Стоимость
Бензин
Нормаль 80
39 300 Р
Бензин
Регуляр 92
39 500 Р
Бензин
Премиум 95
42 800 Р
ДТл
34 300 Р
РТ
32 300 Р
СПБТ
24 300 Р
Битум
8 300 Р

Требования к качеству битумов

Требования, предъявляемые к битумам, особенно дорожным, весьма разнообразны. Дорожные битумы должны:
  • сохранять прочность при повышенных температурах, т.е. быть теплостойкими;
  • сохранять эластичность при отрицательных температурах, т.е. быть морозостойкими;
  • сопротивляться сжатию, удару, разрыву под воздействием движущегося транспорта;
  • обеспечивать хорошее сцепление с сухой и влажной поверхностью минеральных материалов
  • сохранять в течение длительного времени первоначальную вязкость и прочность.
Строительные битумы могут быть менее эластичными, но они должны быть более твердыми.

Основные свойства нефтяных битумов, определяющие их пригодность к применению в народном хозяйстве:
  • Малое изменение пластичности битума при изменении температуры;
  • Высокие вязкость битума и цементирующая способность битума;
  • Стабильность и долговечность битума; теплостойкость битума (высокая температура размягчения битума), обеспечивающая сохранение необходимой прочности сооружений и изделий летом;
  • Упругость битума, благодаря которой сохраняется достаточная пластичность и эластичность при низких температурах.

Свойства битумов зависят от компонентного состава, оптимальное содержание может быть достигнуто при определенном соотношении асфальтенов, смол и масел с необходимым содержанием ароматических углеводородов и при отсутствии значительных количеств, твердых парафинов. Следовательно, свойства битумов определяются природой исходной нефти и могут регулироваться подбором смеси исходного сырья, а также в процессе окислительного структурирования.
Основными эксплуатационными свойствами, определяющими качество битумов, являются:

Технические свойства битумов:
  • проницаемость стандартной иглы в битум (пенетрации),
  • температура размягчения битума,
  • индекс пенетрации битума,
  • растяжимость битума (дуктильность),
  • температура хрупкости битума.

Это основные показатели качества битумов. Глубина проникания иглы (пенетрации) и температура размягчения характеризуют твердость битума, растяжимость - его эластичность. Более подробно они будут рассмотрены ниже;

Физико-химические свойства битумов:
  • стабильность битума,
  • плотность битума,
  • поверхностное натяжение битума.

Реологические свойства битумов:
  • дисперсность битума,
  • вязкость битума,
  • модуль упругости битума,
  • модуль деформации битума.

Реологические свойства битума не должны значительно изменяться при его разогреве в котлах, приготовлении и укладке смеси и в течение длительного срока службы в асфальтобетонных и других покрытиях;

Тепловые свойства битумов:
  • удельная теплоемкость битума,
  • коэффициент теплопроводности битума,
  • коэффициент объемного расширения битума,
  • температура вспышки битума.

Они определяют возможность использования битума в качестве теплоизоляционных материалов. По температуре вспышки можно судить о наличии низкокипящих фракций в сырье и в готовом битуме, а также об их взрыва и пожара опасности в процессе производства и применения битумов;

Диэлектрические свойства битумов:
  • пробивное напряжение битума,
  • удельная электропроводность битума,
  • тангенс угла диэлектрических потерь битума.

По изменению этих показателей можно контролировать адгезионные свойства битумов. С повышением диэлектрической проницаемости они, как правило, улучшаются;

Оптические свойства битумов:
  • коэффициент рефракции битума,
  • светопоглощение растворов битума.

Эти свойства позволяют глубже изучить групповой состав битума;

Отношение к растворителям и воде битумов.

По растворимости в органических растворителях судят о чистоте битума. Чем больше битум содержит продуктов растворимых в хлороформе, бензоле, тем меньше в нем примесей, ухудшающих его свойства. Водорастворимость характеризует гидрофобные свойства вяжущего и его стабильность;

Потеря массы битума при нагревании, изменение пенетрации и температуры размягчения битума после нагревания. Эти свойства имеют большое значение для битумов, предназначенных для длительной службы в различных сооружениях, и особенно, в дорожных покрытиях. Они характеризуют стабильность свойств во времени;

Адгезия и когезия битума. Это важнейшие показатели качества битумов как вяжущих материалов.

