Индекс пенетрации битума формула. Индекс пенетрации вязкого битума. Разновидности дорожных битумов

Федеральное агентство по образованию Московская государственная академия тонкой химической

технологии им. М.В. Ломоносова

Кафедра технологии нефтехимического синтеза и искусственного жидкого топлива им. А.Н. Башкирова

Лихтерова Н.М., Николаев А.И.

СВОЙСТВА И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК.

Методические указания для выполнения лабораторных работ

Москва, 2008

ББК 35.514я73 УДК 541,127:665.642

Лихтерова Н.М., Николаев А.И.

БИТУМЫ. СВОЙСТВА И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК.

Методические указания для выполнения лабораторных работ М, МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2008, 35с.

Пособие содержит раздел посвященный свойствам битумов, а также раздел, в котором представлены методы определения физикомеханических характеристик, определяющих эти свойства.

Предназначено для студентов 4 - 6 курсов, обучающихся по направлениям высшей инженерной школы 072000 «Стандартизация и сертификация», 250400 - «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов», а также по направлению магистратуры 550808 - «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов».

Рецензент: с.н.с. ЦКП МИТХТ им. М.В. Ломоносова, к.х.н. Городский С.Н.

© МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2008

1. Нефтяные битумы.

Природные битумы известны человечеству уже много тысяч лет. Помимо природного происхождения битумы могут быть получены в результате переработки нефти, сланцев, торфа и углей. В XX столетии с развитием нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности возросло производство и потребление битумов получаемых на основе нефтяного сырья. Область их применения достаточно широка. Так они используются в качестве строительных и гидроизолирующих материалов при строительстве фундаментов зданий и кровель (изоляционные и кровельные битумы), связующего вещества при прокладке дорог (дорожные битумы) и т.д. Следует отметить, что для успешного применения битумов они должны обладать определенным набором свойств.

1.1. Свойства битумов. 1.1.1. Вязкость.

При высоких температурах битумы приближаются по своим свойствам к жидкости, а при низких приобретают свойства твердого тела. Для дорожных битумов вязкость как показатель эксплуатационных свойств важна в двух случаях. В период смешения битумов с минеральными материалами они должны иметь достаточно низкую вязкость, чтобы обеспечить легкость и эффективность смешения и укладки смеси в покрытие. В процессе работы дорожного покрытия битум должен обладать очень высокой вязкостью при повышенных температурах, обеспечивающей ему необходимую прочность. Поэтому вязкость является одной из основных характеристик структурномеханических свойств битумов. Вязкость битумов изменяется в широких пределах в зависимости от химического состава и температуры. Значительное влияние на вязкость битума оказывает количественное соотношение асфальтенов и масел. С увеличением количества асфальтенов вязкость повышается. Для повышения долговечности дорожного покрытия важно, чтобы вязкость битума в меньшей степени изменялась в интервале температур, при которых эксплуатируется покрытие.

Маркировочным признаком вязких дорожных битумов, косвенно определяющим их вязкость, служит показатель глубины проникания иглы (пенетрации) в битум при температуре 25 и 0°С. Чем больше содержание асфальтенов в битуме, тем меньше глубина проникновения иглы. Глубина проникания иглы косвенно характеризует такие эксплуатационные качества битума, как твердость, прочность и теплостойкость.

Маркировочным признаком жидких дорожных битумов служит показатель условной вязкости, характеризуемый временем истечения в

секундах 50 мл битума через отверстие 5 мм при температуре 60°С и определяемый с помощью стандартного вискозиметра.

1.1.2. Температура размягчения.

Температуру, при которой битумы из относительно твердого состояния переходят в жидкое, условно называют температурой размягчения. Температура размягчения является также условным показателем вязкости битумов при более высоких температурах. Более вязкие битумы имеют более высокую температуру размягчения. При одинаковой глубине проникания иглы битумы с более высокой температурой размягчения являются и более теплостойкими. Битумы с низкой температурой размягчения обладают низкой прочностью при повышенной температуре.

Температура размягчения зависит от состава битума. Она тем выше, чем больше отношение содержания асфальтенов к содержанию жидких компонентов битума - смол и масел.

