صيغة مؤشر اختراق البيتومين. خصائص وخصائص البيتومين: لمحة موجزة عن الصفات الرئيسية

البيتومين هو مادة تستخدم على نطاق واسع في البناء، وتتميز بخصائص ممتازة مضادة للماء والالتصاق. وهي تستخدم أساسا لرصف الطرق. تُستخدم هذه المواد أيضًا في كثير من الأحيان كعامل مانع لتسرب المياه في تشييد المباني والهياكل. في هذه المقالة سوف نفهم بالتفصيل ما هو البيتومين، وما هي خصائصه ونطاق تطبيقه.

تعريف

البيتومين مادة كثيفة، لزجة، سوداء اللون، تشبه الراتنج. وعادة ما يتم توفيره على شكل قطع يتم صهرها قبل الاستخدام، وتركيبة البيتومين معقدة للغاية. وهو عبارة عن مزيج من القاعدة الهيدروكربونية مع مشتقاتها بالإضافة إلى المعادن والأكسجين والنيتروجين. توجد أيضًا مركبات عضوية غير متجانسة مختلفة في هذه المادة. بشكل عام، تركيبة البيتومين غنية جدًا لدرجة أن تحديد جميع مكوناتها أمر مستحيل بكل بساطة.

كيف يتم إنتاجه

المنتج الرئيسي المستخدم لتحضير البيتومين هو الزيت. هناك ثلاثة أنواع رئيسية فقط من هذه المواد:

1. تركيز بقايا الزيت بالتقطير الفراغي. المنتج النهائي ناعم وقابل للانصهار. باستخدام هذه الطريقة، يتم الحصول على البيتومين من الزيت عالي الراتنج (الكبريتي).
2. أكسدة القطران (بقايا الزيت) بنفخه بالأكسجين عند درجة حرارة +180...+300 درجة. تنتج هذه الطريقة مادة مرنة مقاومة للحرارة.
3. خلط المنتجات البترولية المتبقية والمؤكسدة مع نواتج التقطير.

القار الطبيعي

في أغلب الأحيان، يتم إنتاج هذه المواد بشكل مصطنع باستخدام التقنيات الثلاث المذكورة أعلاه. ومع ذلك، هناك أيضًا البيتومين الطبيعي، الذي تتشابه خصائصه واستخداماته تقريبًا مع البيتومين العادي. يحدث في الطبيعة ويشكل عدسات فريدة من نوعها. لا يتم العثور على البيتومين الطبيعي في شكله النقي أبدًا. في أغلب الأحيان يتم تشريب بعض الطبقة الرسوبية. عادة ما تكون هذه الصخور مثل الحجر الرملي أو الحجر الجيري. في هذه الحالة، يتم الحصول على البيتومين الطبيعي النقي عن طريق طحن الحجارة أولا. في بعض الأحيان يتم ببساطة طحن هذه الصخور الإسفلتية جيدًا واستخدامها في بناء الطرق.

أنواع البيتومين حسب مجال الاستخدام

حسب مجال التطبيق تنقسم هذه المادة إلى أربع مجموعات كبيرة:

• القار البناء. يستخدم للأساسات والهياكل الخشبية المغمورة، الخ.
• تسقيف. يتم استخدامه لحماية أسطح المباني السكنية والصناعية والعامة من الرطوبة.
• قار طريق البترول. الخيار الأكثر شيوعا المستخدمة لإعداد الأسفلت.
• عازلة. يستخدم لحماية خطوط الأنابيب المعدنية من الرطوبة والتآكل.

القار الطريق

غالبًا ما تستخدم هذه المادة الكارهة للماء في بناء الطرق السريعة. هناك نوعان رئيسيان من قار الطرق:

• لزج. يتم الحصول عليها من البترول.
• سائل. هذا التنوع مصنوع من البيتومين اللزج. تستخدم المنتجات البترولية كمخفف.

يستخدم البيتومين البترولي اللزج في بناء الطرق السريعة في الموسم الدافئ. تستخدم المواد السائلة في الطقس البارد. يتم تسخين البيتومين اللزج إلى نقطة الانصهار قبل وضعه. يمكن استخدام المادة السائلة إما باردة أو ساخنة. بعد مرور بعض الوقت على وضعه، بسبب العمليات المؤكسدة، يتكاثف هذا البيتومين ويشكل طبقة مرنة كثيفة مقاومة للرطوبة.

ما هي الخصائص التي يجب الانتباه إليها عند الشراء؟

لا يوجد سوى ثلاثة معايير رئيسية يمكن من خلالها تحديد جودة البيتومين:

• تليين مؤشر درجة الحرارة.
• ليونة (درجة ليونة خيط البيتومين) ؛
• الاختراق (اللزوجة).

يتم تحديد المؤشر الأخير عن طريق غمر إبرة أو مخروط في البيتومين عند درجة حرارة معينة.

العلامات

من السهل جدًا معرفة نوع البيتومين المخصص لأي نوع من العمل. للقيام بذلك، تحتاج إلى إلقاء نظرة على العلامات.

• يتم تمييز قار البناء بالحروف BN.
• الطريق - BN أو BND.
• تسقيف - بنك.

بعد الحروف الموجودة في العلامة يوجد رقمان مفصولان بشرطة مائلة للأمام. يشير الرقم الأول إلى نقطة التليين، والثاني - درجة اللزوجة. يتم تحديد الأخير عن طريق غمر الإبرة في البيتومين عند درجة حرارة 25 درجة مئوية.

