Система оценки проникновения была разработана в начале 1900-х годов для характеристики консистенции полутвердых асфальтов. Битум проникающей степени — это нефтезаводской битум, который производится с различной вязкостью и представляет собой стандартный битум, обычно используемый в качестве битума для дорожного строительства, необходимого для дорожного строительства и производства асфальтовых покрытий с превосходными свойствами. Тест на проникновение проводится для определения характеристик битума в зависимости от его твердости. Поэтому он имеет название проникающий битум.
Основное предположение оценки проникновения заключается в том, что чем менее вязкий асфальт, тем глубже проникнет игла. Битум, получаемый в процессе окисления кубового остатка (сырье для производства битума, получаемое из остатков дистилляционной колонны на вакуумных нефтеперерабатывающих заводах) на установке по производству битума, будет классифицироваться в зависимости от его точки проникновения. Степени проникновения указаны в виде диапазона единиц проникновения (одна единица проникновения = 0,1 мм), например 60/70. Классификация битума помогает оценить его пригодность в различных климатических условиях и типах строительства. В более теплых регионах предпочтительны более низкие степени проникновения, чтобы избежать размягчения, тогда как более высокие степени проникновения, такие как 120/150, используются в более холодных регионах, чтобы предотвратить возникновение чрезмерной хрупкости. Степени проникновения, указанные в AASHTO M 20 и ASTM D 946, указаны в таблице ниже.

• Битум 80/100: Характеристики этой марки соответствуют характеристикам марки С 90 ИС-73-1992. Он подходит для дорог с низкой интенсивностью движения и до сих пор широко используется во всем мире. Благодаря относительно низкой температуре продувания и проникновения воздуха он используется в холодных регионах.

• Битум 60/70: эта марка тверже, чем 80/100, и может выдерживать более высокие нагрузки от дорожного движения. Характеристики этой марки соответствуют характеристикам марки С 65 ИС-73-1992. Битум 60/70 означает, что глубина проникновения составляет от 60 дм (дециметр) до 70 дм, это означает, что игла проникнет в образец битума минимум на 60 дм и максимум на 70 дм. В настоящее время он используется в основном при строительстве автомобильных дорог. Битум 60/70 – одна из наиболее используемых марок битума и базовый материал для всех других битумных продуктов. Используется в регионах с мягким климатом.

• Битум 40/50: Степень проникновения битума 40/50 означает, что значение проникновения находится в диапазоне от 40 до 50 при стандартных условиях испытаний, которые обычно используются в качестве класса для дорожного покрытия. Битум проникающей способности 40/50 – это битум полутвердой проникающей способности, подходящий для дорожного строительства и ремонта. Этот сорт битума в основном используется при производстве горячих асфальтобетонных смесей для оснований и слоев износа.

• Битум 30/40: это самый твердый из всех сортов, способный выдерживать очень тяжелые транспортные нагрузки. Характеристики этой марки соответствуют характеристикам марки С 35 ИС-73-1992. Битум 30/40 используется в специализированных целях, например, на взлетно-посадочных полосах аэропортов, а также на дорогах с очень интенсивным движением транспорта в прибрежных городах.

Cutback представляет собой сыпучую жидкость при нормальной температуре и получается путем флюсования битума подходящими растворителями. Вязкость битума существенно снижается добавлением керосина или любого другого растворителя. Битум Cutback производится путем уменьшения вязкости обычного битума путем добавления в основном растворителя нефтяного типа. Для использования в поверхностных покрытиях, некоторых типах битумного щебня и стабилизации грунта-битума необходимо иметь жидкое связующее, которое можно смешивать относительно при низких температурах. Следовательно, для увеличения текучести битумного вяжущего при низких температурах связующее смешивают с летучим растворителем. После использования разбавленной смеси в строительных работах летучие вещества испаряются, и разбавитель приобретает вяжущие свойства. Вязкость редукта и скорость его затвердевания на дороге зависят от характеристик и количества как битума, так и летучего масла, используемых в качестве разбавителей. Разрезанный битум используется потому, что его вязкость ниже, чем у чистого асфальта, и поэтому его можно использовать при низких температурах. Разрезанный битум можно использовать при строительстве и обслуживании битумных дорог в холодную погоду.
Разбавленные продукты классифицируются в зависимости от времени, необходимого для их затвердевания или затвердевания вследствие испарения разбавителя. Классификация: быстрое отверждение (RC), среднее отверждение (MC) и медленное отверждение (SC). Поведение сокращения зависит от типа фрезы или флюса, используемого в качестве разбавителя: уайт-спирита, обычно используемого для марок RC, керосина для MC и дизельного топлива для SC. Растворитель быстрого отверждения (RC) испаряется быстрее, чем растворитель среднего отверждения (MC), который, в свою очередь, отверждается быстрее, чем растворитель медленного отверждения (SC).
Стандарты сокращения битума следующие:
– ASTM D 2026, D 2027 и D 2028 для медленного, среднего и быстрого отверждения.
– AASHTO M 81, M 82 для быстрого и среднего отверждения
– EN 15522 Разрезанное и флюсованное битумное вяжущее