Для качества битума большое значение имеет соотношение между показателем глубины проникания иглы и температурой размягчения. Более ценными являются битумы, у которых при данной температуре размягчения более высокий показатель глубины проникания иглы. Это означает относительно меньшую восприимчивость битумов к изменению температуры.

Таким образом, вязкость битумов оказывает существенное влияние на свойства асфальтобетонной смеси в процессе перемешивания, укладки и уплотнения, а также на строительно-технические свойства асфальтобетона. Большая вязкость битумов увеличивает прочность, водостойкость и теплостойкость асфальтобетона, но битумы с повышенной вязкостью хуже обволакивают поверхность минеральных материалов, поэтому битумы следует применять с определенной вязкостью и при определенных температурах нагрева с учетом климатических условий района строительства, вида, марки и типа асфальтобетона, категории автомобильной дороги.

Это показатель служит для эксплуатационной оценки битумов и связывает показатели температуры размягчения и глубины проникания иглы. Индекс пенетрации (И.П .) выражают в виде отвлеченного числа, определяемого по формуле:

И . П .= 1 + 30 50 А − 10

А = 2,9031− lgП

Т − 25

где П - глубина проникания иглы при 25°С, 0,1 мм;

Т - температура размягчения, °С.

Индекс пенепрации характеризует колойдные свойства битумов, их пластические свойства и зависимость их от температуры.

По индексу пенитрации битумы разделяют на три группы:

1. битумы и ИП 2 (золь), не имеющие дисперсной фазы или содержащие сильно пентизированные асфальтены (битумы из крекингостатков или пеки из каменноугольной смолы). Эластичность таких битумов (дуктильность при 25° С) близка к нулю;

2. битумы и ИП от -2 до +2 (золь-гель) имеются элементы для образования пространственного коагуляциононого каркаса с прослойками дисперсной среды, препятствующей старению битума (битумы для дорожного строительства);

3. битумы с ИП 2 являющимися гелями и склонны к старению. Требования современного ГОСТа 22245-90 для вязких дорожных

битумов предусматривает изменение ИП от -1 до +1.

1.1.4. Растяжимость.

Растяжимость битумов оценивается по их способности растягиваться в нить определенной длины под влиянием нагрузки.

Растяжимость битумов зависит от их температуры, группового состава и структуры. Битумы с большим содержанием смол при оптимальном содержании масел и асфальтенов имеют большую пластичность. С повышением температуры растяжимость битумов увеличивается. Битумы, имеющие большую глубину проникания иглы, имеют и большую растяжимость. С увеличением содержания в битумах твердых парафинов растяжимость битумов уменьшается.

Растяжимость битумов косвенно характеризует сцепление их с минеральными материалами. С повышением растяжимости сцепление битумов с минеральными материалами повышается, что объясняется значительным содержанием в битумах ароматических соединений и смол. Растяжимость битумов при 25° С характеризует также степень структурированности битума и тип его дисперсной структуры.

С растяжимостью битума при низких температурах тесно связано одно из важнейших свойств асфальтобетона - его деформативная способность при низких температурах эксплуатации. Недостаточная деформативная способность приводит к быстрому разрушению асфальтобетона в покрытиях появляются трещины. Повышение растяжимости битумов при отрицательных температурах - важнейшая задача исследователей и инженеров.

1.1.5. Температура хрупкости.

Низшая температура, при которой битум в данных условиях испытания теряет вязкопластические свойства и становится хрупким, называется температурой хрупкости.

Температура хрупкости является одним из важнейших показателей качества дорожных, кровельных и ряда других битумов, характеризующих работу битумосодержащих материалов при низких температурах. Желательна возможно более низкая температура хрупкости битума, так как такой битум имеет лучшие пластические свойства, а дорожное или кровельное покрытия лучше работают в условиях сурового климата и холодной погоды. Покрытия из битума с высокой температурой хрупкости при низких температурах выкрашиваются, дают трещины и быстро разрушаются.

Наличие парафино-нафтеновых и моноциклических ароматических соединений обуславливает низкую температуру хрупкости, битумов.

Величину температурного интервала между температурой размягчения и температурой хрупкости называют интервалом пластичности. Битумы с широким интервалом пластичности (более 70°С) обладают повышенной деформационной способностью, стойкостью к образованию трещин при низких температурах и стойкостью против сдвига три повышенных летних температурах. Чем больше величина температурного интервала, в котором битум находится в упруговязком состоянии, тем лучше его эксплуатационные свойства. Такой битум обычно проявляет также хорошее сцепление с поверхностью минерального материала.

