Sistemul de gradare a penetrării a fost dezvoltat la începutul anilor 1900 pentru a caracteriza consistența asfalturilor semisolide. Bitumul cu grad de penetrare este bitum de rafinărie care este fabricat la diferite vâscozități și este un bitum standard utilizat de obicei ca bitum de grad de pavaj esențial pentru construcția drumurilor și pentru producția de pavaj asfaltic cu proprietăți superioare. Testul de penetrare se efectuează pentru caracterizarea bitumului, în funcție de duritate. Astfel, are denumirea de bitum de penetrare.
Presupunerea de bază a gradului de penetrare este că, cu cât asfaltul este mai puțin vâscos, cu atât acul va pătrunde mai adânc. Bitumul care este produs în timpul procesului de oxidare a fundului de vid (materia primă pentru producția de bitum care provine din reziduurile turnului de distilare în rafinăriile de petrol în vid) la unitatea de producție de bitum va fi clasificată în funcție de punctul de penetrare al acestuia. Gradele de penetrare sunt listate ca o gamă de unități de penetrare (o unitate de penetrare = 0,1 mm), cum ar fi 60/70. Clasificarea bitumului ajută la evaluarea adecvării acestuia în diferite condiții climatice și tipuri de construcție. În regiunile mai calde, gradele de penetrare mai mici sunt preferate pentru a evita înmuierea, în timp ce gradele de penetrare mai mari, cum ar fi 120/150, sunt utilizate în regiunile mai reci pentru a preveni apariția fragilității excesive. Gradele de penetrare specificate în AASHTO M 20 și ASTM D 946 sunt listate în tabelul de mai jos.

• Bitum 80/100: Caracteristicile acestui grad se confirmă cu cele ale gradului S 90 din IS-73-1992. Acesta este potrivit pentru drumuri cu volum redus și este încă utilizat pe scară largă în întreaga lume. Datorită punctului de suflare și penetrare relativ scăzut al aerului, este utilizat în zonele reci.

• Bitum 60/70: Acest grad este mai dur decât 80/100 și poate rezista la sarcini de trafic mai mari. Caracteristicile acestui grad se confirmă cu cele ale gradului S 65 din IS-73-1992. Bitum 60/70, înseamnă că penetrarea este între 60 dm (Decimetru) și 70 dm, adică acul va pătrunde în proba de bitum minim 60 dm și maxim 70 dm. În prezent este utilizat în principal în construcția de autostrăzi. Bitumul 60/70 este unul dintre cele mai utilizate calități de bitum și este un material de bază pentru toate celelalte produse bituminoase. Se folosește în zonele blânde.

• Bitum 40/50: gradul de penetrare a bitumului 40/50 înseamnă că valoarea de penetrare este în intervalul 40 până la 50 în condițiile standard de testare care sunt utilizate în mod obișnuit ca grad de pavaj. Bitumul de gradul de penetrare 40/50 este un bitum de penetrare semi-dur, potrivit pentru construcția și repararea drumurilor. Acest grad de bitum este utilizat în principal la fabricarea mixturii calde de asfalt pentru baze și straturi de uzură.

• Bitum 30/40: Acesta este cel mai dur dintre toate calitățile și poate rezista la sarcini de trafic foarte grele. Caracteristicile acestui grad se confirmă cu cele ale gradului S 35 din IS-73-1992. Bitumul 30/40 este utilizat în aplicații specializate, cum ar fi pistele aeroporturilor și, de asemenea, pe drumurile cu trafic foarte intens din orașele de coastă.