Разрезанные битумы обычно делятся на три группы в зависимости от летучести добавляемого растворителя:

• Медленного отверждения (SC-30, SC-70, SC-250, SC-800, SC-3000), часто называемые «дорожными маслами», обычно представляют собой остаточный материал, получаемый в результате фракционной перегонки некоторых видов сырой нефти. Традиционно используются любые виды ароматических, нафтеновых и парафиновых масел. Жидкие битумные материалы медленного отверждения можно приготовить путем смешивания битума с маслянистой нефтяной фракцией.

• Среднетвердеющие (МС-70, МС-250, МС-800, МС-3000) представляют собой смесь битума с более легкими углеводородами, такими как керосин.

• Быстроотверждаемые (RC-30, RC-70, RC-250, RC-800, RC-3000) готовятся с использованием легкого, быстро испаряющегося разбавителя, такого как нафта или бензин.

В начале 1960-х годов была разработана улучшенная система классификации битума (асфальта), включающая рациональный научный тест на вязкость. Этот научный тест заменил эмпирический тест на проникновение в качестве ключевой характеристики битумного вяжущего. Классификация вязкости количественно определяет следующие характеристики битума:

– Вязкость при 60°C (140°F)
– Вязкость при 135°C (275°F)
– Глубина проникновения иглы массой 100 г, применяемой в течение 5 секунд при температуре 25°C (77°F).
– Температура вспышки
– Пластичность при 25°C (77°F)
– Растворимость в трихлорэтилене
– Испытание в тонкопленочной печи (учитывает эффекты кратковременного старения):
– Вязкость при 60° C (140° F)
– Пластичность при 25° C (77° F)

Классы вязкости Битумы классифицируются в соответствии с классом вязкости (степени текучести). Чем выше класс, тем жестче битум. В классе вязкости испытания на вязкость проводятся при температурах 60°C и 135°C, что соответствует температуре дорожного покрытия летом и температуре смешивания соответственно. В Спецификациях также сохранена проникающая способность при 25°C, что является среднегодовой температурой покрытия.
Стандарты битума класса вязкости следующие:
– ААШТО М 226
– АСТМ Д 3381
– IS73:2013

Таким образом, новые марки, основанные на стандарте S73:2013, развивались вместе с номенклатурой:

БИТУМ VG-10: VG-10 в основном используется при распылении, например, при отделке поверхностей и укладке мощения в очень холодном климате вместо битума с проникающей способностью 80/100. Он также используется для производства битумной эмульсии и модифицированного битума.

БИТУМ ВГ-20: ВГ-20 используется для мощения в холодных климатических и высокогорных регионах.

БИТУМ VG-30: VG-30 особенно используется для строительства битумных покрытий сверхтяжелых условий, которые должны выдерживать значительные нагрузки от движения транспорта. Его можно использовать вместо битума с пенетрацией 60/70.

БИТУМ VG-40: VG-40 используется в зонах с высокой нагрузкой, таких как перекрестки, возле пунктов взимания платы за проезд и стоянок грузовиков, вместо степени проникновения 30/40. Из-за более высокой вязкости можно производить более жесткие битумные смеси, чтобы улучшить устойчивость к толчкам и другим проблемам, связанным с более высокой температурой и тяжелыми транспортными нагрузками.