1.1.6. Сцепление с поверхностью минеральных материалов

(адгезия).

Способность битумов к прочному сцеплению с поверхностью минеральных частиц предотвращает выкрашивание минерального материала из монолита дорожного покрытия и обеспечивает его морозо- и водостойкость.

Сцепление битумов с минеральным материалом зависит от свойств битумов и минеральных материалов, а также от внешних условий, в которых проводится смешение и работает дорожное покрытие.

Сцепление битумов определяется полярностью молекул компонентов смеси. В битуме значительной полярностью обладают молекулы асфальтенов и асфальтотеновых кислот и их ангидридов.

Битумы хорошо сцепляются с поверхностью минеральных материалов карбонатных и основных горных пород и плохо - с поверхностью минеральных материалов кислых (содержание SiO2 более 65%) горных пород (гранит).

Сцепление битума повышается с увеличением температуры, а наличие влаги на поверхности минерального материала резко снижает сцепление битума.

К водорастворимым соединениям относятся соединения, извлекаемые водой в виде раствора или выделяющиеся из битума в виде эмульсий. Как правило, это низкомолекулярные соединения (кислоты или щелочи) и некоторые соли органических кислот.

Наличие в битуме водорастворимых соединений приводит к тому, что при контакте битума с водой происходит экстракция этих веществ. Процесс вымывания отдельных компонентов из состава, битумного вяжущего способствует образованию микротрещин (пустот) в дорожном покрытии, что в свою очередь в зимнее время приводит к его разрушению за счет расклинивающего эффекта воды в кристаллическом состоянии. Минеральный материал при этом может обнажаться, а затем выкрашиваться из дорожного покрытия.

1.1.8. Старение.

Старением принято называть совокупность необратимых изменений химического состава, структуры и свойств битумов, происходящих при воздействии на битумы различных факторов - температуры, света, воздуха, воды, минеральных материалов и механических нагрузок.

В результате старения битумы повышают свою вязкость и хрупкость. Увеличение вязкости происходит за счет изменения группового состава битумов - смолы переходят в асфальтены, асфальтены частично превращаются в карбены и карбоиды, снижается содержание ароматических соединений. При длительном хранении битума на открытом воздухе на его поверхности в результате окисления появляются трещины, шелушение, ухудшается прилипаемость к минеральным материалам. Такие изменения физических свойств и химического состава битумов связаны преимущественно с происходящими в битумах процессами окисления и полимеризации и в меньшей степени зависят от испарения легких фракций.

Характеристикой стойкости битумов против старения (стабильности) в условиях продолжительного хранения при повышенных температурах является повышение температуры размягчения после прогрева.

Битумы с большей начальной вязкостью подвержены меньшим изменениям от действия атмосферных факторов, чем битумы с меньшей начальной вязкостью. Интенсивность старения возрастает у битумов при их нагреве в присутствии минеральных материалов, выполняющих роль катализаторов. Также на интенсивность старения битума в асфальтобетонном покрытии существенное влияние оказывает объем и структура пор асфальтобетона. Большой объем открытых

9 (сообщающихся) пор, способствующих усиленной циркуляции воздуха и воды, интенсифицирует процессы старения битума. В плотных асфальтобетонах, характеризующихся замкнутыми порами, старение битума менее интенсивно. Интенсивность старения битумов тем больше, чем тоньше слой асфальтобетона.

1.1.9. Пожаробезопасность битумов.

При нагреве битумов выделяются газообразные продукты, которые в присутствии открытого пламени могут вспыхнуть. Для предохранения битумов от возгорания при их изготовлении и применении необходимо учитывать температуры вспышки и самовоспламенения.

Температурой вспышки называют температуру, при которой газообразные продукты нагреваемого битума образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени.

Температурой самовоспламенения называют температуру газообразных продуктов, выделяющихся из нагретого битума, которые при смешивании с воздухом после зажигания горят не менее 5 с.

На практике по величине температуры вспышки и самовоспламенения судят о пожароопасности и ожидаемых потерях от испарения битумов.

