مقدمة، تصنيف، معايير، استخدامات البيتومين

المواد البيتومينية

تتكون المادة الأسفلتية من بعض الهيدروكربونات البوليمرية شديدة التعقيد وهذه الهيدروكربونات من مشتقات غير معدنية (أكسجين، كبريت، نيتروجين) من خلائط صلبة سوداء أو بنية سوداء أو شبه صلبة أو سائلة، مواد كارهة للماء، بنية كثيفة، غير قابلة للذوبان بشكل كامل تقريباً. في الماء، لا يمتص الماء، مقاوم للماء بشكل جيد، لذلك يستخدم على نطاق واسع في الهندسة المدنية مقاوم للماء والرطوبة والتسرب؛ ينتمي الأسفلت إلى المواد الأسمنتية العضوية، كما أن الرمل والحجر والخلطات المعدنية الأخرى لديها قدرة ترابط جيدة جدًا، والخرسانة الإسفلتية الناتجة هي مادة الرصف الأكثر أهمية لمشاريع الطرق الحديثة. تتمتع المواد والرمل والحجر والمخاليط المعدنية الأخرى بقدرة ترابط جيدة جدًا، وتعتبر الخرسانة الإسفلتية من أهم مواد الرصف لمشاريع الطرق الحديثة.

تكوين وهيكل الأسفلت البترولي

1. التكوين العنصري

يتكون الأسفلت البترولي من مجموعة متنوعة من مشتقات الهيدروكربونات وغير المعدنية (الأكسجين والكبريت والنيتروجين) للخليط، والتركيب العنصري للكربون الرئيسي (80٪ ~ 87٪)، والهيدروجين (10٪ ~ 15٪)؛ والباقي عبارة عن عناصر غير هيدروكربونية مثل الأكسجين والكبريت والنيتروجين وما إلى ذلك (<3%)؛ بالإضافة إلى ذلك، هناك بعض العناصر النزرة من المعدن.

2. تكوين المكونات

عادة ما يتم فصل الأسفلت إلى عدد قليل من الخصائص الكيميائية المشابهة لأدائه الهندسي وله ارتباط معين بالتركيب الكيميائي للمجموعة، وتسمى هذه المجموعات "المكونات". تشتمل اللوائح الحالية في الصين على تحليل مكون من ثلاثة مكونات وتحليل من أربعة مكونات لنوعين من الأساليب.

تحليل الأسفلت البترولي ثلاثي المكونات من الأسفلت البترولي المنفصل إلى مكونات الزيت والراتنج والأسفلتين الثلاثة.

(1) الزيت للسائل الشفاف ذو اللون الأصفر الفاتح، مما يعطي سيولة الأسفلت، وكمية محتوى الزيت تؤثر بشكل مباشر على نعومة الأسفلت، ومقاومة الشقوق وصعوبة البناء. غالبًا ما يحتوي الأسفلت المحلي في الصين في الزيت على الشمع، ويجب أيضًا فصله عن الزيت والشمع في التحليل. إن وجود الشمع سيجعل المادة الإسفلتية عند درجات الحرارة العالية تصبح لينة، مما يؤدي إلى ظاهرة الانسياب؛ في درجات الحرارة المنخفضة سوف يجعل الأسفلت يصبح هشاً وصلباً، مما يؤدي إلى تشققه. نظرًا لأن الشمع مكون ضار، فإنه غالبًا ما يستخدم لتحسين أداء طريقة إزالة الشمع من الأسفلت.

(2) راتنج لشبه صلب لزج بني محمر، حساسية عالية لدرجة الحرارة، نقطة انصهار أقل من 100 درجة مئوية، بما في ذلك الراتنج المحايد والراتنج الحمضي. راتينج محايد بحيث يتمتع الإسفلت بقدر معين من اللدونة والتنقل والالتصاق، ويزداد محتواه، ويزداد التصاق الإسفلت والاستطالة؛ محتوى الراتنج الحمضي ليس كثيرًا، ولكن النشاط كبير، ويمكن تحسين الأسفلت والمواد الأخرى، وتحسين ترطيب الأسفلت، ويمكن استحلاب الأسفلت.

(3) الإسفلت للجزيئات الصلبة ذات اللون البني الداكن، لا يذوب بالتسخين، فهو يحدد التصاق الأسفلت واللزوجة وثبات درجة الحرارة، وكذلك صلابة الإسفلت ونقطة التليين. يزداد محتوى الإسفلتين، وتزداد لزوجة الإسفلت والتصاقه، كما تزداد صلابة وثبات درجة الحرارة.

