Pendahuluan, Klasifikasi, Standar, Penggunaan Bitumen

Bahan bitumen

Material aspal terdiri dari beberapa hidrokarbon polimer yang sangat kompleks, dan hidrokarbon ini merupakan turunan non-logam (oksigen, sulfur, nitrogen) yang berwarna hitam atau hitam kecokelatan, berbentuk padat, semi-padat, atau cair. Material ini bersifat hidrofobik, berstruktur padat, hampir tidak larut dalam air, tidak menyerap air, dan memiliki sifat kedap air yang baik, sehingga banyak digunakan dalam teknik sipil untuk kedap air, tahan air, dan rembesan. Aspal termasuk dalam material semen organik. Campuran pasir, batu, dan mineral lainnya memiliki daya rekat yang sangat baik. Aspal beton yang dihasilkan merupakan material perkerasan terpenting untuk proyek jalan modern. Material ini memiliki daya rekat yang sangat baik sehingga aspal beton merupakan material perkerasan terpenting untuk proyek jalan modern.

Komposisi dan struktur aspal minyak bumi

1. Komposisi unsur

Aspal minyak bumi tersusun atas berbagai macam hidrokarbon dan turunan non-logam (oksigen, sulfur, nitrogen) dari campurannya, komposisi unsur utamanya adalah karbon (80% ~ 87%), hidrogen (10% ~ 15%); sisanya adalah unsur-unsur non-hidrokarbon seperti oksigen, sulfur, nitrogen, dan lain-lain (<3%); selain itu terdapat pula beberapa unsur jejak logam.

2. Komposisi komponen

Biasanya, aspal dibagi menjadi beberapa kelompok berdasarkan sifat kimia yang mirip dengan kinerja tekniknya. Kelompok-kelompok ini disebut "komponen". Peraturan Tiongkok saat ini memiliki dua jenis metode analisis tiga komponen dan analisis empat komponen.

Analisis tiga komponen aspal minyak bumi aspal minyak bumi dipisahkan menjadi tiga komponen minyak, resin dan aspalten.

(1) Minyak merupakan cairan transparan berwarna kuning muda yang memberikan fluiditas pada aspal. Besarnya kandungan minyak secara langsung memengaruhi kelembutan aspal, ketahanan retak, dan kesulitan konstruksi. Aspal domestik Tiongkok seringkali mengandung lilin dalam minyaknya, sehingga dalam analisisnya juga harus dipisahkan dari minyak dan lilin. Keberadaan lilin akan melunakkan material aspal pada suhu tinggi, sehingga terjadi fenomena aliran; pada suhu rendah akan membuat aspal menjadi getas dan keras, sehingga mengakibatkan keretakan. Karena lilin merupakan komponen berbahaya, lilin sering digunakan untuk meningkatkan kinerja metode dewaxing aspal.

(2) Resin semipadat kental berwarna coklat kemerahan, sensitif terhadap suhu tinggi, dan memiliki titik leleh di bawah 100℃, termasuk resin netral dan resin asam. Resin netral memberikan plastisitas, mobilitas, dan daya rekat aspal tertentu, sehingga meningkatkan kandungan resin netral, sehingga daya rekat dan elongasi aspal meningkat. Kandungan resin asam tidak banyak, tetapi aktivitasnya tinggi, yang dapat meningkatkan kinerja aspal dan material lainnya, meningkatkan pembasahan aspal, dan dapat mengemulsi aspal.

(3) Aspalten untuk partikel padat berwarna coklat tua, pemanasan tidak meleleh, hal ini menentukan daya rekat aspal, viskositas, dan stabilitas suhu, serta kekerasan dan titik lembek aspal. Meningkatnya kandungan aspalten akan meningkatkan viskositas, daya rekat aspal, kekerasan, dan stabilitas suhu.

Standar teknis aspal minyak bumi

Standar teknis aspal minyak bumi akan dibagi menjadi beberapa jenis aspal dan standar (mutu) agar dapat dipilih. Saat ini, aspal minyak bumi terutama dibagi menjadi tiga kategori: aspal minyak bumi untuk jalan raya, aspal minyak bumi untuk konstruksi, dan aspal minyak bumi biasa.

Klasifikasi mutu aspal didasarkan pada penetrasi aspal, daktilitas, titik lembek, dan indikator lainnya. Penetrasi jarum dibagi menjadi beberapa indikator utama mutu aspal. Untuk jenis aspal minyak bumi yang sama, semakin tinggi mutunya, semakin kecil viskositasnya (semakin besar nilai penetrasinya), semakin baik daktilitasnya (semakin besar plastisitasnya), dan semakin besar sensitivitas suhunya (semakin rendah titik lembeknya).

Pemilihan aspal minyak bumi

Pemilihan aspal minyak bumi harus didasarkan pada sifat proyek (perumahan, jalan, korosi), kondisi iklim setempat, lokasi proyek (datar, bawah tanah), dan faktor-faktor lain yang perlu dipertimbangkan. Aspal bermutu tinggi memiliki kandungan minyak yang lebih tinggi dibandingkan aspal bermutu rendah, sehingga untuk memenuhi persyaratan lokasi, sebaiknya pilih aspal minyak bumi bermutu tinggi agar masa pakainya lebih lama.