1.2. Сырье для производства нефтяных битумов.

Основным сырьем для производства битумов являются остатки вакуумной перегонки нефти - гудроны, а также побочные продукты масляного производства - асфальты деасфальтизации, то есть асфальтосмолистые вещества, осаждаемые из гудронов, как правило, жидким пропаном. Их называют также осажденными битумами. В некоторых случаях для производства битумов применяют крекинг-остатки установки термического крекинга.

Следует отметить, что для получения качественных битумов, обладающих высокой термоустойчивостью, хорошими связующими свойствами, целесообразно применять гудроны тяжелых нефтей нафтеноароматического основания, содержащие много асфальтосмолистых веществ. Однако для производства битумов в широком масштабе приходится использовать нефти массовой добычи. Так, например, была изучена возможность получения битумов из нефтей, характеристики которых представлены в таблице 1, 22 месторождений Туркменистана.

Таблица 1 Состав нефтей месторождений Туркменистана.

Используя классификацию нефтей, разработанную институтом БашНИИНП (классификация 1), по содержанию в ней асфальтенов (А), смол (С) и парафинов (П) были получены результаты представленные в

___________________________________________________________________________

БИТУМЫ НЕФТЯНЫЕ ДОРОЖНЫЕ ВЯЗКИЕ

Технические условия

ГОСТ
22245-90

ИПКИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

Москва

1996

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Дата введения 01.01.91

Настоящий стандартраспространяется на вязкие дорожные нефтяные битумы, предназначенные в качествевяжущего материала при строительстве и ремонте дорожных и аэродромных покрытий.Обязательные требования к качеству нефтяных дорожных вязких битумов изложены впункте 5 .

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Вязкие нефтяныедорожные битумы изготовляют окислением продуктов прямой перегонки нефти иселективного разделения нефтепродуктов (асфальтов деасфальтизации, экстрактовселективной очистки), а также компаундированием указанных окисленных инеокисленных продуктов или в виде остатка прямой перегонки нефти в соответствиис требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту,утвержденному в установленном порядке. Допускается использовать крекинг-остатокв качестве компонента сырья окисления.

1.2. Характеристики

1.2.1. В зависимости отглубины проникания иглы при 25 °С вязкие дорожные нефтяные битумы изготовляютследующих марок: БНД 200/300, БНД 130/200, БНД 90/130, БНД 60/90, БНД 40/60, БН200/300, БН 130/200, БН 90/130, БН 60/90.

Область применения битумов вдорожном строительстве - в соответствии с .

От -1,0 до +1,0

От -1,5 до + 1,0

8. (Исключен, Изм. № 1).

(Измененная редакция, Изм. №1).

1.2.2. По физико-химическимпоказателям битумы должны соответствовать требованиям и нормам, указанным в .

1.2.3. Требования безопасности

1.2.3.1. Вязкие дорожныенефтяные битумы являются горючими веществами с температурой вспышки выше 220 °Си минимальной температурой самовоспламенения 368 °С по ГОСТ 12.1.044-89 .

1.2.3.2. Предельнодопустимая концентрация паров углеводородов битумов в воздухе рабочей зоны 300мг/м 3 - в соответствии с ГОСТ12.1.005 . Содержание паров углеводородов в воздушной среде определяют по ГОСТ 12.1.014-84 .

1.2.3.1, 1.2.3.2. (Измененная редакция, Изм. № 1) .

1.2.3.3. Битумы являются малоопасными веществами и постепени воздействия на организм человека относятся к 4-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007 .

1.2.3.4. При работе сбитумами следует применять средства индивидуальной защиты согласно типовымотраслевым нормам, утвержденным в установленном порядке.

1.2.3.5. Помещение, вкотором производится работа с битумом, должно быть оборудованоприточно-вытяжной вентиляцией.

1.2.3.6. При загораниинебольших количеств битума его следует тушить песком, кошмой или пеннымогнетушителем. Развившиеся пожары битума следует тушить пенной струёй.

1.3. Требования охраны природы

1.3.1. Эффективными мерами защиты природной среды являетсягерметизация оборудования и предотвращение разливов битума.

1.3.2. Отходы производствабитума (газы окисления) обезвреживают сжиганием в печи дожига.

2. ПРИЕМКА

2.1. Вязкие дорожныенефтяные битумы принимают партиями.

