Hệ thống phân loại độ xuyên thấu được phát triển vào đầu những năm 1900 để mô tả tính nhất quán của nhựa đường bán rắn. Bitum loại xuyên thấu là bitum của nhà máy lọc dầu được sản xuất ở các độ nhớt khác nhau và là loại bitum tiêu chuẩn thường được sử dụng làm Bitum cấp cho mặt đường cần thiết cho việc xây dựng đường và sản xuất mặt đường nhựa với các đặc tính vượt trội. Thử nghiệm xuyên thấu được thực hiện để xác định đặc tính của nhựa đường, dựa trên độ cứng. Vì vậy, nó có tên là bitum thâm nhập.
Giả định cơ bản của phân loại thâm nhập là nhựa đường càng ít nhớt thì kim sẽ xuyên càng sâu. Nhựa đường được sản xuất trong quá trình oxy hóa đáy chân không (nguyên liệu sản xuất nhựa đường có nguồn gốc từ cặn tháp chưng cất trong các nhà máy lọc dầu chân không) tại đơn vị sản xuất nhựa đường sẽ được phân loại dựa trên điểm thâm nhập của nó. Cấp độ xuyên thấu được liệt kê dưới dạng một loạt các đơn vị xuyên thấu (một đơn vị xuyên thấu = 0,1 mm), chẳng hạn như 60/70. Việc phân loại bitum giúp đánh giá sự phù hợp của nó trong các điều kiện khí hậu và loại công trình khác nhau. Ở những vùng ấm hơn, cấp độ xuyên thấu thấp hơn được ưu tiên để tránh bị mềm trong khi cấp độ xuyên thấu cao hơn như 120/150 được sử dụng ở những vùng lạnh hơn để ngăn chặn sự xuất hiện của độ giòn quá mức. Cấp độ thâm nhập quy định trong AASHTO M 20 và ASTM D 946 được liệt kê trong bảng dưới đây.

• Bitum 80/100: Đặc tính của loại này giống với loại S 90 của IS-73-1992. Điều này phù hợp với những con đường có lưu lượng xe thấp và vẫn được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Do điểm thổi và thâm nhập không khí tương đối thấp nên nó được sử dụng ở những vùng lạnh.

• Bitum 60/70: Loại này cứng hơn 80/100 và có thể chịu được tải trọng giao thông cao hơn. Các đặc tính của loại này xác nhận với loại S 65 của IS-73-1992. Bitum 60/70, có nghĩa là độ xuyên thấu nằm trong khoảng từ 60 dm (Decimeter) đến 70 dm, nghĩa là kim sẽ xuyên qua mẫu bitum tối thiểu 60 dm và tối đa 70 dm. Hiện nay nó được sử dụng chủ yếu trong việc xây dựng đường cao tốc. Bitum 60/70 là một trong những loại bitum được sử dụng nhiều nhất và là vật liệu cơ bản cho tất cả các sản phẩm bitum khác. Nó được sử dụng ở những khu vực nhẹ.

• Bitum 40/50: Độ xuyên thấu của bitum 40/50 có nghĩa là giá trị độ xuyên thấu nằm trong khoảng 40 đến 50 ở các điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn thường được sử dụng làm Lớp lát. Bitum xuyên thấu cấp 40/50 là loại bitum xuyên thấu bán cứng thích hợp cho việc xây dựng và sửa chữa đường. Loại bitum này chủ yếu được sử dụng trong sản xuất nhựa đường hỗn hợp nóng làm nền và các lớp chống mài mòn.

• Bitum 30/40: Đây là loại nhựa cứng nhất trong tất cả các loại và có thể chịu được tải trọng giao thông rất lớn. Các đặc tính của loại này xác nhận với loại S 35 của IS-73-1992. Bitum 30/40 được sử dụng trong các ứng dụng chuyên dụng như đường băng sân bay và cả những con đường có mật độ giao thông đông đúc ở các thành phố ven biển.