ماركات البيتومين اللزج للطرق

كما سبق ذكره، يتم توفير هذه المواد في قطع أو في براميل. عند الرصف، يتم استخدام BN (قار البترول) وBND (قار طريق البترول). وفقًا لـ GOST، يتم إنتاج عشرة أنواع فقط من هذه المواد (BDN من 200/300 إلى 40/60، BN من 200/300 إلى 60/90).

البيتومين السائل على الطرق

يتم وضع علامة على هذه المواد بشكل منفصل. ويوجد منه نوعان فقط:

1. SG - سماكة بسرعة متوسطة.
2. MG - سماكة ببطء. يستخدم هذا التنوع في بناء الطرق في المناطق المناخية من II إلى V.

في هذه الحالة، يوجد بعد الحروف أيضًا رقمان مفصولان بشرطة مائلة، مما يشير إلى النطاق المسموح به من الليونة (عند درجة حرارة 60 درجة مئوية مع وجود ثقب بمقدار 5 مم في مقياس اللزوجة).

عند شراء دفعة، يجب عليك التحقق من الشهادة (جواز السفر) الخاصة بقار الطرق البترولي السائل. يجب أن تتوافق العلامة التجارية SG، تمامًا مثل MG وBDN وBN، مع GOST+. سنتحدث عن ماهية هذه الوثيقة أدناه قليلاً.

احتياطات السلامة عند العمل مع البيتومين

يجب أن تكون حذرًا جدًا عند استخدام هذه المواد. البيتومين قابل للاشتعال. يتم تحديد خطر الحريق لعلامة تجارية معينة من خلال المؤشر التالي: يكون أعلى بالنسبة للبناء اللزج والطرق والأسقف والقار العازل، وأقل بالنسبة للبيتومين السائل. لذلك، عند العمل مع الأخير يجب أن تكون حذرا بشكل خاص.

من بين أمور أخرى، عند إجراء العمليات المتعلقة بتطبيق البيتومين وتخزينه ونقله وما إلى ذلك، وفقًا لقواعد السلامة الصناعية، من الضروري ارتداء ملابس خاصة. وهذا يحمي العامل من القطرات الساخنة التي يصعب غسلها والتي تتلامس مع الجلد.

شهادة جودة البيتومين

يجب أن يتوافق البيتومين الذي تبيعه الشركات مع معايير GOST 2245-90. ومع ذلك، تنتج العديد من الشركات اليوم منتجات من هذا النوع ذات خصائص محسنة. لذلك، فإن القار من علامة تجارية جديدة أو أخرى يكون مصحوبًا بشهادات خاصة معتمدة من رؤساء المختبرات، وتسمى أيضًا جوازات السفر. وهي تشير إلى معلمات مثل الاختراق، والليونة، ونقطة تليين المنتج، وما إلى ذلك.

يتم إصدار مثل هذه الوثيقة ليس فقط لللزجة، ولكن أيضًا لسائل الطرق البترولية MG. شهادة الجودة هي ضمان بأن خصائص المادة تتوافق مع تلك المعلنة من قبل الشركة المصنعة. يجب أن يكون ختم الشركة مثبتًا على المستند.

وبطبيعة الحال، يجب أن يكون هناك جواز سفر للبيتومين السائل على الطرق SG، وكذلك للأسقف والقار العازل. وتشمل العلامات التجارية الجديدة لهذه المواد، على سبيل المثال، BND-U وEuro BV. فيما يتعلق بهم، لا يتم تحديد معايير الجودة بواسطة GOST، ولكن بواسطة TU وSTO. عند إنتاج Euro BV، يتم أيضًا أخذ متطلبات المعيار الأوروبي EN 12591 بعين الاعتبار.

العلامات التجارية الأكثر شيوعا

في البناء، يتم استخدام البيتومين 90/10 على الطرق البترولية في أغلب الأحيان. ينتجه المصنعون ويبيعونه بكميات كبيرة، ويستخدم في عزل الأساسات والأجزاء الموجودة تحت الأرض من الهياكل الخشبية الداعمة والطبقات البينية والأقبية والجدران. ويتميز عن علامة تجارية أخرى مشهورة إلى حد ما، BN 70/30، بنقطة انصهار أعلى. وهذا يوسع نطاق استخدامه، حيث أن الفيلم الذي ينتجه قادر على تحمل درجات حرارة التسخين العالية.

في بناء الطرق السريعة، غالبًا ما يتم استخدام قار الطرق البترولية MG130/200. يتم استخدامه عادة في تلك المناطق التي لا تقل فيها درجة حرارة الهواء في الشتاء عن 20 درجة مئوية. وتشكل هذه المادة سطح طريق موثوقًا وسلسًا للغاية.

يعتبر البيتومين البترولي المستخدم في الطرق والبناء والأسقف من المواد التي يزداد الطلب عليها في السوق. تنتجه العديد من الشركات اليوم. لذلك، فإن اختيار منتج عالي الجودة لن يكون صعبا على الإطلاق. الشيء الرئيسي هو الانتباه إلى العلامات وشراء الخيار الأنسب في هذه الحالة بالذات.

مرة أخرى في العصور القديمة. استخدمت العواصم مثل بابل أو آشور البيتومين كمادة بناء منذ 3 آلاف سنة قبل الميلاد. ه. لقد كان بمثابة مادة تدعيم أو تسرب المياه.

ويمكن تقسيم هذه المادة إلى عدة مجموعات، والتي يتم تحديدها على أساس التركيب العضوي لمواد البناء. أما القطران القار فيشمل جميع أنواع القطران والزفت. لذا، فهي قطران وعضوية طبيعية.