Партией считают любоеколичество битума, однородное по показателям качества и сопровождаемое однимдокументом о качестве.

2.2. Объем выборки - по ГОСТ2517.

2.3. При получениинеудовлетворительных результатов испытаний хотя бы по одному из показателей понему проводят повторные испытания вновь отобранной пробы, взятой из той жепартии.

Результаты повторных испытанийраспространяются на всю партию.

2.4. Растяжимость при 0 ° С и изменение температуры размягчения послепрогрева изготовитель определяет периодически не реже одного раза в 10 дней,температуру вспышки - не реже одного раза в месяц.

2.5. При получениинеудовлетворительных результатов периодических испытаний изготовитель переводитиспытания по данному показателю в категорию приемо-сдаточных до полученияположительных результатов не менее чем на трех партиях подряд.

3. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

3.1. Пробы вязких дорожныхбитумов - по ГОСТ 2517. Масса объединенной пробы каждой марки битума должнабыть не менее 0,5 кг.

3.3 . Изменение температурыразмягчения после прогревавычисляюткак разность температур размягчения, определенныхпо ГОСТ 11506 до и послеиспытания на прогрев по ГОСТ 18180 .

4. МАРКИРОВКА, ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ

4.1. Маркировка,транспортирование и хранение битумов -поГОСТ 1510.

4.2. Вязкие дорожные битумыотносятся к 9-му классу транспортной опасности по ГОСТ 19433-88 (подкласс 9.1,категория 9.13, классификационный шифр 9133).

(Введен дополнительно, Изм. № 1).

5. ГАРАНТИИ ИЗГОТОВИТЕЛЯ

5.1. Изготовительгарантирует соответствие качества битумов требованиям настоящего стандарта присоблюдении условий транспортирования и хранения.

Технологией производствагарантируется сцепление битумов марок БНД с эталонным мрамором по образцу № 2по ГОСТ 11508-74 методом А.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

5.2. Гарантийный срок хранениябитумов - один год со дня изготовления.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БИТУМОВ ВДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Таблица 2

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Таблица определения индекса пенетрации битума

Таблица 3

Нефтяные Дорожные Битумы – незаменимые материалы, которые входят в состав асфальтобетонных смесей, а также используются при обработке дорожного полотна и его пропитке. Они производятся путем обработки продуктов нефтеперерабатывающей промышленности с добавлением различных соединений и растворителей. В зависимости от целей, для которых будет применяться битум, он может быть как жидким, так и вязким.

Разновидности дорожных битумов

Вязкий дорожный битум используется при ремонте и прокладывании дорожного покрытия и аэродромных полос. Его технические характеристики зависят от разновидности: БН или БНД.

Битумы нефтяные дорожные (БНД) обладают более высокой температурой размягчения и более низкой температурой хрупкости. Кроме того, пенетрация при 0 о имеет большее значение по сравнению с БН. И требования к БНД по термостабильности выдвигаются более жесткие.

Маркировка нефтяных дорожных битумов

БНД маркируются в зависимости от их технических характеристик. В зависимости от климатической зоны, в которой будут проходить дорожные работы, применяются определенные разновидности битума:

• На территориях, где среднемесячная температура в самый холодный сезон не поднимается выше -20 о, используются БНД марок: 200\300, 130\200 или 90\130;
• В более теплой климатической зоне, где среднемесячная температура холодного сезона не опускается ниже -20 о, помимо перечисленных выше, может использоваться битум марки 60\90;
• При среднемесячной температуре от -5 о до -10 о могут использоваться не только марки БНД, но и БН от 200\300 и до 90\130;
• В самых теплых климатических зонах, где среднемесячная температура зимой не опускается ниже 0 о, используются марки БН 90\130 и 60\90, а также БНД 90\130, 60\90 и 40\60.

Жидкие битумы, в свою очередь, производятся путем разжижения вязких с помощью специальных растворителей. Сферой их применения является изготовление холодного асфальтобетона и проведение дорожных ремонтных работ. После укладки жидкого битума разжижитель постепенно испаряется, и покрытие приобретает необходимую твердость. Однако данный вид материала является пожароопасным из-за низкой температуры вспышки.