Cutback là chất lỏng chảy tự do ở nhiệt độ bình thường và thu được bằng cách trộn nhựa đường với dung môi thích hợp. Độ nhớt của bitum giảm đáng kể bằng cách thêm dầu hỏa hoặc bất kỳ dung môi nào khác. Bitum cắt giảm được tạo ra bằng cách giảm độ nhớt của bitum thông thường và bằng cách thêm hầu hết dung môi loại dầu mỏ. Để sử dụng trong lớp phủ bề mặt, một số loại đá dăm bitum và ổn định đất-bitum, cần phải có chất kết dính lỏng có thể trộn tương đối ở nhiệt độ thấp. Do đó, để tăng tính lưu động của chất kết dính bitum ở nhiệt độ thấp, chất kết dính được trộn với dung môi dễ bay hơi. Sau khi hỗn hợp cắt giảm được sử dụng trong công trình xây dựng, chất dễ bay hơi sẽ bay hơi và hỗn hợp cắt giảm phát triển các đặc tính liên kết. Độ nhớt của độ giảm và tốc độ cứng lại trên đường phụ thuộc vào đặc tính và số lượng của cả nhựa đường và dầu dễ bay hơi được sử dụng làm chất pha loãng. Bitum cắt giảm được sử dụng vì độ nhớt của nó thấp hơn so với nhựa đường nguyên chất và do đó có thể được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ thấp. Bitum cắt giảm có thể được sử dụng để xây dựng và bảo trì đường bitum trong thời tiết lạnh.
Phần cắt giảm được phân loại theo thời gian cần thiết để chúng đông cứng hoặc trở nên rắn do sự bay hơi của chất pha loãng. Phân loại là xử lý nhanh (RC), xử lý trung bình (MC) hoặc xử lý chậm (SC). Mức cắt giảm có tính chất khác nhau tùy theo loại dao cắt hoặc chất trợ dung được sử dụng làm chất pha loãng với rượu trắng thường được sử dụng cho các loại RC, dầu hỏa cho MC và dầu diesel cho SC. Dung môi xử lý nhanh (RC) sẽ bay hơi nhanh hơn dung môi xử lý trung bình (MC), do đó sẽ xử lý nhanh hơn dung môi xử lý chậm (SC).
Tiêu chuẩn bitum cắt giảm như sau:
– ASTM D 2026, D 2027 và D 2028 cho việc cắt giảm thời gian bảo dưỡng chậm, trung bình và nhanh
– AASHTO M 81, M 82 để cắt bảo dưỡng nhanh và trung bình
– EN 15522 Chất kết dính bitum chảy và cắt giảm

Bitum cắt giảm thường được chia thành ba nhóm tùy thuộc vào độ bay hơi của dung môi được thêm vào:

• Bảo dưỡng chậm (SC-30, SC-70, SC-250, SC-800, SC-3000), thường được gọi là “dầu đường”, thường là vật liệu cặn được tạo ra từ quá trình chưng cất phân đoạn một số loại dầu thô nhất định. Theo truyền thống, bất kỳ loại dầu thơm, naphthenic và parafinic đều được sử dụng. Vật liệu bitum lỏng lưu hóa chậm có thể được điều chế bằng cách trộn bitum với một phần dầu mỏ.

• Bảo dưỡng trung bình (MC-70, MC-250, MC-800, MC-3000), là hỗn hợp của Bitum với các hydrocacbon nhẹ hơn như dầu hỏa.

• Bảo dưỡng nhanh (RC-30, RC-70, RC-250, RC-800, RC-3000), được pha chế bằng chất pha loãng nhẹ, bay hơi nhanh như naphtha hoặc xăng.

Vào đầu những năm 1960, một hệ thống phân loại bitum (nhựa đường) cải tiến đã được phát triển kết hợp với thử nghiệm độ nhớt khoa học hợp lý. Thử nghiệm khoa học này đã thay thế thử nghiệm thâm nhập theo kinh nghiệm làm đặc tính chính của chất kết dính bitum. Phân loại độ nhớt định lượng các đặc tính bitum sau:

– Độ nhớt ở 60°C (140°F)
– Độ nhớt ở 135°C (275°F)
– Độ sâu xuyên thấu của kim 100 g được áp dụng trong 5 giây ở 25° C (77° F)
– Nhiệt độ điểm chớp cháy
– Độ dẻo ở 25°C (77°F)
– Độ hòa tan trong trichloroethylene
– Thử nghiệm trong lò màng mỏng (có tính đến ảnh hưởng của lão hóa ngắn hạn):
– Độ nhớt ở 60°C (140°F)
– Độ dẻo ở 25°C (77°F)

