Битум для асфальта. Марки и свойства дорожного битума

Все виды асфальтов, используемых для укрепления полотна дорог, состоят в основном из двух компонентов: битума и минеральной крошки. Последняя изготавливается в соответствии с нормативами ГОСТ 9128 из очень прочных материалов. Битум для асфальта может использоваться разных марок.

Особенности технологии производства

Природные битумы залегают обычно неподалеку от месторождений нефти в виде линз. Однако в промышленности и дорожном строительстве чаще используется вторая разновидность этого материала — искусственная. Делают такой битум из продуктов нефтепереработки. Обычно это гудрон и экстракты селективной очистки масла.

Состав асфальта и его разновидности

В состав смеси, предназначенной для покрытия дорог, помимо битума, могут входить такие компоненты, как песок и щебень. С использованием первого изготавливают песчаный асфальт. Иногда в смесь добавляют также минеральный порошок и щебень. Эта очень распространенный вид покрытия. Называется такой асфальтобетон щебневым. Также этот дорожный материал иногда делают с использованием гравия. В смесь в этом случае добавляют щебень и минеральный порошок. Асфальт этой разновидности называется гравийным.

В зависимости от назначения смеси соотношение всех этих компонентов может меняться. Так, для пешеходных дорожек применяется асфальт, изготовленный с использованием мелких песка и щебня. Нижний слой проезжей части обычно делают из смеси немного другого состава. В этом случае асфальт делают с применением только очень крупного щебня. Верхний слой дорог заливают более гладким асфальтом. В его состав входит щебень мелких фракций.

Марка битума для асфальта

Таким образом, использованный вид наполнителя влияет на прочность материала этого типа, а следовательно, и область его применения. Однако состав асфальта и его качества в неменьшей степени зависят от марки подмешенного в него битума. Для производства смесей этого типа обычно используется особый материал этого вида. Называется он дорожным битумом и маркируется буквами БНД. Основным параметром, по которому классифицируется этот материал, является температурный режим.

При определенных условиях все без исключения битумы начинают плавиться. В зависимости от того, в какой именно момент это происходит, материал можно использовать в том или ином регионе страны. Для того чтобы определить, в каких условиях можно использовать данный конкретный битум для асфальта, в первую очередь следует посмотреть на его маркировку. Присутствующие в ней цифры показывают диапазон вязкости этого материала. В настоящее время при производстве асфальта используется всего пять разновидностей дорожных битумов: БНД 40/60, 60/90, 90/130, 130/200, 200/300. Чем жарче климат, тем более вязкий материал должен применяться при изготовлении дорожного покрытия.

Разумеется, битум в асфальте должен присутствовать в достаточном количестве. Слишком много этого материала при составлении смесей обычно не используют. Горячий состав для дорожного покрытия должен рассыпаться, а не слипаться. Однако, если не хватает битума, в асфальте со временем начинают происходить разного рода неблагоприятные процессы. В него проникает вода и, замерзая в зимний период времени, разрывает его.

Основные свойства БНД

Помимо вязкости, битум для асфальта характеризуется такими свойствами, как:

• Дуктильность. Этот показатель определяется расстоянием, на которое битум можно вытянуть в нить без ее разрыва. Чем он больше, тем выше прилипаемость смеси. Дорожные битумы обычно имеют степень дуктильности больше 40 см. Требования по этому показателю для БНД устанавливаются при температуре 0 градусов С.

• Деформативные характеристики. При определении пригодности битума для изготовления асфальта обращают внимание и на такие его свойства, как упругость, ползучесть, пластичность, хрупкость и т. д. Именно они определяют деформативные характеристики этого материала. При нагреве битума последние не должны изменяться слишком сильно.