يمكن تصنيف ما يلي على أنه البيتومين:

• القار الطبيعي.وتأتي هذه المادة في صورة سائلة وصلبة، وتتكون في الغالب من مواد عضوية ومشتقاتها غير المعدنية. يتم الحصول على هذه المادة نتيجة المعالجة الطبيعية للزيت بالبوليمرات المؤكسدة. يتم العثور على القار ذو الأصل الطبيعي بشكل أساسي في أماكن رواسب النفط أو يشكل مستنقعات إسفلتية خاصة. وبالمناسبة فإن مثل هذه الصخور نادرة الوجود، وفي أغلب الأحيان تخترق ما يسمى بالصخور الرسوبية؛
• مسحوق الأسفلت.البيتومين هو مادة يمكن تخزينها في الصخور مثل الحجر الجيري. وفي مزيد من المعالجة، يتم استخراج هذه المادة أو استخدامها كمسحوق أسفلت؛
• القار الاصطناعي (البترولي).المواد التي يتم الحصول عليها من تكرير البترول. التكنولوجيا المستخدمة في المعالجة تميز الأنواع التالية من البيتومين: المتبقي، المؤكسد، المتصدع؛
• القار القطران.ويتم استخلاصه عن طريق عصر أجزاء الزيت من زيت الوقود. تعتبر هذه المادة مادة رابطة ممتازة وأساسًا لإنتاج أي نوع من البيتومين.

الخصائص الفيزيائية والميكانيكية للقار البناء

مجالات الاستخدام

وبطبيعة الحال، أصبح البيتومين (كمواد بناء) واسع الانتشار للغاية في الهندسة الهيدروليكية أو الطرق أو البناء الصناعي والتجاري. اليوم يتم استخدامها في شكل مواد تسقيف، وتعزيز البناء التجاري وتستخدم في أعمال إصلاح الطرق.

تتحد المادة العضوية الرابطة جيدًا وتتفاعل مع المطاط أو البوليمر، مما يؤدي فقط إلى تحسين الجودة الشاملة لمنتجات البيتومين وفقًا لمتطلبات ومعايير البناء الحديث.

يوضح الفيديو تحضير واستخدام درجات البيتومين للطرق BND 90/130 وBND 60/90:

تكوين وهيكل وخصائص المواد

يختلف متوسط ​​​​تركيب البيتومين في نسبة العناصر التالية: 75-80٪ كربون، 10-15٪ هيدروجين، ما يصل إلى 10٪ كبريت وما يصل إلى 5٪ أكسجين. الجزء الصلب من مادة البناء هذه هو الهيدروكربونات ومشتقاتها على المستوى الجزيئي. تشبه هذه المادة في بنيتها نظامًا غروانيًا يتم فيه تشتيت الأسفلتين في وسط تشتت من الزيت والراتنج.

تحدد هذه العناصر التي يتكون منها البيتومين أيضًا عددًا من الخصائص والخصائص التي تتمتع بها المادة. على سبيل المثال، زيادة النسبة المئوية للإسفلت والراتنجات تؤدي إلى زيادة في الصلابة والكثافة ونقطة الانصهار.

خلاف ذلك، أي مع زيادة مستوى الزيوت، يلين البيتومين ويصبح أخف وزنا وأكثر قابلية للانصهار. وفقًا لـ GOST 22245 90، يجب أن يكون محتوى الزيت والراتنجات في البيتومين متوسطًا ومتوازنًا، وإلا فسوف يكتسب مرونة ولزوجة مفرطة.

تعتمد درجة لزوجة البيتومين بشكل مباشر على درجة التسخين. زيادة درجة الحرارة ستزيد من اللزوجة، وخفضها سيجعل المادة أكثر صلابة. عند درجات حرارة الصفر أو تحت الصفر، يصبح البيتومين مادة هشة إلى حد ما.

وللقار أيضًا خاصية أخرى مهمة: فهو غير قابل للذوبان في الماء، ولكنه قابل للذوبان كليًا أو جزئيًا في المواد الحمضية مثل الكلوروفورم أو البنزين أو ثاني كبريتيد الكربون، وله قدرة حرارية منخفضة. وفقاً لشهادة المطابقة، يجب أن تكون كثافة البيتومين في حدود 1.5 جم/سم3. ولكن عند حساب الكتلة الكلية للقار، سيتم حساب وزن 1 لتر من خلال كثافة 1 كجم/م3.

يحتوي البيتومين على مجموعة واسعة من الميزات والخصائص المفيدة التي تجعله في المرتبة الرائدة بين مواد البناء الأخرى. الكارهة للماء والذوبان في معظم المذيبات الحديثة، والتليين وزيادة اللزوجة مع التسخين التدريجي واللدونة والالتصاق - كل هذه الخصائص يجب أن يمتلكها البيتومين عالي الجودة.

ما هو مؤشر الاختراق

الاختراق هو مؤشر يميز خصائص البيتومين في الحالة الصلبة. بمعنى آخر، هذا هو العمق الذي تخترق فيه الإبرة عند درجة حرارة البيتومين 25 درجة. لتحديد هذا المعامل، يتم استخدام جهاز خاص يسمى Penetrometer.

تتضمن عملية القياس قياس عمق اختراق الإبرة المعايرة، مع مراعاة فترة زمنية معينة وحمل ثابت. يتم إجراء هذا القياس عند درجة حرارة معينة من البيتومين ويتم حساب عمق غمر الإبرة، والذي يتم قياسه بنسبة 1 إلى 10 ملم. ومن بين ثلاثة قياسات مماثلة، يتم اختيار المتوسط، وهو مؤشر الاختراق.