Cấp độ nhớt Bitum được phân loại theo cấp độ nhớt (mức độ lưu động). Cấp càng cao thì Bitum càng cứng. Ở cấp độ nhớt, các thử nghiệm độ nhớt được tiến hành ở 60°C và 135°C, tương ứng là nhiệt độ của mặt đường trong mùa hè và nhiệt độ trộn. Độ xuyên thấu ở 25°C, là nhiệt độ trung bình hàng năm của mặt đường, cũng được giữ lại trong Thông số kỹ thuật.
Tiêu chuẩn bitum cấp độ nhớt như sau:
– AASHTO M 226
– ASTM D 3381
– IS73:2013

Do đó, các loại mới dựa trên tiêu chuẩn S73:2013 đã phát triển với danh pháp:

VG-10 BITUM: VG-10 chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng phun như xử lý bề mặt và Lát ở nơi có khí hậu rất lạnh thay vì loại bitum xuyên thấu 80/100. Nó cũng được sử dụng để sản xuất các sản phẩm Nhũ tương Bitum và Bitum biến tính.

VG-20 BITUMEN: VG-20 được sử dụng để lát ở những vùng có khí hậu lạnh và độ cao.

VG-30 BITUMEN: VG-30 đặc biệt được sử dụng để xây dựng mặt đường Bitum chịu tải nặng cần chịu được tải trọng giao thông đáng kể. Nó có thể được sử dụng thay thế cho lớp bitum xuyên thấu 60/70.

VG-40 BITUMEN: VG-40 được sử dụng ở những khu vực chịu ứng suất cao như nút giao thông, gần trạm thu phí và bãi đỗ xe tải thay vì cấp độ xuyên thấu 30/40. Do độ nhớt cao hơn, hỗn hợp Bitum cứng hơn có thể được tạo ra để cải thiện khả năng chống xô đẩy và các vấn đề khác liên quan đến nhiệt độ cao hơn và tải trọng giao thông lớn.

Nhũ tương bitum là chất lỏng chảy tự do ở nhiệt độ môi trường xung quanh và bao gồm hai chất lỏng không thể trộn lẫn là bitum và nước, được ổn định bởi thành phần thứ ba, chất nhũ hóa. Bitum được phân tán trong suốt pha nước liên tục dưới dạng các giọt rời rạc, thường có đường kính từ 0,5 đến 5 micron, được giữ ở trạng thái lơ lửng bằng điện tích tĩnh điện. Sự phân tán thu được bằng cách xử lý nhựa đường và nước trong điều kiện được kiểm soát thông qua máy nghiền keo cùng với các chất phụ gia được chọn.
Hàm lượng bitum có thể thay đổi để phù hợp với các yêu cầu khác nhau và thường nằm trong khoảng từ 30% đến 70%. Mục tiêu chính của việc nhũ hóa nhựa đường là thu được một sản phẩm có thể được sử dụng mà không cần gia nhiệt thường được yêu cầu khi sử dụng nhựa đường cắt giảm và nhựa đường lát đường. Việc sử dụng chất nhũ hóa có chất lượng phù hợp là điều cần thiết để đảm bảo rằng nhũ tương có tính ổn định theo thời gian và cũng không bị vỡ và đông lại khi bôi lên cốt liệu/mặt đường. Đó là chất lỏng chảy tự do màu nâu sô cô la ở nhiệt độ phòng.
Nhũ tương bitum cần được phân loại theo điện tích ion của chúng thành cation hoặc anion. Vì nhũ tương bitum nước được sử dụng nhiều làm vật liệu liên kết và tạo màng trong xây dựng nên hai loại chất nhũ hóa được sử dụng: anion và cation. Nhũ tương bitum anion thường không được sử dụng trong xây dựng đường vì cốt liệu silic thường được sử dụng trong xây dựng đường. Nhũ tương bitum anion không mang lại hiệu quả tốt với silic trong khi nhũ tương bitum cation cho hiệu quả tốt với các cốt liệu này.
Nhũ tương cation phủ lên cốt liệu hiệu quả hơn do tải trọng dương của chúng và do đó có đặc tính bám dính tốt hơn. Nhũ tương cation được ưa chuộng hơn và được sử dụng rộng rãi hơn. Nhũ tương cation bắt đầu bằng chữ “C” Nếu không có C thì nhũ tương thường là anion. Điện tích rất quan trọng khi thiết kế nhũ tương để tương thích với các cốt liệu nhất định. Bộ thông số kỹ thuật tiếp theo mô tả tốc độ đông kết hoặc kết tụ của nhũ tương. RS (Cài đặt nhanh), MS (Cài đặt trung bình), SS (Cài đặt chậm) và QS (Cài đặt nhanh) là các cấp cài đặt.
Nhũ tương bitum có độ nhớt thấp và có thể hoạt động được ở nhiệt độ môi trường xung quanh, điều này khiến chúng trở nên lý tưởng để sử dụng trên mặt đường và bề mặt đường.
Tiêu chuẩn bitum nhũ tương như sau:
– Nhũ tương anion Hoa Kỳ: ASTM D 977 và AASHTO M 140
– Nhũ tương cation Hoa Kỳ: ASTM D 2397 và AASHTO M 208
– Châu Âu: Tiêu chuẩn khung hài hòa EN 13808