Cutback este un lichid care curge liber la temperaturi normale și se obține prin fluxarea bitumului cu solvenți adecvați. Vâscozitatea bitumului este redusă substanțial prin adăugarea de kerosen sau orice alt solvent. Cutback Bitumen este produs prin reducerea vâscozității și a bitumului obișnuit prin adăugarea preponderent de solvent de tip petrolier. Pentru utilizarea în pansamente de suprafață, anumite tipuri de bitum macadam și stabilizarea sol-bitum, este necesar să existe un liant fluid care poate fi amestecat relativ la temperaturi scăzute. Prin urmare, pentru a crește fluiditatea liantului bituminos la temperaturi scăzute, liantul este amestecat cu un solvent volatil. După ce amestecul de reducere este utilizat în lucrări de construcții, substanța volatilă se evaporă, iar reducerea își dezvoltă proprietățile de legare. Vâscozitatea reducerii și viteza cu care se întărește pe drum depind de caracteristicile și cantitatea atât de bitum, cât și de ulei volatil utilizat ca diluanți. Cutback Bitum este utilizat deoarece vâscozitatea sa este mai mică decât cea a asfaltului curat și poate fi astfel utilizat în aplicații la temperaturi scăzute. Bitumul redus poate fi utilizat pentru construcția și întreținerea drumurilor bituminoase pe vreme rece.
Reducerile sunt clasificate în funcție de timpul necesar pentru a se întări sau devin solide datorită evaporării diluantului. Clasificările sunt întărire rapidă (RC), întărire medie (MC) sau întărire lentă (SC). O reducere variază în comportament în funcție de tipul de tăietor sau de flux utilizat ca diluant cu alcool alb utilizat în mod obișnuit pentru clasele RC, kerosen pentru MC și motorină pentru SC. Un solvent cu întărire rapidă (RC) se va evapora mai repede decât un solvent cu întărire medie (MC), care, la rândul său, se va întări mai rapid decât un solvent cu întărire lentă (SC).
Standardele de reducere a bitumului sunt următoarele:
– ASTM D 2026, D 2027 și D 2028 pentru reducere cu întărire lentă, medie și rapidă
– AASHTO M 81, M 82 pentru Cutback cu întărire rapidă și medie
– EN 15522 Liant bituminos cutback și fluxat

Bitumul cu reducere este, în general, împărțit în trei grupe, în funcție de volatilitatea solventului adăugat:

• Întărirea lentă (SC-30, SC-70, SC-250, SC-800, SC-3000), adesea numite „uleiuri de drum”, sunt de obicei un material rezidual produs din distilarea fracționată a anumitor țiței. În mod tradițional se utilizează orice fel de uleiuri aromatice, naftenice și parafinice. Materialele de bitum lichid cu întărire lentă pot fi preparate prin amestecarea bitumului cu o fracțiune uleioasă de petrol.

• Medium Curing (MC-70, MC-250, MC-800, MC-3000), sunt un amestec de Bitum cu hidrocarburi mai ușoare, cum ar fi kerosenul.

• Întărirea rapidă (RC-30, RC-70, RC-250, RC-800, RC-3000), sunt preparate cu un diluant ușor, cu evaporare rapidă, cum ar fi nafta sau benzina.

La începutul anilor 1960, a fost dezvoltat un sistem îmbunătățit de gradare a bitumului (asfalt) care a încorporat un test științific rațional de vâscozitate. Acest test științific a înlocuit testul empiric de penetrare ca principală caracterizare a liantului de bitum. Gradul de vâscozitate cuantifică următoarele caracteristici ale bitumului:

– Vâscozitate la 60°C (140°F)
– Vâscozitate la 135°C (275°F)
– Adâncimea de penetrare a unui ac de 100 g aplicat timp de 5 secunde la 25° C (77° F)
- Temperatura punctului de aprindere
– Ductilitate la 25°C (77°F)
– Solubilitate în tricloretilenă
– Testul cuptorului cu peliculă subțire (ține cont de efectele îmbătrânirii pe termen scurt):
– Vâscozitate la 60° C (140° F)
– Ductilitate la 25° C (77° F)

Gradele de vâscozitate Bitumul sunt clasificate în funcție de gradul de vâscozitate (grad de fluiditate). Cu cât gradul este mai mare, cu atât Bitumul este mai rigid. În gradul de vâscozitate, testele de vâscozitate sunt efectuate la 60°C și 135°C, ceea ce reprezintă temperatura suprafeței drumului în timpul verii și respectiv temperatura amestecului. Pătrunderea la 25°C, care este temperatura medie anuală a pavajului, a fost de asemenea reținută în Specificații.
Standardele pentru bitum de gradul de vâscozitate sunt următoarele:
– AASHTO M 226
– ASTM D 3381
– IS73:2013

