Bitumas

Bitumas buvo pirmasis produktas iš naftos, kurį žmogus naudojo jau 3800 metų prieš mūsų erą – kaip statybinę medžiagą. Šiuo metu mūsų įmonėje bitumas gaminamas oksidinimo būdu: kolonose oksidinant oru gudroną, patenkantį iš mazuto giluminio perdirbimo komplekso. Procesas vyksta bitumo gamybos įrenginyje. Keičiant oksidinimo režimus, gaunamos kelių, stoginių ir statybinių bitumų rūšys, kurios naudojamos kelių tiesimui, gaminant stogų dangas ir statyboje.

Bitumai, tai medžiagos gaminamos iš likutinio produkto gudrono – oksidacinio proceso metu. Bitumas žvelgiant į jį fiziko akimis yra peršaldytas skystis (kaip ir stiklas). Jis neturi fiksuotos lydymosi temperatūros ir didėjant temperatūrai bitumas skystėja – jo klampumas mažėja. Bitumo klampumas matuojamas nustatant taip vadinamą penetracijos rodiklį arba adatos įsmigimo gylį esant tam tikrai apkrovai. Toks metodas pasirinktas dėl jo paprastumo ir galimybės palyginti rodiklius ir juos realiai suvokti.

Pagal savo paskirtį bitumai skirstomi į stogų, statybinius ir kelių bitumus. Suprantama, turi skirtis jų savybės. Stogų bitumams labai svarbu, kad jie stogo dangai įšilus, nenuslinktų nuo nuožulnių stogų. Taigi jis turi būti labai klampus ir mažai tąsus. Pastaruoju metu daugiausia šios rūšies bitumo sunaudojama įvairių prilydomųjų stogo dangų ir bituminių čerpių gamyboje. Tiesiogiai stogams skirtas bitumas mažai naudojamas.

Statybinis bitumas dažniausiai naudojamas hidroizoliacijai. Viena svarbiausių jo savybių – lipnumas, gebėjimas prilipti prie įvairių paviršių. Kadangi dažniausiai naudojamas karštas ir skystas, ypatingų eksploatacinių reikalavimų jam nėra. Jis parduodamas išfasuotas maišuose,  dideliais kiekias vežamas specialiomis skystam bitumui transportuoti skirtomis autocisternomis arba specialiomis geležinkelio cisternomis.

Daugiausia gaminama kelių bitumo, kuris skirtas asfaltbetonio gamybai. Kelių bitumui keliami griežti eksploataciniai reikalavimai. Keliams skirtas bitumas turi užtikrinti keletą svarbių eksploatacinių reikalavimų. Šąlant kelių dangai ir mažėjant temperatūrai bitumas gali pasidaryti trapus, tai yra ištisinė bitumo danga gali įskilti. Būtent tai labai aktualu bitumui, naudojamam labai sudėtingomis Lietuvos meteorologinėmis sąlygomis. Čia svarbu ne kokia minimali temperatūra pasiekiama, bet kiek temperatūros svyravimo ciklų atlaiko bitumo danga. Skirtingai nuo šalto klimato zonų, kur nėra didelių ir dažnų temperatūrų svyravimų (temperatūrai nukritus atlydžio tikimybė maža) pajūrio zonoje per metus būna daugiau kaip 200 ciklų, kurių metu temperatūra iš minusinės pereina į pliusinę ir atvirkščiai. Toks dažnas temperatūrų svyravimas ardo kelio dangą. Susidarius plyšiams, į juos patenka vanduo, kuris užšalęs plečiasi ir vis giliau ardo kelio dangą.

Vasaros metu asfalto danga įkaista ir jo klampa mažėja. Labai padidėjus apkrovai (dėl sunkiasvorio transporto) kelio dangoje įsispaudžia takas – provėžos. Čia labai svarbu, kad bitumo savybės didėjant temperatūrai minimaliai keistųsi. Tai yra minimaliai sumažėtų jo tankis. Tam tikslui naudojami specialūs priedai, tačiau jie ne tik pagerina asfalto kokybę, bet ir stipriai padidina jo kainą.

Pagrindinės bitumo savybės – tąsumas, lipnumas ir minkštumas – skirtingai pasireiškia įvairiomis eksploatacijos sąlygomis. Atitinkamai taikomi ir kokybės tikrinimo bandymai, kurių metu sudaromos sąlygos, panašios į realias.

