Определение глубины проникания иглы

Если нормативно - технической документацией на битумы не предусмотрены условия испытания, то глубину проникания иглы определяют при температуре 25 ⁰С, нагрузке 100 г в течение 5 секунд.

По истечении 60-90 минут чашку с образцом битума вынимают из бани для термостатирования и помещают в плоскодонный сосуд (кристаллизатор) вместимостью не менее 0,5 л, наполненный водой так, чтобы высота жидкости над поверхностью битума была не менее 10 мм, температура воды в сосуде должна быть 25 ± 0,1 ⁰С.

Определение производится на приборе пенетрометре (рис.1), который состоит из следующих основных частей: 1 – штатив; 2 – диск с циферблатом и стрелкой; 3 – зажимное устройство; 4 – зеркальце; 5 – игла; 6 – испытуемый битум; 7 - сосуд с водой; 8 - столик пенетрометра.

Сосуд с образцом битума, заполненный водой, устанавливают на столик пенетрометра и подводят иглу к поверхности битума. Отпуская зажимное устройство, дают возможность игле свободно погружаться в битум. Сущность метода заключается в измерении глубины, на которую погружается игла пенетрометра в исследуемый образец битума при заданной нагрузке и времени. Измерение производят 3-4 раза, опуская иглу каждый раз в новое место. После каждого погружения протирают иглу тряпочкой, смоченной в растворителе.

 

Рис.1. Пенетрометр

1 – штатив; 2 – диск с циферблатом и стрелкой; 3 – зажимное устройство; 4 – зеркальце; 5 – игла; 6 – испытуемый битум; 7 – сосуд с водой; 8 – столик пенетрометра.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

Оборудование и принадлежности

- Прибор пенетрометр с иглой (ГОСТ 1440), снабженный дополнительным грузом – шайбой массой 100 ± 0,05 г.

- Чашка металлическая (пенетрационная) цилиндрическая с плоским дном, внутренним диаметром 55 ± 1 мм и внутренней высотой 35 ± 2 мм.

- Кристаллизатор – стеклянный сосуд (ГОСТ 25336).

- Термометр ртутный стеклянный (ГОСТ 215) со шкалой измерения

0-55 ⁰С, с ценой деления 0,1 ⁰С.

- Секундомер (ГОСТ 5072).

- Бензин или другой растворитель.

- Баня водяная вместимостью не менее 10 дм³.

 

1. установить кристаллизатор с образцом битума на столик пенетрометра и подвести иглу прибора к поверхности битума.

2. Опустить кремальеру до соприкосновения с верхней площадкой плунжера и снять с циферблата отсчет в градусах.

3. нажать зажимное устройство, одновременно пустив секундомер, и дать игле погружаться в битум в течение 5 с.

4. Опустить кремальеру до конца плунжера с иглой, снять отсчет на циферблате и подсчитать разницу между отсчетами.

5. Поднять подвижный стержень, протереть иглу растворителем и повторить определение глубины погружения иглы в битум.

 

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

 

За глубину проникания иглы (пенетрацию), выраженную в десятых долях миллиметра, принимают среднее арифметическое значение не менее трех параллельных определений, расхождение между которыми не должно превышать значений, указанных в таблице:

 

Глубина проникания иглы, 0,1 мм	Допускаемые расхождения, 0,1 мм
Св. 0 до 50
Св. 50 до 150
Св. 150 до 250
Св. 250	3% от среднего арифметического значения

Задание 2. Определение условной вязкости жидкого битума

Цель работы: изучить метод определения условной вязкости жидких битумов.

 

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

 

Вязкость жидких битумов определяется временем, в течение которого 50 мл битума протекает через калиброванное отверстие при температуре 60 ⁰С.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

Оборудование и принадлежности

 

- Аппарат для определения условной вязкости нефтяных битумов.

- Секундомер (ГОСТ 5072).

- Мерный цилиндр на 100 мл.

 

1. Баню вискозиметра наполняют водой, нагретой на 1-2 ⁰С выше температуры испытания. Температуру воды в бане поддерживают нагреванием, перемешивая с помощью мешалки.

2. Сточное отверстие цилиндра закрывают шариковым клапаном.

3. В цилиндр вискозиметра наливают в битум, нагретый на 3 ⁰С выше температуры испытания.

4. При достижении температуры испытания с погрешностью не более 0,5 ⁰С под сточное отверстие цилиндра подставляют измерительный цилиндр.

5. Вынимают термометр, быстро поднимают шариковый клапан и подвешивают его на край цилиндра.

6. В момент, когда уровень битума достигнет в цилиндре метки 25 мл, включают секундомер. Когда уровень битума достигнет метки 75 мл, секундомер останавливают и вычисляют время испытания.

 

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

 

За условную вязкость, выраженную в секундах, принимают время истечения 50 мл битума.