Жидкие составы в строительстве

Битум для асфальта обычно имеет очень большую степень вязкости. Однако иногда при заливке покрытий используют и жидкие разновидности этого материала. Применяют их в основном для удлинения сезона дорожных работ. Жидкий битум в определенных пропорциях добавляют в вязкий. В результате покрытие при пониженных температурах не застывает слишком быстро. Изготавливают жидкие битумы из вязких путем добавления дистиллятных фракций.

При выполнении ремонтных работ используется также материал средней вязкости. Его применяют для обработки уже очищенной карты. Норма расхода битума при укладке асфальта в этом случае не слишком большая и составляет всего 0.5 л/м².

Какие добавки могут присутствовать в БНД

При производстве битумов дорожных, помимо всего прочего, могут использоваться разного рода добавки. Необходимы они для изменения тех или иных свойств этого материала. К примеру, при изготовлении холодного асфальта используется битум, в состав которого входят модифицирующие компоненты. В результате их применения после застывания покрытие не трескается на холоде и не тает на жаре. При использовании МАК-добавок битум приобретает свои окончательные свойства гораздо быстрее.

Что добавляют в битум для асфальта еще? Очень интересная разновидность этого материала получается в том случае, если в процессе его изготовления используются цветные минеральные порошки. Из такого битума получается очень красивый асфальт. Укладывают его в парках, на велосипедных дорожках, а также используют для разметки.

Разогрев битума в производстве асфальта

Подогрев битума в технологическом цикле производства асфальта – энергозатратный, а потому дорогостоящий процесс. С учетом непрерывности производства и критичности всех его этапов, особенно остро встает вопрос выбора энергоэффективного и надежного нагревательного оборудования. Здесь мы рассмотрим существующие решения данной задачи и решим, можно ли применить индукционные нагреватели для нагрева битума.

►См. Оборудование для разогрева битума в нашем каталоге

Производство асфальта

Технология производства асфальта строго регламентирована. В состав асфальтовой смести входит песок, щебень различных типов и – главное связующее вещество – битум. Битум – это продукт нефтепереработки, имеющий чрезвычайно высокую вязкость и обладающий интересным свойством: в твердом состоянии битум проявляет свойства жидкости. Так, в 1927 году сотрудник Квинслендского университета Томас Парнелл поместил кусок битума в воронку и дождался-таки первой капли из нее… спустя 8 лет после начала эксперимента, за что удостоился «Шнобелевской премии». Впрочем, этот забавный эксперимент не имеет значения для асфальтового производства – здесь нет такого количества времени на ожидание, поэтому для повышения текучести битума его приходится разогревать.

 

Вообще термические процессы при производстве асфальта играют важнейшую роль, поскольку применяются практически на всех этапах производства:

1. Подогрев инертных материалов перед смешиванием (температура нагрева 200°С)
2. Предварительный разогрев битума (либо поддержание температуры текучести битума) в емкостях (порядка 80-100°С)
3. Подогрев битума перед приготовлением асфальтовой смеси в так называемых расходных емкостях с целью удаления воды (выпаривание) – происходит при температуре 120-160°С.

Любой сбой цикла, несоблюдение температурных режимов ведет к изменению физических свойств смеси или, простыми словами, к браку. Поэтому на АБЗ* так щепетильно относятся к выбору и последующей эксплуатации оборудования.

Подогрев минеральных материалов (песка, гравия, щебня) осуществляется в сушильных барабанах, где, как правило, используются газовые горелки – на этом этапе особых вариаций в технологическом плане нет, поэтому эту сферу мы подробно рассматривать не будем, а перейдем сразу к изучению особенностей подогрева битума.

*АБЗ – асфальтобетонный завод

Подогрев битума

Процесс подогрева битума преследует две основные цели – выпаривание воды и повышение текучести.