(1) Aspal jalan raya dibagi menjadi aspal jalan raya untuk lalu lintas berat, aspal jalan raya ringan, aspal jalan raya emulsi, aspal jalan raya cair, dan aspal modifikasi. Pemilihan material aspal untuk proyek jalan raya harus mempertimbangkan karakteristik lalu lintas dan iklim. Daerah bersuhu tinggi di selatan sebaiknya memilih aspal jalan raya dengan viskositas tinggi untuk memastikan jalan masuk aspal di musim panas memiliki stabilitas yang cukup, tidak berlubang, dll.; sedangkan daerah dingin di utara sebaiknya memilih aspal jalan raya dengan viskositas rendah untuk memastikan jalan masuk aspal masih memiliki kapasitas deformasi tertentu pada suhu rendah, untuk menghindari keretakan.

2) konstruksi aspal minyak bumi konstruksi aspal minyak bumi penetrasi jarum lebih kecil (kental), titik pelunakan tinggi (tahan panas lebih baik), tetapi kurang elongasi (kurang plastik), terutama digunakan untuk pembuatan kertas minyak, linoleum, pelapis kedap air dan sambungan tertanam aspal dan sebagainya. Sebagian besar digunakan dalam proyek atap bangunan, proyek kedap air bawah tanah, kedap air parit, proyek anti-korosi dan proyek anti-korosi pipa. Penggunaan aspal yang terbuat dari film yang lebih tebal, meningkatkan sensitivitas terhadap suhu; pada saat yang sama, permukaan aspal hitam adalah badan penyerap panas yang baik, umumnya di area yang sama dari suhu permukaan atap aspal daripada bahan lain yang tinggi; atap aspal untuk mencapai suhu permukaan 25 ℃ ~ 30 ℃ lebih tinggi dari suhu udara lokal tertinggi. Untuk menghindari aliran musim panas, titik pelunakan bahan aspal untuk atap umum juga harus lebih tinggi dari suhu maksimum atap di wilayah 20 ℃ ~ 25 ℃, Anda dapat memilih aspal minyak bumi No. 10 atau No. 30. Misalnya, suhu atap aspal Wuhan, Changsha sekitar 68 ℃, titik pelunakan aspal harus dipilih dalam 90 ℃ atau lebih, musim panas yang rendah mudah mengalir; tetapi tidak boleh terlalu tinggi, jika tidak, suhu rendah musim dingin mudah menjadi keras dan getas, dan bahkan retak. Beberapa bagian yang tidak mudah terpengaruh oleh suhu, atau area suhu yang lebih rendah, seperti penghalang uap kedap air bawah tanah, dll., dapat memilih aspal kelas yang lebih tinggi, seperti aspal No. 60 atau No. 100. Oleh karena itu, pilihan aspal minyak bumi sesuai dengan wilayah, lingkungan proyek, dan persyaratan.

(3) Aspal minyak bumi biasa. Kandungan lilin aspal minyak bumi biasa dapat mencapai 20% hingga 30%. Ketika suhu aspal mencapai titik lunak, fenomena aliran mudah terjadi; penetrasi parafin ke dalam aspal juga akan membuat lapisan pengikat aspal kehilangan ketahanan panasnya dan mengurangi daya rekat. Oleh karena itu, penggunaan aspal minyak bumi biasa dalam proyek umumnya kurang tepat.

Aspal batubara

Aspal batubara merupakan produk distilasi batubara (tar batubara) yang diperoleh melalui proses daur ulang. Berdasarkan penerapannya dalam berbagai kebutuhan proyek, aspal batubara dapat dibagi menjadi dua kategori berdasarkan konsistensinya: aspal batubara lunak (cair, semi-padat) dan aspal batubara keras (padat).

Aspal batubara terdiri dari hidrokarbon aromatik beserta oksigen, sulfur, dan turunan karbonnya. Unsur-unsur utamanya adalah C, H, O, S, dan N. Komposisi unsur aspal batubara dicirikan oleh "rasio hidrokarbon" yang jauh lebih besar daripada aspal minyak bumi. Metode analisis komponen kimia aspal batubara serupa dengan aspal minyak bumi, yaitu dapat dipisahkan menjadi: minyak, resin lunak, resin keras, karbon bebas C1, dan karbon bebas C2. Lima komponen tersebut; yang mengandung naftalena, antrasena, fenol, dan zat berbahaya lainnya dalam minyak, harus dibatasi.

