البيتومين المنفوخ (المؤكسد): درجاته، خصائصه، وتطبيقاته

يُعدّ البيتومين من أكثر المشتقات استخدامًا وحيوية، حيث يلعب دورًا أساسيًا في العديد من الصناعات مثل إنشاء الطرق، العزل المائي، والبناء. وإلى جانب البيتومين الطبيعي، والبيتومين المخفف، والبيتومين المستحلب، يُعتبر البيتومين المنفوخ (المعروف أيضًا بالبيتومين المؤكسد) من أفضل أنواع البيتومين المعدّل. يُنتج هذا النوع من البيتومين عبر عملية نفخ الهواء (الأكسدة) في البيتومين النقي أو قاع التقطير الفراغي (V.B.) عند درجات حرارة مرتفعة. تؤدي هذه العملية الكيميائية إلى بلمرة البيتومين وإزالة مركباته المتطايرة، مما يغير خصائصه الفيزيائية بشكل كبير. وبهذا، يكتسب البيتومين الناتج مقاومة أعلى للحرارة، ونقطة تليّن أعلى، واختراقًا أقل مقارنة بالبيتومين النقي الأولي. هذه الخصائص المحسنة تجعل البيتومين المنفوخ مادة مثالية لتطبيقات متنوعة في صناعات إنشاء الطرق، العزل المائي، والهندسة المدنية.

عملية الإنتاج ومزايا البيتومين المنفوخ

يتضمن إنتاج البيتومين المنفوخ تمرير الهواء الساخن عبر البيتومين في مفاعلات خاصة عند درجات حرارة عالية (عادة بين 200 و 280 درجة مئوية). تؤدي عملية الأكسدة هذه إلى زيادة الوزن الجزيئي وتكوين المزيد من الأسفلتين في البيتومين، مما يؤدي إلى تحسين خصائصه.

تشمل المزايا الرئيسية للبيتومين المنفوخ ما يلي:

نقطة تليّن عالية (High Softening Point): يتلين البيتومين المنفوخ عند درجات حرارة أعلى، مما يزيد من مقاومته للتشوه في الفصول الحارة.
اختراق منخفض (Low Penetration): تعزز هذه الخاصية مقاومة البيتومين لاختراق الماء والرطوبة، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات العزل المائي.
مرونة أفضل (Better Elasticity): يتمتع البيتومين المنفوخ بمرونة أكبر من البيتومين النقي، مما يوفر مقاومة أعلى للتشقق الناتج عن تغيرات درجات الحرارة.
مقاومة للشيخوخة (Aging Resistance): يقلل استقراره الكيميائي المحسن من معدل التدهور ويزيد من عمره الافتراضي.

بفضل هذه الخصائص الفريدة، يعتبر البيتومين المنفوخ خيارًا مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب استقرارًا حراريًا عاليًا، ومرونة، ومقاومة للعوامل البيئية.

درجات البيتومين المنفوخ وفقًا لمعيار ASTM/AASHTO (درجة الاختراق)

تصنف درجات البيتومين المنفوخ بناءً على صلابتها ولزوجتها عند 25 درجة مئوية. يشير الرقم الأقل لدرجة الاختراق إلى بيتومين أكثر صلابة ولزوجة، بينما يشير الرقم الأعلى إلى بيتومين أكثر ليونة. تستخدم هذه الدرجات على نطاق واسع في رصف الأسفلت وإنشاء الطرق، ويعتمد اختيار الدرجة المناسبة على الظروف المناخية ونوع الحمل المروري.

40/50

تعتبر هذه الدرجة من أصلب أنواع البيتومين الاختراقي.

التطبيقات: تستخدم بشكل أساسي في المناطق شديدة الحرارة ذات الكثافة المرورية العالية، أو في إنتاج خلطات الأسفلت التي تتطلب استقرارًا عاليًا ضد التشوه. وتستخدم أيضًا في بعض التطبيقات الصناعية والعزل المائي.

60/70

درجة شائعة بصلابة متوسطة، توفر توازنًا بين الصلابة والمرونة.

التطبيقات: مناسبة للمناطق ذات المناخ المعتدل، لرصف الطرق السريعة، المطارات، والأسطح ذات الكثافة المرورية العالية.

