Тема: Испытание строительных битумов: определение температуры размягчения, вязкости, растяжимости

Цель работы:выработать умение определять температуру размягчения, вязкость, растяжимость строительных битумов.

Материалы и аппаратура: прибор «кольцо и шар», пенетрометр, чашка с битумом, дуктилометр.

Общие сведения

Битум - один из искусственно переработанных материалов, широко используемый для выполнения различных видов строительных работ. Его применяют для укладки и ремонта кровли, гидроизоляции фундаментов и подвалов построек, а также бассейнов, санузлов и других помещений. Получают такую разновидность битума в результате окисления остаточных продуктов переработки нефти, обладающих твердой или вязкой консистенцией. В его составе смесь углеводородов, асфальтенов, асфальтогеновых кислот, нейтральных смол, нефтяных масел, карбоидов и других веществ.

Строительный битум должен храниться в твердом состоянии в битумохранилище. Когда материал поступает с нефтеперерабатывающих заводов, он расфасован в мешках или имеет форму кусков, если доставляется железнодорожным транспортом. Разогревать строительный битум нужно непосредственно вблизи места его дальнейшего использования, как правило, прямо на строительной площадке. Для таких целей подготавливают специальные битумные устройства и установки, к которым относятся печи, битумные котлы или битумоварки.

Определение температуры размягчения битума

Температура размягчения позволяет судить об относительной теплостойкости и степени размягчаемости битумов при нагревании.

Температуру размягчения битума по методу «кольцо и шар» определяют следующим образом. Латунные кольца укладывают на металлическую пластинку и смазывают смесью талька с глицерином (состав 1:3). Затем заполняют их с некоторым избытком расплавленным и перемешанным в течение 15 минут битумом. После охлаждения избыток битума срезают - нагретым ножом, вровень с краями. Кольца устанавливают горизонтально в отверстия на средней пластине прибора. Термометр вставляют в среднее отверстие верхней пластины точно по оси так, чтобы ртутный шарик его был на нижнем уровне кольца.

Прибор с кольцами ставят в стакан, наполненный дистиллированной охлаждённой водой с температурой 5°С. Через 15 минут прибор вынимают из стакана, на каждое кольцо в центр поверхности битума кладут стальной шарик 3 диаметром 9,5 мм и массой 3,45 - 3,55 г. и помещают прибор в тот же стакан. Стакан с прибором ставят на асбестовую сетку, нагревают на газовой горелке или спиртовке так, чтобы скорость подъёма температуры составила 5°С в минуту.

Рисунок 1– Прибор «Кольцо и шар» для определения температуры размягчения битума: 1 — термометр; 2 — стеклянный стакан; 3 — стойка штатива; 4 — вода; 5 — шарик; 6 — битум; 7 — кольцо; 8 — нижняя полочка; 9 — верхняя полочка

При нагревании битум размягчается и стальной шарик вместе с битумом проходит сквозь отверстие кольца. Температура, при которой деформируется битум под действием массы шарика коснётся нижнего диска прибора, принимают за температуру размягчения. Испытание проводят два раза и температуру размягчения вычисляют как среднее арифметическое двух определений.

Определение вязкости битума

Вязкость (пенетрацию) нефтяного битума определяют при помощи стандартного прибора - пенетрометра. По глубине проникания в битум иглы прибора под нагрузкой 1 Н в течение 5 секунд при температуре 25°С судят о вязкости битума. Вязкость выражают в градусах, причём 1° соответствует глубине проникновения иглы 0,1 мм.

Чашку с битумом помешают в кристаллизатор, наполненный водой, имеющей температуру 25°С. Кристаллизатор устанавливают на столик пенетрометра. Проводят остриё иглы к поверхности битума, при этом игла должна слегка касаться битума, но не входить в него. Для облегчения этой операции служит зеркало. Кремальеру доводят до верхней площадки стержня, несущего иглу, и устанавливают стрелку на нуль или отмечают её положение, после чего одновременно пускают секундомер и нажимают стопорную кнопку, давая игле свободно входить в битум в течении 5 секунд. По истечении этого времени кнопку отпускают. Затем доводят нижнюю часть кремальеры до верхней площадки стержня с иглой, и стрелка, передвигающаяся вместе с кремальерой. показывает расстояние ,град пройдённое иглой за 5 секунд.

Рисунок 2 – Пенетрометр:1 - циферблат; 2 - штанга; 3 - стержень иглодержателя; 4 - зажимное устройство; 5 - зеркало; 6 - столик; 7 - подставка

Определение повторяют три раза в различных точках на поверхности битума, отстоящих не менее чем на 10 мм от краёв чашки и одна от другой. Среднее арифметическое этих определений даёт значение проникания в градусах, соответствующее глубине проникания иглы в десятых долях миллиметра.