Дорожные покрытия должны проектироваться на определенный период эксплуатации с учетом диапазона и типа наиболее вероятных транспортных нагрузок. В последние годы резко возросла интенсивность движения транспорта, увеличились нагрузки на дорожное полотно за счет использования большегрузных автомобилей с повышенным давлением в шинах. Это приводит к быстрому разрушению асфальтобетонных покрытий, проявляющемуся в виде образования колеи, трещин и выкрашивания входящих в их состав материалов.

Во всем мире проводятся интенсивные работы по синтезу и подбору новых вяжущих материалов, способных противостоять возросшим нагрузкам, увеличить период эксплуатации дорожных покрытий и сократить расход средств и материалов на проведение ремонтных работ. Новые улучшенные битумные вяжущие должны иметь более высокие эксплуатационные характеристики, чем существующие.

Область температур, в которой желательна эксплуатация дорожного покрытия, лежит в интервале между температурами размягчения (Тразм) и хрупкости (Тхр). Она носит название интервала пластичности. В ней компоненты верхнего слоя дорожного полотна находятся в связанно-дисперсном состоянии, то есть их сложные структурные единицы (ССЕ), представляет собой систему минерального наполнителя с адсорбированными компонентами битума, связаны между собой через адсорбционно-сольватные оболочки. Между ССЕ может быть иммобилизовано некоторое количество дисперсионной среды, представляющей в основном масляные компоненты битума. При повышении температуры количество дисперсионной среды увеличиваются, а ширина адсорбционно-сольватных оболочек уменьшается за счет обратимого перехода компонентов битума из дисперсной фазы в адсорбционно-сольватную оболочку и далее в дисперсионную среду. Упруго-эластичные свойства асфальтобетона, как и битума в этой области температур обеспечиваются гибкими связями между ССЕ, их деформацией под действием нагрузки и после ее снятия восстановлением прежней формы. Этому способствуют относительно широкие адсорбционно-сольватные оболочки вокруг дисперсных частиц и наличие определенного количества дисперсионной среды. При превышении Тразм дисперсная система переходит в свободнодисперсное состояние, то есть ССЕ перестают быть связанными между собой в сплошной каркас. При этом жидкая дисперсионная среда под действием даже небольших нагрузок будет выдавливаться из покрытия, прилипать к колесам транспортных средств, а на самой дороге появится колея. Здесь можно говорить о том, что в асфальтобетоне произошли хоть и незначительные, но все же необратимые изменения.

Снижение температуры сопровождается переходом все большего количества компонентов битума из дисперсионной среды в адсорбционно-сольватную оболочку и затем в твердую дисперсную фазу. При температуре, определенной для каждой битумсодержащей системы, вся дисперсионная среда переходит в адсорбционно-сольватную оболочку. Это сопровождается некоторой деформацией ССЕ и образованием достаточно жестких, напряженных связей между ними. При этом пропадают эластичные свойства и материал трескается при механической нагрузке. Если температура окружающей среды опускается еще ниже, то наблюдается переход всего адсорбционно-сольватного слоя ССЕ в твердое состояние, то есть в дисперсную фазу, и перекристаллизация компонентов битума. Этот момент называется температурой стеклования (Тст). Такое состояние характеризуется тем, что битумсодержащее вещество растрескивается при приложении к нему любой, даже незначительной нагрузки.

В связи с вышеизложенным, очевидным является следующее. Для удовлетворительной эксплуатации дорожного полотна необходимо его изготавливать с использованием битума, имеющего как можно более широкий интервал пластичности, то есть повышенную температуру размягчения и пониженную температуру хрупкости. Причем, желательной для битумов является не только более низкая температура хрупкости, но и более низкая температура стеклования.