Даже малое количество влаги (0,5-1%) в битуме недопустимо, поскольку влага влияет на прочность связи минеральных материалов в смеси, а значит и на прочность и долговечность будущего асфальтобетонного покрытия. Казалось бы, откуда может взяться вода в битуме? А между тем, битум с повышенным содержанием влаги поступает уже с нефтеперерабатывающих заводов (и это превышение может быть значительно больше допустимых 2,5 %). Поскольку хранят битум в ямных, полуямных и наземных битумохранилищах, происходит его дополнительное обводнение. В ямных и полуямных битумохранилищах, составляющих около 72% от общего количества хранилищ в стране, обводнение битума достигает 5-15 %, в основном за счет попадания в битум грунтовых и поверхностных ливневых вод.

С целью минимизации обводнения в настоящее время все шире используются наземные битумохранилища, однако даже это не решает проблему обводнения битума полностью. Обводнение битума в наземных хранилищах происходит за счет конденсата пара при сливе битума из железнодорожных (или автомобильных) цистерн, а также сорбции конденсата влаги из воздуха при перепадах температур в осенне-зимне-весенний период, когда производится заполнение хранилищ. При этом обводненность битума в наземных битумохранилищах достигает 0,5-1%.

Как видим, полностью избежать обводнения битума невозможно, следовательно, от влаги нужно как-то избавляться. Наиболее надежный метод – длительный нагрев битума. Температурный режим нагрева зависит от марки битума и типа смеси:

Марка битума	Температура, °С
Горячая смесь
БНД 60/90, 90/130	130-150
БД 60/90, 90/130
БН 60/90, 90/130
БМА 70/100, 100/130	150-160
Теплая смесь
БНД 130/200, 200/300	110-130
БД 130/200, 200/300
БН 130/200, 200/300
СГ 130/200	80-110
Холодная смесь
СГ 70/130	80-90
МГ 70/130

Существует несколько способов осуществления нагрева битума – битумоплавильные установки с огневым, масляным и электрическим подогревом.

Жаротрубные котлы

Установки с огневым подогревом чаще называются «жаротрубными котлами». И то и другое название отражает суть его работы: нагрев в них осуществляется c помощью открытого пламени, горячих газов. К преимуществам таких котлов можно отнести простоту конструкции и относительно невысокую стоимость. Однако список недостатков значительно больше и, зачастую, они значительно перевешивает все достоинства: во-первых, низкий КПД, т.к. значительное количество тепла (до 70%) просто рассеивается в окружающую среду; во-вторых, усложнение конструкции за счет дополнительных устройств перемешивания; в-третьих, частичное коксование битума на нагревательных поверхностях; в-четвертых, качественные изменения битума из-за длительного воздействия высоких температур на него (в зоне жаровых труб температура достигает 200-225°С). Наконец, дополнительного внимания требуют и вопросы пожарной безопасности. Поэтому жаротрубные котлы редко применяются на современных АБЗ, где высоки требования к качеству продукта и безопасности технологического процесса.

Битумоплавильные установки с электроподогревом

Электроподогрев в виде погружных ТЭНов используется, как правило, для подогрева в битумохранилищах, а не в битумоплавильных установках. По сравнению с жаротрубной системой нагрева, система на ТЭН обеспечивает более высокую управляемость процессом нагрева, высокий КПД, возможность точно регулировать температуру и проводить разогрев битумной смеси постепенно. Такие системы более безопасны с пожарной точки зрения, однако сохраняется недостаток в виде возможности коксования битума на ТЭНе (либо на трубе, в которую помещается ТЭН, если система состоит из ТЭН не погружного типа). Надежность ТЭН также вызывает вопросы, особенно в системах непрерывного функционирования: ресурс нагревательных элементов данного типа относительно невелик.

Установки с масляным подогревом

Обогрев битумных хранилищ и битумоплавильных установок («выпаривателей») с использованием горячего масла в качестве теплоносителя считается наиболее прогрессивным и эффективным с экономической точки зрения. Что интересно, в качестве теплоносителя практики используют индустриальное масло, а не термомасляные смеси.

