Giới thiệu, Phân loại, Tiêu chuẩn, Công dụng của Bitum

Vật liệu bitum

Vật liệu nhựa đường được cấu tạo từ một số hydrocacbon polyme cực kỳ phức tạp và các hydrocacbon này là dẫn xuất phi kim loại (oxy, lưu huỳnh, nitơ) của hỗn hợp rắn, bán rắn hoặc lỏng màu đen hoặc đen nâu, vật liệu kỵ nước, cấu trúc đặc, hầu như không tan trong nước, không hấp thụ nước, có khả năng chống thấm tốt, do đó được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật dân dụng chống thấm, chống ẩm và chống thấm; nhựa đường thuộc về vật liệu xi măng hữu cơ, và cát, đá và các hỗn hợp khoáng chất khác có khả năng liên kết rất tốt, bê tông nhựa đường thu được là vật liệu mặt đường quan trọng nhất cho các dự án đường bộ hiện đại. Vật liệu và hỗn hợp cát, đá và các khoáng chất khác có khả năng liên kết rất tốt, làm bằng bê tông nhựa đường là vật liệu mặt đường quan trọng nhất cho các dự án đường bộ hiện đại.

Thành phần và cấu trúc của nhựa đường dầu mỏ

1. Thành phần nguyên tố

Nhựa đường dầu mỏ được cấu tạo từ hỗn hợp nhiều loại hydrocacbon và các dẫn xuất phi kim loại (oxy, lưu huỳnh, nitơ), thành phần nguyên tố gồm cacbon chính (80% ~ 87%), hydro (10% ~ 15%); còn lại là các nguyên tố phi hydrocacbon như oxy, lưu huỳnh, nitơ... (<3%); ngoài ra còn có một số nguyên tố vi lượng của kim loại.

2. Thành phần cấu tạo

Thông thường nhựa đường được phân chia thành một số tính chất hóa học tương tự như hiệu suất kỹ thuật của nó có mối liên hệ nhất định với thành phần hóa học của nhóm, các nhóm này được gọi là "thành phần". Quy định hiện hành của Trung Quốc có phân tích ba thành phần và phân tích bốn thành phần của hai loại phương pháp.

Phân tích ba thành phần nhựa đường dầu mỏ Nhựa đường dầu mỏ được tách thành ba thành phần dầu, nhựa và asphaltene.

(1) dầu cho chất lỏng trong suốt màu vàng nhạt, tạo độ chảy của nhựa đường, lượng dầu ảnh hưởng trực tiếp đến độ mềm của nhựa đường, khả năng chống nứt và độ khó thi công. Nhựa đường trong nước của Trung Quốc trong dầu thường chứa sáp, trong quá trình phân tích cũng nên tách sáp ra khỏi dầu. Sự có mặt của sáp sẽ làm cho vật liệu nhựa đường ở nhiệt độ cao trở nên mềm, dẫn đến hiện tượng chảy; ở nhiệt độ thấp sẽ làm cho nhựa đường trở nên giòn và cứng, dẫn đến nứt. Vì sáp là thành phần có hại nên thường được sử dụng để cải thiện hiệu suất của phương pháp tẩy sáp nhựa đường.

(2) nhựa cho bán rắn nhớt màu nâu đỏ, độ nhạy nhiệt độ cao, điểm nóng chảy dưới 100 ℃, bao gồm nhựa trung tính và nhựa axit. Nhựa trung tính để nhựa đường có độ dẻo, tính lưu động và độ bám dính nhất định, và hàm lượng của nó tăng lên, độ bám dính của nhựa đường và độ giãn dài tăng lên; hàm lượng nhựa axit không nhiều, nhưng hoạt tính lớn, có thể cải thiện nhựa đường và các vật liệu khác, cải thiện độ ướt của nhựa đường, nhựa đường có thể được nhũ hóa.

(3) asphaltene đối với các hạt rắn màu nâu sẫm, nhiệt không tan chảy, nó quyết định độ bám dính của nhựa đường, độ nhớt và độ ổn định nhiệt độ, cũng như độ cứng của nhựa đường, điểm làm mềm. Hàm lượng asphaltene tăng, độ nhớt và độ bám dính của nhựa đường tăng, độ cứng và độ ổn định nhiệt độ.

