Почему битум липкий

Черное дорожное покрытие, которое мы привыкли называть асфальтом, на самом деле асфальтобетон. Он состоит из щебня, песка, минерального порошка и связующего клея — битума, получаемого из нефти. Именно битум отвечает за превращение в монолит рыхлой асфальтобетонной смеси. Природная разновидность этого вещества называется асфальтом — от древнегреческого «асфальтос», что означает «горная смола».

В состав битума входят смолы — они и отвечают в том числе за адгезионные свойства, то есть липкость. Эти свойства зависят от температуры: при высокой битум жидкий, при низкой — твердый, а при комнатной — вязкий. Как в случае с древесной смолой: когда она холодная, то перестает быть липкой, а нагретая солнышком сразу пристает к рукам.

Алексей Коротков,
эксперт «Газпром нефти» по битумам

В результате разделения нефти на фракции получается гудрон — сырье для производства битумов. В состав гудрона входят масла, смолы, асфальтены. При окислении одни компоненты переходят в другие, изменяя свойства конечного продукта. Так, в результате сложных реакций смолы становятся асфальтенами, а масла — смолами. Такой вот круговорот.

Чем больше смол, тем более тягучим и липким получается битум. Остальные компоненты отвечают за другие характеристики — например, за хрупкость и устойчивость к высоким температурам.

Бензин и керосин тоже получают из нефти — почему же они не липнут? Все смолы остаются в гудроне. Сама нефть наряду со смолами содержит много легких углеводородов, поэтому она тоже нелипкая. Зато она отлично смачивает поверхности, поэтому ее так сложно отмыть.

Когда дороги перестают липнуть

Свежий асфальт липкий из-за битума, «выглядывающего» между частичками песка и щебня: либо он не успел остыть, либо заново нагрелся на солнышке. Со временем асфальтобетон утрачивает интерес к подошвам нашей обуви.

— На свежий асфальт быстро налипают пылинки и песчинки. Из-за этого запыления пропадает прямой контакт подошвы обуви с битумом, — объясняет Алексей Коротков. — Также со временем он просто затирается. У нас, дорожников, есть специальный параметр — коэффициент сцепления автомобильного колеса с дорогой. По нормативу его определяют только через 14 дней после запуска движения по дороге: к тому моменту поверхность щебня как раз оголяется из-под битума. Поэтому надо учитывать, что на новой дороге тормозной путь будет длиннее, особенно при мокром покрытии, а как только верхняя пленка битума сотрется, сцепление немного улучшится. Однако в процессе эксплуатации частички щебня округлятся, и этот параметр вновь начнет уменьшаться.

Битум становится менее приставучим и в силу «старости». Со временем его свойства меняются под действием кислорода и солнечного ультрафиолета.

Почему прилипнуть к тротуару проще

В современном покрытии автомобильных дорог все чаще используют улучшенный (модифицированный) битум — в него добавляют полимеры. Они помогают дороге прослужить дольше и выдержать более высокие температуры. Если битум тротуарного асфальта становится липким (мягким) при 45–50 градусах, то битум для автомобильных дорог выдерживает температуру более 60 градусов. Другие компоненты асфальтобетонной смеси — например, минеральный порошок, добавленный в битум, — повышают теплостойкость дорожного покрытия еще на 10–15 градусов. Этого должно хватить с запасом, чтобы дорога не расплавилась даже в самый жаркий летний день.

Если вам по какой-то невероятной причине нужно прогуляться по свежему асфальту, туфли на шпильках или кроссовки с выпуклым рисунком протектора не подойдут: лучше надеть обувь с большей площадью подошвы. Ваш вес распределится на большей поверхности, и давление в каждой точке будет меньше. Вот почему подошва спецобуви дорожных рабочих максимально ровная: это помогает им не прилипать и даже не оставлять видимых следов на покрытии.

— Вероятность того, что асфальт под солнышком станет липким на следующее лето после укладки, категорически низкая. Однако есть пропиточные защитные составы, которыми обновляют дорожное покрытие: тогда на асфальте снова ненадолго появляется липкая битумная «пленочка», защищающая покрытие от проникновения влаги и повышающая коэффициент сцепления, — подводит итог Алексей Коротков.

Все дело — в правильных пропорциях

За рецептами высокой дорожной кухни мы отправились в Пермь на асфальтобетонный завод «Газпром нефти». Здесь изготовили покрытие для больших федеральных трасс «Волга» и «Пермь — Екатеринбург» и множества региональных и муниципальных дорог, а до конца дорожного сезона 2024 года с его помощью в Прикамье планируется обустроить еще 150 километров дорог.

Завод кажется совсем небольшим: это компактная четырехэтажная «башенка», в которой каждый этаж отведен под отдельную задачу.