Các loại nhũ tương bitum chính được phân loại như sau:

Nhũ tương bitum CSS-1: CSS-1 là nhũ tương bitum đông kết chậm cation được thiết kế để sử dụng làm lớp phủ dính, ổn định nền, bịt kín sương mù, kiểm soát bụi và các ứng dụng đặc biệt. Nhũ tương bitum cation CSS-1 có điện tích dương và do đó có thể xảy ra phản ứng trực tiếp và rất nhanh giữa nhũ tương và cốt liệu hoặc mặt đường. Nhũ tương CSS-1 được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau. Nhũ tương đông kết chậm là loại nhũ tương ổn định nhất và thường có thể được pha loãng với nước và trộn với chất độn khoáng và cốt liệu. Đối với mọi mục đích sử dụng, nhiệt độ không khí và mặt đường khi thi công phải đủ cao để cho phép nhũ tương đóng rắn hoàn toàn.

Nhũ tương bitum CMS-2: CMS-2 là nhũ tương nhựa đường gốc nước cation thiết lập trung bình để sử dụng trong hỗn hợp nhựa đường và cốt liệu lạnh và ấm, ổn định nền và cải tạo toàn bộ độ sâu. CMS-2 có thể được trộn lạnh hoặc ấm tại nhà máy trung tâm, với máy nghiền pugmill di động tại nơi làm việc hoặc tại chỗ trên đường. Vật liệu đã trộn có thể sử dụng ngay hoặc dự trữ để sử dụng sau. Nó có thể được đặt bằng máy lát nền hoặc gia công trên mặt đường bằng lưỡi dao hoặc máy khai hoang.

Nhũ tương bitum CRS-2: CRS-2 là nhựa đường nhũ hóa gốc nước cation được thiết kế để sử dụng làm chất kết dính bitum cho các con dấu chip. Nó được cung cấp với số lượng lớn. Nhũ tương CRS-2 nên được áp dụng với các nhà phân phối được hiệu chuẩn tốt. Các vòi phun và thanh phun của nhà phân phối phải có kích thước và thiết lập để mang lại tốc độ phun mong muốn. Tốc độ bắn phải được xác định bằng thiết kế con dấu chip trong phòng thí nghiệm với cốt liệu dự án và các điều kiện của mặt đường hiện tại. Không nên áp dụng CRS-2 khi nhiệt độ không khí dưới 60°F và giảm xuống. Nhũ tương gốc nước không nên tiếp xúc với nhiệt độ đóng băng hoặc quá nóng. Nhũ tương là một hệ thống ổn định về mặt hóa học, vì vậy cần cẩn thận để không làm mất cân bằng hóa học do bị nhiễm bẩn bởi hóa chất, tiếp xúc quá nhiều với không khí hoặc các điều kiện cơ học hoặc nhiệt bất lợi.

