КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВЕДЕНИЯ К РАБОТЕ
Полные испытания битумов включают: определение глубины проникания иглы, условной вязкости на вискозиметре, растяжимости, температуры размягчения, температуры хрупкости, температуры вспышки, прочности сцепления с поверхностью минеральных материалов, содержание воды и водорастворимых соединений и др. В связи с ограниченным временем в лабораторную работу включено определение следующих показателей:
1) глубины проникания иглы – ГОСТ 11501
2) условной вязкости – ГОСТ 11503
3) растяжимости – ГОСТ 11505
4) температуры размягчения – ГОСТ 11506
Содержание и оформление отчета к работе
Отчет о работе составляется в тетради и включает: название работы, ее цель, основные понятия и описание хода выполнения работы, обработку результатов испытаний и выводы.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О БИТУМАХ
Нефтяные битумы представляют собой дисперсную систему, состоящую из смеси высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных. Все многообразные соединения, образующие битум, можно свести в три группы: твердая часть, смолы и масляные фракции.
Твердая часть битума – это высокомолекулярные углеводороды и их производные с молекулярной массой 1000 – 5000, плотностью более 1, объединенные общим названием «асфальтены» и определяющие температурную устойчивость, вязкость и твердость битума, его клеящую способность. Смолы представляют собой аморфные вещества темно-коричневого цвета с молекулярной массой 500 – 1000 и плотностью около 1, содержание их в битуме обуславливает его тягучесть и эластичность. Масляные фракции состоят из углеводородов с молекулярной массой 100 – 500 и плотностью менее 1, придают битуму подвижность и текучесть.
По основным строительным свойствам и их консистенции битумы и дегти условно делятся на следующие группы:
1. Твердые (только битумы), обладающие при температуре 20-25 0С упругими у хрупкими свойствами, их рабочая температура в пределах
180-200 0С.
2. Вязкие битумы и дегти, обладающие при температуре 20-25 0С вязкими и пластичными свойствами. Они приобретают подвижность при температуре от 120 до 180 0С.
3. Жидкие битумы и дегти – полужидкие материалы при температуре
20-25 0С. Их применяют при температуре от 15 до 120 0С, они обладают способностью загустевать по мере испарения летучих углеводородов, после чего приобретают свойства, близкие к вязким битумам и дегтям.
По назначению различают битумы строительные, кровельные и дорожные (вязкие и жидкие). Строительные битумы по ГОСТ 6617 выпускаются марок БН-50/50, БН-70/30, БН-90/10; кровельные – марок БНК-45/180, БНК-90/40, БНК-90/30; цифра в числителе характеризует температуру размягчения битума в 0С, а в знаменателе – глубину проникания иглы при 25 0С в градусах пенетрации (10-1 мм).
Вязкие дорожные нефтяные битумы (ГОСТ 22245-90) в зависимости от глубины проникания иглы изготавливают следующих марок: БНД-200/300, БНД-90/120, БНД-60/90, БНД-40/60, БН-200/300, БН-200/300, БН-130/200, БН-90/130, БН-60/90. жидкие битумы (ГОСТ 11955-82) в зависимости от скорости формирования структуры подразделяются на два класса, густеющие со средней скоростью (СГ) и медленногустеющие (МГ), полученные разжижением вязких дорожных битумов и полученные из остаточных или частично окисленных нефтепродуктов (МГО). В зависимости от класса и вязкости устанавливаются следующие марки жидких битумов: СГ-40/70, СГ-70/130, СГ-130/200; МГ-40/70, МГ-70/130, МГ-130/200; МГО-40/70, МГО-70/130, МГО-130/200.
Требования по технике безопасности труда с битумом
Битум, нагретый до рабочей температуры (180 0С), представляет большую опасность при работе с ним. Поэтому, при проведении лабораторных работ необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:
1. Все работы с горячими битумами должны выполнятся в вытяжном шкафу.
2. Не допускать случайного попадания воды в битум с температурой выше 100 0С.
3. Для предотвращения ожогов в результате попадания горячего битума на открытые участки тела необходимо использовать средства защиты: халаты, фартуки, рукавицы.
4. Чтобы избежать воспламенения битума, подогрев его необходимо вести на закрытых плитах, с использованием песчаной бани, до температуры не выше температуры вспышки.
5. Загоревшийся битум необходимо гасить песком и подобными сыпучими материалами или специальными огнетушителями. Категорически запрещается гасить пламя водой.
6. При попадании горячего битума на кожу нельзя его отдирать и соскабливать. Удалять битум необходимо ватой или мягкой тканью, смоченной органическими растворителями. В качестве растворителя используются: медицинское вазелиновое масло, керосин, газойль.
7. Необходимо не допускать загрязнения битумом полов, мебели, лабораторного оборудования.
Задание 1. Определение глубины проникания иглы
Цель работы: ознакомиться с методикой определения вязкости битума по условному показателю – глубине погружения иглы (пенетрации) – в соответствии с требованиями ГОСТ 11501.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Вязкость – свойство материала оказывать сопротивление перемещению частиц под воздействием внешних сил. Вязкость битума зависит от температуры. При пониженных температурах вязкость битума велика, и он приобретает свойства твердого тела; с увеличением температуры вязкость уменьшается и битум переходит в жидкое состояние. Для характеристики вязкости битумов (вязких и твердых) пользуются условным показателем твердости – глубиной проникания иглы (пенетрацией). Вязкость жидких битумов определяют на стандартном вискозиметре по времени истечения порции битума при определенной температуре битума и диаметре отверстия прибора.
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
Подготовка материала: образцы битума обезвоживают нагреванием без перегрева до температуры на 90 0С выше температуры размягчения, но не выше 100 0С. Время нагревания битума – не более 30 минут. Обезвоженный и расплавленный до подвижного состояния битум процеживают через металлическое сито и наливают в пенетрационную чашку так, чтобы поверхность битума была не более чем на 5 мм ниже верхнего края чашки.
Чашку с битумом охлаждают на воздухе при 18-30 0С. Продолжительность охлаждения 60-90 минут. Затем чашку с битумом помещают на 60-90 минут в баню для термостатирования при заданной температуре испытания.