В системах с масляным подогревом нагретый высокотемпературный теплоноситель (масло) циркулирует по системе труб теплообмеников, размещенных внутри емкостей и резервуаров с битумом. В отличие от систем на ТЭН и жаротрубных котлов, перегрева битума в зоне контакта с теплобменником не происходит из-за более низкой температуры последнего. Передача же необходимого количества тепла осуществляется за счет более развитой системы теплообмена: масло в качестве теплоносителя позволяет это сделать. При таком способе нагрева исключается окисление и коксование битума, соответственно не происходит ухудшения его качественных характеристик.

Масло, в отличие от пара, обладает постоянными параметрами и может обеспечить любой необходимый температурный режим нагрева в широком диапазоне – от 90 до 160°С. Преимуществом масляной системы, по сравнению с паром, ТЭНами и жаровой тубой, является также возможность объединить битумное хранилище, битумоплавильные котлы и битумопроводы в единую теплосистему, в основе которой будет находится маслонагревательная станция.

Немаловажным является и то, что масляные системы нагрева не находятся под избыточным давлением, следовательно, упрощается их эксплуатация, и не только с технической точки зрения (энергетики поймут о чем речь!).

►См. Оборудование нагрева масляным теплоносителем в каталоге

Установка нагрева масла

Система нагрева при помощи масляного теплоносителя является косвенной, поскольку нагрев осуществляется посредством теплоносителя, который нагревается в отдельно стоящей установке. Установка нагрева может работать на разных видах топлива – газе, дизтопливе и электричестве. Выбор топлива остается за предприятием – оценивается доступность, стоимость, надежность поставок и т.д.

Одним из самых современных и эффективных типов нагревателей масла является индуктивно-кондуктивный или, проще говоря, индукционный электрический нагреватель. Подробнее об этом типе оборудования можно почитать в одной из статей на нашем сайте. Конкретная модификация, предназначенная для нагрева высокотемпературных теплоносителей производства НПП «ТермоТех» носит название «Терманик Техно».

Как и ТЭНовый нагреватель, индукционный нагреватель работает на электричестве. Однако пусть вас не вводит в заблуждение название: речь не идет ни о СВЧ, ни о ТВЧ нагревателях, которые работают на высоких частотах тока. Индукционный нагреватель текучих сред – это электротехническое устройство, работающее на токах промышленной частоты (50 Гц) от стандартной электросети напряжением 380 В, т.е. здесь никаких отличий от ТЭНа нет. Вместе с тем способ преобразования электричества в тепло в индукционном нагревателе необычен: электричество поступает на катушки индуктивности нагревателя, которые, в свою очередь, индуцируют короткозамкнутые токи в теплообменнике нагревателя. Теплообменник разогревается и тепло передается теплоносителю. В качестве теплоносителя может выступать как вода или антифриз (с максимальной температурой нагрева 100-115°С), так и высокотемпературный теплоноситель – масло (с температурой нагрева до 180-200°С).

По сравнению с электронагревателями других типов у индукционного нагревателя «Терманик Техно» есть масса преимуществ:

• отсутствие выходящих из строя или сменных элементов и, как следствие, чрезвычайная надежность и безотказность оборудования;
• высокая пожарная и электрическая безопасность: электрический потенциал не может быть передан теплоносителю, т.
  к. токопроводящие части не соприкасаются с ним физически;
• долговечность: по своей сути, индукционный нагреватель – это трансформатор, в качестве вторичной обмотки в котором используется теплообменник. Срок службы подобных устройств достигает нескольких десятков лет;
• высокие энергетические характеристики (КПД нагрева достигает 98%).

При этом индукционный нагреватель сохраняет и такие достоинства электронагревателей, как полностью автоматическое управление и относительно невысокая стоимость (по сравнению с газовыми котельными).