Битумная эмульсия представляет собой сыпучую жидкость при температуре окружающей среды и состоит из двух несмешивающихся жидкостей, битума и воды, стабилизированных третьим компонентом — эмульгатором. Битум диспергирован в непрерывной водной фазе в виде отдельных капель, обычно диаметром от 0,5 до 5 микрон, которые удерживаются во взвешенном состоянии электростатическими зарядами. Дисперсия получается путем обработки битума и воды в контролируемых условиях в коллоидной мельнице вместе с выбранными добавками.
Содержание битума может варьироваться в зависимости от различных требований и обычно находится в пределах от 30% до 70%. Основной целью эмульгирования битума является получение продукта, который можно использовать без нагревания, обычно необходимого при использовании разбавленного битума и дорожного битума. Использование эмульгаторов надлежащего качества необходимо для обеспечения стабильности эмульсии с течением времени, а также для ее разрушения и схватывания при нанесении на заполнители/поверхность дороги. Это сыпучая жидкость шоколадно-коричневого цвета при комнатной температуре.
Битумные эмульсии необходимо классифицировать по их ионному заряду на катионные и анионные. Поскольку водно-битумные эмульсии интенсивно применяются в качестве вяжущего и пленкообразующего материала в строительстве, применяют два типа эмульгаторов: анионные и катионные. Анионные битумные эмульсии обычно не используются в дорожном строительстве, поскольку в дорожном строительстве обычно используется кремнистый заполнитель. Анионные битумные эмульсии не дают хороших характеристик с кремнистыми заполнителями, тогда как катионные битумные эмульсии дают хорошие характеристики с этими заполнителями.
Катионные эмульсии более эффективно покрывают заполнители благодаря своей положительной нагрузке и, следовательно, обладают лучшими адгезионными свойствами. Катионная эмульсия более предпочтительна и более широко используется. Катионные эмульсии начинаются с буквы «С». Если буквы «С» нет, эмульсия обычно является анионной. Заряд важен при разработке эмульсии на совместимость с определенными заполнителями. Следующий набор спецификаций описывает, насколько быстро эмульсия затвердеет или слипнется. RS (быстрое схватывание), MS (среднее схватывание), SS (медленное схватывание) и QS (быстрое схватывание) — это степени схватывания.
Битумные эмульсии имеют низкую вязкость и могут работать при температуре окружающей среды, что делает их идеальными для использования в дорожных покрытиях и покрытиях.
Стандарты эмульсионного битума следующие:
– Анионные эмульсии США: ASTM D 977 и AASHTO M 140.
– Катионные эмульсии США: ASTM D 2397 и AASHTO M 208.
– Европа: Гармонизированный рамочный стандарт EN 13808.

Основные марки битумных эмульсий классифицируются следующим образом:

Битумная эмульсия CSS-1: CSS-1 представляет собой катионную битумную эмульсию медленного схватывания, предназначенную для использования в качестве липкого слоя, стабилизации основания, противотуманной герметизации, контроля пыли и специальных применений. Катионные битумные эмульсии CSS-1 имеют положительный заряд, поэтому возможна прямая и очень быстрая реакция между эмульсией и заполнителем или дорожным покрытием. Эмульсии CSS-1 используются для самых разных целей. Медленно схватывающиеся эмульсии являются наиболее стабильными из эмульсий и, как правило, их можно разбавлять водой и смешивать с минеральными наполнителями и заполнителями. Для всех видов использования температура воздуха и дорожного покрытия при строительстве должна быть достаточно высокой, чтобы эмульсия могла полностью затвердеть.

Битумная эмульсия CMS-2: CMS-2 представляет собой катионную асфальтовую эмульсию среднего схватывания на водной основе для использования в холодных и теплых асфальтовых смесях и заполнителях, стабилизации основания и рекультивации на всю глубину. CMS-2 можно смешивать в холодном или теплом виде на центральном заводе, с помощью портативной смесительной мельницы на рабочей площадке или прямо на дороге. Смешанный материал можно использовать сразу или складировать для последующего использования. Его можно укладывать асфальтоукладчиком или наносить на тротуар отвалом или отвалом.

Битумная эмульсия CRS-2: CRS-2 представляет собой катионный эмульгированный асфальт на водной основе, предназначенный для использования в качестве битумного вяжущего для стружечных уплотнений. Он поставляется оптом. Эмульсии CRS-2 следует наносить хорошо откалиброванными распределителями. Форсунки распределителя и распылительная штанга должны быть подобраны по размеру и настроены так, чтобы обеспечивать желаемую скорость распыления. Частота выстрелов должна определяться на основе лабораторного расчета уплотнения щепы с учетом проектного агрегата и условий существующего дорожного покрытия. CRS-2 не следует применять, если температура воздуха ниже 60°F и падает. Эмульсию на водной основе нельзя подвергать воздействию отрицательных температур или перегреву. Эмульсия представляет собой химически стабилизированную систему, поэтому следует проявлять осторожность, чтобы не нарушить химический баланс из-за загрязнения химикатами, чрезмерного воздействия воздуха или неблагоприятных механических или термических условий.

