iz bituminoznih kamnin z vrenjem vode ali raztapljanjem v topilih. Ti vključujejo:

• čisto bitumen - z deležem mineralnih nečistoč ne več kot 10%;
• asfalt kamnine – dolomiti, apnenci, ki vsebujejo snov;
• asfaltiti – bitumen z visokim tališčem;
• asfalti – mešanica asfaltnega materiala in mineralnih snovi.

Ker so prizadeti stroški in nekatere značilnosti metoda pridobivanjaločite naravne bitumne na ta način:

• rezervoar – vključena v sestavo kamnine in razvita po metodi rudnika ali kamnoloma;
• površno – sproščanje bitumna na površino, največkrat gre za manj čiste mešanice;
• žila – čiste mešanice z majhno količino primesi.

Slednji materiali praktično ne potrebujejo čiščenja in predelave, drugi - asfaltiti, asfaltne kamnine - zahtevajo obdelavo.

Umetni bitumen – produkt, pridobljen s sublimacijo olja in njegovih sestavin. Najpogosteje je surovina zanje katran – smolnat ostanek s trdnimi delci. Iz njega dobimo trdno ali poltrdno različico. Umetne modifikacije vključujejo:

• naftna kurilna olja – tekoči ostanki sublimacije nafte;
• oljni katrani – rezultat destilacije kurilnega olja iz sestavin olja;
• kisli oljni katrani – pridobivajo se s čiščenjem mazalnih olj z žveplovo kislino;
• naftni bitumni – nastanejo kot frakcija pri destilaciji naftnih derivatov.

Za razliko od naravnega bitumna se lastnosti umetnega bitumna bolj razlikujejo. Odvisno od proizvodne tehnologije je mogoče dobiti sestavo s strogo določenimi lastnostmi.

Naravni bitumen

Vključen naravni material v fosilnih gorivih. Najpogosteje ga je treba očistiti in reciklirati. V primerjavi z umetnimi nima več dragocenih lastnosti. Težje pa je spremeniti naravni material z dodajanjem določenih snovi.

Spojina

Sestava bitumna v razmerjih elementov izgleda takole: 70–87 % ogljik, 8–12 % vodik, 0,5–7 % žveplo. Vendar to potrošniku ne pove veliko.Bolj informativen je seznam sestavin mešanice:

• naftna olja – od 30 do 60%, dajejo sestavi viskoznost in plastičnost pod vplivom temperature;
• smole – od 20 do 40 % določajo adhezivne lastnosti;
• karbidi, karbeni, asfaltne spojine – njihova vsebnost doseže 40%, kar zagotavlja trdoto in ognjevzdržnost;
• asfaltne kisline – 3%, deluje kot površinsko aktivna snov.

Mešanice lahko vsebujejo tudi druge snovi, največkrat mineralne dodatke.

Kako rudariti

Splošno shema proizvodnje in predelave bitumenske kamnine izgledajo takole:

• pridobivanje kamnin;
• ločevanje surovin na organske in mineralne dele;
• prevoz izdelkov;
• predelava bitumna.

Zadnje 3 stopnje so skoraj enake. Proizvodnja se razlikuje v različnih razmerah kamnine. Razlikovati 3 metode.

• Čistilna naprava iz kamnoloma ali rudnika – kamnino odstranimo navzgor, bitumensko mešanico ekstrahiramo s topilom ali z vrenjem, da dobimo emulzijo. Pri rudarski metodi se pridobi kamnina, ki vsebuje vsaj 10 % materiala in ne leži globlje od 90 m.
• Odvodnjavanje rudnika – bitumen teče navzgor s pomočjo gravitacije skozi sistem vzpenjajočih se drenažnih kanalov. Ta možnost se uporablja pri pridobivanju tekočih mešanic z globino zakopa več kot 100 m.
• Vdolbina na kraju samem – na kamnine vplivamo toplotno ali kako drugače skozi vrtine, izvrtane od zgoraj. Stopnja izterjave ni večja od 30%, zato se ta metoda redko uporablja.

Naravni bitumen ni komercialni proizvod kot plin ali nafta. Potrebuje obdelavo.

Kje se uporablja?

Področja uporabe naravnega bitumna določajo njegove lastnosti. Uporablja se:

• za izolacijo med gradnjo zgradb, cest, drugih objektov, pa tudi pri polaganju cevovodov različnih vrst;
• pri proizvodnji asfaltnega betona;
• pri izdelavi baterijskih kitov;
• v industriji kablov ter industriji barv in lakov;
• pri prevzemu strešnih materialov.

Bitumen se uporablja tudi v drugih aplikacijah, na primer v vrtnarstvu.

Kemični bitumen

Tak material se ne koplje, ampak proizvaja. Surovina zanj so ostanki, pridobljeni po destilaciji olja., kar bistveno zmanjša stroške izdelka. V tem primeru postane mogoče spremeniti mešanico, saj so njene lastnosti odvisne od sestave in načina proizvodnje.

Proizvodna tehnologija

Umetna različica se pridobiva na več načinov. Glede na tehnologijo ločimo tudi vrste umetnega bitumna.