85/100

هذه الدرجة أكثر ليونة من 60/70 وتوفر مرونة أكبر.

التطبيقات: تستخدم بشكل أساسي في المناطق الأكثر برودة لمنع تشقق الأسفلت الناتج عن الانكماش والتمدد الحراري. وتستخدم أيضًا في طبقات الأسفلت الواقية والطبقات السطحية.

120/150

تعتبر هذه الدرجة أكثر ليونة ومرونة بكثير من الدرجات السابقة.

التطبيقات: مناسبة للمناطق شديدة البرودة أو للتطبيقات الخاصة التي تتطلب مرونة عالية للغاية، مثل الأسفلت المعدل بالبوليمر أو المواد المانعة للتسرب.

180/200

إحدى ألين درجات الاختراق، ذات سيولة عالية.

التطبيقات: تستخدم عادة لخلطات الأسفلت الباردة، مستحلبات البيتومين، وبعض التطبيقات الصناعية التي تتطلب بيتومين أكثر سيولة.

200/300

هذه الدرجة أكثر ليونة من 180/200 وتستخدم للتطبيقات الخاصة التي تتطلب لزوجة منخفضة جدًا.

التطبيقات: مشابهة لدرجة 180/200، ولكن في الحالات التي تتطلب سيولة أكبر.

160/220

درجة اختراق ناعمة، تستخدم عادة في أعمال الأسفلت العامة وفي المناطق ذات المناخ البارد إلى المعتدل.

250/330

الدرجة الأكثر ليونة في هذه الفئة، ذات لزوجة منخفضة جدًا.

التبيقات: تستخدم بشكل أساسي لإنتاج مستحلبات البيتومين، وخلطات الأسفلت الباردة، أو كمادة خام في بعض العمليات الصناعية.

جدول 1: المواصفات الفنية لدرجات البيتومين المنفوخ (درجة الاختراق – ASTM/AASHTO)

الخاصية / الدرجة	الوحدة	40/50	60/70	85/100	120/150	180/200	200/300	160/220	250/330	طريقة الاختبار
الاختراق عند 25 درجة مئوية	0.1 ملم	40-50	60-70	85-100	120-150	180-200	200-300	160-220	250-330	ASTM D5
نقطة التليّن	درجة مئوية	55-65	49-56	43-51	38-46	35-43	33-41	36-44	32-40	ASTM D36
المطيلية عند 25 درجة مئوية	سم	بحد أدنى 100	بحد أدنى 100	بحد أدنى 100	بحد أدنى 100	بحد أدنى 100	بحد أدنى 100	بحد أدنى 100	بحد أدنى 100	ASTM D113
فقدان الكتلة بعد TFOT	% وزني	بحد أقصى 0.8	بحد أقصى 0.8	بحد أقصى 0.8	بحد أقصى 0.8	بحد أقصى 0.8	بحد أقصى 0.8	بحد أقصى 0.8	بحد أقصى 0.8	ASTM D2872
الاختراق بعد TFOT (% من الأصلي)	%	بحد أدنى 50	بحد أدنى 50	بحد أدنى 50	بحد أدنى 50	بحد أدنى 50	بحد أدنى 50	بحد أدنى 50	بحد أدنى 50	ASTM D5
نقطة الوميض (COC)	درجة مئوية	بحد أدنى 250	بحد أدنى 230	بحد أدنى 220	بحد أدنى 210	بحد أدنى 200	بحد أدنى 200	بحد أدنى 210	بحد أدنى 200	ASTM D92
الذوبانية في رابع كلورو الإيثيلين	% وزني	بحد أدنى 99.5	بحد أدنى 99.5	بحد أدنى 99.5	بحد أدنى 99.5	بحد أدنى 99.5	بحد أدنى 99.5	بحد أدنى 99.5	بحد أدنى 99.5	ASTM D2042

درجات البيتومين المنفوخ وفقًا لمعيار EN (درجة الاختراق)

يعتمد هذا التصنيف أيضًا على الاختراق، ولكنه محدد وفقًا للمعايير الأوروبية (EN). مثل ASTM/AASHTO، تشير هذه الدرجات إلى صلابة البيتومين وهي شائعة في إنشاء الطرق وتطبيقات البناء في أوروبا.

30/45

إحدى أصلب درجات الاختراق وفقًا لمعيار EN.