►См. Оборудование для разогрева битума в нашем каталоге

«Терманик Техно» подключается к существующей системе трубопроводов с масляными регистрами в емкостях и резервуарах, то есть никакого специфического оборудования для него не нужно: нагреватель работает в составе с другими элементами теплотехнической системы, предназначенными для обогрева маслом. При необходимости, специалисты НПП «ТермоТех» подберут необходимое оборудование для «обвязки» индукционного электронагревателя, а также рассчитают электрическую мощность оборудования исходя из потребностей заказчика в соответствии с техническим заданием.

Битум класса пенетрации

: идеальный битум для дорожного строительства

Битум класса пенетрации является одним из наиболее распространенных типов битума для дорожного строительства. Этот вид битума известен своей прочностью и устойчивостью к перепадам температур; поэтому многие нефтеперерабатывающие заводы по всему миру имеют специальные установки для производства пенетрации.

Битум пенетрационного класса на самом деле является широкой категорией битума, включающей более 5 подклассов: битум 30/40, 40/50, 50/70, 60/70, 80/100 и 100/120. Каждый сорт грунтового битума для проникновения имеет номер, который показывает его уровень жесткости. На нефтеперерабатывающих заводах битум испытывается методом проникновения, при котором эксперт прокалывает битум стандартной иглой и измеряет скорость проникновения, чтобы определить жесткость. Образец битума 30/40 имеет пенетрацию от 30 до 40 мм.

Среди всех битумов пенетрации битум 60/70 наиболее широко используется в дорожном строительстве. Этот материал, также называемый дорожным битумом, хорошо работает в широком диапазоне температур (от -22 до +76). Но это не единственная причина популярности битума 60/70 в мире.

Битум 60/70: наиболее широко используемый битум пенетрации

Битум пенетрации марки 60/70 является умеренным типом битума с точки зрения твердости, то есть он не является ни слишком твердым, ни слишком мягким. Поэтому битум этой степени проникновения выдерживает перепады температур от -22 до +76. Соответственно, это идеальный выбор для дорожных инженеров в различных регионах, особенно в Азии и Юго-Восточной Африке.

Помимо качества, битум пера марки 60/70 является самой основной формой битума, выходящей из вакуумной ректификационной колонны; следовательно, он не требует дальнейшей обработки. Именно поэтому битум 60/70 является основой ценообразования других видов битума. Действительно, основные ориентиры ценообразования, такие как Argus Media и ICIS, рассматривают битум в соотношении 60/70 для оценки мировых цен на битум.

Свойства битума пенетрации 60/70

Каждый сорт битума имеет различные свойства в зависимости от источника (сырая нефть) и метода обработки. Поэтому все производители и поставщики битума несут ответственность за тестирование битума после производства и предоставление покупателям таблицы спецификаций. Битум 60/70 не исключение. Когда производится этот сорт битума, переработчики отправляют его образец в лабораторию, где на образце проводятся различные испытания, включая проникновение, вязкость, температуру вспышки, температуру размягчения, пластичность и удельный вес.

Результат всех этих тестов имеет важное значение для оценки качества битума 60/70, однако большее значение имеют степень пенетрации и температура размягчения. Пенетрация битума 60/70 составляет от 60 до 70 мм, а температура размягчения составляет 46°C. Пенетрация Битум 60/70?

Основное применение битума марки 60/70 – дорожное строительство. Для мощения дорог в различных регионах они смешивают битум 60/70 с заполнителями для получения горячей асфальтобетонной смеси. Эта марка битума подходит для дорог с большой нагрузкой. Битум 60/70 популярен в странах Азии и Африки, в основном потому, что это экономичное решение, позволяющее сократить расходы, не влияя на качество.

Битум 60/70 также используется для производства модифицированного полимером битума. Инженеры-дорожники смешивают битум в соотношении 60/70 с определенными типами полимеров, чтобы улучшить характеристики битума с точки зрения эластичности, пластичности и точки размягчения.

