Введение, классификация, стандарты, использование битума

Битумные материалы

Асфальтовый материал состоит из некоторых чрезвычайно сложных полимерных углеводородов и этих углеводородов неметаллических (кислород, сера, азот) производных черного или черно-коричневого твердого, полутвердого или жидких смесей, гидрофобных материалов, плотной структуры, почти полностью нерастворим в воде, не впитывает воду, обладает хорошей водонепроницаемостью, поэтому широко используется в гражданском строительстве для защиты от влаги, влаги и просачивания; асфальт относится к органическим вяжущим материалам, а также песчаные, щебневые и другие минеральные смеси обладают очень хорошей связующей способностью, полученный асфальтобетон является важнейшим материалом для дорожных покрытий для современных дорожных проектов. Материал, а также песчаные, щебневые и другие минеральные смеси обладают очень хорошей связующей способностью, изготовленный из асфальтобетона является важнейшим материалом для дорожных покрытий для современных дорожных проектов.

Состав и структура нефтяного асфальта

1. Элементный состав

Нефтяной асфальт состоит из смеси различных углеводородов и неметаллических производных (кислород, сера, азот), основными элементами которого являются углерод (80% ~ 87%) и водород (10% ~ 15%); остальные элементы — неуглеводородные, такие как кислород, сера, азот и т. д. (<3%); кроме того, присутствуют некоторые следы металлов.

2. Компонентный состав

Обычно асфальт разделяют на несколько групп, свойства которых схожи с техническими характеристиками, имеющими определённую связь с химическим составом. Эти группы называются «компонентами». Действующие в Китае нормативные акты предусматривают трёхкомпонентный и четырёхкомпонентный анализы двумя методами.

Трехкомпонентный анализ нефтяного асфальта, разделенного на три компонента: масло, смолы и асфальтены.

(1) Масло – это светло-жёлтая прозрачная жидкость, придающая асфальту текучесть. Содержание масла напрямую влияет на мягкость асфальта, трещиностойкость и сложность строительства. В составе китайского асфальта в масле часто содержится воск, поэтому при анализе воск следует отделять от масла. Присутствие воска при высоких температурах размягчает асфальт, что приводит к текучести; при низких температурах асфальт становится хрупким и твёрдым, что приводит к растрескиванию. Поскольку воск является вредным компонентом, его часто используют для повышения эффективности метода депарафинизации асфальта.

(2) Смола красновато-коричневого цвета, вязкая, полутвердая, с высокой температурной чувствительностью и температурой плавления ниже 100 °C, включая нейтральные и кислые смолы. Нейтральные смолы обеспечивают асфальту определенную пластичность, подвижность и адгезию. Увеличение их содержания приводит к повышению адгезии и удлинения при разрыве; содержание кислых смол невелико, но их активность высока, что позволяет улучшить свойства асфальта и других материалов, улучшить смачиваемость асфальта и создать эмульсию.

(3) Асфальтены – твёрдые частицы тёмно-коричневого цвета, не плавящиеся при нагревании, определяющие адгезию, вязкость и температурную стабильность асфальта, а также твёрдость и температуру размягчения. С увеличением содержания асфальтенов увеличиваются вязкость и адгезия асфальта, твёрдость и температурная стабильность.

Технические стандарты нефтяного асфальта

Технические стандарты на нефтяной асфальт подразделяются на различные типы асфальта и стандартные (сортовые) марки для удобства выбора. В настоящее время нефтяной асфальт в основном делится на три категории: дорожный нефтяной асфальт, строительный нефтяной асфальт и обычный нефтяной асфальт.

Классификация асфальтобетона основана на пенетрации, пластичности, температуре размягчения и других показателях. Для одной и той же марки нефтяного битума, чем выше марка, тем меньше соответствующая вязкость (больше значение пенетрации), лучше пластичность (выше пластичность), выше температурная чувствительность (ниже температура размягчения).

Выбор нефтяного асфальта

Выбор нефтяного битума должен основываться на характере проекта (жилищное строительство, дороги, коррозия), местных климатических условиях, месте строительства (ровная местность, подземная прокладка) и других факторах. Высокосортный битум содержит больше масел, чем низкосортный, и обладает большей устойчивостью к старению, поэтому для соответствия требованиям объекта следует выбирать высококачественный нефтяной битум, чтобы обеспечить более длительный срок службы.