التطبيقات: في المناطق شديدة الحرارة أو لطبقات الأسفلت التي تتطلب مقاومة عالية للتشوه.

35/50

أصلب من 40/60، مناسب لتطبيقات محددة تتطلب صلابة أكبر.

التطبيقات: في المناطق الحارة أو للرصف المعرض لإجهادات ميكانيكية عالية.

40/60

درجة اختراق صلبة نسبيًا.

التطبيقات: شائعة في رصف الأسفلت في المناطق ذات المناخ الحار إلى المعتدل، لطبقات الأسفلت السطحية.

50/70

درجة اختراق متوازنة بصلابة متوسطة.

التطبيقات: الدرجة الأكثر استخدامًا في رصف الأسفلت في معظم المناطق ذات المناخ المعتدل، ومناسبة لمختلف مشاريع إنشاء الطرق.

70/100

أكثر ليونة من 50/70، مع مرونة أكبر.

التطبيقات: في المناطق الباردة لتقليل خطر تشقق الأسفلت الناتج عن تغيرات درجات الحرارة، وأيضًا في طبقات الرصف السفلية.

100/150

درجة ناعمة، ذات مرونة عالية.

التطبيقات: في المناطق شديدة البرودة أو للتطبيقات الخاصة التي تتطلب مرونة عالية للغاية.

جدول 2: المواصفات الفنية لدرجات البيتومين المنفوخ (درجة الاختراق – EN)

الخاصية / الدرجة	الوحدة	30/45	35/50	40/60	50/70	70/100	100/150	طريقة الاختبار
الاختراق عند 25 درجة مئوية	0.1 ملم	30-45	35-50	40-60	50-70	70-100	100-150	EN 1426
نقطة التليّن	درجة مئوية	بحد أدنى 58	بحد أدنى 57	بحد أدنى 55	بحد أدنى 50	بحد أدنى 45	بحد أدنى 40	EN 1427
المطيلية عند 25 درجة مئوية	سم	بحد أدنى 75	بحد أدنى 75	بحد أدنى 75	بحد أدنى 75	بحد أدنى 75	بحد أدنى 75	EN 13589
مؤشر الاختراق (PI)	–	-1.5 – 1.0	-1.0 – 1.0	-1.0 – 1.0	-1.0 – 1.0	-1.0 – 1.0	-1.0 – 1.0	EN 12591
درجة حرارة الخدمة (العليا)	درجة مئوية	–	–	–	–	–	–	AASHTO M 320
درجة حرارة الخدمة (الدنيا)	درجة مئوية	–	–	–	–	–	–	AASHTO M 320
الكثافة عند 15 درجة مئوية	كجم/م³	1000-1050	1000-1050	1000-1050	1000-1050	1000-1050	1000-1050	EN ISO 3838

درجات البيتومين المنفوخ وفقًا لمعيار الأداء (PG)

نظام درجة الأداء (PG) هو نهج أحدث لتصنيف البيتومين بناءً على أدائه الفعلي في مختلف الظروف المناخية. تحدد هذه الدرجات درجات الحرارة العليا والدنيا التي يمكن أن يتحملها البيتومين دون تشوه دائم (عند درجات الحرارة العالية) أو تشقق (عند درجات الحرارة المنخفضة). يشير الرقم الأول إلى أقصى درجة حرارة خدمة للرصف، ويشير الرقم الثاني إلى أدنى درجة حرارة خدمة للرصف (مع علامة سالبة).

PG-52/10

تشير هذه الدرجة إلى بيتومين مناسب للأداء عند درجات حرارة عالية تصل إلى 52 درجة مئوية ودرجات حرارة منخفضة تصل إلى -10 درجة مئوية.

التطبيقات: مناسبة بشكل عام للمناطق ذات المناخ المعتدل إلى البارد.

PG-58/22

تشير إلى أداء مناسب عند درجات حرارة عالية تصل إلى 58 درجة مئوية ودرجات حرارة منخفضة تصل إلى -22 درجة مئوية.

التطبيقات: للمناطق ذات المناخ الحار والأكثر برودة، والتي تشهد تقلبات درجات حرارة عالية.

PG-58/16

أداء مناسب عند درجات حرارة عالية تصل إلى 58 درجة مئوية ودرجات حرارة منخفضة تصل إلى -16 درجة مئوية.