Noile note bazate pe standardul S73:2013 au evoluat astfel odată cu nomenclatura:

BITUL VG-10: VG-10 este folosit mai ales în aplicații de pulverizare, cum ar fi finisarea suprafețelor și pavaj, într-un climat foarte rece, în loc de bitum cu penetrare 80/100. De asemenea, este folosit pentru a produce emulsie de bitum și produse din bitum modificat.

VG-20 BITUL: VG-20 este folosit pentru pavaj în regiuni cu climă rece și altitudini mari.

VG-30 BITUL: VG-30 este utilizat în special pentru a construi pavaje de bitum foarte grele care trebuie să tolereze încărcături semnificative de trafic. Poate fi folosit in locul unui bitum cu penetrare 60/70.

BITUL VG-40: VG-40 este utilizat în zone foarte solicitate, cum ar fi intersecții, lângă cabinele de taxare și parcările pentru camioane în loc de gradul de penetrare 30/40. Datorită vâscozității mai mari, pot fi produse amestecuri de bitum mai rigide pentru a modifica rezistența la împingere și alte probleme legate de o temperatură mai ridicată și încărcături grele de trafic.

Emulsia de bitum este un lichid care curge liber la temperatura mediului ambiant si este formata din doua lichide nemiscibile, bitum si apa, stabilizate de o a treia componenta, emulgatorul. Bitumul este dispersat în întreaga fază apoasă continuă sub formă de picături discrete, de obicei cu un diametru de 0,5 până la 5 microni, care sunt ținute în suspensie de sarcini electrostatice. Dispersia se obține prin prelucrarea bitumului și apei în condiții controlate printr-o moară coloidală împreună cu aditivi selectați.
Conținutul de bitum poate fi variat pentru a se potrivi diferitelor cerințe și este de obicei între 30% și 70%. Obiectivul principal al emulsionării bitumului este de a obține un produs care să poată fi utilizat fără încălzirea necesară în mod normal atunci când se utilizează bitumuri de tăiere și pavaj. Utilizarea unor emulgatori de calitate adecvată este esențială pentru a se asigura că emulsia are stabilitate în timp și, de asemenea, că se rupe și se întărește atunci când este aplicată pe agregate/suprafața drumului. Este un lichid maro ciocolată care curge liber la temperatura camerei.
Emulsiile de bitum trebuie clasificate după sarcina lor ionică în cationice sau anionice. Deoarece emulsiile de bitum de apă sunt utilizate intensiv ca material de legare și peliculă în construcții, se folosesc două tipuri de emulgatori: anionici și cationici. Emulsiile de bitum anionic nu sunt utilizate în general în construcția de drumuri, deoarece în general, agregatul silicios este utilizat în construcția de drumuri. Emulsiile de bitum anionic nu dau performanțe bune cu silicios, în timp ce emulsiile de bitum cationic dau performanțe bune cu aceste agregate.
Emulsiile cationice acoperă agregatele mai eficient datorită încărcării lor pozitive și, prin urmare, au proprietăți de aderență mai bune. Emulsia cationică este atât mai favorizată, cât și mai utilizată. Emulsiile cationice încep cu un „C” Dacă nu există C, emulsia este de obicei un anionic. Încărcarea este importantă atunci când se proiectează o emulsie pentru compatibilitate cu anumite agregate. Următorul set al specificațiilor descrie cât de repede se va fixa sau se va coalesce o emulsie. RS (Setare rapidă), MS (Setare medie), SS (Setare lent) și QS (Setare rapidă) sunt gradele de setare.
Emulsiile de bitum au o vâscozitate scăzută și pot fi lucrabile la temperaturi ambiante, ceea ce le face ideale pentru utilizare pe trotuare și suprafețe.
Standardele de bitum în emulsie sunt următoarele:
– Emulsii anionice din SUA: ASTM D 977 și AASHTO M 140
– Emulsii cationice din SUA: ASTM D 2397 și AASHTO M 208
– Europa: Standard cadru armonizat EN 13808