Tiêu chuẩn kỹ thuật nhựa đường dầu mỏ

Tiêu chuẩn kỹ thuật nhựa đường dầu mỏ sẽ được chia thành các loại nhựa đường và tiêu chuẩn (cấp) khác nhau, để lựa chọn. Hiện nay, nhựa đường dầu mỏ chủ yếu được chia thành ba loại: nhựa đường dầu mỏ đường bộ, nhựa đường dầu mỏ xây dựng và nhựa đường dầu mỏ thông thường.

Trong phân loại cấp nhựa đường, dựa trên độ thấm nhựa đường, độ dẻo, điểm mềm và các chỉ số khác. Độ thấm kim được chia thành cấp nhựa đường của các chỉ số chính. Đối với cùng một loại nhựa đường dầu mỏ, cấp càng lớn, độ nhớt tương ứng càng nhỏ (giá trị độ thấm càng lớn), độ dẻo càng tốt (độ dẻo càng lớn), độ nhạy nhiệt độ càng lớn (điểm mềm càng thấp).

Lựa chọn nhựa đường dầu mỏ

Việc lựa chọn nhựa đường dầu mỏ phải dựa trên bản chất của dự án (nhà ở, đường sá, ăn mòn), điều kiện khí hậu địa phương, địa điểm dự án (mức độ, ngầm) và các yếu tố khác cần xem xét. Do nhựa đường cấp cao hơn nhựa đường cấp thấp chứa nhiều dầu hơn, khả năng chống lão hóa, vì vậy để đáp ứng các yêu cầu của tiền đề, nên cố gắng chọn nhựa đường cấp cao, để đảm bảo rằng có tuổi thọ sử dụng lâu hơn.

(1) Đường nhựa dầu mỏ Đường nhựa dầu mỏ được chia thành đường nhựa dầu mỏ giao thông nặng, đường nhựa dầu mỏ giao thông nhẹ, đường nhựa dầu mỏ nhũ tương, đường nhựa dầu mỏ lỏng và đường nhựa biến tính. Việc lựa chọn vật liệu nhựa đường cho dự án đường bộ nên được xem xét đặc điểm giao thông và khí hậu. Các khu vực có nhiệt độ cao ở phía Nam nên chọn đường nhựa dầu mỏ có độ nhớt cao để đảm bảo đường lái xe nhựa đường mùa hè có đủ độ ổn định, không bị lún, v.v.; và các khu vực lạnh ở phía Bắc nên chọn đường nhựa dầu mỏ có độ nhớt thấp để đảm bảo đường lái xe nhựa đường ở nhiệt độ thấp vẫn có một mức độ biến dạng nhất định, để tránh nứt.

2) thi công nhựa đường dầu mỏ thi công nhựa đường dầu mỏ kim đâm xuyên nhỏ hơn (nhớt), điểm làm mềm cao (chịu nhiệt tốt hơn), nhưng độ giãn dài ít hơn (ít dẻo hơn), chủ yếu được sử dụng để sản xuất giấy dầu, vải sơn, lớp phủ chống thấm và mối nối nhúng nhựa đường, v.v. Hầu hết chúng được sử dụng trong các dự án lợp mái, dự án chống thấm ngầm, chống thấm rãnh, dự án chống ăn mòn và dự án chống ăn mòn đường ống. Việc sử dụng nhựa đường làm bằng màng dày hơn, tăng độ nhạy cảm với nhiệt độ; đồng thời, bề mặt nhựa đường đen là vật hấp thụ nhiệt tốt, nói chung trong cùng một khu vực nhiệt độ bề mặt lợp nhựa đường cao hơn các vật liệu khác; lợp nhựa đường để đạt được nhiệt độ bề mặt cao hơn 25 ℃ ~ 30 ℃ so với nhiệt độ không khí cục bộ cao nhất. Để tránh chảy mùa hè, điểm mềm của vật liệu nhựa đường cho mái nhà nói chung cũng phải cao hơn nhiệt độ tối đa của mái nhà trong khu vực 20 ℃ ~ 25 ℃, bạn có thể chọn nhựa đường dầu mỏ số 10 hoặc số 30. Ví dụ, nhiệt độ mái nhựa đường Vũ Hán, Trường Sa khoảng 68 ℃, điểm mềm của nhựa đường nên được chọn trong khoảng 90 ℃, mùa hè thấp dễ chảy; nhưng không được quá cao, nếu không nhiệt độ thấp mùa đông dễ cứng và giòn, thậm chí nứt. Một số bộ phận không dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ hoặc các khu vực có nhiệt độ thấp hơn, chẳng hạn như rào cản hơi nước chống thấm ngầm, v.v., có thể chọn loại nhựa đường cao cấp hơn, chẳng hạn như nhựa đường số 60 hoặc số 100. Do đó, việc lựa chọn nhựa đường dầu mỏ theo khu vực, môi trường và yêu cầu của dự án.