Битум Penetraion 60/70 – Определение и применение

Подавляющее большинство битумов, используемых в асфальте для строительства дорог, представляет собой битум 60/70. Полное название этой марки – степень проникновения битума 60/70, и она является одной из наиболее широко используемых марок битума во всем мире.

Битум 60/70, который также называют дорожным битумом, хорошо подходит практически для любого применения. Так как данный сорт битума подходит для дорожного строительства в широком диапазоне температур (от -22 до +76).

Продолжайте читать, чтобы узнать больше о производстве битумных ручек, спецификациях и областях применения.

Что означает битум марки 60/70?

Чтобы понять, что означает битум марки 60/70, необходимо обратить внимание на то, как этот вид битума проверяется после производства. Этот сорт битума назван в честь теста на проникновение битума.

В этом методе испытаний мы протыкаем образец битума стандартной иглой, измеряем скорость проникновения и оцениваем твердость битума.

С помощью этого метода испытаний мы разделяем обычный битум на более чем 5 марок, в том числе:

• битум 30/40
• битум 40/50
• битум 60/70
• битум 80/100
• битум 100/120

Как видно из приведенного выше диапазона, битум 60/70 представляет собой битум средней степени проникновения. В битуме 60/70 числа 60 и 70 означают, что коэффициент проникновения битума составляет от 60 до 70 мм.

Битум 60/70 Спецификации

Качество битума 60/70 зависит от его физических свойств и характеристик, полученных путем применения битумных тестов. Помимо испытания на проникновение, существует ряд испытаний, которые используются для определения битума 60/70, в том числе

• испытание на вязкость
• испытание на температуру размягчения
• испытание на пластичность
• потери при испытании на нагрев
• испытание на температуру вспышки

Некоторые из этих позиций более важны для поставщиков битума 60/70 и их покупателей. Это значения температуры размягчения и температуры вспышки. Согласно методу ASTM D36 температура размягчения битума 60/70 находится в пределах 49до 56 °С, а температура вспышки битума 60/70 составляет 250 °С.

Подробную информацию о характеристиках битума 60/70 см. в таблице:

Характеристики битума по пенетрации 60/70
ХАРАКТЕРИСТИКИ	МЕТОД ИСПЫТАНИЙ	БЛОК	МИН.	МАКС.
Удельный вес при 25°C	АСТМ Д70	°С	1,01	1,06
Пенетрация при 25°C, 100 г, 5 с	АСТМ Д5	мм	60	70
Точка размягчения	АСТМ D36	°С	46	56
Пластичность при 25°C	АСТМ Д113	См	100
Потери на отопление	АСТМ D6	%		0,2 ​​
Падение проникновения после нагрева	АСТМ Д5	%		20
Температура вспышки	АСТМ Д92	°С	230
Растворимость в трихлорэтилене	АСТМ Д2042	%	99

Разница между битумом 60/70 и 80/100

Основное различие между битумом 60/70 и 80/100 заключается в их проникающей способности.

Чтобы сделать выбор между 60/70 и битумом 80/100, мы должны учитывать тот факт, что битум 80/100 мягче, чем битум 60/70. По этой причине битум 80/100 используется при низких температурах.

Узнайте больше о битуме 80/100.

Для чего используется битум 60/70?

Подавляющее большинство битумов, используемых в асфальте для строительства дорог, представляет собой битум 60/70; именно поэтому этот вид битума известен как дорожный.

В дорожных проектах по всему миру этот сорт битума смешивают с заполнителями, чтобы получить горячую асфальтовую смесь и уложить дорогу.

Битум 60/70 популярен в Индии и странах Юго-Восточной Африки, так как его качество приемлемо, а цена не слишком высока.

Повышая эксплуатационные характеристики готового асфальта и устраняя трещины во время технического обслуживания, битум 60/70 известен как экономичное решение, снижающее затраты без ущерба для качества.

Еще одним применением битума 60/70 является производство модифицированного полимером битума.