Principalele clase pentru emulsiile de bitum sunt clasificate după cum urmează:

Emulsie de bitum CSS-1: CSS-1 este o emulsie de bitum cationică cu priză lentă, concepută pentru utilizare ca strat de aderență, stabilizare a bazei, etanșare cu ceață, controlul prafului și aplicații speciale. Emulsiile de bitum cationic CSS-1 au o sarcină pozitivă și, prin urmare, este posibilă o reacție directă și foarte rapidă între emulsie și un agregat sau pavaj. Emulsiile CSS-1 sunt utilizate pentru o varietate de scopuri. Emulsiile cu priză lentă sunt cele mai stabile dintre emulsii și, în general, pot fi diluate cu apă și amestecate cu umpluturi minerale și agregate. Pentru toate utilizările, temperaturile aerului și ale pavajului la construcție ar trebui să fie suficient de ridicate pentru a permite emulsiei să se întărească complet.

Emulsie de bitum CMS-2: CMS-2 este o emulsie de asfalt pe bază de apă cationică cu priză medie pentru utilizare în amestecuri de asfalt și agregate reci și calde, stabilizarea bazei și recuperarea completă la adâncime. CMS-2 poate fi amestecat la rece sau cald la o fabrică centrală, cu o moară portabilă la locul de muncă sau la locul de pe carosabil. Materialul amestecat poate fi folosit imediat sau stocat pentru utilizare ulterioară. Poate fi așezat cu un pavaj sau lucrat pe pavaj cu o lamă sau un recuperator.

Emulsie de bitum CRS-2: CRS-2 este un asfalt emulsionat pe bază de apă cationic conceput pentru a fi utilizat ca liant bituminos pentru etanșarea așchiilor. Este furnizat în vrac. Emulsiile CRS-2 trebuie aplicate cu distribuitoare bine calibrate. Duzele distribuitoare și bara de pulverizare ar trebui să fie dimensionate și setate pentru a furniza rata de împușcare dorită. Rata de împușcare ar trebui să fie determinată de un proiect de etanșare cu așchii de laborator cu agregatul proiectului și condițiile pavajului existent. CRS-2 nu trebuie aplicat când temperatura aerului este sub 60°F și scade. Emulsia pe bază de apă nu trebuie expusă la temperaturi de îngheț sau supraîncălzire. Emulsia este un sistem stabilizat chimic, așa că trebuie avut grijă să nu se perturbe echilibrul chimic cu contaminare cu substanțe chimice, supraexpunere la aer sau condiții mecanice sau termice nefavorabile.

Bitumul de rafinărie este tratat în continuare prin introducerea de aer prelucrat. Acest lucru ne va oferi bitum oxidat, cunoscut și sub denumirea de bitum suflat. În acest proces, prin menținerea unei temperaturi controlate, aerul cald cu o temperatură de 200 până la 300 de grade Celsius este suflat printr-un tub perforat într-un compartiment care conține bitum, aerul este introdus sub presiune în bitum moale. Acest proces conferă bitumului mai multe proprietăți cauciucate decât formula sa originală și sunt pur și simplu bitum mai dur. Suflarea aerului prin amestecul de bitum îi conferă vâscozitate mai mare și rezistență mai mare la înmuiere (în special pentru aplicații rutiere) și procese secundare care implică aditivi special dezvoltați sau emulsionare cu apă. Marii producători de asfalt folosesc în prezent acești aditivi în producția lor pentru a obține o performanță mai mare pentru rezultatul final. Acest amestec mai dur are o ductilitate și o susceptibilitate la temperatură mai scăzute.
Bitumul oxidat are un grad mai mare de moliciune și o sensibilitate mai mică la variațiile de temperatură. Acest tip de bitum este folosit la fabricarea plăcilor de acoperiș, a anvelopelor auto și a căptușelii. Asfaltul oxidat este utilizat în mod obișnuit în operarea acoperișurilor, acoperirea țevilor, subetanșarea pavajelor din beton de ciment Portland, aplicarea hidraulică și fabricarea vopselelor. Bitumul suflat este utilizat pe scară largă ca un strat anti-alunecare în industria piloților, pentru fabricarea pâslelor pentru acoperiș, pentru pâsle de amortizare a sunetului și etanșant sub cărucior în industria auto, protecția îmbinărilor cablurilor electrice, compus de umplere a rosturilor, compus de etanșare și multe altele.
Bitumul oxidat poate fi ambalat într-o pungă de plastic, pungă de artizanat și, de asemenea, în tambur și poate fi livrat fierbinte în cisternă vrac. Bitumul oxidat (bitum de calitate suflată) va fi spart în bucăți mici și încălzit lent la temperatura de aplicare de 220 °C până la 230 °C.
Bitum oxidat Simbol este R. De exemplu, bitum R 80/25 înseamnă bitum suflat cu un grad de moliciune 80 centigrade și un grad de penetrare este 25. Bitumul oxidat este produs în diferite grade, inclusiv:

