Битумные материалы

Битум - это (термопластичное соединение) твердый или вязкопластичный, смолообразный продукт. Он может быть от темно-коричневого до черного цвета. В состав битума входит сложная смесь углеводородов и неметаллических их производных (соединение углеродов с серой, азотом, кислородом и других химических элементов). С латыни битум - bitumen, переводится как - смола, горная смола.

Свойства битума

Битумные материалы характеризуются термопластичностью, то есть при колебании температуры могут принимать твёрдые или смолоподобное состояние. При высокой температуре переходят в жидкое состояние, превращаясь в пластичную массу с низким уровнем текучести. После остывания вновь приобретают первоначальную вязкость, не теряя свойств и характеристик. Также стоит отметить, что битумы не битумы не имеют чёткой температуры плавления (аморфность).
Данные вещества являются нерастворимыми в большей части кислот, воде, солевых растворах и щелочах, однако отлично растворяются в органических растворителях.
Вследствие отсутствия пор в структуре, битум характеризуется высоким уровнем плотности – примерно, 1,50 г/см. Таким образом, даже самый тонкий слой этого инженерно-строительного материала абсолютно водонепроницаем.
Перечисленные качества сделали битумы незаменимыми в строительной отрасли, в укладке дорог, в процессе реализации гидроизоляции разных поверхностей даже в самых неблагоприятных условиях.
В тоже время не стоит забывать о таком свойстве битума, как «старение». Это значит, что через определенное время свойства и характеристики битумов меняются, к примеру, увеличивается хрупкость и уменьшаются гидроизоляционные показатели. В результате неблагоприятного действия ультрафиолетовых лучей в структуре материала снижается количество смолистых веществ и возрастает объем твёрдых частиц.

Состав битума

Материал гидроизоляционный битумный состоит из следующих элементов:

• углерод: 70–85%
• водород: 8–15%
• сера: 1–8%
• азот: до 2%
• кислород: 1–5%.

Полный химический состав очень сложен, тем не менее, все простые соединения можно разделить на четыре группы:

• твёрдые компоненты, которые представлены высокомолекулярными углеводородами (асфальтен, карбоид, карбен). Они обеспечивают тугоплавкость и твёрдость. В различных видах битумов содержание этих веществ может колебаться от 10 до 40%
• смолы – аморфные соединения, которые содержат серу. Они обеспечивают высокий уровень адгезии к разным поверхностям. Содержится таких веществ от 20 до 40%
• кислоты выступают в роли поверхностно-активных веществ, защищающих материал от действия ультрафиолета, путем формирования на поверхности плёнки. Их количество не превышает 3%
• нефтяные масла занимают 30–60% объема. В их составе находятся разнообразные углеводородные соединения. Отвечают они за вязкость и термопластичность
• парафин повышает хрупкость при низкой температуре. Максимальное количество парафина не должно превышать 5%.

Виды битумных материалов

Для классификации битумов используют два критерия:

• по происхождению 
• по сфере использования.

По происхождению бывают:

• природные 
• искусственные.

В процессе природной полимеризации нефти происходит формирование чистого битума. Залежи такого вещества можно обнаружить в районах нефтяных месторождений. Они представлены битумными озёрами или линзами. Но, данные явления крайне немногочисленны. Зачастую наблюдается пропитывание осадочных пород природным битумом, вследствие чего процесс его добычи из горючих полезных ископаемых нецелесообразен.
Природные битумы бывают трех подвидов:

• поверхностные: формируются вследствие выхода битум содержащих пород на поверхность
• жильные: в них содержится незначительное количество примесей минералов
• пластовые представляют собой горную породу, которая пропитана битумом.

Изготовление природного битума можно разделить на такие главные технологические этапы:

• добыча битум содержащего сырья. Принимая во внимание особенности месторождения, можно использовать дренажный, шахтный, скважинный, карьерный и прочие способы
• фракционирование массы на минеральные и органические составляющие. Для этого процесса применяют метод выварки в воде. А чтобы извлечь из горных пород используют растворители
• далее промежуточный продукт подается на дальнейшую переработку, с целью добычи чистого битума.