المعايير الفنية الأسفلت البترولي

سيتم تقسيم المعايير الفنية للأسفلت البترولي إلى أنواع مختلفة من الأسفلت والمعيار (الدرجة)، من أجل الاختيار. في الوقت الحاضر، ينقسم الأسفلت البترولي بشكل أساسي إلى ثلاث فئات: أسفلت بترولي للطرق، أسفلت بترولي للبناء، وأسفلت بترولي عادي.

في تصنيف درجة الأسفلت، يعتمد على اختراق الأسفلت، ليونة، نقطة التليين وغيرها من المؤشرات. ينقسم اختراق الإبرة إلى درجة الأسفلت من المؤشرات الرئيسية. بالنسبة لنفس النوع من الأسفلت البترولي، كلما كانت الدرجة أكبر، كانت اللزوجة المقابلة أصغر (كلما زادت قيمة الاختراق)، وكانت الليونة أفضل (كلما زادت اللدونة)، زادت حساسية درجة الحرارة (انخفضت نقطة التليين ).

اختيار الأسفلت البترولي

يجب أن يعتمد اختيار الأسفلت البترولي على طبيعة المشروع (السكن، الطرق، التآكل)، الظروف المناخية المحلية، موقع المشروع (المستوى، تحت الأرض) وعوامل أخرى يجب أخذها في الاعتبار. نتيجة الأسفلت عالي الجودة مقارنة بالأسفلت منخفض الدرجة الذي يحتوي على المزيد من الزيت، والقدرة على مقاومة الشيخوخة، لذلك من أجل تلبية متطلبات الفرضية، يجب محاولة اختيار درجة عالية من الأسفلت البترولي، من أجل ضمان وجود عمر خدمة أطول.

(1) أسفلت بترول الطريق ينقسم أسفلت بترول الطريق إلى أسفلت بترولي كثيف الحركة، أسفلت بترولي خفيف الحركة، أسفلت بترولي مستحلب، أسفلت بترولي سائل، أسفلت معدل. يجب أن يأخذ اختيار مشروع الطريق للمواد الأسفلتية بعين الاعتبار خصائص المرور والمناخ. يجب أن تختار المناطق ذات درجات الحرارة المرتفعة في الجنوب الأسفلت البترولي عالي اللزوجة للتأكد من أن ممر الأسفلت الصيفي يتمتع بما يكفي من الثبات، وليس التخديد، وما إلى ذلك؛ ويجب على المناطق الباردة في الشمال اختيار الأسفلت البترولي منخفض اللزوجة للتأكد من أن ممر الأسفلت عند درجات الحرارة المنخفضة لا يزال يتمتع بدرجة معينة من القدرة على التشوه، لتجنب التشقق.

2) بناء الأسفلت البترولي لاختراق إبرة الأسفلت البترولي أصغر (لزج)، نقطة تليين عالية (مقاومة الحرارة أفضل)، ولكن استطالة أقل (أقل من البلاستيك)، تستخدم بشكل رئيسي لتصنيع ورق الزيت، المشمع، الطلاءات العازلة للماء و وصلات الأسفلت المدمجة وما إلى ذلك. يتم استخدام معظمها في مشاريع أسقف المباني، ومشاريع العزل المائي تحت الأرض، ومشاريع العزل المائي للخنادق، ومشاريع مقاومة التآكل ومشاريع مقاومة التآكل لخطوط الأنابيب. استخدام الأسفلت المصنوع من طبقة سميكة يزيد من حساسيته لدرجة الحرارة؛ في الوقت نفسه، فإن سطح الأسفلت الأسود عبارة عن جسم جيد يمتص الحرارة، وبشكل عام في نفس المنطقة من درجة حرارة سطح الأسفلت مقارنة بالمواد الأخرى؛ تسقيف الأسفلت لتحقيق درجة حرارة سطحية تتراوح بين 25 درجة مئوية ~ 30 درجة مئوية أعلى من أعلى درجة حرارة للهواء المحلي. من أجل تجنب تدفق الصيف، يجب أيضًا أن تكون نقطة تليين المواد الإسفلتية للأسقف العامة أعلى من درجة الحرارة القصوى للسقف في المنطقة 20 درجة مئوية ~ 25 درجة مئوية، ويمكنك اختيار رقم 10 أو رقم 30 أسفلت بترولي. على سبيل المثال، ووهان، وتشانغشا درجة حرارة سقف الأسفلت حوالي 68 درجة مئوية، وينبغي تحديد نقطة تليين الأسفلت في 90 درجة مئوية أو نحو ذلك، ومن السهل تدفق الصيف المنخفض؛ ولكن لا ينبغي أن تكون مرتفعة للغاية، وإلا فإن درجات الحرارة المنخفضة في فصل الشتاء من السهل أن تكون قاسية وهشة، وحتى التشقق. يمكن لبعض الأجزاء التي لا تتأثر بسهولة بدرجة الحرارة، أو المناطق ذات درجة الحرارة المنخفضة، مثل حاجز البخار العازل للماء تحت الأرض، وما إلى ذلك، اختيار درجة أعلى من الأسفلت، مثل الأسفلت رقم 60 أو رقم 100. ولذلك يتم اختيار الأسفلت البترولي حسب المنطقة وبيئة المشروع ومتطلباته.

