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

Т а б л и ц а 48

152

Вязкость. Определение условной вязкости в стандартном вис­ козиметре. Условная вязкость показывает время, ів течение кото­ рого определенное количество битума при заданной температу­ ре протекает сквозь отверстие определенного размера. Показа­ телем условной вязкости для жидкого битума является время истечения 50 мл материала сквозь отверстие диаметром 5 мм при температуре 60°С. Аналогичный показатель применяют также для характеристики свойств эмульсий, каменноугольного дегтя и других органических жидкостей. Условную вязкость обозначают символом С с индексами: верхний указывает диаметр сточного

отверстия, нижний — температуру испытания, например С®. Метод определения условной вязкости достаточно прост. По­

казатели вязкости, получаемые по этому методу, могут быть увя­ заны с показателями вязкости, получаемыми методом истечения жидкости через капилляр при постоянном расходе или постоян­ ном давлении (метод капиллярной вискозиметрии).

Условную вязкость определяют на стандартном вискозиметре (рис. 70), который состоит из латунной водяной бани диаметром 160 мм и высотой 100 мм с крышкой и патрубком для подогрева воды в бане. Внутри бани находится трубка, на края которой при помощи заплечиков подвешивают латунйыи цилиндр для ис­ пытуемого материала. В центре дна цилиндра имеется сточное отверстие диаметром 10 мм. В дно цилиндра могут быть встав­ лены сменные вкладыши с отверстиями 3 и 5 мм. Отверстие дна цилиндра или вкладыша закрывается шариковым клапаном, на стержне которого укреплен штифт, указывающий уровень напол­ нения цилиндра испытуемым материалом. Вискозиметр снабжен крышкой с лопастями для перемешивания воды. В крышке пре­ дусмотрено отверстие для укрепления термометра. Порядок ис­ пытания следующий.

153

Рис. 70. Стандартный вис­ козиметр

Рис. 71. Капиллярный вис­ козиметр АК.В-4

1'. Внутренние стенки и вставное дно цилиндра, а также кла­ пан'вискозиметра промыть бензином или другим растворителем и высушить на воздухе.

,2. Собрать стандартный вискозиметр, установить в латунный пйлиндр сменный вкладыш с диаметром сточного отверстия 3 или 5 мм в зависимости от вида испытуемого материала. Сточ­ ное отверстие закрыть шариковым клапаном.

3. Баню вискозиметра наполнить водой с температурой 61— 62°С. Температуру воды в бане поддерживать, нагревая патру­ бок и обеспечивая равномерность температуры в объеме пере­ мешиванием лопастной мешалкой.

4.Поставить под отверстие вискозиметра фарфоровую чаш­ ку. Битум, нагретый до температуры на 2—3°С выше требуемой, налить <в цилиндр вискозиметра так, чтобы боковой цилиндри­ ческий штифт на вертикально поставленном стержне шариково­ го клапана был погружен в материал до половины его диаметра.

5.Вставить в цилиндр термометр и, перемешивая им битум, следить, когда температура его будет равна 60°С (допустимая

погрешность ±0,5°С). Рекомендуется, чтобы температура воды

вбане в этот момент также была равна требуемой.

6.Убрать из-под вискозиметра фарфоровую чашку и поста-

154

вить под сточное отверстие, соосно с ним, сухой мерный цилиндр вместимостью 100 мл,

7.Вынуть термометр из цилиндра, быстро приподнять стер­ жень клапана и повесить его на край цилиндра. Когда уровень материала в мерном цилиндре достигнет 25 мл, .включить секун­ домер, а в момент достижения уровня, равного 75 мл, остановить его.

8.Определить условную вязкость как среднее арифметичес­ кое результатов двух параллельных испытаний при условии, что расхождение между ними не более 10%.

Определение вязкости методами капиллярной вискозиметрии.

Показатель вязкости, принятый для характеристики жидких би­ тумов, является условным, поскольку он не учитывает многих факторов, влияющих на интенсивность истечения материала, на­ пример распределение напряжений в потоке, величину напряже­ ния и скорость сдвига.

Эти недостатки устраняются при определении вязкости жид­ кости в капиллярном вискозиметре. Достаточно распространен­ ным вискозиметром этого типа является вискозиметр АКД-4 (рис. 71) конструкции А. А. Константинова, Г. В. Виноградова и В. В. Синицына.

Рабочей деталью .вискозиметра является капилляр /, прикрепленный гай­ кой 2 к камере 3. Камера соединяется гайкой со специальной втулкой, через которую проходит шток 4, выдавливающий битум из камеры через капилляр под действием составной пружины 5. .Внизу пружина упирается в текстоли­ товую муфту и через шарик давит на шток 4; вверху она опирается на втул­ ку 6. Прибор снабжен .механической системой, позволяющей привести в дей­ ствие пружину и рабочий шток. Одной из деталей этого механизма является эксцентрик 7. Запись передвижения штока ведется на барабане 8 карандалюм 9, перемещающимся вертикально вместе со штоком 4. Для проведения испытаний при отрицательной температуре используют сосуд 10, между двой­ ными стенками которого помещена термоизоляция. Приемник И служит для сбора вяжущего и предохранения термостатирующей жидкости от загрязне­ ний в случае, если испытания ведут при положительной температуре и иополь- :.уют термостат 12. Этот термостат вместе с камерой и капилляром с по­ мощью гаек 13 и 14 крепится к втулке прибора. Штуцера 15 служат для под­ ключения циркуляциошгого термостата. Испытание рекомендуется вести в сле­ дующем порядке.