(1) Дорожный нефтяной асфальт. Дорожный нефтяной асфальт подразделяется на нефтяной асфальт для интенсивного движения, нефтяной асфальт для легкого движения, эмульгированный нефтяной асфальт, жидкий нефтяной асфальт и модифицированный асфальт. При выборе асфальтобетонных материалов для дорожного проекта следует учитывать особенности дорожного движения и климатические условия. В районах с высокой температурой на юге следует выбирать нефтяной асфальт с высокой вязкостью, чтобы обеспечить достаточную устойчивость асфальтового покрытия подъездной дороги летом, отсутствие колейности и т. д.; а в районах с холодной температурой на севере следует выбирать нефтяной асфальт с низкой вязкостью, чтобы обеспечить достаточную деформируемость асфальтового покрытия при низких температурах и избежать растрескивания.

2) строительство нефтяного асфальта строительство нефтяного асфальта иглы проникают меньше (вязкость), высокая температура размягчения (термостойкость лучше), но меньше удлинение (менее пластично), в основном используется для изготовления промасленной бумаги, линолеума, гидроизоляционных покрытий и асфальтовых закладных швов и так далее. Большинство из них используются в строительных кровельных проектах, подземных гидроизоляционных проектах, гидроизоляции траншей, антикоррозионных проектах и ​​проектах по защите трубопроводов от коррозии. Использование асфальта, изготовленного из более толстой пленки, увеличивает чувствительность к температуре; в то же время поверхность черного асфальта является хорошим теплопоглощающим телом, как правило, в той же области температура поверхности асфальтовой кровли выше, чем у других материалов; асфальтовая кровля для достижения температуры поверхности на 25 ℃ ~ 30 ℃ выше, чем самая высокая местная температура воздуха. Чтобы избежать летнего течения, температура размягчения асфальтовых материалов для общих кровель также должна быть выше максимальной температуры крыши в регионе 20 ℃ ~ 25 ℃, вы можете выбрать нефтяной асфальт № 10 или № 30. Например, температура асфальтовой крыши в Ухане, Чанше около 68 ℃, температура размягчения асфальта должна быть выбрана в пределах 90 ℃ или около того, низкая летняя текучесть; но не должна быть слишком высокой, в противном случае зимой низкие температуры легко становятся твердыми и хрупкими, и даже трескаются. Некоторые части, которые нелегко подвержены воздействию температуры, или области с более низкой температурой, такие как подземная гидроизоляция, пароизоляция и т. Д., Можно выбрать более высокий класс асфальта, такой как асфальт № 60 или № 100. Таким образом, выбор нефтяного асфальта в соответствии с регионом, окружающей средой проекта и требованиями.

(3) Обычный нефтяной асфальт. Содержание парафина в обычном нефтяном асфальте достигает 20–30%. При достижении температуры размягчения асфальта легко возникает явление текучести; проникновение парафина в асфальт также снижает термостойкость связующего слоя и прочность сцепления. Поэтому использование обычного нефтяного асфальта в данном проекте, как правило, нецелесообразно.

Угольный асфальт

Каменноугольный асфальт – это продукт перегонки угля (каменноугольной смолы), получаемый путём вторичной переработки. В зависимости от области применения и консистенции, асфальтобетон подразделяется на два вида: мягкий (жидкий, полутвёрдый) и твёрдый (твёрдый).

Каменноугольный асфальт состоит из ароматических углеводородов и их смеси, включающей кислород, серу и углерод. Основными элементами являются C, H, O, S и N. Элементный состав каменноугольного асфальта характеризуется «углеводородным соотношением», которое значительно больше, чем у нефтяного асфальта. Химический состав каменноугольного асфальта по методу анализа аналогичен нефтяному асфальту и может быть разделен на: масло, мягкую смолу, твердую смолу, свободный углерод C1 и свободный углерод C2. Содержание нафталина, антрацена, фенола и других опасных веществ в масле должно быть ограничено.

