Бітумні матеріали
Опалення, водопостачання, каналізація
Природний бітум у чистому вигляді у природі зустрічається рідко. Найчастіше він просочує гірські породи - вапняки, доломіт, пісковики. Такі гірські породи називають асфальтними. Вони містять у своєму складі бітуму 4-18%. Отже, природний бітум отримують переважно з гірських порід.
Виймають бітум з асфальтових порід двома способами: а) виварюванням в котлах, тобто подрібнену породу нагрівають у гарячій воді, при цьому бітум спливає на поверхню, його вичерпують і висушують; б) розчиненням (екстрагуванням) бітуму в спеціальних розчинниках (наприклад, трихлоретилене) з подальшим зливанням та випарюванням розчинника.
Асфальтові породи, що містять у своєму складі незначну кількість бітуму, зазвичай перемелюють та одержують так званий асфальтовий порошок. Суміш асфальтового порошку з природним чи нафтовим бітумом називають асфальтовою мастикою. Асфальтовий порошок і мастику застосовують для виготовлення асфальтових плиток, приготування асфальтового розчину та бетону.
Природний бітум являє собою органічну речовину чорного кольору, у звичайному стані тверду, нагріту — пластичну або рідку. Бітум має високу в'яжучу здатність, добре зчепляється з поверхнею металу, бетону, каменю та інших матеріалів, має підвищену щільність, електроізолюючі властивості, водонепроникність, атмосферостійок, не розчинний у воді та відносно стійкий до дії кислот, але при тривалій дії сірчаної та азотної кислот властивості його погіршуються. Бітум легко спалахує, особливо в підігрітому (розплавленому) стані.
Природний бітум у будівництві застосовують головним чином у вигляді асфальтового розчину та бетону. Асфальтовий розчин (що міститьпісок) і асфальтобетон (що містить щебінь або гравій) готують у заводських умовах і на будівництво доставляють у готовому вигляді. Їх використовують для влаштування (покриття) доріг, майданчиків, тротуарів, підлог, дахів та ін. Крім монолітних асфальтових покриттів застосовують також асфальтові плитки різних кольорів та каміння, що виготовляються на заводах.
У чистому вигляді природний бітум у будівництві має обмежене застосування через його високу вартість.
Нафтові бітуми є продуктами переробки нафти. Їх одержують на нафтопереробних заводах. Залежно від засобів виробництва нафтові бітуми діляться на залишкові, окислені, крекінгові.
Залишкові бітуми утворюються в результаті відгону від нафти бензину, гасу та частини масел; окислені або продуті одержують продуванням повітря через нафтові залишки; крекінгові - в результаті крекінгу, тобто розкладання нафти і нафтових масел при високій температурі (до 600 °) і високому тиску (до 5 МПа) і видалення з них бензину.
Отримані одним із способів нафтові бітуми в розплавленому стані розливають у сталеву та дерев'яну тару. На будівництво бітум доставляють у рідкому (підігрітому) або твердому стані. У розігрітому стані бітум доставляють у спеціальних цистернах або контейнерах, що мають змійовики (сорочки) для підігріву бітуму пором. Твердий бітум відправляють у вагонах навалом чи паперовій тарі.
Нафтові бітуми мають ті ж властивості, що й природні. У будівництві застосовують нафтові бітуми двох видів: будівельні та покрівельні. Нафтові бітуми в залежності від їх основних властивостей (твердості, розм'якшення та розтяжності) діляться на марки: будівельні – БН-IV, БН-V, БН-VK, покрівельні – БНК-2 та БНК-5.
Твердість бітуму характеризується глибиноюпроникнення голки приладу (пенетрометра) під дією вантажу в 100 г протягом 5 с при температурі 25°. Розм'якшення бітуму визначають на спеціальному приладі «Кільце та куля» і виражається в °С. Розтяжність бітуму визначають на фіктилометрі та виражають у див. Кожна марка бітуму характеризується певними показниками, встановленими відповідними ГОСТами.
З таблиці видно, що чим вище марка бітуму (за цифровим значенням), тим більшою твердістю та температурою розм'якшення він має.
Тверді бітуми мають високу температуру розм'якшення, але малу розтяжність, тобто вони тендітні. М'які бітуми розм'якшуються при низькій температурі, але можуть сильно розтягуватися - вони пластичні.
Для будівельних цілей слід застосовувати такі бітуми, властивості яких відповідають умовам їхньої роботи в будівельних конструкціях.
Нафтові бітуми за низкою властивостей (щільності, пластичності, атмосферостійкості) не поступаються природним, але значно дешевшими. Тому їх широко застосовують у будівництві: для виготовлення покрівельних та гідроізоляційних матеріалів (руберойду, пергаміну, гідроізолу); отримання приклеювальних та гідроізоляційних мастик виробництва лаків для протикорозійних покриттів металевих конструкцій та виробів (наприклад, чавунних труб).