Освещение вопросов применения нефтяных дорожных битумов на выставке

Ежегодная выставка «Нефтегаз», которая проходит в ЦВК «Экспоцентр», освещает вопросы, связанные с ведущей отраслью нашей страны. Выставка входит в пятерку крупнейших в мире производственных выставок, что привлекает к ней особое внимание. Данное событие предоставляет площадку для встречи не только для крупнейших компаний нефтегазовой промышленности, но и для поставщиков услуг и оборудования, а также специалистов данной сферы.

Выставка «Нефтегаз» дает возможность оценить состояние отрасли, изучить новые технологии и тенденции, а также использовать данную площадку для эффективного решения задач отрасли. Так как нефтяные дорожные битумы являются продуктом нефтеперерабатывающей промышленности, вопрос их применения также раскрывается на выставке. Все, что связанно с производством и использованием различных видов битума, можно узнать на этом мероприятии.

В нем принимают участие не только производственные флагманы нашей страны, но и крупнейшие зарубежные компании. Традиционно свои стенды представляют участники из Китая, США, Норвегии, Германии, Швеции, Южной Кореи, Франции, Тайваня, Италии и Финляндии.

Популярность нефтяных дорожных битумов

Битумы нефтяные дорожные не теряют свою популярность и востребованность даже в условиях непростой ситуации сложившейся на рынке. Они незаменимы во многих сферах: дорожной, строительной, производственной и прочих. А учитывая постоянно развивающуюся инфраструктуру нашей страны, а также постройку новой Транссибирской магистрали, их важность сложно недооценить.

Читайте другие наши статьи.

БИТУМЫ НЕФТЯНЫЕ ДОРОЖНЫЕ ВЯЗКИЕ

Технические условия

ГОСТ
22245-90

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

Москва

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Дата введения 01.01.91

Настоящий стандарт распространяется на вязкие дорожные нефтяные битумы, предназначенные в качестве вяжущего материала при строительстве и ремонте дорожных и аэродромных покрытий. Обязательные требования к качеству нефтяных дорожных вязких битумов изложены в пункте 5 таблицы 1.

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Вязкие нефтяные дорожные битумы изготовляют окислением продуктов прямой перегонки нефти и селективного разделения нефтепродуктов (асфальтов деасфальтизации, экстрактов селективной очистки), а также компаундированием указанных окисленных и неокисленных продуктов или в виде остатка прямой перегонки нефти в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке. Допускается использовать крекинг-остаток в качестве компонента сырья окисления.

1.2. Характеристики

1.2.1. В зависимости от глубины проникания иглы при 25 °С вязкие дорожные нефтяные битумы изготовляют следующих марок: БНД 200/300, БНД 130/200, БНД 90/130, БНД 60/90, БНД 40/60, БН 200/300, БН 130/200, БН 90/130, БН 60/90.

Область применения битумов в дорожном строительстве - в соответствии с приложением 1.

Таблица 1

Нефтяные дорожные битумы делятся на вязкие и жидкие . Вязкие битумы различаются: БНД (битумы нефтяные дорожные ) и БН (битумы нефтяные ).

Вырабатывают пяти марок: БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 130/200 ; битумы нефтяные (БН) — четырех марок:БН 60/90, БН 90/130, БН 130/200, БН 200/300 (табл. 1).

Буквы БНД означают «битум нефтяной дорожный », цифры-дроби 40/60, 60/90 и т.д. указывают на допустимые для марки пределы показателей глубины проникания стандартной иглы при 25°С, косвенно характеризующие вязкость битума . Битумы марок БНД отличаются хорошим сцеплением с каменными материалами и имеют достаточно высокую пластичность при отрицательных температурах, стойки к климатическим воздействиям. Технические условия на вязкие нефтяные битумы нормированы ГОСТ 22245—90.

Вязкие нефтяные дорожные битумы применяют для приготовления горячих, теплых и холодных асфальтобетонных смесей, для поверхностной обработки, пропитки, а также для разжижения с целью получения жидких битумов, применяемых для приготовления холодного асфальтобетона, поверхностной обработки и для смешения на дороге и т.п.

Вязкие битумы относятся к той или иной марке на основании трех основных показателей: глубины проникания иглы, температуры размягчения и растяжимости. Глубина проникания иглы и растяжимость нормируются при двух температурах: 25 °С и 0 °С. По физико-механическим показателям вязкие битумы должны соответствовать требованиям и нормам, указанным в табл. 1.