В дорожных покрытиях битум выполняет как роль вяжущего, так и гидроизолирующего материала. Он должен связывать и удерживать частицы минерального наполнителя, а также не терять свои свойства в процессе эксплуатации (например, под действием атмосферной влаги, осадков, колебаний температуры), обеспечивать сопротивление покрытия воздействию многократно повторяющихся нагрузок в широком интервале температур (от -25 до +60 оС), распределять напряжения в покрытии таким образом, чтобы имели место только упругие деформации. В связи с этим можно ввести условное понятие «идеальный» битум. Он должен обладать следующими свойствами.

Основные свойства идеального битума:

1.Полная совместимость с выбранным минеральным наполнителем и высокая адгезия к нему.

2.Температура хрупкости и стеклования для умеренных широт на уровне соответственно ниже -20 и -45 оС.

3.Температура размягчения выше 70-80 оС.

4.Высокая прочность и эластичность, не зависящие в рабочем интервале от температуры. То есть, «идеальный» битум сохраняет свою консистенцию постоянной вплоть до температуры размягчения. В то же время, при более высоких температурах вязкость битума должна резко падать, достигая значения менее 200 мм2/с (сСт) при 150-180 оС. Это необходимо для обеспечения приемлемых условий получения горячей асфальтобетонной смеси.

Влияние температуры на поведение пенетрации и вязкости «идеального» битума:

1 - область рабочих температур дорожного покрытия;

2 - область температур приготовления асфальтобетонной смеси.

Работоспособность битумного вяжущего в составе асфальтобетона при периодическом воздействии напряжений сдвига, сжатия и перепада температуры во многом зависит от пластичности и растяжимости дорожного битума. Это обусловило целесообразность маркировки дорожных битумов в нашей стране и за рубежом по пенетрации (глубине проникания иглы) и обязательное нормирование нижнего предела растяжимости. В связи со сложным строением битума и неоднозначными представлениями специалистов об «идеальном» и реальном битуме, не всегда ясны требования к его показателям качества. Поэтому для разных стран они несколько отличаются.

В последние годы прослеживается очень четкая тенденция по унификации требований, предъявляемых к основным продуктам, производимым в Европе. Поэтому Европейский Союз поручил Европейской организации по стандартизации (CEN) гармонизировать национальные стандарты всей промышленной продукции, включая битумные материалы. В организацию CEN входят национальные организации по стандартизации большинства стран Европы. Каждая из них имеет свои собственные стандарты по битумным материалам, однако сегодняшняя задача - это создание единых для всех стран норм, в то же время учитывающих особые условия в каждой из них (климат, интенсивность дорожного движения и типичную для страны практику дорожного строительства).

Марки битумов выбраны таким образом, чтобы представлять всю гамму используемых в Европе типичных сортов битума. Самая твердая марка имеет значение пенетрации 20 0,1 мм, поскольку более твердые продукты в дорожном строительстве используются крайне редко. В норматив включены также две специальные марки 30/45 и 40/60, которые пересекаются с базовой серией.

В соответствии с вышеназванными нормативами обязательными контролируемыми показателями качества являются пенетрация при 25 оС, температура размягчения, температура вспышки, растворимость в толуоле и испытание с нагревом в тонком слое. Испытания на пенетрацию служат для классификации битумов, характеризуют твердость битума и помогают вычислить жесткость битума при различных нагрузках. Температура размягчения используется для описания стойкости битума к деформации, и вместе с пенетрацией характеризует его термочувствительность. Для описания твердения битума при изготовлении асфальтовой смеси можно использовать три различных метода испытаний: RTFOT (испытание с нагревом в тонком слое при обновлении поверхности), TFOT (испытание с нагревом в тонком слое) или RFT (испытание с нагревом во вращающейся колбе и с подачей воздуха, используемое в Германии). Сходимость испытаний чрезвычайно хорошая, и с их помощью можно получить одинаковые результаты, хотя в противоречащих случаях приоритет отдается методу RTFOT.

