Einführung, Klassifizierung, Normen, Verwendung von Bitumen

Bitumenhaltige Materialien

Asphaltmaterial besteht aus einigen äußerst komplexen Polymerkohlenwasserstoffen und diesen Kohlenwasserstoffderivaten nichtmetallischer (Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff) schwarzer oder schwarzbrauner fester, halbfester oder flüssiger Mischungen, hydrophoben Materialien, dichter Struktur, fast vollständig unlöslich in Wasser, nimmt kein Wasser auf, hat eine gute Wasserfestigkeit und wird daher häufig im Tiefbau verwendet, um Feuchtigkeit und Sickerwasser abzudichten. Asphalt gehört zu den organischen Bindemitteln und Sand, Stein und andere Mineralmischungen haben eine sehr gute Bindungsfähigkeit, der daraus resultierende Asphaltbeton ist das wichtigste Straßenbelagsmaterial für moderne Straßenprojekte. Material und Sand, Stein und andere Mineralmischungen haben eine sehr gute Bindungsfähigkeit, der daraus resultierende Asphaltbeton ist das wichtigste Straßenbelagsmaterial für moderne Straßenprojekte.

Zusammensetzung und Struktur von Erdölasphalt

1. Elementare Zusammensetzung

Erdölasphalt besteht aus einer Mischung verschiedener Kohlenwasserstoffe und nichtmetallischer Derivate (Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff). Die elementare Zusammensetzung besteht hauptsächlich aus Kohlenstoff (80 % – 87 %) und Wasserstoff (10 % – 15 %). Der Rest sind Nichtkohlenwasserstoffelemente wie Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff usw. (<3 %). Darüber hinaus sind einige Spurenelemente von Metallen enthalten.

2. Komponentenzusammensetzung

Normalerweise wird Asphalt in einige chemische Eigenschaften unterteilt, die ähnlich sind und deren technische Leistungsfähigkeit in gewissem Zusammenhang mit der chemischen Zusammensetzung der Gruppen steht. Diese Gruppen werden als „Komponenten“ bezeichnet. Die aktuellen Vorschriften Chinas sehen zwei Arten von Methoden vor: Dreikomponentenanalyse und Vierkomponentenanalyse.

Dreikomponentenanalyse von Erdölasphalt: Erdölasphalt, getrennt in die drei Komponenten Öl, Harz und Asphalten.

(1) Öl ist eine hellgelbe, transparente Flüssigkeit, die Asphalt seine Fließfähigkeit verleiht. Der Ölgehalt beeinflusst direkt die Weichheit, Rissbeständigkeit und den Schwierigkeitsgrad des Asphalts. In Chinas heimischem Asphalt ist im Öl oft Wachs enthalten. Bei der Analyse muss das Wachs auch vom Öl getrennt werden. Das Vorhandensein von Wachs macht den Asphalt bei hohen Temperaturen weich, was zu Fließphänomenen führt. Bei niedrigen Temperaturen wird der Asphalt spröde und hart, was zu Rissen führt. Da Wachs ein schädlicher Bestandteil ist, wird es häufig verwendet, um die Leistung von Asphaltentwachsungsverfahren zu verbessern.

(2) Harze sind rötlich-braune, viskose, halbfeste Harze mit hoher Temperaturempfindlichkeit und Schmelzpunkt unter 100 °C. Sie umfassen neutrale Harze und saure Harze. Neutrale Harze verleihen Asphalt eine gewisse Plastizität, Mobilität und Haftung. Mit zunehmendem Gehalt erhöhen sich die Haftung und Dehnung des Asphalts. Der Gehalt an sauren Harzen ist nicht hoch, aber die Aktivität ist hoch. Sie können Asphalt und andere Materialien verbessern, die Benetzung des Asphalts verbessern und Asphalt emulgieren.

(3) Asphaltene sind dunkelbraune Feststoffpartikel, die beim Erhitzen nicht schmelzen. Sie bestimmen die Haftung, Viskosität und Temperaturstabilität des Asphalts sowie die Härte und den Erweichungspunkt des Asphalts. Mit zunehmendem Asphaltengehalt nehmen Viskosität und Haftung des Asphalts sowie Härte und Temperaturstabilität zu.

