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

закреплен свободно падающий стержень с иглой 5 и грузом. Стержень удерживается стопорной кнопкой 6 (один градус по лимбу соответствует погружению иглы в образец на 0,1 мм). Последовательность испытания такова.

1. Предварительно приготовленный битум расплавить на песчаной или масляной бане или в термостате, тщательно пе­ ремешивая его стеклянной или металлической палочкой до пол­ ного удаления пузырьков воздуха.

Рис. 62. Зависимость комплексной

2.Залить битум в металлическую чашку цилиндрической формы (дцаметр 55±1 мм, высота 35±1 мм) на высоту не ме­ нее 30 мм.

3.Чашку с битумом охладить на воздухе при температуре 20±2°С и затем поместить ее на 1 ч в водяную баню так, чтобы высота слоя воды над битумом была не менее 25 мм. Темпера­ тура воды в бане должна быть 25±0,5°С или 0±0,5°С. Темпе­ ратура 0+ 0,5°С достигается добавлением в воду льда.

4.Привести столик пенетрометра в горизонтальное положе­ ние при помощи установочных винтов. Чашку с битумом пере­ нести в кристаллизатор, наполненный водой так, чтобы она покрыла битум слоем не менее 10 мм. Кристаллизатор устано­ вить на предметный столик.

5.Пользуясь зеркалом, привести иглу в соприкосновение с поверхностью битума в месте, отстоящем не менее чем на 10 мм от стенок чашки.

6.Довести кремальеру 4 до верхней площадки держателя

стержня 5, несущего иглу, и установить стрелку лимба 3 на ноль или взять отсчет.

137

7.Одновременно включить секундомер и інажать кнопку при­ бора, через 5 сек (60 сек при 0°С) отпустить кнопку.

8.Довести кремальеру до веріхней площадки погрузившего­

ся стержня с иглой и взять отсчет по лимбу. Разность второго и первого отсчета дает глубину проникания.

9. Извлечь иглу из битума и перед новым погружением от­ мыть ее острие бензином или другим растворителем, вытереть насухо по направлению к острию.

10.Определение повторить не менее трех раз в точках, от­ стоящих друг от друга не менее чем на 10 мм.

11.Вычислить среднее арифметическое из трех результатов

определения глубины проникания. Расхождение между ними не должно превышать 5% величины меньшего результата.

Растяжимость битума — это способность образца (в форме восьмерки) к увеличению длины без разрыва оплошности при постоянной скорости деформирования и температуре 25±6,5°С. Показателем растяжимости является абсолютное удлинение об­ разца до момента разрыва в см.

Растяжимость определяют в дуктилометре (рис. 64), кото­ рый состоит из ящика (ванны) 1, выложенного внутри оцинко­ ванной жестью и эмалью. Внутри ящика расположен червяч­ ный винт, на котором крепится подвижная пластина 2 со штифтами. Вторая упорная пластина 3 расположена у торцовой стенки. На салазках укреплена стрелка, передвигающаяся при движении салазок вдоль линейки 4. Испытание рекомендуется вести в следующем порядке.

1.Внутреннюю сторону вкладышей латунной формы-«вось- мерки» (рис. 65) и полированную металлическую или стеклян­ ную поверхность пластины, на которую укладывают формы, покрыть смесью талька с глицерином в соотношении 1:3.

2.Расплавленный битум танкой струей равномерно по длине залить в формы, не допуская образования пузырьков, воздуха. Уровень битума должен быть несколько выше краев формы.

3.Охладить битум в течение 30 мин на воздухе при темпера­ туре 20±2°С. После этого гладко срезать излишек битума горя­ чим ножом от средины к краям (вдоль формы) так, чтобы битум заполнял формы вровень с их краями.

4.Пластину с образцами поместить в водяную ванну или ванну дуктилометра, температура в которой должна быть рав­

ной температуре испытания (25±0,5°С). Высота слоя воды над битумом должна быть не менее 25 мм.

5. По истечении 1 ч пластину вынуть из воды и снять с нее формы с битумом. Установить формы на штифты упорной пла­ стины 2 и подвижной пластины 3 дуктилометра. Снять боковые пасти формы.