Асфальтний розчин. Асфальтовий розчин є ущільненою сумішшю бітуму (в'яжучого), мінерального наповнювача (добавки) і піску. Як в'яжучий зазвичай використовують нафтові бітуми. З наповнювачів застосовують асфальтовий порошок або тонкомолотий вапняк, доломіт, шлак та ін. Наповнювачі дають економію бітуму і підвищують якість розчину. Пісок для асфальтового розчину має бути чистим, сухим, з крупністю зерен до 2 мм. Зазвичай співвідношення по масі між асфальтовим в'яжучим іпіском становить 1: 2. Кількість бітуму в розчині разом з бітумом, що міститься в асфальтовому порошку, становить 9-10% від маси розчину.
Асфальтовий розчин, як правило, виготовляють на заводах. Суміш висушених та підігрітих наповнювачів та піску разом з бітумом завантажують у варильний котел і знову нагрівають до температури 180° при постійному перемішуванні до отримання повної однорідності. Готовий асфальтовий розчин доставляють до місця укладання у гарячому стані на самоскидах.
Свіжоприготований асфальтовий розчин повинен мати щільність не менше 2200 кг/м3, межа міцності на стиск (при нормальній температурі) не менше 0,3 кН/см2 водопоглинання не більше 1,5% за обсягом. Після затвердіння асфальтовий розчин повинен мати достатню густину, водонепроникність, міцність, теплостійкість. Він повинен розм'якшуватися під впливом сонячних променів чи підвищених температур.
Асфальтовий розчин застосовують для покриття тротуарів, плоских дахів; укладання плиток при облицюванні стін та підлог промислових будівель та складів; пристрої гідроізоляційних шарів, що вирівнюють шарів (стяжок) у покриттях та перекриттях промислових та цивільних будівель та споруд; пристрої підстав під паркетні та лінолеумові підлоги. При влаштуванні монолітних покриттів асфальтовий розчин укладають сухими ущільненими основами. Його розподіляють по поверхні основ шаром завтовшки 1,5-2,5 см і загладжують ручними гладилками або ущільнюють механічними котками.
Асфальтний бетон (асфальтобетон) - штучний будівельний матеріал, що отримується в результаті затвердіння суміші із щебеню, піску, мінерального порошку та бітуму.
Щебінь одержують із міцних та щільних гірських порід (діабазу, базальту, вапняку), а також міцних та стійких доменних.шлаків. Пісок застосовують природний та штучний, що отримується дробленням гірських порід. Для отримання щільнішого асфальтобетону пісок і щебінь застосовують різного зернового складу. Мінеральний порошок готують помелом вапняків, доломітів доменних шлаків. Як в'язкі використовують нафтові бітуми.
Асфальтобетон готують на асфальтобетонних заводах, обладнаних високомеханізованими та автоматизованими установками. Спочатку підігрівають бітум, пісок і щебінь до 175°, а наповнювач – до 105°. Потім підігріті матеріали дозують (відмірюють) та завантажують у змішувач. Після ретельного перемішування протягом 5-8 хв та підігріву до 175° бетон вивантажують і в автосамоскидах відправляють до місця укладання.
Вимоги до якості асфальтового бетону встановлені ДСТУ залежно від його призначення. Так, асфальтобетон, застосовуваний для дорожніх покриттів, повинен мати такі властивості: межею міцності на стиск при нормальній температурі (20°)— 0,2—0,25 кН/см2, а при температурі 50°—0,08—0,12 кН/см2; щільністю щонайменше 2200 кг/м3; водопоглинанням трохи більше 3% за обсягом. Для гідротехнічного асфальтобетону встановлені й інші вимоги: при температурі 20° його міцність на стиск повинна становити не менше 0,35 кН/см2, він повинен мати велику міцність при згині.
Асфальтобетон менш тендітний, ніж звичайний бетон. Використовують його в холодному стані, коли він набуває необхідної міцності.
Застосування. Асфальтобетон застосовують для дорожніх покриттів, покриття заводських дворів, підлог промислових будівель. Крім того, із асфальтобетону влаштовують гідроізоляцію, фундаменти під машини. Укладання асфальтобетону на основу виробляють за допомогою спеціальних асфальтоукладальників або безпосередньо автосамоскидами зподальшим ущільненням котками.
Він складається із суміші рідко-бітуму, щебеню, піску, мінерального порошку. На відміну від гарячих бетонів укладають у холодному стані. Твердіння бетону відбувається в результаті випаровування розчинника, що міститься в бітумі. Холодні асфальтобетони використовують головним чином для дорожніх покриттів. Переваги їх перед гарячими асфальтобетонами полягають у тому, що вони простіші і дешевші у виготовленні, зручніші у укладанні, краще з точки зору техніки безпеки. Однак холодний асфальтобетон поступається по довговічності гарячому і, крім того, з часом покриття набуває підвищеної слизькості.