(3) Nhựa đường dầu mỏ thông thường Hàm lượng sáp nhựa đường dầu mỏ thông thường lên đến 20% đến 30%. Khi nhiệt độ nhựa đường đạt đến điểm mềm, dễ sinh ra hiện tượng chảy; nhựa đường trong quá trình thâm nhập parafin cũng sẽ làm giảm khả năng chịu nhiệt và lực liên kết của lớp liên kết nhựa đường. Do đó, nói chung không thích hợp để sử dụng nhựa đường dầu mỏ thông thường trong dự án.

Than đá nhựa đường

Nhựa đường than là sản phẩm của quá trình chưng cất than (nhựa than) thu được thông qua quá trình tái chế. Theo ứng dụng của nó trong các yêu cầu của dự án khác nhau, theo độ đặc có thể được chia thành hai loại nhựa đường than mềm (lỏng, bán rắn) và nhựa đường than cứng (rắn).

Nhựa đường than đá được cấu thành từ các hydrocacbon thơm và oxy, lưu huỳnh, các dẫn xuất cacbon của chúng trong hỗn hợp, các nguyên tố chính là C, H, O, S và N, thành phần nguyên tố của nhựa đường than đá được đặc trưng bởi "tỷ lệ hydrocarbon" lớn hơn nhiều so với nhựa đường dầu mỏ. Thành phần hóa học của nhựa đường than đá của phương pháp phân tích tương tự như nhựa đường dầu mỏ, có thể được phân tách thành: dầu, nhựa mềm, nhựa cứng, cacbon tự do C1 và cacbon tự do C2 năm thành phần; trong đó có chứa naphthalene, anthracene, phenol và các chất độc hại khác trong dầu, hàm lượng của nó phải được hạn chế.

Nhựa đường than và nhựa đường dầu mỏ, so với các tính chất kỹ thuật sau đây có sự khác biệt: độ ổn định nhiệt độ thấp hơn; độ bám dính tốt hơn với cốt liệu khoáng; độ ổn định khí hậu kém, lão hóa nhanh; khả năng chống ăn mòn, có thể được sử dụng để xử lý chống ăn mòn bề mặt gỗ và các bề mặt khác. Các chỉ số kỹ thuật của nhựa đường than chủ yếu bao gồm: độ nhớt, thử nghiệm chưng cất, hàm lượng nước, hàm lượng không hòa tan toluene, hàm lượng naphtalen, hàm lượng phenol, v.v. Trong số đó, độ nhớt của nhựa đường than là chỉ số quan trọng nhất để đánh giá chất lượng nhựa đường than, nhưng cũng được chia thành cấp nhựa đường than dựa trên phương pháp thử nghiệm của nó tương tự như nhựa đường dầu mỏ.

Tính chất kỹ thuật chủ yếu của nhựa đường than kém hơn nhựa đường dầu mỏ, ít được sử dụng trong các công trình xây dựng; nhưng khả năng chống ăn mòn của nó tốt nên thích hợp làm lớp chống thấm ngầm hoặc làm vật liệu chống ăn mòn.

Nhựa đường biến tính

Kỹ thuật xây dựng hiện đại không chỉ yêu cầu nhựa đường có hiệu suất tốt hơn mà còn yêu cầu tuổi thọ dài hơn, nhưng vật liệu nhựa đường do môi trường, dễ bị lão hóa. Thông qua nhiều biện pháp kỹ thuật, trong vật liệu nhựa đường truyền thống, thêm các vật liệu khác để cải thiện hơn nữa hiệu suất của nhựa đường, được gọi là nhựa đường biến tính. Mục đích của việc biến tính là cải thiện các đặc tính lưu biến của vật liệu nhựa đường, kéo dài độ bền của nhựa đường, v.v., để cải thiện độ bám dính của nhựa đường và cốt liệu; ứng dụng và chống thấm dự án nhựa đường, mục đích biến tính quan trọng nhất chủ yếu là hai điểm đầu tiên.