Каменноугольный асфальт и нефтяной асфальт имеют следующие технические различия: более низкую температурную стабильность; лучшую адгезию с минеральными заполнителями; низкую климатическую устойчивость, быстрое старение; коррозионную стойкость, может использоваться для антикоррозионной обработки древесины и других поверхностей. Технические показатели каменноугольного асфальта включают в себя: вязкость, испытание на разгонку, содержание воды, содержание нерастворимых в толуоле веществ, содержание нафталина, содержание фенола и т.д. Среди них, вязкость каменноугольного асфальта является важнейшим показателем оценки качества каменноугольного асфальта. Кроме того, каменноугольный асфальт подразделяется на марки в зависимости от метода испытания, аналогичного нефтяному асфальту.

По основным техническим свойствам каменноугольный асфальт уступает нефтяному, реже применяется в строительстве, однако обладает хорошими антикоррозионными свойствами, благодаря чему подходит для подземной гидроизоляции или в качестве антикоррозионного материала.

Модифицированный асфальт

Современное гражданское строительство требует не только асфальта с улучшенными эксплуатационными характеристиками, но и более длительного срока службы, однако асфальтобетонные материалы подвержены старению под воздействием окружающей среды. Благодаря различным техническим мерам, в традиционные асфальтобетонные материалы добавляют другие компоненты для дальнейшего улучшения эксплуатационных характеристик, что называется модифицированным асфальтом. Целью модификации является улучшение реологических свойств асфальтобетонных материалов, увеличение срока службы асфальта и т.д., а также улучшение адгезии асфальта к заполнителям. В проектах по применению и гидроизоляции асфальта наиболее важными являются первые два пункта.

Способ улучшения реологических свойств асфальта

Улучшить реологические свойства асфальта можно различными способами, эффект модификации лучше при использовании следующих типов модификаторов:

(1) модификаторы смол

В качестве модифицированных асфальтобетонных смол в основном используются термопластичные смолы, обычно полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП), атактический полипропилен (АПП), фенольные смолы, натуральная канифоль и т. д. Они могут улучшить вязкость асфальта, повысить его устойчивость к высоким температурам и одновременно повысить прочность; однако улучшение низкотемпературных характеристик неочевидно.

(2) резиновый модификатор

Каучук является важным модификатором асфальта, асфальт хорошо смешивается с асфальтом, что позволяет создавать асфальт с резиной, обладающей множеством преимуществ, таких как малая деформация при высоких температурах, гибкость при низких температурах и т. д. К обычно используемым асфальтобетонным модификаторам относятся: асфальт, модифицированный хлоропреновым каучуком, асфальт, модифицированный бутилкаучуком, асфальт, модифицированный переработанной резиной, асфальт, модифицированный стирол-бутадиеновым каучуком. Среди них асфальт, модифицированный стирол-бутадиеновым каучуком, обладает очень хорошими эксплуатационными характеристиками, может значительно улучшить эластичность асфальта, удлинение, стабильность при высоких температурах и гибкость при низких температурах, усталостную стойкость и старение, а также другие свойства, в основном используемые для производства гидроизоляционных рулонных кровель или гидроизоляционных покрытий.

(3) модификаторы смесей резины и смолы

Одновременно с улучшением свойств нефтяного битума, каучука и смолы, асфальт может придать ему свойства как каучука, так и смолы, а также снизить стоимость. Подготовка, использование различных видов сырья, соотношения и производственный процесс различаются, что позволяет получать продукцию с различными эксплуатационными характеристиками, в основном рулоны, листы и уплотнительные материалы.

(4) модификаторы микронаполнителя

Для улучшения адгезионных свойств асфальта, повышения его термостойкости и снижения его термочувствительности обычно добавляют определённое количество минеральных микронаполнителей. Обычно используются летучая зола, вулканический пепел, сланцевый порошок, тальк, известковый порошок, слюдяной порошок, диатомит и т. д.

(5) модификаторы волокон

В смеси с различными волокнистыми материалами асфальт может обладать значительной термостойкостью, одновременно повышая прочность на разрыв при низких температурах. В качестве волокнистых материалов обычно используются различные синтетические волокна (например, полиэтиленовые, полиэфирные) и минеральные асбестовые волокна.

Способы продления срока службы асфальта

В настоящее время для повышения долговечности асфальтобетона в основном используются более дорогие химические добавки, такие как антиоксиданты и т.д.; однако применение антиоксидантов должно быть проверено на эффективность технологии. В настоящее время наиболее эффективными добавками для повышения долговечности асфальтобетона являются специальные добавки для предварительной обработки техническим углеродом, такие как «асфальтобетон, модифицированный техническим углеродом».