Файл: Rumyantsev_B_M_i_dr_Sistemy_izolyatsii_stroitelnykh_konstruktsiy_2016.pdf

15

Свойства битумов зависят от соотношения его составляющих. По-

вышение содержания асфальтенов и смол способствует увеличению 
твердости, температуры размягчения, хрупкости. В свою очередь масла 
придают битумам мягкость и пластичность.

Битумы обладают и другими важными свойствами: гидрофобно-

стью, водонепроницаемостью, стойкостью к действию водных раство-
ров многих кислот, щелочей, солей и большинства агрессивных газов, а 
также способностью растворяться в органических растворителях (спир-
те, бензине, бензоле и др.).

Марки битумов, применяемых для производства 

кровельных материалов

В зависимости от физико-механических свойств и назначения не-

фтяные битумы делятся на марки.

Битум нефтяной строительный (БН) является основой для компо-

зиционных материалов, применяемых в кровельных работах; использу-
ется в качестве составного компонента многослойных кровельных по-
крытий.

Физико-механические характеристики битумов нефтяных строи-

тельных, определяемых по соответствующим стандартам [2; 3; 4; 9; 10; 
11; 25], представлены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Физико-механические характеристики битумов 

нефтяных строительных

Показатель

Норма для марки

БН 50/50 БН 70/30 БН 90/10

Глубина проникания иглы при 25 °С, 0,1 мм

41—60

21—40

5—20

Температура размягчения по кольцу и шару, °С

50—60

70—80

90—105

Растяжимость при 25 °С, не менее

40

3,0

1,0

Растворимость в органических растворителях, %, 
не менее

99,50

99,50

99,50

Изменение массы после прогрева, %, не более

0,50

0,50

0,50

Температура вспышки, °С, не ниже

230

240

240

Массовая доля воды

Следы

16

Битум нефтяной кровельный (БНК) применяют для изготовления 

кровельных рулонных материалов. Легкоплавкие битумы (БНК-40/180, 
БНК-45/190) используют для пропитки основы, тугоплавкие (БНК-
90/30) — для получения покровного слоя.

Физико-механические характеристики битумов нефтяных строи-

тельных [2; 4; 5; 9; 10; 11; 23] представлены в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Физико-механические характеристики битумов нефтяных кровельных

Показатель

Норма для марки

БНК-

40/180

БНК-

45/190

БНК-

90/30

Глубина проникания иглы при 25 °С, 0,1 мм 

160—210

160—220

25—35

Температура размягчения по кольцу и шару, °С 

37—44

40—50

80—95

Температура хрупкости, °С, не выше 

—

—

–10

Растворимость, %, не менее 

99,50

99,50

99,50

Изменение массы после прогрева, %, не более 

0,80

0,80

0,50

Температура вспышки °С, не ниже 

240

Массовая доля воды, не более 

Следы

Для нормальной эксплуатации зданий температура размягчения по-

кровного вяжущего кровельного материала должна быть не ниже 90 °С. 
В противном случае материал будет сильно размягчаться летом и спол-
зать с вертикальных поверхностей.

Для повышения температуры размягчения битумов существуют 2 

основных способа:

• окисление битумов;
•  модификация битумов полимерами.

Битумные вяжущие с окисленным битумом

Впервые в промышленных масштабах окисленные нефтяные битумы 

начали производить в 1844 г. по предложению Ж.Г. Биерлея путем бар-
ботажа воздуха (пропускания в виде мелких пузырей) через слой нефтя-
ных остатков при температуре 204 и 316 °С. Полученный продукт был 
назван биерлитом. В зависимости от температуры и продолжительности 

17

процесса получали битумы различных свойств. В России окисленный 
битум был впервые получен в 1914 г. в г. Грозном, а развитие производ-
ства окисленных битумов в СССР началось с 1925 г. в г. Баку [56].

Современная технология заключается в окислении нефтяных остат-

ков кислородом воздуха без катализатора при температуре 230—300 °С. 
При продувке сырья воздухом увеличивается содержание асфальтенов 
и уменьшается содержание масел, при этом содержание смол практиче-
ски не меняется. При окислении в битуме образуется жесткая структу-
ра (рис. 1.3). Увеличение доли асфальтенов в битуме повышает его те-
плостойкость и температуру размягчения.