2002 metų birželio 3-ąją pagaminta pirmoji kelių bitumo partija, kurio kokybė nustatyta pagal tais metais Lietuvoje priimtą ir balandžio mėnesį įsigaliojusį Europos Sąjungos standartą. Vienas iš ES reikalavimų – nacionalinių arba „savųjų“ standartų pakeitimas atitinkamais ES standartais. Kitas aspektas – pagal naująjį standartą kokybės rodikliai nustatomi modernesniais ir tikslesniais metodais.

Naujasis standartas, nurodantis kelių bitumo kokybės rodiklius ir jų vertes Lietuvoje dažniausiai naudojamoms bitumo markėms, praktiškai nesiskiria ir atitinka dar 1997 metais priimto Lietuvos standarto LST 1505 reikalavimus.

Bitumo kokybę nusako didelis rodiklių skaičius. Pagrindiniai iš jų – penetracija, tąsumas, minkštėjimo temperatūra. Geriausiais laikomi bitumai, kurie, esant tam tikrai penetracijai, turi maksimaliai įmanomą tąsumą ir aukštą minkštėjimo temperatūrą, o taip pat geras adhezines savybes. Kiti bitumų kokybės rodikliai: pliūpsnio temperatūra, klampa, trapumo temperatūra, tankis, kohezinės ir adhezinės savybės.

Penetracija, nustatoma standartinės adatos įsmigimu į pusiau kietus ir pusiau skystus produktus nustatytu režimu, nusako bitumo kietumą. Penetracijos vienetu priimtas adatos įsmigimo gylis 0,1 mm, esant 25^°C temperatūrai ir 1N apkrovai. Apkrovos veikimo laikas – 5 sekundės. Kuo mažesnė bitumo penetracija esant nustatytai minkštėjimo temperatūrai, tuo didesnis bitumo šiluminis stabilumas.

Adhezija. Bitumo adhezinės savybės charakterizuoja jų lipnumą ir klijuojančiąsias savybes. Kelių bitumas turi turėti didelį lipnumą esant plačiam temperatūrų diapazonui, kad tvirtai laikytų skaldą nuo ištrupėjimo veikiant autotransporto ratams. Geras sukibimas su sausais ir drėgnais įvairių medžiagų paviršiais ypač svarbus tiesiant kelių dangas.

Trapumo temperatūra. Jai esant bitumai suyra nuo trumpalaikės apkrovos. Kuo žemesnė trapumo temperatūra, tuo geresnė kelių bitumo kokybė. Nutarta rodikliu laikyti tokią temperatūrą, kuriai esant bitumo, užpilto ant plieninės plokštelės, sluoksnyje atsiranda plyšys per visą sluoksnio gylį.

Tąsumas. Bitumų tąsumas charakterizuojamas atstumu, kuriuo galima ištempti bitumą iki siūlo nenutrūkstant. Šis rodiklis rodo bitumų konsistenciją (tirštumą) ir lipnumą. Kuo žemesnė temperatūra, tuo mažesnis tąsumas.

Minkštėjimo temperatūra. Naftiniai bitumai neskystėja ir neturi lydymosi taško – kaitinant jie minkštėja. Minkštėjimo temperatūrai esant bitumai iš santykinai kieto būvio pereina į skystą. Minkštėjimo temperatūra nustatoma žiedo ir rutulio metodu. Didėjant minkštėjimo temperatūrai, didėja bitumo savybė priešintis temperatūros pasikeitimui.

Tankis. Šis rodiklis oksiduotiems bitumams didėja, ilgėjant oksidacijos laikui. Pagal standarto reikalavimus bitumo tankis turi būti didesnis už 1 g/cm3 esant 25^°C temperatūrai.

Klampa. Charakterizuoja bitumo konsistenciją esant skirtingoms panaudojimo temperatūroms. Bitumų klampa nustatoma keliais metodais: dinaminė klampa (esant 60^°C) ir kinematinė klampa (esant 135^°C). Pageidautina, kad esant visiems kitiems vienodiems rodikliams maksimaliai temperatūrai, bitumo klampa būtų maksimaliai didelė.

Šiuo metu įmonėje gaminami ir kitų rūšių bitumai – statybiniai ir stoginiai, kuriems taip pat taikomi Europos sąjungos standartai.