جدول الخصائص المقارنة لدرجات البناء من البيتومين

جدول الخصائص المقارنة لدرجات تسقيف البيتومين

تجدر الإشارة إلى مؤشر نوعي آخر يميز البيتومين بشكل مثالي كطريق (سائل أو لزج)، وعزل البناء ومواد التسقيف - وهذا هو الثقل النوعي والحجمي. وفقاً لجميع المعايير التكنولوجية ومعايير البناء، يجب ألا يزيد الوزن النوعي للقار عن 1 جم/سم3. مكعب عند نقطة الغليان. يجب الإشارة إلى كل هذه المؤشرات في جواز سفر المنتج.

ما هي فئة الخطر التي يحتوي عليها البيتومين؟

المشكلة الرئيسية التي تنشأ هي الحاجة إلى نقله في صورة سائلة عند درجة الحرارة المناسبة. نظرًا لأن درجة الحرارة في الخزان يجب أن تكون أعلى من 100 درجة، ولكنها أقل من درجة حرارة الاشتعال، فإن البيتومين يُصنف على أنه فئة الخطر 9، والتي تسمى "السائل عند درجة حرارة مرتفعة". شديدة الاشتعال." تتمتع هذه المادة بقدرة حرارية عالية، لذا يجب التعامل مع عملية نقلها بحذر شديد.

أخيراً

عبارة عن مادة رابطة عالية الجودة تستخدم على نطاق واسع في البناء. هذه المادة مناسبة لأنواع مختلفة من العمل. يعد نقل البيتومين عملية كثيفة العمالة ولا تتطلب صهاريج خاصة فحسب، بل تتطلب أيضًا جواز سفر فني.

لا تنس أيضًا أن البيتومين عبارة عن مادة عضوية لها مدة صلاحية تبلغ سنة تقويمية واحدة. نظرًا لبعض الصعوبات أثناء النقل، يمكن منحها 4، على الرغم من أن هذه المادة لا يمكن الاستغناء عنها في البناء.

بضع كلمات أخرى حول قار البناء:

غاية

يستخدم BND على نطاق واسع كمواد رابطة في صناعة بناء الطرق، ويستخدم أيضًا في إصلاح الطرق السريعة.

توصيل:

• يلتقط
• خدماتنا اللوجستية
• شركة النقل
  (عبر روسيا ورابطة الدول المستقلة)

• عن طريق التحويل المصرفي
• إلى بطاقة شركتنا
• نقدي

صفات

يصنف المصنعون ماركات قار الطرق وفقًا لعدة مؤشرات:

• عمق اختراق الإبرة
• القابلية للتوسعة؛
• تليين درجة الحرارة.

هناك نوعان رئيسيان من البيتومين: اللزج والسائل. لا تكمن اختلافاتهم في الخصائص وخصائص الأداء فحسب، بل أيضًا في تقنيات الإنتاج المختلفة.

عادة، يتم استخدام البيتومين السائل للطرق لزيادة عمر خدمة الطرق. يتم تشكيل تركيباتها عن طريق خلط القواعد اللزجة مع المخففات بالنسب المناسبة المنصوص عليها في GOST. يحتوي BND من هذا النوع على أجزاء نواتج التقطير عالية الكبريت.

تُستخدم الدرجات اللزجة من البيتومين البترولي في بناء أو إصلاح أسطح الطرق. تشتعل عند درجات حرارة أعلى من 368 درجة مئوية.

مؤشرات الجودة لقار الطرق اللزج BND (GOST 22245-90)

مؤشرات الجودة لقار الطرق اللزج BN (GOST 6617-76)

قار الطريق من شركة "TransGazRemont"

يتم بيع BND على دفعات 200 كجم. يتم تحديد السعر حسب خصائص المنتج وشروط المورد. يمكنك أيضًا شراء مواد بناء أخرى لإصلاح الطرق منا.

يتم تزويد جميع المنتجات بالعلامات والمستندات المصاحبة التي تعكس الخصائص الرئيسية للمنتج.

الاستفادة من خدمات التوصيل إلى موقع البناء.

الوكالة الفيدرالية للتعليم أكاديمية موسكو الحكومية للكيماويات الدقيقة

التكنولوجيا التي سميت باسم م.ف. لومونوسوف

قسم تكنولوجيا تركيب البتروكيماويات والوقود السائل الاصطناعي. أ.ن. باشكيروفا

ليختروفا ن.م.، نيكولاييف أ.

خصائص وطرق تحديد خصائصها.

المبادئ التوجيهية لأداء العمل المختبري

موسكو، 2008

بنك البحرين والكويت 35.514ya73 UDC 541,127:665.642

ليختروفا ن.م.، نيكولاييف أ.

البيتومين. خصائص وطرق تحديد خصائصها.

المبادئ التوجيهية لأداء العمل المختبري M، MITHT im. م.ف. لومونوسوفا، 2008، 35 ص.

يحتوي الدليل على قسم مخصص لخصائص البيتومين، بالإضافة إلى قسم يعرض طرق تحديد الخصائص الفيزيائية والميكانيكية التي تحدد هذه الخواص.

مخصص لطلاب السنوات الرابعة - السادسة الذين يدرسون في مجالات كلية الهندسة العليا 072000 "التوحيد القياسي وإصدار الشهادات"، 250400 - "التكنولوجيا الكيميائية لحاملات الطاقة الطبيعية والمواد الكربونية"، وكذلك في درجة الماجستير 550808 - "التكنولوجيا الكيميائية الطبيعية حاملات الطاقة والمواد الكربونية”.

المُراجع: باحث أول TsKP MITHT ايم. م.ف. لومونوسوفا، دكتوراه. جورودسكي إس.إن.

© معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ايم. م.ف. لومونوسوفا، 2008

1. البيتومين البترولي.

