Для характеристики тепловых свойств битумов кроме температуры размягчения определяют температуру хрупкости.
ТЕМПЕРАТУРА ХРУПКОСТИ БИТУМА определяется на специальном приборе ФРААСА. Для этой цели испытуемый битум наносят тонким слоем па латунную пластинку, которая вместе с битумом может охлаждаться и изгибаться с помощью приспособления, имеющегося на приборе. За температуру хрупкости принимают ту температуру, при которой на топком изгибаемом слое битума образуется первая трещина. Температура хрупкости, например, дорожных битумов может быть от —20 до +5°С. Очевидно, что чем ниже температура хрупкости битума, тем больше его морозостойкость и выше качество.
ТЕМПЕРАТУРА ВСПЫШКИ — температура, при которой пары образующиеся при нагревании битума в открытом тигле, воспламеняются от поднесенного пламени. Температуру вспышки определяют на стандартном приборе и отмечают по показанию термометра в момент вспышки паров битума. Температура вспышки твердых и вязких битумов обычно выше 200°С и характеризует степень огнеопасности битума при его разогреве.
АДГЕЗИЯ — прилипание к поверхности различных минеральных и органическиx материалов. Для определения адгезии существует много методов и приборов. Одним из них является визуальный метод, по которому степень прилипания битумов к поверхности минеральных материалов оценивают по пятибалльной шкале. Отличное прилипание битума 5 баллов в том случае, когда пленка битума на поверхности гравия или щебня полностью сохранилась после кипячения в дистиллированной воде. Очень плохое прилипание, оцениваемое в один балл, когда пленка битума после кипячения полностью смещается с минеральных зерен и всплывает на поверхность воды.
Деструкция
Искусственные строительные композиты на битумном вяжущем чувствительны к колебаниям температуры внешней среды, что служит источником непрекращающихся структурных изменений, а именно: происходит повышение концентрации твердой фазы (при понижении температуры) за счет спонтанного выделения из гетерогенной системы новых центров структурообразования, их размножения и обрастания. Затем, при повышении температуры, за счет усиления теплового молекулярного движения происходит разрушение структурной сетки в вяжущем веществе. В сочетании с эксплуатационными нагрузками это ведет к появлению напряжений и при температурных колебаниях начинают происходить нарушения структуры и потеря деформационной устойчивости.
При отрицательных температурах, особенно при резких колебаниях, возникают тепловые напряжения и хрупкие микро- и макроразрывы. Замерзание воды в порах.
77) Приборы и методы определения основных характеристик битумов.
Пенетрация
Пенетрация косвенно характеризует степень твердости битумов. Чем выше пенетрация битума при заданной температуре размягчения и при заданной пенетрации — температура размягчения битума, тем выше его теплостойкость. Этот показатель не является физической константой битума, но характеризует его консистенцию и твердость. На величину пенетрации влияет состав битума: с увеличением содержания в нем масел пенетрация растет, а при удалении из него летучих веществ, а также с увеличением содержания асфальтенов и карбенов она уменьшается.
Сущность метода определения пенетрации заключается в измерении глубины, на которую погружается игла пенетрометра в испытуемый образец битума при заданной нагрузке, температуре и времени и выражается в единицах, соответствующих десятым долям миллиметра (0,1 мм).
Испытуемый образец битума нагревают до подвижного состояния, при наличии влаги его обезвоживают путем нагрева до температуры на 90 °С выше температуры размягчения, но не выше 180 °С (для дорожных битумов - не выше 160 °С) при осторожном перемешивании, избегая местных перегревов. Время нагревания битума при указанных условиях не должно превышать 30 мин. Обезвоженный и расплавленный до подвижного состояния битум процеживают через металлическое сито и наливают в две пенетрационные чашки так, чтобы поверхность битума была не более чем на 5 мм ниже верхнего края чашки, и тщательно перемешивают до полного удаления пузырьков воздуха.
Чашку с битумом охлаждают на воздухе при 18-30 °С, предохраняя образец от пыли. Продолжительность охлаждения 60-90 мин при испытании битума с глубиной проникания иглы до 250 и 90-120 мин - с глубиной проникания иглы более 250.
Затем чашки с битумом помещают в баню для термостатирования при заданной температуре испытания. Пенетрометр устанавливают горизонтально по уровню или отвесу, устанавливают стрелку на нуль, вынимают тарировочный стержень и опускают рейку кремальеры до касания с верхним концом плунжера. Показание пенетрометра должно соответствовать высоте тарировочного стержня.
Температура и условия испытания глубины проникания иглы приведены табл. 1.1
Таблица 1.1- Температура и условия испытания глубины проникания иглы
| Температура испытания, °С | Общая масса стержня, иглы и дополнительного груза, г | Время опускания иглы, с |
| 0,0±0,1 | 200,00±0,20 | |
| 4,0±0,1 | 200,00±0,20 | |
| 25,0±0,1 | 100,00±0,15 | |
| 50,0±0,1 | 50,00±0,10 |
Если нормативно-технической документацией на битумы не предусмотрены условия испытания, то глубину проникания иглы определяют при температуре 25 °С, нагрузке 100 г в течение 5 с.
По истечении заданного времени выдерживания чашку с образцом битума вынимают из бани для термостатирования и помещают в плоскодонный сосуд вместимостью не менее 0,5 дм3, наполненный водой так, чтобы высота жидкости над поверхностью битума была не менее 10 мм, температура воды в сосуде должна соответствовать температуре испытания. Сосуд устанавливают на столик пенетрометра и подводят острие иглы к поверхности битума так, чтобы игла слегка касалась ее. Правильность подведения иглы к поверхности битума проверяют с помощью зеркальца при освещении поверхности образца источником направленного холодного света.
Доводят кремальеру до верхней площадки плунжера, несущего иглу, и устанавливают стрелку на нуль или отмечают ее положение, после чего одновременно включают секундомер и нажимают кнопку пенетрометра, давая игле свободно входить в испытуемый образец в течение 5 с. После этого доводят кремальеру вновь до верхней площадки плунжера с иглой и отмечают показание пенетрометра.
Определение повторяют не менее трех раз в различных точках на поверхности образца битума, отстоящих от краев чашки и друг от друга не менее чем на 10 мм. После каждого погружения иглу вынимают из гнезда, отмывают ее толуолом, бензином или другим растворителем и насухо вытирают в направлении острия.
3а результат испытания при 25 °C принимают среднее арифметическое результатов не менее трех определений.