• Preostanek – proizvedeno z globoko vakuumsko destilacijo s posebnimi napravami. Surovine so frakcije goriva in maziv iz nafte z visoko vsebnostjo katrana. Izdelek je trden in rahlo viskozen.
• Oksidirano – pridobljeno s prepihovanjem kisika skozi ostanke katranskega olja. Hkrati se poveča viskoznost zmesi, oksidira in se zgosti. Ta modifikacija je bolj elastična in odporna na vročino v primerjavi z naravno.
• Pokanje – nastane z razgradnjo surove nafte v bencin za proizvodnjo bencina. Ostanki oksidirajo. Izdelek je zelo krhek in ni priljubljen.
• Sestavljeno – pridobiva se z mešanjem ostankov destilacije olja. Tehnologija vključuje dodajanje katrana, petroletra, olj in drugih frakcij za pridobitev bitumna z določenimi lastnostmi. Ta metoda je univerzalna.

Obstajajo tudi tekoči bitumeni, pridobljeni z utekočinjenjem trdnega bitumna. Mešanici dodamo kurilno olje in olje z visoko smolo. Za impregnacijo se pogosto uporabljajo tekoče snovi.

Elementarna in komponentna sestava

Osnovna formula umetni bitumen se ne razlikuje od naravnega bitumna - so naftni derivati, čeprav se proizvajajo po različnih shemah.

Sestava komponent blizu tudi. Vendar možnost spreminjanja vsebnosti različnih komponent v umetnem bitumnu naredi nekatere komponente pomembnejše.

• Olja - najlažja frakcija. Večji kot je delež olja, bolj je bitumen elastičen in viskozen ter nižje je njegovo zmehčišče. Hkrati olje - mono-, bi-, policiklično - različno vpliva na kakovost mešanice.
• Parafinonaftenski ogljikovodiki – glavni plastifikator. Trdni parafini najbolj vplivajo na lastnosti, njihova vsebnost v mešanici ne sme presegati 3–6 %; Z večanjem deleža se strukturne in mehanske lastnosti zmanjšujejo.
• Aromatski ogljikovodiki – običajno jih je malo, zato ne vplivajo na lastnosti.
• Smole – glavni strukturni element. Pogosto vsebujejo do 10 % žvepla in do 25 % dušika.
• Asfaltne kisline – ko se material tali, se razgradijo, vendar ne preidejo v tekoče stanje. Pod vplivom sončne svetlobe postanejo netopni. To je tisto, kar zagotavlja staranje bitumenskih premazov.

Sestavljeni bitumen je najbolj zanimiv z vidika sestave, saj je pri njegovi proizvodnji mogoče dodati modifikator, ki spremeni njegove lastnosti.

Umetni bitumen se uporablja pri istih delih kot naravni bitumen.

Označevanje in dekodiranje materiala

Pri označevanju izdelka navedite naslednje.

• 2 ali 3 črke na začetku označujejo uporabo materiala. BN – naftni bitumen, označuje konstrukcijsko modifikacijo. BNK - kritina, BND - cesta.
• Številke, ki sledijo kratici in so ločene s poševnico, označujejo prodor. To je globina vboda igle v material 0,1 mm pri +25°C in pri 0°C.Indikator kaže, koliko se spremeni trdota in elastičnost materiala pod vplivom temperature.

Včasih se v oznakah pojavijo dodatne črke. Nanašajo se na dodatke, ki vplivajo na lastnosti bitumna.

Tehnologija uporabe

Pogosto se pojavi tekoči bitumen hidroizolacijski premaz. Tehnologija vključuje nekatere funkcije.

1. Beton površino pred premazom, ki ga potrebujete jasno, brez lupin z mehurčki, odstranite ostre štrline in vdolbine na spojih opažev. V ta namen se uporabljajo drobnozrnate cementne mešanice ali suhe gradbene mešanice.
2. Posušite površino. Vlažnost je dovoljena največ 4%.
3. Priporočeno obdelajte površino z bitumenskim temeljnim premazom (znamke BN70/30, BN 90/10). Primer nanesite v 1 sloju. Na območjih, kjer se meša cementno-peščena malta, uporabite 2 sloja.
4. Bitumen Mastika je nameščena na vlažilni strani. Nanaša se v trakovih - z lopatico, valjčkom ali nalivanjem. Plast mora biti enake debeline in neprekinjena.
5. Nanesite mastiko od spodaj navzgor. To je pomembno.
6. Naslednji sloj bitumen nanesemo potem, ko se prejšnji popolnoma strdi in posuši.

Plast se šteje za suho, če pri nanašanju vatirane palčke na njej ne ostanejo sledi.

Prevoz in skladiščenje

Shranjujte bitumenske mešanice v cilindričnih posodah. Slednje se lahko nahajajo navpično in vodoravno. Če je izdelek shranjen dlje časa, so posode opremljene ogrevalni sistemi. Prednost imajo vodoravne možnosti, saj tukaj izhlapevanje vlage povzroči nastanek mase skorje na površini, ki preprečuje nadaljnje izhlapevanje.

Če je bitumenska zmes shranjena nepremično, se njene lastnosti ne spremenijo.Med kroženjem ob dovajanju v cevovod se kakovost spremeni zaradi oksidacije.

Prevoz bitumna v posebnih avtomobilskih in železniških cisternah. Material je vnetljiv, zato morajo vsebniki strogo izpolnjevati zahteve GOST.