البيتومين الطبيعي معروف للبشرية منذ آلاف السنين. بالإضافة إلى أصلها الطبيعي، يمكن الحصول على البيتومين من معالجة النفط والصخر الزيتي والجفت والفحم. في القرن العشرين، ومع تطور إنتاج النفط وصناعة تكرير النفط، زاد إنتاج واستهلاك البيتومين الناتج من المواد الخام البترولية. نطاق تطبيقها واسع جدًا. لذلك يتم استخدامها كمواد بناء ومقاومة للماء في بناء أساسات المباني والأسطح (القار العازل والأسقف)، كمادة رابطة عند رصف الطرق (قار الطرق)، إلخ. تجدر الإشارة إلى أنه من أجل الاستخدام الناجح للبيتومين يجب أن يكون لديهم مجموعة معينة من الخصائص.

1.1. خصائص البيتومين. 1.1.1. اللزوجة.

في درجات الحرارة المرتفعة، يقترب البيتومين من خصائص السائل، وفي درجات الحرارة المنخفضة يكتسب خصائص المادة الصلبة. بالنسبة قار الطرق، تعتبر اللزوجة كمؤشر لخصائص الأداء مهمة في حالتين. خلال فترة خلط البيتومين بالمواد المعدنية يجب أن تكون ذات لزوجة منخفضة بدرجة كافية لضمان سهولة وكفاءة الخلط ووضع الخليط في الرصيف. أثناء تشغيل سطح الطريق، يجب أن يكون للقار لزوجة عالية جدًا عند درجات حرارة مرتفعة، مما يوفر له القوة اللازمة. ولذلك فإن اللزوجة هي إحدى الخصائص الرئيسية للخصائص الهيكلية والميكانيكية للقار. تختلف لزوجة البيتومين بشكل كبير حسب التركيب الكيميائي ودرجة الحرارة. إن النسبة الكمية للإسفلت والزيوت لها تأثير كبير على لزوجة البيتومين. ومع زيادة كمية الأسفلتين، تزداد اللزوجة. لزيادة متانة سطح الطريق، من المهم أن تتغير لزوجة البيتومين بدرجة أقل في نطاق درجة الحرارة الذي يتم تشغيل السطح عنده.

من السمات المميزة للقار اللزج على الطرق ، والذي يحدد لزوجته بشكل غير مباشر ، عمق اختراق الإبرة (الاختراق) في البيتومين عند درجات حرارة 25 و 0 درجة مئوية. كلما زاد محتوى الأسفلتين في البيتومين، انخفض عمق اختراق الإبرة. إن عمق اختراق الإبرة يميز بشكل غير مباشر صفات أداء البيتومين مثل الصلابة والقوة ومقاومة الحرارة.

إن ميزة وضع العلامات على قار الطريق السائل هي مؤشر اللزوجة الشرطية، الذي يتميز بوقت انتهاء الصلاحية في

ثانية 50 مل من القار من خلال ثقب 5 مم عند درجة حرارة 60 درجة مئوية ويتم تحديدها باستخدام مقياس اللزوجة القياسي.

1.1.2. تليين درجة الحرارة.

درجة الحرارة التي يتحول عندها البيتومين من الحالة الصلبة نسبيًا إلى الحالة السائلة تسمى تقليديًا درجة حرارة التليين. تعتبر نقطة التليين أيضًا مؤشرًا مشروطًا لزوجة البيتومين عند درجات الحرارة المرتفعة. يحتوي البيتومين الأكثر لزوجة على نقطة تليين أعلى. عند نفس عمق اختراق الإبرة، يكون البيتومين ذو درجة حرارة التليين الأعلى أكثر مقاومة للحرارة أيضًا. البيتومين ذو نقطة التليين المنخفضة يكون له قوة منخفضة عند درجات حرارة مرتفعة.

تعتمد درجة حرارة التليين على تركيبة البيتومين. كلما ارتفعت نسبة الأسفلتين إلى محتوى المكونات السائلة للقار - الراتنجات والزيوت - كانت أعلى.

بالنسبة لجودة البيتومين، فإن العلاقة بين عمق اختراق الإبرة ودرجة حرارة التليين لها أهمية كبيرة. والأكثر قيمة هو البيتومين الذي، عند درجة حرارة تليين معينة، يكون له عمق اختراق أعلى للإبرة. وهذا يعني أن البيتومين أقل عرضة نسبيًا للتغيرات في درجات الحرارة.

وبالتالي لزوجة البيتومين له تأثير كبير على خواص الخلطة الخرسانية الإسفلتية أثناء الخلط والوضع والدمك وكذلك البناء والتقنية خصائص الخرسانة الأسفلتية. اللزوجة العالية للقار تزيد من قوة و مقاومة الماء و المقاومة للحرارة للخرسانة الإسفلتية، لكن البيتومين ذو اللزوجة المتزايدة يغطي سطح المواد المعدنية بشكل أسوأ، لذلك يجب استخدام البيتومين بلزوجة معينة و عند درجات حرارة تسخين معينة مع مراعاة الظروف المناخية لمنطقة البناء، نوع الخرسانة الإسفلتية وعلامتها التجارية ونوعها، فئة الطرق الخاصة بالسيارات.

يستخدم هذا المؤشر للتقييم التشغيلي للقار ويربط درجة حرارة التليين وعمق اختراق الإبرة. يتم التعبير عن مؤشر الاختراق (IP) كرقم مجرد تحدده الصيغة:

و . ص .= 1 + 30 50 أ − 10

أ = 2.9031− سجلP

تي - 25

حيث P هو عمق اختراق الإبرة عند 25 درجة مئوية، 0.1 مم؛

T - درجة حرارة التليين، درجة مئوية.