(3) الأسفلت البترولي العادي محتوى شمع الأسفلت البترولي العادي يصل إلى 20% إلى 30%. عندما تصل درجة حرارة الأسفلت إلى نقطة التليين، فمن السهل إنتاج ظاهرة التدفق؛ الأسفلت في اختراق البارافين سيؤدي أيضًا إلى تقليل طبقة الترابط الإسفلتية لمقاومة الحرارة وقوة الترابط. لذلك، من غير المناسب بشكل عام استخدام الأسفلت البترولي العادي في المشروع.

أسفلت الفحم

أسفلت الفحم هو منتج تقطير الفحم (قطران الفحم) الذي يتم الحصول عليه من خلال إعادة المعالجة. وفقًا لتطبيقه في متطلبات المشروع المختلفة، وفقًا للاتساق يمكن تقسيمها إلى فئتين من أسفلت الفحم الناعم (السائل وشبه الصلب) وإسفلت الفحم الصلب (الصلب).

يتكون أسفلت الفحم من الهيدروكربونات العطرية وخليطها من الأكسجين والكبريت ومشتقات الكربون، وهي العناصر الرئيسية C وH وO وS وN، ويتميز تركيب عنصر أسفلت الفحم بـ "نسبة الهيدروكربون" مقارنة بالأسفلت البترولي. أكبر بكثير. تشبه المكونات الكيميائية أسفلت الفحم طريقة التحليل الإسفلت البترولي، ويمكن فصلها إلى: الزيت، والراتنج الناعم، والراتنج الصلب، والكربون الحر C1، والكربون الحر C2، وخمسة مكونات؛ الذي يحتوي على النفثالين والأنثراسين والفينول وغيرها من المواد الخطرة في الزيت، يجب تقييد محتواه.

أسفلت الفحم والأسفلت البترولي، مقارنة بالاختلافات التالية في الخصائص التقنية: انخفاض استقرار درجة الحرارة؛ التصاق أفضل مع الركام المعدني. واستقرار المناخ ضعيف، والشيخوخة سريعة؛ مقاومة للتآكل، ويمكن استخدامها للخشب وغيرها من المعالجة المضادة للتآكل السطحي. تشمل المؤشرات الفنية أسفلت الفحم بشكل أساسي: اللزوجة، اختبار التقطير، محتوى الماء، محتوى التولوين غير القابل للذوبان، محتوى النفثالين، محتوى الفينول وما إلى ذلك. من بينها، لزوجة أسفلت الفحم، يعد تقييم جودة أسفلت الفحم أهم المؤشرات، ولكن يتم تقسيمها أيضًا إلى درجة أسفلت الفحم بناءً على طريقة اختبارها المشابهة للأسفلت البترولي.

الخصائص التقنية الرئيسية أسفلت الفحم أسوأ من الأسفلت النفطي، وأقل استخداما في مشاريع البناء؛ لكن خصائصه المضادة للتآكل جيدة، لذا فهو مناسب لطبقة العزل المائي تحت الأرض أو كمواد مضادة للتآكل.

الأسفلت المعدل

لا تتطلب الهندسة المدنية الحديثة إسفلتًا بأداء أفضل فحسب، بل تتطلب أيضًا عمر خدمة أطول، ولكن مادة الأسفلت صديقة البيئة وسهلة التقادم. من خلال مجموعة متنوعة من التدابير التقنية، في المواد الأسفلتية التقليدية، يتم إضافة مواد أخرى لزيادة تحسين أداء الأسفلت، والمعروف باسم الأسفلت المعدل. الغرض من التعديل هو تحسين الخواص الريولوجية للمواد الأسفلتية، وزيادة متانة الأسفلت، وما إلى ذلك، لتحسين التصاق الأسفلت والركام؛ التطبيقات والأسفلت مشروع العزل المائي، والغرض التعديل الأكثر أهمية هو أساسا النقطتين الأوليين.