Nhựa đường của nhà máy lọc dầu được xử lý thêm bằng cách đưa không khí đã qua xử lý vào. Điều này sẽ cung cấp cho chúng ta nhựa đường bị oxy hóa, còn được gọi là nhựa đường thổi. Trong quá trình này, bằng cách duy trì nhiệt độ được kiểm soát, không khí nóng có nhiệt độ từ 200 đến 300 độ C được thổi qua ống đục lỗ vào ngăn chứa nhựa đường, không khí được đưa dưới áp suất vào nhựa đường mềm. Quá trình này mang lại cho nhựa đường nhiều đặc tính cao su hơn công thức ban đầu và chúng đơn giản là nhựa đường cứng hơn. Thổi không khí qua hỗn hợp nhựa đường giúp nó có độ nhớt cao hơn và khả năng chống làm mềm cao hơn (đặc biệt đối với các ứng dụng trên đường) và các quá trình thứ cấp liên quan đến các chất phụ gia được phát triển đặc biệt hoặc nhũ hóa với nước. Các nhà sản xuất nhựa đường lớn hiện nay sử dụng các chất phụ gia này trong sản xuất của họ để đạt được hiệu suất cao hơn cho kết quả cuối cùng. Hỗn hợp cứng hơn này có độ dẻo và độ nhạy nhiệt độ thấp hơn.
Bitum oxy hóa có độ mềm cao hơn và độ nhạy thấp hơn với sự thay đổi nhiệt độ. Loại bitum này được sử dụng để làm tấm lợp, lốp ô tô và lớp lót. Nhựa đường oxy hóa thường được sử dụng trong hoạt động lợp mái, bọc ống, lót dưới cho mặt đường bê tông xi măng Portland, ứng dụng thủy lực và sản xuất sơn. Bitum thổi được sử dụng rộng rãi như một hợp chất lớp chống trượt trong ngành công nghiệp đóng cọc, để sản xuất tấm lợp, làm tấm nỉ giảm âm và chất bịt kín gầm xe trong ngành công nghiệp ô tô, bảo vệ mối nối cáp điện, hợp chất trám khe, hợp chất bịt kín và nhiều người khác.
Bitum oxy hóa có thể được đóng gói trong túi nhựa, túi thủ công cũng như trong thùng và có thể vận chuyển nóng bằng tàu chở số lượng lớn. Bitum oxy hóa (bitum loại thổi) phải được bẻ thành từng miếng nhỏ và đun nóng từ từ đến nhiệt độ ứng dụng từ 220oC đến 230oC.
Bitum oxy hóa Ký hiệu là R. Ví dụ bitum R 80/25 nghĩa là bitum thổi có độ mềm 80 độ C và độ xuyên thấu là 25. Bitum oxy hóa được sản xuất ở nhiều cấp độ khác nhau bao gồm:

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

Thông thường nhựa đường được đóng gói và xuất khẩu trong các thùng thép mới. Công suất bitum trống dao động từ 150 Kg đến 200 Kg. Công suất đóng gói dạng trống được sử dụng phổ biến nhất bởi gần như tất cả người tiêu dùng nhựa đường trên toàn cầu là 180 Kg.
Thùng 180 Kg được người tiêu dùng bitum sử dụng rộng rãi hơn vì chúng có lợi nhất cho họ. Các nhà nhập khẩu nhựa đường có thể tiết kiệm chi phí bằng cách sử dụng thùng phuy 180 Kg. Các lĩnh vực tiết kiệm có liên quan nhưng không giới hạn ở chi phí sản xuất trống, các chi phí liên quan đến xử lý và vận chuyển.
Túi Bitubags và Túi Jumbo có thể là giải pháp thay thế tiết kiệm chi phí cho trống Bitum. Bitubags có thể có hai loại: 1000 kg và 300kg

Bitubags 300kg có vỏ bọc hai lớp, lớp thứ nhất xé ra và lớp thứ hai cháy và tan chảy trong tàu chở dầu đích (bình chứa)

Phần lớn nhựa đường được sử dụng trong ngành xây dựng, chủ yếu phục vụ cho các ứng dụng lát và lợp mái. 85% của tất cả nhựa đường được sử dụng làm chất kết dính trong nhựa đường cho đường bộ, đường băng, bãi đỗ xe và lối đi bộ. Sỏi và đá nghiền được trộn với nhựa đường dày, giữ chúng lại với nhau và sau đó được áp dụng cho đường bộ.

Đặc tính chống thấm tuyệt vời và đặc tính dẻo nhiệt khiến nó trở nên lý tưởng cho nhiều ứng dụng. Ở nhiệt độ cao (thường từ 100 đến 2008C), nó hoạt động giống như một chất lỏng nhớt và có thể được trộn với các thành phần khác và được chế tác và tạo thành theo yêu cầu. Sau khi nguội, nó là chất rắn trơ, bền và kỵ nước (đẩy nước).

10% của nhựa đường được sử dụng trên toàn thế giới được sử dụng trong ngành lợp mái vì chất lượng chống thấm của nó giúp mái nhà hoạt động tốt. 5% của bitum được sử dụng cho mục đích bịt kín và cách nhiệt trong các vật liệu xây dựng khác nhau như lớp lót thảm và sơn.

Ngoài những công dụng chính này, bitum còn có nhiều công dụng phụ. Các ví dụ khác là cách âm, chất nổ, chống nấm mốc, chất kết dính trong than bánh, lớp nền cho gương, đế giày, lớp phủ hàng rào và ổn định đất.