а

б

Рис. 1.3. Структура битумов: 

а — малоокисленный битум; б — окисленный битум; 

1 — асфальтены; 2 — масла; 3 — смолы

Возможно также использовать 

метод доокисления слабоокислен-
ных битумов в специальных окисли-
тельных установках. Для этого ис-
пользуют битум с температурой раз-
мягчения 45 и 40 °С (например БНК 
45/190 или БНК 40/180). В окисли-
тельную колонну закачивают разо-
гретый битум со специальными до-
бавками, снизу через маточник по-
дают разогретый воздух, который, 
поднимаясь вверх по окислительной 
колонне в виде небольших пузырь-
ков, окисляет битум (рис. 1.4). В про-
цессе доокисления битума темпера-

Рис. 1.4. Схема окислительной 

установки: 

1 — удаление газообраз-

ных продуктов реакции; 2 — окислен-

ный битум; 3 — подача битума; 

4 — маточник; 5 — подача воздуха

18

туру размягчения доводят до 89—94 °С, сохраняя при этом пенетрацию 
на уровне 3,0—4,0 мм. Данная технология доокисления битума широко 
применяется компанией Техно НИКОЛЬ для получения битумного вя-
жущего, которое используется при производстве таких кровельных ма-
териалов, как Бикрост и Линокром.

Однако образование жесткой структуры при окислении влечет за 

собой некоторую потерю битумом эластичности. Именно поэтому срок 
службы кровли, выполненной из двух слоев материала с вяжущим из 
окисленного битума, не превышает 10 лет.

С целью улучшения физико-механических свойств битумных мате-

риалов и повышения их долговечности битумные вяжущие модифици-
руют полимерами.

Битумные вяжущие, модифицированные полимерами

При модификации полимер образует в битуме непрерывную фазу, 

при этом битумно-полимерные смеси приобретают свойства, схожие со 
свойствами полимера-модификатора. Поэтому в отличие от окисленно-
го битума модифицированный битум не имеет жесткой структуры из 
асфальтенов. Характеристики битумно-полимерной смеси намного пре-
восходят свойства исходного битума. У смесей повышается теплостой-
кость, гибкость при отрицательных температурах, стойкость к цикли-
ческим деформациям и ударным нагрузкам. Кроме этого, полимер за-
щищает битум от дальнейшего окисления кислородом воздуха и от 
воздействия солнечного излучения, поэтому срок службы битумно-по-
лимерных материалов значительно выше срока службы материалов, 
произведенных из окисленного битума.

В качестве модификаторов битума наиболее распространены два 

типа полимеров: стирол-бутадиен-стирол (СБС) и атактический поли-
пропилен (АПП).

СБС-модифицированные битумы получают путем введения в битум-

ную массу стирол-бутадиен-стирол. СБС — искусственный каучук, от-
носящийся к термоэластопластам, представляет собой полистирольные 
блоки, соединенные между собой полибутадиеном, выполняющим роль 
эластичной «пружинки». При введении в битум полимер адсорбирует 
ароматические соединения масел, набухая в них. СБС активно влияет 
на свойства битума, понижая его температуру хрупкости (до –35 °С), 

19

повышая температуру размягчения (до +110 °С). Кроме того, СБС-
модифицированные битумы отличаются высокой эластичностью (удли-
нение при разрыве более 600 %).

АПП-модифицированные битумы получают путем введения в битум-

ную массу атактического и изотактического полипропилена (изомеров 
полипропилена). АПП довольно легко растворяется в битуме, для про-
изводства качественного материала достаточно высокоскоростного 
миксера. При перемешивании полимер с растворенными в нем маслами 
образует защитную оболочку вокруг мелких частиц битума. Чем равно-
мернее распределен полимер в битуме, тем выше защита битума от пре-
ждевременного старения. АПП-модифицированные смеси, применяе-
мые для производства битумно-полимерных материалов, имеют высо-
кую температуру размягчения (до +140 °С) и относительно небольшое 
удлинение при разрыве (около 150 %). Температура хрупкости по Фра-
асу находится в пределах от –15 до –20 °С. АПП-битумы отличаются 
высокой стойкостью к ультрафиолетовому излучению, а также химиче-
ской стойкостью к щелочам и кислотам, более высокой тепловой стой-
костью по сравнению с СБС-модифицированными битумами.

Армирующие основы

Кровельное покрытие в течение всего срока эксплуатации подверга-

ется воздействию неблагоприятных факторов внешней среды. При из-
менении температуры окружающей среды происходит деформация как 
самого кровельного материала, так и основания, на которое он уложен. 
Способность противостоять таким деформациям является важнейшей 
характеристикой кровельного материала, зависящей от основы, при-
меняемой при его изготовлении.

В настоящее время при изготовлении рулонных материалов приме-

няют негниющие основы, выполненные из стеклянных (стеклохолсты, 
стеклоткани) и синтетических волокон (рис. 1.5). 

Стеклохолст — основа, состоящая из резаных стеклянных волокон 

длиной 12—25 мм, скрепленных между собой связующим (рис. 1.5, а).

При производстве материала применяют дополнительное армирова-

ние стеклонитями в продольном направлении, которое препятствует 
разрывам основы при ее пропитке и нанесении покровных слоев битум-
но-полимерного вяжущего.