Cách cải thiện tính chất lưu biến của nhựa đường

Cải thiện các tính chất lưu biến của nhựa đường theo nhiều cách, hiệu quả biến tính tốt hơn với các loại chất biến tính sau:

(1) chất biến tính nhựa

Nhựa biến tính nhựa đường chủ yếu là nhựa nhiệt dẻo, thường dùng là polyethylene (PE), polypropylene (PP), polypropylene atactic (APP), nhựa phenolic, nhựa thông tự nhiên, v.v. Chúng có thể cải thiện độ nhớt của nhựa đường, cải thiện độ ổn định ở nhiệt độ cao, đồng thời tăng độ dẻo dai của nhựa đường; nhưng hiệu suất cải thiện ở nhiệt độ thấp không rõ ràng.

(2) chất điều chỉnh cao su

Cao su là chất biến tính quan trọng của nhựa đường, nhựa đường và nhựa đường có khả năng trộn lẫn tốt, và có thể làm cho nhựa đường với cao su có nhiều ưu điểm, chẳng hạn như biến dạng nhiệt độ cao nhỏ, tính linh hoạt ở nhiệt độ thấp, v.v. Nhựa đường biến tính bằng cao su thường được sử dụng chủ yếu bao gồm: nhựa đường biến tính bằng cao su cloropren, nhựa đường biến tính bằng cao su butyl, nhựa đường biến tính bằng cao su tái chế, nhựa đường biến tính bằng cao su styren-butadien. Trong số đó, nhựa đường biến tính bằng cao su styren-butadien có hiệu suất rất tốt, có thể cải thiện đáng kể tính đàn hồi của nhựa đường, độ giãn dài, độ ổn định ở nhiệt độ cao và tính linh hoạt ở nhiệt độ thấp, khả năng chống mỏi và lão hóa và các tính chất khác, chủ yếu để sản xuất lớp phủ chống thấm mái lợp hoặc lớp phủ chống thấm.

(3) chất điều chỉnh hỗn hợp cao su và nhựa

Đồng thời với cao su và nhựa để cải thiện tính chất của nhựa đường dầu mỏ, nhựa đường có thể tạo ra cả tính chất của cao su và nhựa, và chi phí thấp hơn. Chuẩn bị, sử dụng các loại nguyên liệu thô, tỷ lệ, quy trình sản xuất khác nhau, bạn có thể nhận được rất nhiều sản phẩm hiệu suất khác nhau, chủ yếu là cuộn, tấm, vật liệu bịt kín.

(4) chất điều chỉnh vi chất độn

Để cải thiện tính chất kết dính của nhựa đường và khả năng chịu nhiệt, giảm độ nhạy nhiệt của nhựa đường, thường thêm một lượng chất độn khoáng vi mô nhất định. Thường được sử dụng là tro bay, tro núi lửa, bột đá phiến, bột talc, bột vôi, bột mica, đất diatomit, v.v.

(5) chất điều chỉnh sợi

Trong nhựa đường trộn với nhiều loại chất xơ, nhựa đường có thể có độ ổn định nhiệt độ cao đáng kể, đồng thời tăng cường độ kéo ở nhiệt độ thấp. Các chất xơ thường được sử dụng là: nhiều loại sợi tổng hợp (như sợi polyethylene, sợi polyester) và sợi amiăng khoáng.

Các cách kéo dài độ bền của nhựa đường

Hiện nay để cải thiện độ bền của nhựa đường, phương pháp chủ yếu là trộn với một số chất phụ gia hóa học đắt tiền hơn, chẳng hạn như chất chống oxy hóa, v.v.; nhưng việc sử dụng chất chống oxy hóa, phải được xác định thông qua thử nghiệm về hiệu quả của công nghệ. Hiện nay, phụ gia hiệu quả nhất để cải thiện độ bền của nhựa đường cho carbon đen đặc biệt, phụ gia tiền xử lý carbon đen, có thể được pha chế "nhựa đường biến tính carbon đen".