Technische Normen für Erdölasphalt

Die technischen Normen für Erdölasphalt werden in verschiedene Asphaltarten und -standards (Klassen) unterteilt, damit Sie auswählen können. Derzeit wird Erdölasphalt hauptsächlich in drei Kategorien unterteilt: Straßenasphalt, Bauasphalt und gewöhnlicher Erdölasphalt.

Die Klassifizierung der Asphaltqualität basiert auf Asphaltpenetration, Duktilität, Erweichungspunkt und anderen Indikatoren. Die Nadelpenetration wird in die Asphaltqualität der Hauptindikatoren unterteilt. Bei derselben Sorte Erdölasphalt gilt: Je höher die Qualität, desto geringer die entsprechende Viskosität (je höher der Penetrationswert), desto besser die Duktilität (je größer die Plastizität), desto größer die Temperaturempfindlichkeit (je niedriger der Erweichungspunkt).

Auswahl von Erdölasphalt

Die Auswahl des Asphalts aus Erdöl sollte auf der Art des Projekts (Wohnungen, Straßen, Korrosion), den örtlichen klimatischen Bedingungen, dem Projektstandort (Ebene, Untergrund) und anderen zu berücksichtigenden Faktoren basieren. Da Asphalt hoher Qualität mehr Öl und Alterungsbeständigkeit aufweist als Asphalt niedriger Qualität, sollte man, um die Anforderungen der Räumlichkeiten zu erfüllen, versuchen, einen Asphalt hoher Qualität aus Erdöl zu wählen, um eine längere Lebensdauer zu gewährleisten.

(1) Straßenasphalt aus Erdöl Straßenasphalt aus Erdöl wird in Asphalt für schwere Befahrung, Asphalt für leichte Befahrung, emulgierten Asphalt, flüssigen Asphalt und modifizierten Asphalt unterteilt. Bei der Auswahl des Asphaltmaterials für Straßenbauprojekte sollten Verkehrs- und Klimaeigenschaften berücksichtigt werden. In Gebieten mit hohen Temperaturen im Süden sollte Asphalt mit hoher Viskosität gewählt werden, um sicherzustellen, dass die Asphaltfahrbahn im Sommer ausreichend stabil ist und keine Spurrillen usw. aufweist. In kalten Gebieten im Norden sollte Asphalt mit niedriger Viskosität gewählt werden, um sicherzustellen, dass die Asphaltfahrbahn bei niedrigen Temperaturen noch ein gewisses Maß an Verformungsfähigkeit aufweist, um Risse zu vermeiden.

2) Bau von Erdölasphalt Bau von Erdölasphalt hat eine geringere Nadelpenetration (viskos), einen hohen Erweichungspunkt (bessere Hitzebeständigkeit), aber eine geringere Dehnung (weniger plastische Eigenschaften) und wird hauptsächlich zur Herstellung von Ölpapier, Linoleum, Abdichtungsbeschichtungen und Asphaltfugen verwendet. Die meisten von ihnen werden bei Baubedachungsprojekten, unterirdischen Abdichtungsprojekten, Grabenabdichtungen, Korrosionsschutzprojekten und Rohrleitungskorrosionsschutzprojekten verwendet. Die Verwendung von Asphalt aus dickeren Filmen erhöht die Temperaturempfindlichkeit; gleichzeitig ist die schwarze Asphaltoberfläche ein guter Wärmeabsorptionskörper, im Allgemeinen ist die Oberflächentemperatur von Asphaltdächern im selben Bereich höher als bei anderen Materialien; Asphaltdächer erreichen eine Oberflächentemperatur, die 25 ℃ bis 30 ℃ höher ist als die höchste lokale Lufttemperatur. Um im Sommer Fließen zu vermeiden, sollte der Erweichungspunkt von Asphaltmaterialien für allgemeine Dächer auch höher sein als die maximale Dachtemperatur im Bereich von 20 bis 25 °C. Sie können Asphaltasphalt Nr. 10 oder Nr. 30 wählen. Wenn beispielsweise die Asphaltdachtemperatur in Wuhan und Changsha etwa 68 °C beträgt, sollte der Erweichungspunkt des Asphalts bei etwa 90 °C liegen. Bei niedrigen Temperaturen im Sommer ist das Fließen leicht; er sollte aber nicht zu hoch sein, da er sonst bei niedrigen Temperaturen im Winter leicht hart und spröde wird und sogar Risse bekommt. Für einige Teile, die nicht so leicht von der Temperatur beeinflusst werden, oder für Bereiche mit niedrigeren Temperaturen, wie z. B. unterirdische Abdichtungsdampfsperren usw., kann eine höhere Asphaltqualität gewählt werden, z. B. Asphalt Nr. 60 oder Nr. 100. Daher muss der Asphaltasphalt je nach Region, Projektumgebung und Anforderungen ausgewählt werden.