С помощью норматива изменения массы при испытании с нагревом в тонком слое стремятся предотвратить применение битумов, содержащих слишком много легких фракций. Одновременно это также является показателем безопасности труда, поскольку ограничивает количество паров, исходящих от горячего битума, и защищает таким образом работающих на асфальтобетонном заводе и укладке асфальта от вредных воздействий.

Склонность битума к затвердению ограничивается минимальным требованием к показателю остаточной глубины проникания после прогрева в тонкой пленке. Чрезмерное затвердение битума при изготовлении асфальта может привести к хрупкому асфальтовому покрытию.

Нормирование температуры размягчения после испытания с нагревом в тонком слое определяет минимальное требование к деформационной стойкости битума.

Определение температуры вспышки является испытанием на безопасность, направленным на обеспечение условий перевозки и хранения битума.

Испытание проводится в открытом сосуде, что является общепринятой практикой в большинстве европейских стран, однако сейчас решается вопрос о возможности замены этого метода на определение в закрытом сосуде.

Определение растворимости служит испытанием битума на чистоту, гарантирующим, что битум не содержит кокса или других посторонних веществ.

Кроме обязательных испытаний предусмотрены и факультативные, которые могут включаться отдельными странами в перечень необходимых и быть обязательными для исполнения в этой стране.

Испытание на содержание парафинов, характеризующее химический состав битумов, но не определяющее никаких его функциональных свойств, не было одобрено всеми странами, что привело к компромиссу, состоящему в том, что требование является факультативным и временным и будет отменено в следующем нормативе.

Динамическая вязкость при 60°C является в северных странах критерием деформации битума вместо температуры размягчения. Испытание определяет фундаментальное свойство вещества, а не эмпирическую характеристику, какой является температура размягчения, при этом корреляция вязкости с деформационной стойкостью асфальта также немного лучше, чем при использовании показателя температуры размягчения. Однако определение вязкости практически не использовалось в центрально- и южно-европейских странах, поэтом у температура размягчения стала обязательным требованием, а испытание на вязкость при 60°C было принято как факультативное.

Кинематическая вязкость при 135°C характеризует перекачиваемость битума и смешиваемость с минеральным материалом, а вместе с динамической вязкостью при 60°C и глубиной проникания она характеризует также термочувствительность битума.

Температура хрупкости по Фраасу характеризует термостойкость битума при отрицательных температурах. Поскольку в южно-европейских странах такое испытание не является актуальным, этот показатель отнесен к факультативным.

Для контроля твердения битума существует и другая возможность, имеющая в основе тот же метод испытания при нагреве в тонком слое. В качестве оценочных параметров был предложен выбор из четырех вариантов. В каждом нормируется изменение температуры размягчения после прогрева. Кроме того, в трех вариантах нормируется значение температуры хрупкости и в двух из этих вариантов дополнительно - индекс пенетрации битума.

Включение в норматив индекса пенетрации подверглось долгому обсуждению, но в конце концов он не был включен прямо, а лишь косвенно через требования к пенетрации и температуре размягчения. Причиной этого явилось то, что определение индекса пенетрации не дает практических преимуществ над включенными в качестве нормативов пенетрации и температуры размягчения. Кроме того, индекс пенетрации сам по себе не гарантирует качества битума, в то время как нормативы пенетрации и температуры размягчения установлены таким образом, что они характеризуют термочувствительность битума.

Испытание на растяжимость битума не было включено в норматив, поскольку в своей теперешней форме оно вряд ли может быть отнесено к функциональным испытаниям, так как у всех основных марок растяжимость превышает 100 см. Испытание на сцепление не рассматривалось как не относящееся к собственно битумным нормам, а прежде всего как испытание асфальтовой смеси, поскольку результат испытаний на сцепление по мнению зарубежных специалистов больше зависит от каменного компонента, чем от свойства вяжущего.

Факультативным является испытание для определения температуры хрупкости.

Не смотря на то, что ни в Республике Беларусь, ни в России новые общеевропейские нормативы пока не утверждены, производители дорожных битумов должны их знать и в определенной степени ориентироваться на них. Кроме того, при поставках своей продукции в европейские страны они будут вынуждены проводить испытания по принятым у них нормативам.