يميز مؤشر الاختراق الخواص الغروية للقار وخصائصه البلاستيكية واعتماده على درجة الحرارة.

وفقًا لمؤشر الاختراق، ينقسم البيتومين إلى ثلاث مجموعات:

1. البيتومين و IP 2 (سول)، التي لا تحتوي على طور مشتت أو تحتوي على أسفلتينات عالية البنت (قار من بقايا التكسير أو رواسب قطران الفحم). مرونة هذا البيتومين (الليونة عند 25 درجة مئوية) قريبة من الصفر؛

2. البيتومين والـ IP من -2 إلى +2 (sol-gel) هناك عناصر لتشكيل إطار تخثر مكاني مع طبقات من الوسط المشتت الذي يمنع شيخوخة البيتومين (البيتومين لبناء الطرق)؛

3. البيتومين مع IP 2 عبارة عن مواد هلامية وعرضة للشيخوخة. متطلبات GOST الحديثة 22245-90 للطريق اللزج

يوفر البيتومين تغييرًا في IP من -1 إلى +1.

1.1.4. القابلية للتوسعة.

يتم تقييم قابلية تمدد البيتومين من خلال قدرتها على التمدد إلى خيط بطول معين تحت تأثير الحمل.

تعتمد قابلية تمدد البيتومين على درجة حرارته وتكوين المجموعة وبنيتها. يتمتع البيتومين الذي يحتوي على نسبة عالية من الراتنجات مع المحتوى الأمثل من الزيوت والأسفلتين بمرونة أكبر. مع زيادة درجة الحرارة، تزداد قابلية البيتومين للتمدد. يتمتع البيتومين الذي يتمتع بعمق أكبر لاختراق الإبرة أيضًا بقابلية أكبر للتمدد. مع زيادة محتوى البيتومين من البارافينات الصلبة، تقل قابلية تمدد البيتومين.

إن قابلية تمدد البيتومين تميز بشكل غير مباشر التصاقها بالمواد المعدنية. مع زيادة التمدد، يزداد التصاق البيتومين بالمواد المعدنية، وهو ما يفسره المحتوى الكبير للمركبات العطرية والراتنجات في البيتومين. إن قابلية تمدد البيتومين عند 25 درجة مئوية تميز أيضًا درجة هيكلة البيتومين ونوع هيكله المشتت.

ترتبط إحدى أهم خصائص الخرسانة الإسفلتية ارتباطًا وثيقًا بقابلية تمدد البيتومين عند درجات حرارة منخفضة - قابلية تشوهها عند درجات حرارة التشغيل المنخفضة. تؤدي قابلية التشوه غير الكافية إلى التدمير السريع للخرسانة الإسفلتية وظهور تشققات في الطلاءات. إن زيادة قابلية تمدد البيتومين عند درجات حرارة تحت الصفر هي المهمة الأكثر أهمية للباحثين والمهندسين.

1.1.5. درجة حرارة الهشاشة.

إن أدنى درجة حرارة يفقد فيها البيتومين، تحت ظروف اختبار معينة، خواصه اللزوجة ويصبح هشًا تسمى درجة حرارة الهشاشة.

تعتبر درجة حرارة الهشاشة من أهم مؤشرات جودة الطرق والأسقف وعدد من أنواع البيتومين الأخرى، والتي تميز أداء المواد المحتوية على البيتومين عند درجات الحرارة المنخفضة. من المرغوب فيه أن تكون درجة حرارة هشاشة البيتومين أقل، حيث أن هذا البيتومين له خصائص بلاستيكية أفضل، كما أن طلاءات الطرق أو الأسقف تعمل بشكل أفضل في المناخات القاسية والطقس البارد. الطلاءات البيتومينية ذات درجة حرارة الهشاشة العالية عند درجات الحرارة المنخفضة تتشقق وتتشقق وتنهار بسرعة.

إن وجود مركبات عطرية من البارافين والنفثينيك وأحادية الحلقة يحدد درجة حرارة هشاشة البيتومين المنخفضة.

ويسمى الفاصل الزمني بين درجة حرارة التليين ودرجة حرارة الهشاشة بفاصل اللدونة. يزيد البيتومين الذي يتمتع بنطاق واسع من اللدونة (أكثر من 70 درجة مئوية) من قابلية التشوه ومقاومة التشقق عند درجات الحرارة المنخفضة ومقاومة القص في درجات حرارة الصيف المرتفعة. كلما زاد نطاق درجة الحرارة التي يكون فيها البيتومين في حالة لزجة مرنة، كلما كانت خصائص أدائه أفضل. عادةً ما يُظهر هذا البيتومين أيضًا التصاقًا جيدًا بسطح المادة المعدنية.

1.1.6. التصاق على سطح المواد المعدنية

(التصاق).

إن قدرة البيتومين على الالتصاق بقوة بسطح الجزيئات المعدنية تمنع تشظي المواد المعدنية من متراصة سطح الطريق وتضمن مقاومتها للصقيع والماء.

يعتمد التصاق البيتومين بالمواد المعدنية على خواص البيتومين والمواد المعدنية وكذلك على الظروف الخارجية التي تتم فيها عملية الخلط ويعمل سطح الطريق.

يتم تحديد التصاق البيتومين من خلال قطبية جزيئات مكونات الخليط. في البيتومين، جزيئات الإسفلتينات والأحماض الإسفلتوتينية وأنهيدريداتها لها قطبية كبيرة.

يلتصق البيتومين جيدًا بسطح المواد المعدنية من الكربونات والصخور القاعدية ويلتصق بشكل سيئ بسطح المواد المعدنية ذات المحتوى الحمضي (محتوى SiO2 أكثر من 65٪) من الصخور (الجرانيت).

