Битум
Битум является побочным продуктом фракционной перегонки сырой нефти, но также встречается в природных месторождениях. Он обладает уникальным сочетанием отличных водоотталкивающих и адгезионных свойств, которые эффективно используются уже более 5000 лет. Битум — это недорогой термопластичный материал, широко применяемый в кровельных, дорожных и тротуарных покрытиях. Однако он становится хрупким в холодной среде и легко размягчается в теплой. Одним из многих методов, применяемых для повышения прочности битума, является его смешивание с полимерами, как первичными, так и вторичными, для получения полимерно-модифицированного битума (ПМБ). В этой главе дается краткое введение в структуру и свойства битума, а также краткий обзор опубликованной литературы по ПМБ. Наконец, описывается содержание каждой главы книги.
Стандарт Великобритании BS 3690, часть 1: 1989 определяет битум как «вязкую жидкость или твердое вещество, состоящее главным образом из углеводородов и их производных, которое растворяется в трихлорэтилене и практически нелетуче, при нагревании постепенно размягчается. Он имеет черный или коричневый цвет и обладает водоотталкивающими и адгезионными свойствами. Он получается в результате процессов переработки на нефтеперерабатывающих заводах из нефти, а также встречается в виде природных месторождений или как компонент природного асфальта, в котором он связан с минеральными веществами».
Человек использует битум и битумные вяжущие вещества на протяжении тысяч лет. В Библии имеется множество упоминаний о битуме. В книге Бытия говорится о том, что Ной сделал ковчег водонепроницаемым, «смолив его внутри и снаружи смолой». Смола — это латинский эквивалент слова «gwitu-men», которое впоследствии было сокращено до «bitumen», а затем через французский язык вошло в английский. Кроме того, в описании строительства Вавилонской башни говорится: «Имели они кирпичи вместо камней, а асфальт вместо извести» (Уайтхок, 1990). Уже более 5000 лет битум 60/70 используется в качестве гидроизоляционного и/или связующего материала (Абрахам, 1945). Первое зарегистрированное использование относится к шумерам около 3800 г. до н.э., а египтяне применяли его при мумификации (Вольке, 1993; Чирифе и др., 1991).
Полимерно-модифицированный битум
Битум встречается в природе, как уже упоминалось выше, а также остается после переработки сырой нефти. С начала двадцатого века спрос на битум значительно превышает предложение из природных источников. «Природный» битум встречается вблизи подземных месторождений сырой нефти, где на геологических разломах могут происходить поверхностные просачивания. Количество и свойства этого природного материала зависят от ряда естественных процессов, которые модифицируют его свойства. Этот продукт часто сопровождается минеральными веществами, количество и характер которых зависят от обстоятельств, приведших к такому смешению (Уайтхок, 1990).
Сырая нефть образуется из остатков морских организмов и растительных веществ, отложившихся вместе с глиной и фрагментами скал на морском дне. За миллионы лет органическое вещество и глина накапливаются слоями толщиной в сотни метров, при этом огромный вес верхних слоев сжимает нижние слои в осадочную породу. Превращение организмов и растительных веществ в углеводороды сырой нефти, как полагают, является результатом воздействия тепла земной коры и давления, оказываемого верхними осадочными слоями, возможно, при участии бактерий и радиоактивного излучения. По мере того, как на осадочную породу, где образовалась нефть, откладывались дальнейшие слои осадочных пород, дополнительное давление выдавливало нефть вбок и вверх через пористую породу. Пористая порода доходит до поверхности земли, позволяя нефти просачиваться, что приводит к поверхностным просачиваниям (Уайтхо