(3) gewöhnlicher Erdölasphalt Gewöhnlicher Erdölasphalt hat einen Wachsgehalt von bis zu 20 bis 30 %. Wenn die Asphalttemperatur den Erweichungspunkt erreicht, kann es leicht zu Fließerscheinungen kommen; das Eindringen von Paraffin in den Asphalt macht die Asphaltbindeschicht außerdem hitzebeständiger und die Bindekraft wird verringert. Daher ist es im Allgemeinen ungeeignet, in Projekten gewöhnlichen Erdölasphalt zu verwenden.

Kohlenasphalt

Kohlenasphalt ist ein Produkt der Kohledestillation (Kohlenteer), das durch Wiederaufbereitung gewonnen wird. Je nach Anwendung im Projekt sind die Anforderungen unterschiedlich, je nach Konsistenz kann man ihn in zwei Kategorien einteilen: Weichkohlenasphalt (flüssig, halbfest) und Hartkohlenasphalt (fest).

Kohlenasphalt besteht aus aromatischen Kohlenwasserstoffen und deren Sauerstoff-, Schwefel- und Kohlenstoffderivaten, wobei die Hauptelemente C, H, O, S und N sind. Die elementare Zusammensetzung von Kohlenasphalt ist durch das „Kohlenwasserstoffverhältnis“ gekennzeichnet, das viel größer ist als bei Erdölasphalt. Die Analysemethode für die chemischen Bestandteile von Kohlenasphalt ähnelt der von Erdölasphalt und kann in die fünf Bestandteile Öl, Weichharz, Hartharz, freier Kohlenstoff C1 und freier Kohlenstoff C2 unterteilt werden. Öl enthält Naphthalin, Anthracen, Phenol und andere gefährliche Substanzen, deren Gehalt begrenzt werden muss.

Kohlenasphalt und Erdölasphalt weisen im Vergleich folgende technische Unterschiede auf: geringere Temperaturbeständigkeit; bessere Haftung mit Mineralzuschlagstoffen; schlechte Klimabeständigkeit, schnelle Alterung; Korrosionsbeständigkeit, kann für die Korrosionsschutzbehandlung von Holz und anderen Oberflächen verwendet werden. Die technischen Indizes von Kohlenasphalt umfassen hauptsächlich: Viskosität, Destillationstest, Wassergehalt, Gehalt an toluolunlöslichem Stoff, Naphthalingehalt, Phenolgehalt usw. Unter ihnen ist die Viskosität von Kohlenasphalt der wichtigste Indikator für die Bewertung der Qualität von Kohlenasphalt, aber auch Kohlenasphalt wird basierend auf seiner Testmethode in verschiedene Güteklassen unterteilt, die denen von Erdölasphalt ähneln.

Die wichtigsten technischen Eigenschaften von Kohlenasphalt sind schlechter als die von Erdölasphalt, weshalb er in Bauprojekten weniger eingesetzt wird. Da er jedoch gute Korrosionsschutzeigenschaften besitzt, eignet er sich für unterirdische Abdichtungsschichten oder als Korrosionsschutzmaterial.

Modifizierter Asphalt

Moderne Tiefbauarbeiten erfordern nicht nur Asphalt mit besserer Leistung, sondern auch eine längere Lebensdauer, aber Asphaltmaterial altert aufgrund der Umwelt leicht. Durch eine Vielzahl technischer Maßnahmen werden dem herkömmlichen Asphaltmaterial andere Materialien hinzugefügt, um die Leistung des Asphalts weiter zu verbessern. Dies wird als modifizierter Asphalt bezeichnet. Der Zweck der Modifizierung besteht darin, die rheologischen Eigenschaften des Asphaltmaterials zu verbessern, die Haltbarkeit des Asphalts zu verlängern usw., um die Haftung von Asphalt und Zuschlagstoffen zu verbessern. Bei Anwendungen und Abdichtungsprojekten für Asphalt sind die wichtigsten Modifizierungszwecke hauptsächlich die ersten beiden Punkte.