• Bitum oxidat 150/5
• Bitum oxidat 115/15
• Bitum oxidat 105/35
• Bitum oxidat 95/25
• Bitum oxidat 90/40
• Bitum oxidat 90/10
• Bitum oxidat 90/15
• Bitum oxidat 85/25
• Bitum oxidat 85/40
• Bitum oxidat 85/25
• Bitum oxidat 75/25

De obicei, bitumul este ambalat și exportat în butoaie noi de oțel. Capacitatea tamburului de bitum variază de la 150 Kg până la 200 Kg. Capacitatea de ambalare a tamburului cel mai frecvent utilizată de aproape toți consumatorii de bitum din lume este de 180 kg.
Butoaiele de 180 kg sunt folosite mai pe scară largă de consumatorii de bitum, deoarece sunt cele mai benefice pentru ei. Importatorii de bitum pot economisi costuri folosind butoaie de 180 Kg. Domeniile de economii sunt asociate, dar fără a se limita la, costurile de producție a tamburului, cheltuielile legate de manipulare și transport.
Sacii de bitum și sacii Jumbo pot fi o alternativă rentabilă pentru butoaiele de bitum. Bitubag-urile pot fi de două tipuri: 1000 kg și 300 kg

Bitubag-urile de 300 kg conțin un înveliș cu două straturi, pe care primul îl rupe și al doilea îl arde și se topește în cisternul de destinație (rezervor)

Marea majoritate a bitumului este folosită de industria construcțiilor, în principal, servește utilizării sale în aplicații de pavaj și acoperișuri. 85% din tot bitumul este folosit ca liant în asfalt pentru drumuri, piste, parcări și poteci. Pietrișul și roca zdrobită sunt amestecate cu bitum gros, ținându-l împreună și apoi este aplicat pe drumuri.

Caracteristicile excelente de impermeabilizare și comportamentul termoplastic îl fac ideal pentru o gamă largă de aplicații. La temperaturi ridicate (de obicei între 100 și 2008C) acționează ca un lichid vâscos și poate fi amestecat cu alte componente și manipulat și format după cum este necesar. Odată răcit, este un solid inert care este durabil și hidrofob (respinge apa).

10% din bitumul utilizat la nivel mondial este utilizat în industria acoperișurilor, deoarece calitățile sale de impermeabilizare ajută la funcționarea bună a acoperișurilor. 5% de bitum este utilizat în scopuri de etanșare și izolare în diferite materiale de construcție, cum ar fi suportul de plăci de covor și vopsea.

Pe lângă aceste utilizări principale, bitumul are și multe utilizări minore. Alte exemple sunt izolare fonică, explozivi, protecție împotriva mucegaiului, un liant în brichete, un suport pentru oglinzi, tălpi de pantofi, acoperirea stâlpilor de gard și stabilizarea solului.