Готовка начинается с подбора рецепта. Повар из репчатого лука и говядины может сделать разные блюда. Опытный инженер может всего из четырех компонентов — битума, щебня, песка и мелкого заполнителя (обычно это или минеральный порошок, или каменная пыль) — собрать десятки вариантов асфальтобетонной смеси. На заводе рассказывают, что раньше делали это чуть ли не на глаз, руководствуясь опытом. Сегодня к услугам инженеров — современные технологии и компьютерные программы, которые помогают просчитать, какие ингредиенты и в каком количестве нужно взять, чтобы получить то или иное дорожное покрытие.

«Параметров, исходя из которых определяется необходимый состав смеси, существует огромное количество. Это средняя влажность, максимальные и минимальные температуры и количество переходов через ноль, когда температура воздуха сменяется с плюса на минус, интенсивность движения и особенности автомобилей, которые следуют по дороге, и многое другое.

Михаил Поздняков

Руководитель бизнеса «Газпром нефти» по строительству дорог

«На аэродромах, например, действуют свои стандарты: там помимо прочего учитываются места размещения самолетов, где жар от работающих двигателей может выжигать асфальтовое покрытие, — продолжает Михаил Поздняков. — Чем точнее мы определим нагрузки, которым подвергается дорога, тем тщательнее сможем подобрать оптимальную рецептуру асфальтобетонной смеси — и тем дольше дорожная “одежда” потом прослужит».

Рецепт отправляют на пункт управления заводом, и в дело вступает сложная автоматика. На самый верхний этаж «башни» по элеватору поднимают щебень, подогретый до 160 градусов и отсортированный на грохотах — больших промышленных ситах. Гидроцилиндры-дозаторы отмеряют нужное количество щебня и подают его на этаж ниже — в смеситель. Туда же отправляются минеральный порошок и битум. Остается только все тщательно смешать и выгрузить в самосвал.

Есть в этом процессе что-то знакомое: загрузить ингредиенты, выставить температуру, нажать на кнопку… Да это же огромная мультиварка!

«По сути так и есть. Принцип, по крайней мере, схожий: что тут, что там нужно выбрать заранее составленную программу, обеспечить доступ к необходимым компонентам, а затем расчет их пропорций и приготовление происходит автоматически», — объяснил Михаил Поздняков.

Дегустация

Автоматика автоматикой, а человеческий ум и сноровку никто не отменял. Готовую асфальтобетонную смесь рано выгружать на дороги: сначала нужно удостовериться в том, что готовка прошла как нужно и «блюдо» получилось вкусным. В специальную лабораторию завода доставляют контрольные образцы полученной смеси. Специалисты высушивают их, разбирают щебень по зернышку, прямо вручную — приноровившись, говорят они, пять-шесть килограммов можно разобрать за час-полтора. Далее проверяют на прочность, водостойкость, адгезионную способность и еще множество параметров. Здесь же, в лаборатории, работают и с исходным сырьем. Дело в том, что щебень одинакового состава и размера, но взятый с разных карьеров, может сильно различаться по своим свойствам.

Вот вы слышали когда-нибудь слово «лещадность»? И мы нет, а от этой самой лещадности, как выяснилось, во многом зависит долговечность дорог. Таким странным словечком специалисты обозначают форму щебня: если совсем просто, то «лещадный» — это «плоский». Чем меньше его в сырье — тем лучше. Иначе под нагрузкой дорожное покрытие будет крошиться и ломаться.

От битума — к супербитуму

Качество зависит и от правильного битума — черного вязкого вещества с характерным узнаваемым запахом. Природным битумом пользовались еще неандертальцы. Новозеландский археолог Томас Хайэм предположил, что битумом приклеивали каменные наконечники копий к деревянным древкам. Шумеры на битумной основе собирали мозаики из полудрагоценных камней и раковин, известные сегодня на весь мир.

Природный битум для приготовления асфальтобетона в наши дни не используется: его давно вытеснил синтетический, который делают, окисляя в специальных колоннах гудрон. Синтетический битум скрепляет все компоненты смеси, обеспечивая прочность асфальта.

Каждая третья дорога в стране построена с использованием битумной продукции «Газпром нефти». Это Невский проспект в Санкт-Петербурге, Садовое кольцо в Москве, трасса М-11 «Нева», М-12 «Восток» и много других.

Помимо битума на предприятиях компании делают ПБВ — полимерно-битумные вяжущие. Это тоже связующие компоненты для асфальтобетонных смесей, но уровнем выше: помимо самого битума в них содержатся специальные полимерные добавки. Так битум становится супербитумом. Полимер в его составе делает вяжущее пластичным и упругим, способным растягиваться и сжиматься. Такому покрытию нипочем даже самый интенсивный трафик: полимерный каркас надежно хранит его от разрушений. Жара и морозы для ПБВ тоже не проблема: супербитум работает даже в условиях Крайнего Севера и Арктики, где обычный битум уже через год пойдет трещинами и осыплется.