В табл. 2 показано определение индексов пенетрации битумов по глубине проникания иглы при 25 °С и температуре размягчения.

При промежуточных значениях глубины проникания иглы при 25 °С индекс пенетрации определяют интерполяцией или по формуле

И.П. = -10,

где А = (2,9031 - log П) / (Т - 25),

где П — глубина проникания иглы при 25 °С, 0,1 мм;

Т — температура размягчения, °С.

Температуру хрупкости битумов марок БН допускается определять по номограмме (рис. 1).

Область применения битумов в дорожном строительстве должна соответствовать рекомендациям, приведенным в табл. 3.

Вязкие дорожные нефтяные битумы являются горючими веществами с минимальной температурой воспламенения 368 °С. Предельно допустимая концентрация паров углеводородов битумов в воздухе рабочей зоны составляет 300 мг/м3.

По степени воздействия на организм, битумы являются малоопасными веществами и относятся к 4-му классу опасности.

При работе с битумом помещение должно быть оборудовано и должны применяться средства индивидуальной защиты. При загорании небольших количеств битума его следует тушить песком, кошмой или пенным огнетушителем, развившийся пожар следует тушить пенной струей.

Отходы производства битума (газы окисления) обезвреживаются сжиганием в печи дожига.

Рис. 1. Номограмма для определения температуры хрупкости дорожных битумов марок БН

Примечания :

1) цифры на прямых — глубина проникания иглы при 25°С;

2) при П 0 / П 25 —, равном или большем 0,27, его значение необходимо брать с поправкой по графику (а).

Таблица 1. Технические требования к битумам нефтяным дорожным (БНД) и битумам нефтяным (БН)

Таблица 2. Таблица определения индексов пенетрации битума

Таблица 3. Область применения битумов в дорожном строительстве

Гарантийный срок хранения битумов — один год со дня изготовления.

Важными показателями битумов марок БНД являются показатель сцепления и температура хрупкости. К сожалению, показатель сцепления, характеризующий адгезионные свойства битума к кислым и основным породам в существующем ГОСТе не нашел отражения, что безусловно является его недостатком.

Если имеющиеся битумы не удовлетворяют необходимым требованиям, следует подобрать состав битумных смесей из нефтяных битумов двух различных марок или смесей нефтяных битумов с природными. Чаще всего битумы улучшают добавлением модифицирующих добавок, типа ПАВ и т.п.

Улучшенные битумы и их смеси, свойства которых оптимизированы специальной химической обработкой и добавлением пластификаторов, применяют главным образом для устройства верхних слоев покрытий с целью обеспечения повышенной теплоустойчивости и динамической прочности.

До выхода в свет ГОСТ 22245—90 на битумы нефтяные дорожные вязкие требования к дорожным битумам нормировал ГОСТ 11954, который включал в себя требования на битумы марок БНД и БН.

Разработчики этого ГОСТ ориентировались при его составлении на окисленные битумы III структурного типа по классификации А.С. Колбановской. Этот тип битумов отличается промежуточными свойствами от битумов I и II типов , т.е. вбирает в себя как преимущества, так и недостатки битумов крайних структурных типов. Битумы марок БНД обладают более широкими интервалами пластичности по отношению к битумам марок БН, но имеют меньшую растяжимость.

В отношении остаточных битумов марок БН некоторые источники ставят под сомнение рекомендуемую их область применения и считают, что эти битумы должны быть исключены из существующего ГОСТ на вязкие дорожные битумы . Однако такая точка зрения вызывает очень веские возражения и несогласие, которые хорошо обоснованы Г.Н. Кирюхиным. Автор отмечает, что в большинстве развитых стран в дорожном строительстве остаточные битумы , которые относятся ко II структурному типу, широко применяются в дорожном строительстве. Эти битумы отличаются высокими показателями растяжимости, но при этом они характеризуются узкими интервалами пластичности (разностью между температурой размягчения и температурой хрупкости). В отечественных и зарубежных публикациях отмечается большая устойчивость битумов II структурного типа («золь») к старению по сравнению с битумами III типа («золь-гель») и тем более битумами I типа («гель») .