التطبيقات: للمناطق ذات المناخ الحار والمعتدل.

PG-58/10

أداء مناسب عند درجات حرارة عالية تصل إلى 58 درجة مئوية ودرجات حرارة منخفضة تصل إلى -10 درجة مئوية.

التطبيقات: للمناطق ذات المناخ الحار والمعتدل.

PG-64/22

أداء مناسب عند درجات حرارة عالية تصل إلى 64 درجة مئوية ودرجات حرارة منخفضة تصل إلى -22 درجة مئوية.

التطبيقات: للمناطق شديدة الحرارة والبرودة، والتي تتطلب مقاومة عالية للتشوه في الحرارة ومقاومة للتشقق في البرودة.

PG-64/16

أداء مناسب عند درجات حرارة عالية تصل إلى 64 درجة مئوية ودرجات حرارة منخفضة تصل إلى -16 درجة مئوية.

التطبيقات: للمناطق شديدة الحرارة والمعتدلة.

PG-64/10

أداء مناسب عند درجات حرارة عالية تصل إلى 64 درجة مئوية ودرجات حرارة منخفضة تصل إلى -10 درجة مئوية.

التطبيقات: للمناطق شديدة الحرارة والمعتدلة.

PG-70/10

أداء مناسب عند درجات حرارة عالية تصل إلى 70 درجة مئوية ودرجات حرارة منخفضة تصل إلى -10 درجة مئوية.

التطبيقات: للمناطق شديدة الحرارة.

PG-70/16

أداء مناسب عند درجات حرارة عالية تصل إلى 70 درجة مئوية ودرجات حرارة منخفضة تصل إلى -16 درجة مئوية.

التطبيقات: للمناطق شديدة الحرارة مع الحاجة إلى المرونة في البرد.

جدول 3: المواصفات الفنية لدرجات البيتومين المنفوخ (درجة الأداء – PG)

الخاصية / الدرجة	الوحدة	PG46/28	PG46/22	PG46/16	PG46/10	PG52/22	PG52/16	طريقة الاختبار
أقصى درجة حرارة لخدمة الرصف	درجة مئوية	46	46	46	46	52	52	AASHTO M 320
أدنى درجة حرارة لخدمة الرصف	درجة مئوية	-28	-22	-16	-10	-22	-16	AASHTO M 320
اللزوجة الدورانية (RTV) عند درجة حرارة الاختبار، بحد أقصى	باسكال.ثانية	3.0	3.0	3.0	3.0	3.0	3.0	AASHTO T 316
معامل القص (G/sin δ) عند درجة حرارة عالية، بحد أدنى*	كيلوباسكال	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00	AASHTO T 315
معامل القص بعد RTFO (G/sin δ) عند درجة حرارة عالية، بحد أدنى*	كيلوباسكال	2.20	2.20	2.20	2.20	2.20	2.20	AASHTO T 315
مجموع الزحف الانحنائي (S) عند درجة حرارة منخفضة، بحد أقصى	ميجاباسكال	300	300	300	300	300	300	AASHTO T 313
معامل التخميد (m-value) عند درجة حرارة منخفضة، بحد أدنى	–	0.300	0.300	0.300	0.300	0.300	0.300	AASHTO T 313
زحف الشد المباشر (DTT) عند درجة حرارة منخفضة، بحد أدنى	مم	–	–	–	–	–	–	AASHTO T 314

درجات البيتومين المنفوخ وفقًا لدرجة اللزوجة (VG)

يصنف نظام درجة اللزوجة (VG) البيتومين بناءً على لزوجته المطلقة (Absolute Viscosity) عند 60 درجة مئوية. هذا النظام شائع بشكل خاص في آسيا والشرق الأوسط، ويعتبر بديلاً لنظام درجة الاختراق. تشير درجة VG الأعلى إلى بيتومين أكثر صلابة ولزوجة.

VG10

تتميز هذه الدرجة بأقل لزوجة بين درجات VG.

التطبيقات: مناسبة للمناطق الباردة والمعتدلة، أو لإنتاج مستحلبات البيتومين وخلطات الأسفلت الباردة.

VG20

درجة لزوجة متوسطة.