За результат испытания принимают среднее арифметическое двух параллельных определений, округленное до целого значения. Два результата признаются достоверными, если расхождение между ними не превышает значений, указанных в таблице:

 

Пределы вязкости, с	Сходимость, с
До 20 включительно
Св. 20 до 40
Св. 40	10 % от среднего арифметического результата

Задание 3. Определение растяжимости битумов

Цель работы: ознакомиться с методикой определения растяжимости твердых вязких битумов.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

 

Растяжимость битумов характеризует их пластичность и косвенно способность прилипать к минеральным и другим материалам. Пластичность, так же как и вязкость, зависит от температуры, группового состава и характера структуры. Она повышается с увеличением содержания масел, длительности действия нагрузки и с повышением температуры. Битумы, содержащие значительное количество смол, обладают наибольшей тягучестью.

Показателем растяжимости, которую определяют с помощью прибора – дуктилометра, служит величина деформации шейки образца в момент разрыва, выраженная в сантиметрах.

 

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

 

Подготовка материала

Предварительно расплавленный и обезвоженный битум выливают в стандартные металлические формы – восьмерки, уложенные на стеклянной пластине. Битум в восьмерках охлаждают на воздухе в течение 30-40 мин при комнатной температуре, затем срезают излишек битума горячим острым ножом и помещают вместе с пластиной в водяную баню с температурой

25 ± 0,5 ⁰С, где выдерживают в течение одного часа. Высота слоя воды над битумом должна быть не менее 25 мм.

 

Определение растяжимости

Сущность работы заключается в определении максимальной длины, на которую может растянуться без разрыва битум, залитый в форму, раздвигаемую с постоянной скоростью при заданной температуре на приборе дуктилометре.

Дуктилометр – ДУК-5 (рис.2) представляет собой пластмассовый или деревянный ящик, выложенный внутри оцинкованной жестью. Через всю его длину проходит червячный винт с салазками, который приводится в движение от мотора. На одной стороне прибора укреплена стойка с тремя штифтами, соответственно трем штифтам, имеющимся на салазках. На салазках укреплен указатель-стрелка, передвигающийся при движении салазок вдоль линейки. Скорость движения должна быть 5 см/мин.

По истечении 1 часа выдержки в воде при температуре 25 ⁰С форму с битумом вынимают из воды, снимают с пластин и закрепляют на штифты, находящиеся на салазках и на стойке дуктилометра. После этого отнимают боковые части форм. Затем включают мотор дуктилометра и наблюдают за растяжением битума.

 

 

 

Рис.2. Дуктилометр и форма для изготовления образцов:

1 – ящик; 2 – маховичок; 3 – подвижные салазки; 4 – шкала; 5 – неподвижные салазки; 6,7,9 – разборные части формы; 8 – битумный образец – восьмерка.

 

 

Оборудование и принадлежности

- Дуктилометр – ДУК-5 .

- Формы латунные для битума – «восьмерка».

- Термометр ртутный стеклянный (ГОСТ 215), с интервалом измеряемых температур 0-50 ⁰С, с ценой деления шкалы 0,5 ⁰С.

- Пластинка полированная металлическая или термостойкая стеклянная.

- Тальк (ГОСТ 19729) и глицерин (ГОСТ 6823).

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

1. Формы с битумом, после выдержки в воде при температуре 25 ⁰С, снять с пластинки и закрепить в дуктилометре, надев кольца зажимов формы на штифты салазок и стойки.

2. Отнять боковые части форм.

3. Включить мотор дуктилометра и наблюдать за растяжением битума.

4. Отметить длину нити битума при растяжении в момент ее разрыва.

 

 

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

 

За растяжимость битума принимают длину нити битума в сантиметрах, отмеченную указателем в момент ее разрыва. За окончательный результат принимают среднее арифметическое значение трех параллельных определений. Результаты определения признаются достоверными (с 95 % - ной доверительной вероятностью), если расхождение между каждым определением и средним результатом на превышает значения, указанного в таблице:

 

Растяжимость при 25 0С, см	Сходимость, % от среднего результата
Св. 0 до 30
Св.30

 

Задание 4. Определение температуры размягчения битума

 

Цель работы: ознакомиться с методикой определения температуры размягчения битума в соответствии с ГОСТ 11506-73.

 

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

 

Твердые и вязкие битумы при нагревании подобно термопластичным смолам постоянно размягчаются. Температура размягчения битумов существенно зависит от группового состава и характера структуры. С повышением содержания асфальтенов повышаются хрупкость и температура размягчения битумов. Определяют температуру размягчения по кольцу и шару от 25 до 200 ⁰С.

 

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

 

Подготовка материала

Обезвоженный и расплавленный до подвижного состояния битум наливают с некоторым избытком в два гладких или ступенчатых кольца, помещенные на пластинку, покрытую смесью талька с глицерином (1:3).

После охлаждения колец с битумом на воздухе в течение 30 минут при 25 ± 10 ⁰С избыток битума гладко срезают нагретым ножом вровень с краями колец.