يزداد التصاق البيتومين مع زيادة درجة الحرارة، كما أن وجود الرطوبة على سطح المادة المعدنية يقلل بشكل كبير من التصاق البيتومين.

تشمل المركبات القابلة للذوبان في الماء المركبات التي يتم استخلاصها بالماء على شكل محلول أو تنطلق من البيتومين على شكل مستحلبات. كقاعدة عامة، هذه مركبات منخفضة الجزيئية (الأحماض أو القلويات) وبعض أملاح الأحماض العضوية.

يؤدي وجود مركبات قابلة للذوبان في الماء في البيتومين إلى حقيقة أنه عندما يتلامس البيتومين مع الماء، يتم استخراج هذه المواد. تساهم عملية غسل المكونات الفردية من تركيبة مادة رابطة البيتومين في تكوين شقوق صغيرة (فراغات) على سطح الطريق، مما يؤدي بدوره إلى تدميرها في الشتاء بسبب تأثير الماء في الحالة البلورية. قد يؤدي ذلك إلى كشف المواد المعدنية ومن ثم تفتتها خارج سطح الطريق.

1.1.8. شيخوخة.

يُطلق على الشيخوخة عادةً مجموعة من التغييرات التي لا رجعة فيها في التركيب الكيميائي والبنية وخصائص البيتومين التي تحدث عندما يتعرض البيتومين لعوامل مختلفة - درجة الحرارة والضوء والهواء والماء والمواد المعدنية والأحمال الميكانيكية.

نتيجة للشيخوخة، يزيد البيتومين من لزوجته وهشاشته. تحدث الزيادة في اللزوجة نتيجة للتغير في تركيبة مجموعة البيتومين - حيث تتحول الراتنجات إلى أسفلتين، ويتحول الأسفلتين جزئيًا إلى كربينات وكربيدات، وينخفض ​​محتوى المركبات العطرية. عند تخزين البيتومين في الهواء الطلق لفترة طويلة تظهر على سطحه تشققات وتقشير نتيجة الأكسدة، ويتدهور التصاقه بالمواد المعدنية. ترتبط هذه التغييرات في الخواص الفيزيائية والتركيب الكيميائي للقار في المقام الأول بعمليات الأكسدة والبلمرة التي تحدث في البيتومين وبدرجة أقل تعتمد على تبخر الأجزاء الخفيفة.

من سمات مقاومة البيتومين للشيخوخة (الاستقرار) في ظل ظروف التخزين طويل الأمد في درجات حرارة مرتفعة زيادة درجة حرارة التليين بعد التسخين.

يتعرض البيتومين ذو اللزوجة الأولية الأعلى لتغيرات أقل من العوامل الجوية مقارنة بالبيتومين ذو اللزوجة الأولية الأقل. وتزداد شدة التعتيق في البيتومين عند تسخينه في وجود مواد معدنية تعمل كمحفزات. أيضًا، تتأثر شدة شيخوخة البيتومين في رصف الخرسانة الإسفلتية بشكل كبير بحجم وبنية مسام الخرسانة الإسفلتية. حجم كبير مفتوح

9 (التواصل) المسام، وتعزيز زيادة دوران الهواء والماء، وتكثيف عمليات الشيخوخة من البيتومين. في الخرسانة الإسفلتية الكثيفة، التي تتميز بالمسام المغلقة، يكون شيخوخة البيتومين أقل كثافة. كلما كانت طبقة الخرسانة الإسفلتية أرق، كلما زادت شدة شيخوخة البيتومين.

1.1.9. السلامة من الحرائق للبيتومين.

عندما يتم تسخين البيتومين، يتم إطلاق المنتجات الغازية، والتي يمكن أن تشتعل في وجود لهب مفتوح. لحماية البيتومين من الحريق أثناء تصنيعه واستخدامه، من الضروري مراعاة درجات حرارة الفلاش والاشتعال الذاتي.

نقطة الوميض هي درجة الحرارة التي تختلط عندها المنتجات الغازية للقار الساخن مع الهواء المحيط الذي يشتعل عند تعرضه للهب.

درجة حرارة الاشتعال الذاتي هي درجة حرارة المنتجات الغازية المنبعثة من البيتومين الساخن، والتي عند خلطها بالهواء بعد الاشتعال، تحترق لمدة 5 ثوان على الأقل.

ومن الناحية العملية، يتم استخدام نقطة الوميض ودرجة حرارة الاشتعال الذاتي للحكم على خطر الحريق والخسائر المتوقعة من تبخر البيتومين.

1.2. المواد الخام لإنتاج البيتومين البترولي.

المواد الخام الرئيسية لإنتاج البيتومين هي بقايا التقطير الفراغي للزيت - القطران، وكذلك المنتجات الثانوية لإنتاج النفط - الأسفلت المزيل للأسفلت، أي المواد الراتنجية الإسفلتية المترسبة من القطران، عادة مع البروبان السائل. وتسمى أيضًا البيتومين المترسب. وفي بعض الحالات، يتم استخدام البقايا المتشققة من وحدة التكسير الحراري لإنتاج البيتومين.

تجدر الإشارة إلى أنه للحصول على البيتومين عالي الجودة مع ثبات حراري عالي وخصائص ربط جيدة، يُنصح باستخدام قطران الزيوت الثقيلة ذات القاعدة العطرية النفثينية التي تحتوي على الكثير من المواد الراتنجية الإسفلتية. ومع ذلك، لإنتاج البيتومين على نطاق واسع، فمن الضروري استخدام الزيوت المنتجة بكميات كبيرة. على سبيل المثال، تمت دراسة إمكانية الحصول على البيتومين من الزيوت، والتي تظهر خصائصها في الجدول 1، في 22 حقلاً في تركمانستان.