ПБВ — важный шаг в развитии материалов для дорожных покрытий, но это не предел. В компании трудятся над новыми инновационными составами, чтобы сделать трассы еще надежнее и долговечнее. Например, одна из технологий позволяет прокладывать дороги в любой местности — были бы камни и песок.

Не существует одной таблетки от всех болезней, и точно так же не может быть одного универсального покрытия для всех дорог во всех регионах нашей страны.

Дмитрий Орлов

Руководитель битумного бизнеса «Газпром нефти»

«Поэтому мы при создании рецептур вяжущих учитываем особенности той или иной местности, связанные с характерным для нее климатом, транспортом и другими важными факторами, — поясняет Дмитрий Орлов. — Более того, мы готовы предложить ассортимент продуктов, каждый из которых помогает решить ту или иную задачу на определенном этапе жизненного цикла дороги. Например, в случае появления мелких дефектов — защитно-восстанавливающий состав, который заполнит трещины и сохранит целостность покрытия. И такая тонкая настройка выведет наши дороги на совершенно новый уровень качества».

Вещество из страны Аполлона Древние арабские и персидские врачи верили в чудотворное действие природного битума, которым они лечили переломы, язвы и абсцессы. Называли этот материал словом «мум», что в переводе с арабского означает «воск». В VII веке врач ибн Бетар писал, что «вещества мумия» особенно много в стране Аполонии (Египет), где оно светящимися потоками сходит с гор, затвердевает на берегу реки и приобретает запах дегтя.

Древний врачеватель отметил, что отыскать чудодейственный мум можно и в черепах и желудках египетских покойников, погребенных тысячу лет тому назад. Во времена Средневековья медицинские трактаты арабов переводились в европейских университетах, откуда знания о муме распространилось по христианским землям. Однако лекарством стали считать не природный битум, а непосредственно мумию. Лекарство из трупа К XIII веку все в Европе знали, что мумия — лечебное вещество из египетских пирамид, которым можно вылечить любую болезнь. Средневековый математик, врач и астролог Герард Кремонский писал:

«Это субстанция, которую можно найти в землях, где похоронены тела, забальзамированные с алоэ, с которым жидкости из тела смешиваются и превращаются в мумию».

Мумии продавали как кусками, вместе с бинтами, так и в виде порошка, которые врачи рекомендовали добавлять в еду. К ХVI веку формируется полноценный рынок продажи, переработки и покупки высушенных тел.

Знать и купцы победнее ограничивались арабскими мумиями, а самые богатые феодалы покупали только мумии из древнеегипетских гробниц, которые назывались mumia sepulchorum. Считались, что именно такие останки имеют чудотворную живительную силу. Индустрия смерти Мумии с Ближнего Востока тоннами отправлялись в Европу. Арабские и еврейские купцы не понимали, как можно есть эту гадость, но заработать не отказывались. Европейские путешественники писали, что египтяне круглосуточно рыщут по своей стране и везут мумии в Каир, где сдают их торговцам.

Чаще всего это были покойники из ранних погребений. Во времена фараонов для мумификации использовался щелочной отвар из древесной золы и смолы. Из-за дороговизны его заменили природным битумом. Смола проникала в ткани, и тело приобретало черный цвет.

Итальянские, французские и немецкие аптекари перетирали такую мумию в порошок и сбывали его за огромные деньги. Арабы начали массово продавать подделки настоящих египетских мумий. В ход шли тела казненных преступников, умерших нищих, рабов и детей, чьи трупы покрывались природным битумом, высушивались на солнце и продавались оптом от Лиссабона до Варшавы. Мода на мумию К концу ХVII века ситуация изменилась и большинство врачей считали лечение мумиями обычным шарлатанством. Однако «лекарство» не забылось. В 1912 году немецкая фармацевтическая компания Merck внесла мумию в официальный каталог своей продукции.

После Египетского похода Наполеона в Европе произошел резкий рост интереса к истории древней цивилизации фараонов. Французы и англичане массово скупалипапирусы, статуэтки, керамику и, конечно, мумии. Арабы снова стали выносить на рынки засушенные тела давно умерших людей, среди которых были и фараоны.

Мумий больше не ели, но их использовали как развлечение на балах и встречах богемы. Французские дворяне специально собирались по вечерам и наблюдали процесс разматывания бинтов. На такие мероприятия даже продавались билеты. Краска из мумии Египетские мумии применялись и в искусстве. Засушенные тела перетирались в порошок, на основе которого делалась коричневая краска. Для насыщенности и глубины цвета пигмента в него добавляли белую смолу и миро. Называлась краска Mummy Brown, а использовали ее со времен позднего Средневековья, вплоть до ХVIII века.

Только в 1964 году английская фирма C. Roberson прекратила производство художественного материала из тел умерших людей. Сегодня эту краску заменил пигмент Caput Mortuum (мертвая голова), которая делается на основе окиси железа.

Почему Европейцы Употребляли в Пищу Мясо Мумий (youtube.com)

Зачем во времена Средневековья европейцы ели египетские мумии (youtube.com)