Битум нефтеперерабатывающего завода дополнительно обрабатывается путем введения обработанного воздуха. Это даст нам окисленный битум, также известный как вспененный битум. В этом процессе за счет поддержания контролируемой температуры горячий воздух с температурой от 200 до 300 градусов Цельсия подается через перфорированную трубку в отсек, содержащий битум, воздух под давлением вводится в мягкий битум. Этот процесс придает битуму более эластичные свойства, чем его первоначальная формула, и он просто становится более твердым битумом. Продувка битумной смеси воздухом придает ей более высокую вязкость и большую устойчивость к размягчению (особенно при дорожном применении), а также к вторичным процессам, включающим специально разработанные добавки или эмульгирование с водой. Крупные производители асфальта в настоящее время используют эти добавки в своем производстве, чтобы добиться более высоких характеристик конечного результата. Эта более твердая смесь имеет меньшую пластичность и чувствительность к температуре.
Окисленный битум имеет более высокую степень мягкости и меньшую чувствительность к изменению температуры. Этот вид битума используется для изготовления кровельных листов, автомобильных шин и вагонки. Окисленный асфальт обычно используется при кровельных работах, покрытии труб, нижнем слое бетонных покрытий из портландцемента, гидравлическом нанесении и производстве красок. Выдувной битум широко используется в качестве противоскользящего слоя в свайной промышленности, для производства рубероида, звукопоглощающего материала и герметика под вагоном в автомобильной промышленности, для защиты соединений электрических кабелей, заполнителя швов, герметика и т. д. многие другие.
Окисленный битум может быть упакован в полиэтиленовый пакет, крафт-пакет, а также в бочки и доставлен в горячем виде в автоцистернах. Окисленный битум (выдувной битум) следует разбить на мелкие кусочки и медленно нагреть до температуры применения от 220°C до 230°C.
Окисленный битум Обозначается R. Например, битум R 80/25 означает вспененный битум со степенью мягкости 80 градусов и степенью пенетрации 25. Окисленный битум выпускается различных марок, в том числе:

• Битум окисленный 150/5
• Битум окисленный 115/15
• Битум окисленный 105/35
• Битум окисленный 95/25
• Битум окисленный 90/40
• Окисленный битум 90/10
• Битум окисленный 90/15
• Битум окисленный 85/25
• Битум окисленный 85/40
• Битум окисленный 85/25
• Битум окисленный 75/25

Обычно битум упаковывают и экспортируют в новых стальных бочках. Емкость битума в бочках варьируется от 150 до 200 кг. Практически все потребители битума в мире чаще всего используют барабанную упаковку емкостью 180 кг.
Бочки по 180 кг более широко используются потребителями битума, поскольку они для них наиболее выгодны. Импортеры битума могут сэкономить на расходах, используя бочки по 180 кг. Области экономии связаны, помимо прочего, с себестоимостью производства барабанов, расходами на погрузочно-разгрузочные работы и транспортировку.
Битубэги и большие мешки могут стать экономичной альтернативой битумным бочкам. Битубэги могут быть двух типов: 1000 кг и 300 кг.

300-килограммовые битубэги содержат двухслойное покрытие, первое из которых рвется, а второе сгорает и плавится в танкере назначения (резервуаре).

Подавляющее большинство битума используется в строительной отрасли. В основном он служит для дорожных и кровельных работ. 85% из всех битумов используется в качестве вяжущего в асфальте для дорог, взлетно-посадочных полос, парковок и пешеходных дорожек. Гравий и щебень смешиваются с густым битумом, скрепляют его, а затем наносят на дороги.

Отличные гидроизоляционные характеристики и термопластичность делают его идеальным для широкого спектра применений. При повышенных температурах (обычно от 100 до 200°C) он действует как вязкая жидкость, и его можно смешивать с другими компонентами, манипулировать им и формировать по мере необходимости. После охлаждения это инертное твердое вещество, прочное и гидрофобное (отталкивает воду).

Битум 10%, используемый во всем мире, используется в кровельной промышленности, поскольку его гидроизоляционные свойства помогают крышам функционировать хорошо. Битум 5% используется для герметизации и изоляции различных строительных материалов, таких как основа ковровой плитки и краска.

Помимо этих основных применений, битум также имеет множество второстепенных применений. Другими примерами являются звукоизоляция, взрывчатые вещества, защита от плесени, связующее в брикетах, подложка для зеркал, подошвы для обуви, покрытие столбов забора и стабилизация грунта.