1. Подготовить прибор к испытанию: сжать пружину и поднять шток в крайнее верхнее положение; снять термоста тирующий цилиндр, капилляр и камеру, протереть камеру насухо; надеть на камеру гайку и прикрепить к камере капилляр с приемником; заполнить камеру предварительно подготов­ ленным и доведенным до текучего состояния битумом; присоединить запол­ ненную камеру через прокладку к втулке и плотно привинтить ее гайкой.

Надеть термостатирующий цилиндр и включить циркуляционный термо­ стат, жидкость в котором предварительно доведена до температуры испыта­ ния. В случае испытания при низких температурах температуру в сосуде ре­ гулировать при помощи смеси спирта и твердой углекислоты. Выдержать ка­ меру при температуре испытания не менее 15 мин. Закрепить бумагу на ба­ рабане самописца двумя резиновыми кольцами и прижать к ней карандаш.

2. включить двигатель, вращающий барабан самописца, и прочертить го­

ризонтальную линию на уровне, отвечающем максимальному сжатию пру­ жины.

155

3. Быстро переставить рукоятку эксцентрика. При этом пружина вытолк­ нет штырь из цанги, нагрузит шток и создаст в камере давление, под дейст­ вием которого битум начнет вытекать из камеры через капилляр.

4.Остановить барабан самописца, когда записываемая кривая прибли­ зится к горизонтали. Записать на диаграмме наименование пробы битума, но­ мер капилляра и температуру опыта.

5.Снять с вискозиметра термоетатируютций цилиндр или сосуд, капилляр

и камеру. Подготовить прибор к следующему испытанию.

6. Построить диаграмму, характеризующую зависимость перемещения

штока от времени, и с помощью прилагаемых к прибору трафарета и табли­ цы определить вязкость битума1.

Расхождения между двумя параллельными определениями вязкости не должны превышать +10% среднего арифметического полученных результатов.

Фракционный состав жидкого битума. Фракционированием называется разделение сложной смеси на компоненты более простого состава или (в пределе) на индивидуальные составля­ ющие. Такое разделение применительно к битуму можно произ­ водить, используя различие температур кипения 'входящих в него соединений или их групп. Однако эти соединения представляют собой сложные смеси, и путем простой перегонки выделить ин­

свойствами: плотностью, вязкостью, температурой вспышки и т. д. Содержание этих фракций и содержание остатка, выра­ женное в процентах (по массе или объему) по отношению к пер­ воначальной массе, характеризует фракционный состав жидких битумов. Содержание тех или иных фракций позволяет судить об эксплуатационных свойствах битума, сроках формирования структуры материалов на их основе. Напршмер, битумы с боль­ шим содержанием фракций, выкипающих при температуре 0— 225°С, будут интенсивно изменять вязкость, что скажется на прочности битумоминеральных материалов. Знание фракционно­ го состава и свойств остатка, наряду с условной вязкостью, яв­ ляется необходимым для установления класса и марки жидких битумов.

Фракционный состав рекомендуется определять в следующем порядке.

1.Обезвоженный жидкий битум в количестве 200 мл залить

встандартную стеклянную колбу. Если 200 мл заливают по мас­ се, следует учесть плотность битума.

2.Закрыть горло колбы (рис. 72) плотно пригнанной корко­ вой пробкой, ів которую по центру вставлен термометр на 360°С, градуированный через 1°С. Нижний конец термометра должен

находиться на расстоянии 6—7 мм от дна колбы.

1 Методика расчета вязкости и составления таблиц приведена в ГОСТ 7163—63.

156

3.Для удаления следов предыдущей перегонки тщательно протереть изнутри трубку холодильника мягкой тканью.

4.Собрать прибор в такой последовательности: соединить от­ водную трубку колбы о холодильником через плотно пригнанную корковую пробку, чтобы отводная трубка не касалась стенок хо­

лодильника и входила в него на 25—50 мм- установить колбу

4

вертикально на проволочной сетке, лежащей на кольце штатива*, при этом ось холодильника должна быть соосна с осью отводной трубки колбы; укрепить аллонж в холодильнике таким образом, чтобы его конец заходил в мерный цилиндр не менее чем на 25 мм, но одновременно был бы выше метки 100 мл\ прикрыть верх цилиндра фильтровальной бумагой, в которой сделан вырез для аллонжа; надеть на колбу кожух и пустить воду снизу че­ рез рубашку холодильника.

5. Начать подогрев колбы так, чтобы первая капля упала че­ рез 5—15 мин. В дальнейшем обеспечить интенсивность нагрева, позволяющую івести перегонку со скоростью 50—70 капель в

1мин.

6.По достижении температуры 225, 315 и 360°С (точность ±1°С) менять мерные цилиндры. Последний цилиндр выдержать под аллонжем в течение 5 мин после окончания нагрева, чтобы дать возможность парам нефтепродуктов, находящимся в холо­ дильнике, сконденсироваться и стечь.

7.Остаток сразу же после разгонки слить в другой сосуд и держать открытым под вытяжкой до прекращения выделения паров. После этого остаток может быть подвергнут дальнейшим исследованиям.

157