Вследствие трудности получения природного битум содержащего сырья и последующей его переработки, конечный продукт стоит очень дорого. Таким образом, природный битум имеет довольно ограниченную сферу использования.
Искусственные (нефтяные) битумы создают из остатков перегонки нефти – гудрона. В результате нагревания или продувки гудрона кислородом получают полутвёрдую или твёрдую субстанцию, которая и является искусственным нефтяным битумом.
Чтобы получить такой продукт используют три технологии:

• концентрирование. Этот процесс осуществляется методом перегонки нефтяных остатков в условиях вакуума. Вследствие чего получают остаточные битумы, иначе называемые осаждёнными. Их можно получить только из высокосмолистого сырья, к примеру, остатков перегонки сернистой нефти. Конечный продукт – твёрдое соединение с низким коэффициентом вязкости
• окисление. Этот метод наиболее популярен в сфере получения искусственных битумов. Этот процесс осуществляется при температуре 180–300ºC. Такой способ позволяет получить более высокое содержание в битуме асфальтенов и смол, поэтому готовое соединение отличается теплостойкостью и эластичностью
• смешивание. В результате пропорционального смешивания битумов, которые получены двумя предыдущими методами с дистиллятами и другими остатками, получаются компаундированные битумы. Также в это сырьё добавляют разные присадки, к примеру, дёготь, каменноугольное масло, полимеры и прочие добавки.

Создавать искусственные битумы менее сложный и затратный процесс, что отражается на цене готового продукта. Именно вследствие своей доступной стоимости нефтяные битумы широко применяются в различных сферах.

По области использования битумы бывают:

• дорожные, которые применяют в дорожном строительстве. Они бывают вязкими и жидкими. Битумно вяжущие материалы применяются в качестве вяжущего вещества при создании асфальта, для верхнего слоя дорог. Жидкие используют при дорожном строительстве, для гидроизоляции оснований
• строительные. Их получают в результате окисления остатков переработки сырой нефти. Они бывают таких марок БН: 50/50; 70/30; 90/10
• кровельные выпускают следующих марок БНК: 40/180; 45/190. Они создаются методом окисления продуктов, которые остаются после атмосферно-вакуумной перегонки нефти
• изоляционные битумы создают при помощи окисления продуктов, остающихся в результате прямой перегонки, а также смесей остатков нефти с асфальтами и другими компонентами.

Применение битумных материалов в строительстве

Битумы используют во всех строительных направлениях:

• чтобы защитить основание от грунтовых вод, гидроизолировать перекрытия, создать плоскую кровлю
• чтобы изготовить асфальтобетон, применяемый для строительства дорог
• чтобы создать кровельные и другие гидроизоляционные материалы, мастики
• чтобы создать изоляцию трубопроводов.

В целях применения по прямому назначению, битум нужно размягчить до пластичного (жидкого) состояния. Это делают тремя методами:

• нагревание до 130–170 ºC
• использование органического растворителя. Данный метод дает возможность размягчить твёрдый продукт до необходимой консистенции без нагрева. Таким образом, создают мастики, наносимые холодным методом
• эмульгирование битума с целью создания паст и эмульсий.

Битумные кровельные материалы

Кровельный ковер продает рулонами. Укладывать его нужно в два слоя. Отметим, что верхний слой должен быть обязательно покрыт защитной посыпкой. Чтобы монтаж был наиболее качественным нужно выбирать надежные комплектующие для кровли, которые соответствуют всем установленным стандартам и нормам безопасности.
Все битумные рулонные материалы делятся на такие категории:

• основные
• безосновные (структура полотна)
• битумные
• полимерные
• битумно-полимерные (тип компонентов покровного состава)
• картонные
• стекловолокнистые
• комбинированные.

Битум становится мягким при температуре 45-50°С. Этого крайне мало для кровельного материала. С целью повышения теплостойкости конечного продукта, битум окисляют. В результате этого понижается морозостойкость материала. Стоимость данного кровельного материала доступна для потребителей. Битумный кровельный материал может применяться и для гидроизоляции внутри здания.
Битумно полимерный материал стоит дороже, чем чисто битумный, однако он более долговечный. Такой материал характеризуется более широким диапазоном рабочих температур и более высокой надежностью.

Битумно наплавляемые материалы

Растущая популярность наплавляемой кровли обусловлена её демократичной ценой и легкостью монтажа. Чтобы осуществить укладку этого покрытия потребуется лишь бытовая газовая горелка и базовые навыки проведения кровельных работ. Специальные требования к поверхности основания не предъявляются, поэтому монтаж крыши из наплавляемого рулонного материала сможет реализовать любой владелец гаража, загородного участка или торговой палатки.
Благодаря использованию наплавляемых кровельных покрытий можно обеспечить:

• высококачественную защиту крыши зданий и жилых помещений от пагубного действия ветра и атмосферных осадков
• сохранение тепла в зимний период и защиту от перегрева жаркими летними днями. 

Область использования наплавляемых материалов довольно широка:

• монтаж кровельного покрытия
• гидроизоляция, к примеру, в процессе создания фундамента зданий
• возведение конструкций под землей, к примеру, подвалы, кессоны, цокольные этажи 
• создание бассейнов и прочих аналогичных конструкций.

Использовать рулонные наплавляемые материалы можно в любых климатических зонах, даже в регионах с суровым морозным климатом.