التطبيقات: الدرجة الأكثر شيوعًا في المناطق ذات المناخ المعتدل إلى الحار، لطبقات الأسفلت السطحية والأساسية.

VG30

لزوجة أعلى من VG20، مناسبة للمناطق الأكثر حرارة.

التطبيقات: في المناطق الحارة ذات الكثافة المرورية المتوسطة إلى العالية، لزيادة مقاومة الأسفلت للتشوه.

VG40

أعلى لزوجة في هذه الفئة.

التطبيقات: للمناطق شديدة الحرارة ذات الكثافة المرورية العالية، والتي تتطلب استقرارًا عاليًا جدًا للأسفلت ضد التخدد.

جدول 4: المواصفات الفنية لدرجات البيتومين المنفوخ (درجة اللزوجة – VG)

الخاصية / الدرجة	الوحدة	VG10	VG20	VG30	VG40	طريقة الاختبار
اللزوجة المطلقة عند 60 درجة مئوية	بواس	800-1500	1600-2400	2400-3600	3200-4800	ASTM D2171
الاختراق عند 25 درجة مئوية	0.1 ملم	80-120	60-80	45-60	30-45	ASTM D5
نقطة التليّن	درجة مئوية	40-50	45-55	47-57	50-60	ASTM D36
نقطة الوميض (COC)	درجة مئوية	بحد أدنى 220	بحد أدنى 220	بحد أدنى 220	بحد أدنى 220	ASTM D92
المطيلية عند 25 درجة مئوية	سم	بحد أدنى 75	بحد أدنى 75	بحد أدنى 75	بحد أدنى 75	ASTM D113
فقدان الكتلة بعد RTFOT	% وزني	بحد أقصى 0.5	بحد أقصى 0.5	بحد أقصى 0.5	بحد أقصى 0.5	ASTM D2872
اللزوجة المطلقة بعد RTFOT عند 60 درجة مئوية، بحد أقصى	بواس	1600	4000	7200	12000	ASTM D2171
الذوبانية في رابع كلورو الإيثيلين	% وزني	بحد أدنى 99.5	بحد أدنى 99.5	بحد أدنى 99.5	بحد أدنى 99.5	ASTM D2042

الخلاصة وأهمية اختيار الدرجة المناسبة

يُظهر البيتومين المنفوخ، بفضل عملية إنتاجه الخاصة، خصائص محسّنة تشمل مقاومة حرارية عالية، اختراقًا منخفضًا، ومرونة مناسبة. تجعل هذه الخصائص منه مادة مثالية لمجموعة واسعة من التطبيقات في مختلف الصناعات، خاصة في إنشاء الطرق والعزل المائي. تسمح التصنيفات المختلفة للبيتومين المنفوخ، بما في ذلك درجات الاختراق (ASTM/AASHTO و EN)، ودرجات الأداء (PG)، ودرجات اللزوجة (VG)، للمهندسين والمتخصصين باختيار درجة البيتومين الأنسب بناءً على الظروف البيئية، ونوع المشروع، ومتطلبات الأداء.

لا يؤثر الاختيار الصحيح لدرجة البيتومين المنفوخ بشكل مباشر على أداء المشروع ومتانته فحسب، بل يساعد أيضًا في تحسين التكاليف وإطالة العمر الافتراضي للهيكل. من خلال الفهم الدقيق لخصائص كل درجة ومقارنتها باحتياجات المشروع، يمكن تحقيق أفضل النتائج.

Ivy says:

28 أكتوبر 2025 at 9:28 صباحًا

ما هو الفرق الأساسي بين تصنيف درجة الأداء (PG Grade) وتصنيف درجة اللزوجة (VG Grade)؟ هل يمكن استخدام قير ذو درجة لزوجة عالية (مثل VG40) في الطرق التي تتطلب PG-70/10؟

رد

mehdi says:
28 أكتوبر 2025 at 9:30 صباحًا

VG Grade يعتمد على اللزوجة فقط عند $60^\circ \text{C}$. بينما يركز PG Grade على الأداء الفعلي في درجات الحرارة القصوى. بشكل عام، قير VG40 (لزوجة عالية) قد يلبي متطلبات PG-70 (مقاومة درجات الحرارة العالية)، لكن يجب إجراء اختبارات الأداء للتأكد من المقاومة لدرجات الحرارة المنخفضة أيضًا.
رد