Файл: Волков, М. И. Методы испытания строительных материалов учеб. пособие.pdf

2.Корпус 1 и сердечник 2 прибора (рис. 59, а) тщательно промыть авиа­ ционным бензином и высушить; в каждый подшипник 3 ввести по две капли приборного масла МВП; наружные обоймы подшипников 3 слегка смазать смазкой ГОИ-54; сердечник 2 вставить в корпус 1 и закрепить сверху гай­ кой И.

3.Заправочный цилиндр 4 полностью заполнить предварительно подго­ товленным битумом так, чтобы в стакане не образовались воздушные пу­ зырьки; ввинтить его в основание корпуса 1 и затянуть гаечными ключами; на свободный конец цилиндра 4 навинтить колпачок 5, а смотровые окна за­

крыть заглушками.

4. Собранный прибор укрепить верхним хвостовиком сердечника 2 в пат­ роне редуктора и поместить до уровня заглушек на 1 0 мин в термостатирую-

щую жидкость (температура испытания для вязких битумов 60°С, для жид­

ких битумов 40°С).

5. Установить минимальную скорость вращения, при которой предпола­ гается проводить испытание. По истечении 10 мин вынуть прибор из тер­ мостата и открыть заглушку 10.

6 . Включить мотор и, придерживая левой рукой при помощи ключа кор­

пус 1, правой рукой при помощи другого ключа поворачивать колпачок 5 заправного пресса для подачи битума в зазор вискозиметра. Подачу битума прекратить после появления его в нижней части смотрового окна. После этого мотор остановить, смотровое окно закрыть заглушкой 10, а прибор поместить в термостат для выдерживания при температуре испытания на глубину до по­ ловины диаметра заглушки.

7. Торсион нужного диаметра закрепить одним концом на лимбе, а дру-,

8 . Включить мотор для приведения во вращение реірдечника 2. Движение

сердечника 2 передается через слой испытуемого битума корпусу 1. Послед­ ний, будучи соединен с лимбом 7 нитью или зубчатым колесом, приводит к закручиванию торсиона 9. Угол поворота лимба 7 определяют по стрелке. Если он меньше 15 делений шкалы лимба, торсион заменяют на менее жест­ кий, а если угол поворота достигает максимально допустимого для данного торсиона значения, торсион заменяют более жестким. Сердечник 2 следует вращать до тех пор, пока не будет достигнут постоянный во времени угол за­ кручивания торсиона.

9. Результаты испытаний записать по следующей форме:

1

I

і 1

-

132

бана лимба ів см; dc — диаметр рабочей части сердечника в см; I — длина ра­

вприборе без битума в Па.

13.Определить вязкость битума (г[) в Па-с при данной температуре по

формуле

сек-1.

14. Определить показатель вязкости битума при заданной температуре как среднее арифметическое из результатов трех измерений, если отклонение их от среднеарифметического не превышает 1 0 %'

Результаты испытания можно представить в виде графической зависимо­ сти напряжения сдвига от скорости деформации (рис. 60).

Определение комплексной вязкости при периодическом деформировании.

Определение паіраметров, характеризующих процесс деформирования битума -при динамическом воздействии, задаваемом, как правило, по гармоническому закону, позволяет достаточно объективно судить о структурных особенностях битума и его эксплуатационных свойствах. Динамические испытания дают воз­ можность определить количественно упругую и мнимую составляющие комп­ лексной вязкости или комплексного -модуля.

Комплексную вязкость при периодическом деформировании можно оп­ ределить виброореометром1.

Прибор (рис. 61) -состоит из рабочего узла, системы, задающей синусо­ идальные колебания, и регистрирующей аппаратуры.

Рабочий узел, аналогичный узлу, используемому для определения вязко­ сти при постоянной скорости деформирования в пла-сто-вискозиметре .ПВР-1, укреплен на двух подшипниках упорного кронштейна. Интенсивность цикли­ ческого деформирования задается элекгромотрр-ом, на вал которого насажено устройство, позволяющее изменять эксцентриситет и соответственно через коромысло, жестко связанное с внешним цилиндром рабочего узла, амплиту­ ду колебания внешнего цилиндра.

Для регулирования колебаний внутреннего цилиндра к его хвостовику крепится крестовина, на которую навеши-вают сменные грузы в виде метал­

1 Разработан А. И. Исаевым и Г. В. Виноградовым в лаборатории рео­

логии полиме-ро-в ИНХС АН СССР.

133

лических цилиндров разных размеров и веса. Частота колебаний изменяется за счет регулируемого числа оборотов электромотора.