Если плотность испытуемого битума более 1, в ванну дук­ тилометра во избежание опускания нити битума при растяже­ нии добавить поваренную соль; если плотность битума менее 1,

138

Рис. 64. Дуктилометр

11,9cMiQ, 1 с м

Р а д 145-1,55см

Q55~Q65C\*

0,99-1,01ом

Рис. 65. Разъемные формы-«вось- мерки» для испытания битума на растяжимость

13S>

для предотвращения ее всплывания ванну заполнить раствором спирта в воде в соотношении, отвечающем удельному весу битума.

6.Включив мотор дуктилометра, который через систему пе­ редач и червячную пару приводит в движение подвижную пла­ стину со штифтами (со скоростью 5 см/мин), начать растягива­ ние образца битума.

7.Растягивать образец до наступления разрыва. В момент разрыва взять отсчет по линейке в см.

8.Показатель растяжимости определить как среднее арифметическое результатов трех параллельных испытаний.

Расхождение между ними не должно превышать 10% средне­ арифметического.

Температура размягчения вязких дорожных битумов и дру­ гих органических вяжущих представляет собой условную ха­ рактеристику перехода битума из упруговязкопластического (твердого и полутвердого) в текучее состояние.

Температурой размягчения называют температуру, при ко­ торой битум, вытекающий из кольца определенных размеров под действием собственной массы и массы действующего на него металлического шарика, достигает нижней пластины прибора.

Прибор «кольцо и шар» (рис. 66) состоит из металлического штатива, на котором закреплены термометр и три пластины, причем расстояние между средней и нижней пластиной равно 25,4 мм. В средней пластине имеются четыре отверстия диамет­ ром около 19 мм для установки в них колец, залитых испытуе­ мым битумом. Штатив помещают в химический стакан, залитый водой или глицерином. Порядок испытания следующий.

1. Предварительно подготовленный расплавленный битум за­ лить с некоторым избытком в латунные кольца, которые распо­ ложены на полированной металлической или стеклянной по­ верхности, покрытой смесью талька с глицерином. Если ожидае­ мая температура размягчения выше 120°С, то кольцо перед заливкой следует подогреть.

2.Охладить образцы при комнатной температуре (20±2°С)

втечение 30 мин, а затем срезать горячим ножом избыток биту­ ма вровень с краями кольца.

3.Установить кольца в отверстия средней пластины прибо­ ра, закрепленной на четырех стойках. Термометр с ценой деле­ ния шкалы 0,5°С установить в среднее отверстие верхней и сред­ ней пластины прибора таким образом, чтобы конец ртутного резервуара был на одном уровне с нижней поверхностью биту­

ма в кольце.

4. Если ожидаемая температура размягчения ниже 80°С, прибор с кольцами поместить в химический стакан, наполнен­ ный водой с температурой 5±0,5°С. Если предполагаемая тем­ пература размягчения выше 80°С, прибор поставить в стакан с іглицерином, имеющим температуру 35±0,5°С. В обоих случаях

340

Ч

образцы выдержать 15 мин. Высота слоя воды (или глицерина) над поверхностью битума должна быть не менее 50 мм и до­ стигать метки на одной из стоек прибора.

5. Вынуть прибор из стакана, уложить точно по центру каж­ дого кольца стальной шарик диаметром 9,53 мм и массой 3,5 г и опустить прибор в стакан.

6.Убедившись в отсутствии пузырьков воздуха на поверхно­ сти битума, поместить стакан на нагревательный прибор, чтобы поверхность битума была строго горизонтальна.

7.Подогреть жидкость в стакане со скоростью (после пер­

вых трех минут) 5±0,5 град/мин.

8. Отметить температуру, при которой битум, вытекающий из кольца, коснется нижней пластины прибора. В качестве ха­ рактерной температуры размягчения для данного битума при­ нять среднее арифметическое из результатов двух параллель­ ных определений, если разница между ними не превышает 0,5°С.

