Битумные материалы

К битумным материалам относятся следующие:

Природные битумы – вязкие жидкости или твердообразные вещества, состоящие из смеси углеводородов и их неметаллических производных: серы, азота, кислорода и др. Природные битумы получились в результате естественного процесса окислительной полимеризации нефти. Встречаются в местах нефтяных месторождений, образуя линзы, а иногда и асфальтовые озера, крупнейшее из которых находится в Тринидаде (42 га).

Асфальтовые породы – пористые горные породы (пески, песчаники, известняки и доломиты) пропитанные битумом. Образованию асфальтовых пород предшествует образование мальты (густое, очень вязкое вещество, черное вещество, богатое Кислородом и серой). Асфальтовые породы (от греческого «Асфальтос» - «горная смола») широко распространены в районах, где нефть залегает неглубоко. Содержание асфальта в породах может достигать 20 %. Крупнейшее скопление асфальта месторождение Атабаска в Канаде. В России скопления порового асфальта находятся на западе и севере Якутии, в Татарии (Мелекесская впадина), в Поволжье (Самарская область), Оренбургской области, Республике Коми. Добывается природный битум путем извлечения его из асфальтовых пород водной вываркой или реже – экстрагированием (выделением легких фракций) органическими растворителями. Извлечение битума целесообразно если его содержание в породе не ниже 10 %. Природный битум имеет больше активных компонентов, поэтому они обладают большей прилипаемостью к поверхности каменных материалов.

Нефтяные (искусственные) битумы – получают переработкой нефтяного сырья. Нефтяные битумы по способу производства разделяют на три вида – остаточные, окисленные и крекинговые. Остаточные битумы образуются при масляном способе переработки тяжелой нефти в атмосферно-вакуумных трубчатых печах непрерывного действия после отгонки из нее более легких фракций – бензина (т. кип. от 40 до 150-200˚С), лигроина (т. кип. 120-240˚С), керосина (т. кип. 150-300˚С) и части масел (газойль или соляровое масло). Это вещества черного цвета почти твердые при нормальной температуре. При отгонке основных фракций остается остаток, который при топливном варианте называется гудрон, а при масляном – мазут. Гудрон является основным сырьем для получения нефтяных битумов. Мазут используют для вторичного процесса перегонки – крекинг. Крекинговые битумы представляют собой нефтяные остатки, получающиеся при крекинге (разложение при температуре 425-650˚С и давлении 500 Па) нефти и нефтяных масел с целью достижения большего выхода бензина. При продувке воздуха через эти остатки получат окисленные крекинговые битумы.

Окисленные битумы получают продувкой воздуха через нефтяные остатки (гудрон), поэтому их называют также продутыми битумами. При продувке под воздействием кислорода воздуха нефтяные остатки окисляются и уплотнятся, приобретая новые качества. Окисление углеводородов происходя одновременно в двух направлениях.

кислоты оксикислоты асфальтогеновые кислоты

Углеводороды

смолы асфальтены карбены карбоиды

Компаудированные битумы получают путем смешивания битумов полученных при перегонке, крекинге или окислении с веществами, полученными при очистке нефтепродуктов (масляный рафинат), дистелятный экстракт и продукты деасфальтизации (очистка гудрона).