Möglichkeit zur Verbesserung der rheologischen Eigenschaften von Asphalt

Die rheologischen Eigenschaften von Asphalt lassen sich auf viele Arten verbessern. Die Modifizierungswirkung ist mit den folgenden Arten von Modifikatoren besser:

(1) Harzmodifikatoren

Als asphaltmodifiziertes Harz werden hauptsächlich thermoplastische Harze verwendet, häufig Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), ataktisches Polypropylen (APP), Phenolharze, natürliches Kolophonium usw. Sie können die Viskosität von Asphalt verbessern, die Hochtemperaturstabilität verbessern und gleichzeitig die Zähigkeit von Asphalt erhöhen; die Verbesserung der Niedertemperaturleistung ist jedoch nicht offensichtlich.

(2) Kautschukmodifikator

Gummi ist ein wichtiger Modifikator für Asphalt. Asphalt und Asphalt lassen sich gut mischen, wodurch Asphalt und Gummi viele Vorteile haben, wie z. B. geringe Verformung bei hohen Temperaturen, Flexibilität bei niedrigen Temperaturen usw. Häufig verwendeter gummimodifizierter Asphalt umfasst hauptsächlich: chloroprenkautschukmodifizierter Asphalt, butylkautschukmodifizierter Asphalt, recycelter gummimodifizierter Asphalt und styrol-butadienkautschukmodifizierter Asphalt. Unter ihnen weist styrol-butadienkautschukmodifizierter Asphalt eine sehr gute Leistung auf, kann die Elastizität, Dehnung, Hochtemperaturstabilität und Tieftemperaturflexibilität, Ermüdungs- und Alterungsbeständigkeit und andere Eigenschaften von Asphalt erheblich verbessern, hauptsächlich für die Herstellung von wasserdichten Rolldächern oder wasserdichten Beschichtungen.

(3) Kautschuk- und Harzmischungsmodifikatoren

Gleichzeitig werden mit Gummi und Harz die Eigenschaften von Erdölasphalt verbessert, Asphalt kann sowohl Gummi- als auch Harzeigenschaften aufweisen und die Kosten senken. Vorbereitung, Verwendung von Rohstoffsorten, Verhältnissen und Produktionsprozess sind unterschiedlich, Sie können viele verschiedene Leistungsprodukte erhalten, hauptsächlich Spulen, Platten und Dichtungsmaterialien.

(4) Mikrofüllstoffmodifikatoren

Um die Hafteigenschaften und die Hitzebeständigkeit von Asphalt zu verbessern und die Temperaturempfindlichkeit von Asphalt zu verringern, wird normalerweise eine bestimmte Menge mineralischer Mikrofüllstoffe hinzugefügt. Häufig verwendete werden Flugasche, Vulkanasche, Schieferpulver, Talkumpuder, Kalkpulver, Glimmerpulver, Kieselgur und so weiter.

(5) Fasermodifikatoren

Asphalt kann durch die Mischung verschiedener Faserstoffe eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen und gleichzeitig die Zugfestigkeit bei niedrigen Temperaturen erhöhen. Häufig verwendete Faserstoffe sind: verschiedene synthetische Fasern (wie Polyethylenfasern, Polyesterfasern) und mineralische Asbestfasern.

Möglichkeiten zur Verlängerung der Haltbarkeit von Asphalt

Zurzeit werden zur Verbesserung der Haltbarkeit von Asphalt hauptsächlich einige der teureren chemischen Zusätze wie Antioxidantien usw. beigemischt. Die Verwendung von Antioxidantien muss jedoch durch Tests auf ihre Wirksamkeit hin überprüft werden. Die derzeit wirksamsten Zusätze zur Verbesserung der Haltbarkeit von Asphalt sind spezielle Rußzusätze. Durch die Vorbehandlung mit Rußzusätzen kann „rußmodifizierter Asphalt“ hergestellt werden.