Температура хрупкости — это температура, при которой би­ тум переходит из упруговязкого в хрупкое состояние и в слое битума, нанесенном «а стальную пластину и охлаждаемом с оп­ ределенной и постоянной скоростью, при изгибе пластины появ­ ляются трещины.

При температуре ниже температуры хрупкости структура битума качественно изменяется, в результате чего изменяются его структурно-механические свойства. По физическому смыслу температура хрупкости близка к температуре стеклования, ха­ рактеризующей переход аморфных материалов в застеклованное состояние с вязкостью не менее ІО12 Па-с. Температура стеклования определяется термомеханическими или дилатомет­ рическими методами. Величина температурного интервала меж­ ду температурой хрупкости и температурой размягчения позво­ ляет судить о поведении исследуемого битума при температур­ ных перепадах в природных условиях.

тором на каучуковой пробке крепится пробирка 2, служащая воздушной баней. В пробирке на резиновой пробке укрепляют­ ся две соосные трубки 3, внутри которых расположен термо­ метр 4, а на верхнем конце одной из трубок имеется механизм 5, обеспечивающий перемещение внутренней трубки. Трубки на нижних концах снабжены захватами б, между которыми за­ креплена стальная пластина 7. Расстояние между пазами за­ хватов равно 39 ±0,1 мм. Последовательность испытания такова.

1. На чистую стальную пластинку (сталь марки 65Г) длиной

141

горизонтально и быстрым движением горячей епички над биту­ мом удалить‘с его поверхности пузырьки воздуха.

3." Охладить пластинку с битумом при температуре 20±2°С

втечение 20 мин.

4.В несеребреный сосуд Дюара 1 залить гидролизный ректи­

фикованный этиловый спирт высшей очистки или изооктан.

5.В стеклянную пробирку прибора 2 поместить хлористый кальций для обезвоживания воздушной среды. Закрепить про­ бирку в сосуде Дюара с помощью каучуковой пробки.

6.Вставить пластину 7 в захваты 6, закрепленные в соосных трубках 3 прибора так, чтобы битумный слой был расположен наружу. Укрепить приспособление 5 для изгиба пластины в про­

бирке с помощью резиновой пробки.

7.Добавляя твердую углекислоту, начать снижение темпе­ ратуры в пробирке со скоростью 1°С/мин. Температуру в про­ бирке контролировать ртутным термометром с ценой деления I0,

идиапазоном измеряемых температур от —40 до +30°С. Длина погружаемой части термометра должна составлять 220 мм.

8.Начиная с 0°С при последующем понижении температуры на каждый градус равномерно изгибать пластинку, вращая руч­ ку прибора со скоростью, обеспечивающей полное ее изгибание

иразгибание за 1 мин. Испытание продолжать до появления трещин на поверхности битума, свидетельствующих о дости­ жении хрупкого состояния.

9.За температуру хрупкости принять среднее арифметичес­ кое из результатов, полученных для трех пластин с битумом. Расхождение между результатами параллельных определений

не должно превышать 2°С.

Стабильность свойств. При продолжительном нагревании битума часть легких фракций может улетучиться, в связи с чем свойства битума значительно изменятся. Степень изменения свойств зависит от продолжительности нагрева, температуры, состояния битума, возможности вовлечения воздуха и других факторов. Поэтому при оценке качества битума определяют стабильность свойств при длительном нагреве. Стабильность свойств характеризуется степенью изменения условной вязко­ сти, определяемой глубиной проникания иглы, или температуры размягчения после нагрева битума при 160°С в течение 5 ч. По­ рядок испытания следующий.

1. Обезвоженный и расплавленный битум налить в предва­ рительно взвешенную цилиндрическую алюминиевую или мед­ ную чашку, применяемую для определения глубины проникания иглы. Одновременно залить битум в металлическую или стек­ лянную плоскую чашку диаметром 100—150 мм так, чтобы тол­ щина слоя битума была равна 1 мм.

2. Установить чашки в термостат, предварительно нагретый до 160°С. Выдержать образец битума при этой температуре в те­ чение 5 ч.

142