الجدول 1: تكوين الزيوت من حقول تركمانستان.

وباستخدام تصنيف الزيوت الذي طوره معهد باشنينب (تصنيف 1)، حسب محتوى الأسفلتين (A)، والراتنجات (C)، والبارافينات (P)، تم عرض النتائج في

يميز مؤشر الاختراق الحساسية الحرارية لمجلدات البيتومين. لهذا الغرض، يتم استخدام مؤشر أبسط أيضًا - نطاق اللدونة للبيتومين، والذي تم تعريفه على أنه الفرق في درجات حرارة تليين وهشاشة البيتومين (اقترح البروفيسور إم آي رودنسكايا الطريقة). يتم حساب مؤشر الاختراق كرقم مجرد: PI = ,

عمق اختراق الإبرة في البيتومين عند 25 درجة مئوية، 0.1 مم؛

درجة حرارة تليين البيتومين، درجة مئوية.

البيتومين بمؤشر اختراق من -2 إلى +2 مناسب لبناء الطرق. نطاق اللدونة 55 – 75 درجة مئوية. يتميز البيتومين الذي يبلغ مؤشر اختراقه أقل من -2، والذي يتمتع بمقاومة أعلى للطقس، بانخفاض درجة حرارة التليين ودرجة حرارة هشاشة أعلى (نطاق اللدونة الخاص به عادة ما يكون أقل من 55 درجة مئوية). البيتومين الذي يزيد مؤشر اختراقه عن +2، على الرغم من أنه ليس حساسًا لدرجة الحرارة، إلا أنه يتميز باستطالة منخفضة وأقل مقاومة للطقس. يعتمد تحديد مؤشر الاختراق على إنشاء علاقة معينة بين درجة حرارة تليين البيتومين وعمق اختراق إبرة الجهاز فيه.

تحديد محتوى المركبات القابلة للذوبان في الماء في البيتومين. يؤدي ترشيح المركبات القابلة للذوبان في الماء من الخرسانة الإسفلتية والطلاءات والقواعد المعدنية القارية عن طريق هطول الأمطار في الغلاف الجوي إلى تدمير سابق لأوانه لأرصفة الطرق. جوهر الطريقة هوفي تحويلها إلى مستخلص مائي ومن ثم تحديد الكتلة بعد تبخر الماء. مؤشر محتوى المركبات القابلة للذوبان في الماء هو نسبة كتلة مكونات البيتومين المنبعثة من مستخلص الماء بعد الغليان إلى الكتلة الأولية لعينة القار الاختبارية.

طريقة تحديد التصاق البيتومين بالجزء المعدني. من عينة متوسطة من خليط الخرسانة الإسفلتية المحضرة في معمل أو مصنع، يتم وزن جزأين بوزن 50 جرام على الميزان الفني ويتم وضع أحدهما على الشبكة. تُترك العينة الثانية للمقارنة اللاحقة مع الخليط الذي اجتاز الاختبار. يُملأ الدورق بمحلول 15% من ملح الطعام في الماء المقطر إلى حوالي ثلثي الحجم ويوضع على موقد كهربائي أو "حمام" رملي أو فوق لهب موقد غاز. يتم إنزال شبكة تحتوي على جزء من خليط الخرسانة الإسفلتية في كوب بمحلول غليان من ملح الطعام بحيث تكون طبقة محلول الغليان فوق الشبكة 30-40 مم على الأقل. عند اختبار البيتومين اللزج، يتم الاحتفاظ بالشبكة التي تحتوي على عينة الاختبار لمدة 30 دقيقة في محلول الغليان، وعند اختبار البيتومين السائل - لمدة 5 دقائق. لا ينبغي أن يغلي الحل بعنف. تتم إزالة البيتومين الذي يطفو على سطح الخليط أثناء الغليان باستخدام ورق الترشيح. بعد مرور الوقت المحدد، تنقل الشبكة مع الخليط إلى كوب من الماء البارد لتبرد ويغسل الملح الذي استقر على جزيئات الخليط، وبعد ذلك يوضع الخليط على ورق الترشيح ليتبخر الماء. يتم تقييم الالتصاق بعد أن يجف الخليط تمامًا. يعتبر البيتومين قد اجتاز اختبار الالتصاق بالجزء المعدني من خليط الخرسانة الإسفلتية إذا كان سطح المواد المعدنية بالكامل مغطى بالبيتومين بعد الاختبار.

نقطة الوميض. يتم إجراء الاختبارات في بوتقة مفتوحة، وتحديد درجة الحرارة التي تشكل فيها أبخرة البيتومين، التي يتم تسخينها في ظل الظروف القياسية، خليطًا مع الهواء الذي يشتعل عند جلب اللهب إليه. هذا المؤشر ضروري لتحديد طريقة ذوبان البيتومين وتحضير المعاجين الساخنة والخرسانة الإسفلتية وما إلى ذلك منه. يتم اختبار البيتومين في جهاز يتكون من بوتقة كبيرة مملوءة بالرمل، يتم تسخينها بواسطة موقد، وبوتقة داخلية يسكب فيها البيتومين المنصهر. قبل الاختبار، يتم تجفيف عينة البيتومين عن طريق إذابتها وحفظها حتى تتوقف الرغوة.

تعتبر نقطة وميض البيتومين هي درجة الحرارة التي يشير إليها مقياس الحرارة عندما يظهر لهب أزرق على جزء من سطحه على الأقل. أثناء الاختبار، يجب تجنب حركة الهواء والإضاءة الساطعة حتى لا يصعب ملاحظة لحظة الفلاش.