Aspal batubara dan aspal minyak bumi memiliki perbedaan sifat teknis sebagai berikut: stabilitas suhu yang lebih rendah; daya rekat yang lebih baik pada agregat mineral; stabilitas iklim yang buruk, penuaan yang cepat; ketahanan korosi, dan dapat digunakan untuk perawatan anti-korosi pada kayu dan permukaan lainnya. Indeks teknis aspal batubara terutama meliputi: viskositas, uji distilasi, kadar air, kadar toluena yang tidak larut, kadar naftalena, kadar fenol, dan sebagainya. Di antara indikator-indikator tersebut, viskositas aspal batubara merupakan indikator terpenting dalam evaluasi kualitas aspal batubara. Namun, aspal batubara juga dibagi berdasarkan metode pengujiannya, sehingga kualitasnya mirip dengan aspal minyak bumi.

Sifat teknis utama aspal batubara lebih buruk daripada aspal minyak bumi, lebih jarang digunakan dalam proyek konstruksi; tetapi sifat anti korosinya bagus, sehingga cocok untuk lapisan kedap air bawah tanah atau sebagai material anti korosi.

Aspal yang dimodifikasi

Teknik sipil modern tidak hanya membutuhkan aspal dengan kinerja yang lebih baik, tetapi juga masa pakai yang lebih panjang. Namun, material aspal rentan terhadap penuaan akibat lingkungan. Melalui berbagai langkah teknis, material lain ditambahkan ke dalam material aspal tradisional untuk lebih meningkatkan kinerja aspal, yang dikenal sebagai aspal modifikasi. Tujuan modifikasi adalah untuk meningkatkan sifat reologi material aspal, memperpanjang daya tahan aspal, dan sebagainya, serta meningkatkan daya rekat aspal dan agregat. Dalam aplikasi dan proyek waterproofing aspal, tujuan modifikasi yang paling penting adalah dua poin pertama.

Cara meningkatkan sifat reologi aspal

Meningkatkan sifat reologi aspal dengan banyak cara, efek modifikasi lebih baik dengan jenis pengubah berikut:

(1) pengubah resin

Resin termoplastik yang umum digunakan sebagai aspal modifikasi adalah polietilen (PE), polipropilena (PP), polipropilena ataktik (APP), resin fenolik, damar alam, dan sebagainya. Resin-resin ini dapat meningkatkan viskositas aspal, meningkatkan stabilitas suhu tinggi, sekaligus meningkatkan ketangguhan aspal; tetapi peningkatan kinerja suhu rendah belum terlihat jelas.

(2) pengubah karet

Karet merupakan pengubah aspal yang penting. Aspal dan aspal memiliki daya campur yang baik. Banyak keuntungan yang dapat diperoleh dari pencampuran aspal dengan karet, seperti deformasi suhu tinggi yang kecil dan fleksibilitas suhu rendah. Aspal modifikasi karet yang umum digunakan antara lain: aspal modifikasi karet kloroprena, aspal modifikasi karet butil, aspal modifikasi karet daur ulang, dan aspal modifikasi karet stirena-butadiena. Di antara aspal modifikasi karet stirena-butadiena, kinerja aspal modifikasi karet stirena-butadiena sangat baik. Hal ini dapat meningkatkan elastisitas, elongasi, stabilitas suhu tinggi, fleksibilitas suhu rendah, ketahanan lelah, dan ketahanan penuaan aspal secara signifikan. Hal ini terutama digunakan untuk produksi atap gulung kedap air atau pelapis kedap air.

(3) pengubah campuran karet dan resin

Bersamaan dengan peningkatan sifat aspal minyak bumi dengan karet dan resin, aspal dapat meningkatkan sifat karet dan resin, sekaligus menurunkan biaya. Persiapan, penggunaan bahan baku, rasio, dan proses produksinya berbeda-beda, sehingga Anda bisa mendapatkan berbagai macam produk dengan kinerja berbeda, terutama gulungan, lembaran, dan bahan penyegel.

(4) pengubah pengisi mikro

Untuk meningkatkan sifat adhesif aspal dan ketahanan panas, sensitivitas suhu aspal dapat dikurangi dengan menambahkan sejumlah mineral pengisi mikro. Bahan pengisi yang umum digunakan antara lain abu terbang, abu vulkanik, bubuk serpih, bedak talk, bubuk kapur, bubuk mika, tanah diatom, dan sebagainya.

(5) pengubah serat

Dalam campuran aspal dengan berbagai macam serat, aspal dapat memberikan stabilitas suhu tinggi yang signifikan, sekaligus meningkatkan kekuatan tarik pada suhu rendah. Serat yang umum digunakan antara lain berbagai macam serat sintetis (seperti serat polietilena, serat poliester) dan serat mineral asbes.

Cara memperpanjang daya tahan aspal

Saat ini, untuk meningkatkan ketahanan aspal, metode yang umum digunakan adalah dengan mencampurkan beberapa aditif kimia yang lebih mahal, seperti antioksidan, dll.; namun, penggunaan antioksidan harus diidentifikasi melalui uji efektivitas teknologinya. Saat ini, aditif yang paling efektif untuk meningkatkan ketahanan aspal adalah karbon hitam khusus, yaitu karbon hitam yang telah melalui proses pra-perlakuan dengan aditif, yaitu "aspal modifikasi karbon hitam".