Параметры деформирования регистрируются двумя тензометрическими балочками, связанными соответственно с внутренним и'наружным цилиндрами. Сигналы с тензодатчиков усиливаются, а затем поступают на стрелочные мил­ лиамперметры, измеряющие в электрических величинах амплитуду колебания

внутреннего и наружного цилиндра. Кроме того, сигналы от усилителей до­ полнительно преобразуются и подаются на стрелочный миллиамперметр, из­ меряющий сдвиг по фазе между колебаниями двух цилиндров. Шкала мил­ лиамперметра градуирована ів градусах. Частота колебаний измеряется часто­

частоты. Повторить операцию для амплитуд 0,35, 0,5; 1; 2; 3 мм. При этом показание миллиамперметра, измеряющего сдвиг фаз, должно быть равно ну­ лю. Построить график зависимости показаний миллиамперметра для всех де­ кад усилителя. При правильной работе регистрирующей системы эти зависи­ мости представляют собой семейство прямых.

2. Проверить ,и подготовить рабочий узел прибора (так же, как для вис­ козиметра ПВР-1) (с. 132).

3. Предварительно подготовленный и расплавленный битум залить в ра­ бочий зазор между внутренним и внешним цилиндрами по методике, аналогич­ ной для вискозиметра ПВР-1, исключая операцию вращения внутренне™» цилиндра во время заправки.

134

4. Погрузить рабочий узел до середины заглушек наружного цилиндра в термостатирующую жидкость циркуляционного термостата .или сосуда Дюара и выдержать рабочий узел при заданной температуре в течение 30 мин. Если испытание ведут при положительной температуре, термостатирующей жидко­ стью могут быть вода или глицерин, при отрицательных температурах исполь­ зуется смесь изопропилового спирта с твердой углекислотой.

5. Установить минимальную амплитуду колебания наружного цилиндра по индикатору часового типа с точностью до 0 , 0 1 мм.

6 . Подвесить симметрично на крестовину, жестко соединенную с хвосто­

виком внутреннего цилиндра, максимальный груз в виде двух металлических цилиндров.

7. Включением двигателя сообщить периодические колебания минималь­ ной частоты наружному цилиндру. Через исследуемый битум колебания пере­ даются на внутренний цилиндр рабочего узла. При этом сдвиг по фазе меж­ ду колебаниями внешнего и внутреннего цилиндров должен находиться в диапазоне 60—140 град.

8 . Записать в журнал показания амперметров, соответствующие колеба­

ниям обоих цилиндров, а также сдвиг по фазе. По тарировочным прямым оп­ ределить поворот цилиндров.в мм.

9. Изменяя грузы, подвешенные на внутренний цилиндр, определить эти же параметры во всем рабочем диапазоне частот реометра от 6 до 150 Гц. Ес­

ли необходимо изучить зависимость динамических характеристик битума от амплитуды колебания, то нужно провести измерения во всем диапазоне ча­ стот для данной температуры при различных амплитудах колебания внешнего цилиндра (от меньшей к большей), устанавливаемых увеличением эксцентри­ ситета на валу электродвигателя.

10. Вычислить действительную и мнимую части комплексной вязкости ц*

Ar) и наружного (радиусом Ав ) цилиндров; (р — угол сдвига фаз между ам­ плитудой колебания внутреннего и внешнего цилиндра; со= 2 л/ — круговая ча­

стота; / — частота колебаний ; В — коэффициент, характеризующий жесткость динамометра; А — коэффициент, учитывающий инерцию внутреннего цилинд­ ра и геометрию образца (приводится в паспорте на прибор и зависит от ве­ личины и положения груза, подвешенного на крестовину внутреннего ци­ линдра).

него цилиндра с подвешенным грузом в г-см2.

где К — константа динамометра (тензодатчика), равная моменту, вызы­ вающему смещение связанной с ним измерительной поверхности на радиан.

После подстановки данных и выполнения преобразований уравнение для Н* приобретает следующий вид:

Г)* = ц' — і Г)",

135

12. Результаты измерения и расчета записать в таблицу и показать гра­ фически (рис. 62). Расхождение между результатами трех определений не должно превышать 1 0 %.

В качестве показателя условной вязкости битума принимают глубину проникания стандартной иглы в образец под нагрузкой 100 гс в течение 5 мин при температуре 25°С и под нагрузкой 200 гс в течение 60 сек при температуре 0°С.

Для определения глубины проникания применяют пенетро­ метр (рис. 63). Опорная площадка 1 прибора снабжена тремя установочными винтами для приведения ее в горизонтальное положение. К опорной площадке прикреплены стойка с крон­ штейнами и вращающийся предметный столик для установле­ ния кристаллизатора 2 с металлической чашкой, содержащей испытуемый битум. На верхнем кронштейне укреплены лимб 3, разделенный на 360°, и кремальера 4. На нижнем кронштейне

136