طريقة لتحسين الخواص الريولوجية للإسفلت

تحسين الخواص الريولوجية للإسفلت بعدة طرق، ويكون تأثير التعديل أفضل مع الأنواع التالية من المعدلات:

(1) معدلات الراتنج

يستخدم الراتنج المعدل الأسفلت بشكل رئيسي راتنجات لدن بالحرارة، والبولي إيثيلين (PE)، والبولي بروبيلين (PP)، والبولي بروبيلين غير النشط (APP)، والراتنجات الفينولية، والصنوبري الطبيعي، وما إلى ذلك. يمكنهم تحسين لزوجة الأسفلت، وتحسين الاستقرار في درجات الحرارة العالية، مع زيادة صلابة الأسفلت؛ ولكن التحسن في الأداء في درجات الحرارة المنخفضة ليس واضحا.

(2) معدل المطاط

يعتبر المطاط معدّلاً هامًا للإسفلت، فالأسفلت والأسفلت يتمتع بقابلية امتزاج جيدة، ويمكن أن يصنع الأسفلت مع المطاط وله العديد من المزايا، مثل تشوه درجة الحرارة العالية يكون صغيرًا، ومرونة عند درجة حرارة منخفضة، وما إلى ذلك. يتضمن الأسفلت المعدل المطاطي المستخدم بشكل أساسي : أسفلت معدل بمطاط الكلوروبرين، أسفلت معدل بمطاط البوتيل، أسفلت معدل بالمطاط المعاد تدويره، أسفلت معدل بمطاط الستايرين البوتادين. من بينها، أداء الأسفلت المعدل بمطاط الستايرين-بوتادين جيد جدًا، ويمكن أن يحسن بشكل كبير مرونة الأسفلت، والاستطالة، والاستقرار في درجات الحرارة العالية والمرونة في درجات الحرارة المنخفضة، ومقاومة التعب والشيخوخة وخصائص أخرى، بشكل أساسي لإنتاج لفة العزل المائي. طلاء الأسقف أو العزل المائي.

(3) معدلات مزيج المطاط والراتنج

في نفس الوقت مع المطاط والراتنج لتحسين خصائص الأسفلت البترولي، يمكن للإسفلت أن يجعل كلاً من خصائص المطاط والراتنج، وبتكلفة أقل. التحضير، واستخدام أصناف المواد الخام، والنسب، وعملية الإنتاج مختلفة، يمكنك الحصول على الكثير من منتجات الأداء المختلفة، وخاصة الملفات والألواح ومواد الختم.

(4) معدّلات الحشو الصغير

من أجل تحسين الخصائص اللاصقة للإسفلت ومقاومة الحرارة، قم بتقليل حساسية الأسفلت لدرجة الحرارة، وعادةً ما تتم إضافة كمية معينة من الحشوات المعدنية الدقيقة. يشيع استخدامها الرماد المتطاير والرماد البركاني ومسحوق الصخر الزيتي ومسحوق التلك ومسحوق الليمون ومسحوق الميكا والأرض الدياتومي وما إلى ذلك.

(5) معدلات الألياف

في الأسفلت الممزوج بمجموعة متنوعة من مواد الألياف، يمكن أن يكون الأسفلت ثباتًا كبيرًا في درجات الحرارة العالية، مع زيادة قوة الشد في درجات الحرارة المنخفضة. مواد الألياف شائعة الاستخدام هي: مجموعة متنوعة من الألياف الاصطناعية (مثل ألياف البولي إيثيلين وألياف البوليستر) وألياف الأسبستوس المعدنية.

طرق زيادة متانة الأسفلت

يجري حالياً تحسين متانة الطرق الإسفلتية، التي يتم خلطها بشكل رئيسي مع بعض الإضافات الكيميائية الأكثر تكلفة، مثل مضادات الأكسدة، وما إلى ذلك؛ لكن استخدام مضادات الأكسدة، يجب التعرف عليه من خلال اختبار فعالية تقنيته. في الوقت الحالي، يمكن صياغة أكثر الإضافات فعالية لتحسين متانة الأسفلت من أجل أسود الكربون الخاص، والمعالجة المسبقة لأسود الكربون للمواد المضافة، "الأسفلت المعدل بأسود الكربون".