Методи випробування нафтових бітумів

Розчинники бітумних в`яжучих

Основні характеристики бітуму - температура розм`якшення, твердість і еластичність, температура спалаху.

температуру розм`якшення (ГОСТ 4333-87) визначають на приладі «Кільце і куля» (рис. 1, а, б). Для цього зразок випробуваного бітуму розплавляють, зневоднюють і проціджують через металеву сітку з осередками 0,5х0,5 мм і ретельно перемішують до повного видалення бульбашок повітря. Потім отриманою рідиною заливають два кільця 1 і 7 приладу. Кільця при затоці встановлюють в горизонтальне положення на шматку гладкого скла, поверхня якого покривають тонким шаром тальку, змішаного з гліцерином. Бітум заливають так, щоб він височів над кільцями на 1,5 ... 2 мм. Після цього кільця охолоджують при (25 ± 10) ° С протягом 20 хв, а потім надлишки сплаву зрізають гострим гарячим ножем урівень з краями кілець.

Мал. 1. Визначення температури розм`якшення бітуму:
а - прилад "кільце і куля"- б - розміщення кілець на середньої полке- в - прохід бітуму з кулькою через кільце

У такому вигляді кільця вставляють в гнізда середньої полиці 2 прилади і підвіску 4 встановлюють в посудину 6. При цьому враховують наступне. Якщо передбачувана температура розм`якшення бітуму нижче 80 ° С, то підвіску з кільцями протягом 10 хв витримують у посудині, залитому кип`яченою водою температурою 25 ° С. Якщо передбачувана температура розм`якшення випробуваного зразка вище 80 ° С, то підвіску з кільцями витримують в посудині, залитому гліцерином температурою (34 ± 1) ° С. через 10 хв підвіску з кільцями видаляють з посудини і в отвір в полиці вставляють термометр 5 так, щоб він своїм нижнім кінцем опинився на рівні кілець. У центрі кожного залитого кільця укладають по одному сталевому кульці 3 діаметром 9,5 мм і масою 3,5 г. Після такої підготовки підвіску з кільцями і кульками знову вводять в посудину з водою або гліцерином. Посудина ставлять на плитку так, щоб площина колії при нагріванні зберігалася в горизонтальному положенні на весь період нагрівання, яке проводять так, щоб температура рідини в посудині після перших 3 хв підвищувалася зі швидкістю (5 ± 5) ° С в 1 хв. Температура, при якій кулька разом з видавленим бітумом 9 впаде на нижню полицю 8 (рис. 1, в), приймають за температуру розм`якшення.

Відео: Визначення точки каплепадения і розм`якшення

твердість бітуму визначають глибиною проникнення в бітум голки пенетрометра. Застосовують пенетрометри з ручною або автоматичною голкою, забезпечені додатковим вантажем - шайбою масою 100 ± 0,25 г. На рис. 2 зображений стандартний ручний пенетрометр. Він складається з підстави 7, скріпленого зі стійкою 2 і підставкою 13. За допомогою гвинта 14 підставу встановлюють горизонтально. На підставці 13 на гвинтовій нарізці поміщений обертовий диск 12, на якому встановлюють баню з випробуваним зразком.

Мал. 2. ручний пенетрометр

Відео: Спалах у відкритому тиглі

Стійка 2 має плече 4 з циферблатом 6, розділеним на 360 °, і стрілкою 5, переміщуваної за допомогою кремальєри 7. На другому плечі 3 стійки 2 закріплюють стрижень 8 з голкою, утримуваної пусковою кнопкою 9. На стрижень 8 надітий циліндричний вантаж 10 масою 50 м Сумарна маса стрижня, голки і вантажу повинна складати 100 м на стійці 2 збоку на шарнірному з`єднанні є дзеркальце 11. Прилад оснащений рівнем або схилом.

Мал. 3. Голка для пенетрометра

Відео: Розлив рідкого бітуму в річку Аургази

Циліндрична сталева голка (рис. 3) запрессована тупим кінцем в тримач з латуні. Голка повинна бути закріплена і відполірована. Металева, циліндричної форми чашка, в якій виробляють випробування, має наступні розміри: діаметр 55 ± 1, висоту 35 ± 1 мм. Перед випробуванням зразок бітуму розплавляють і при необхідності зневоднюють, нагріваючи до 120 ... 180 ° С. Зневоднений і розплавлений бітум проціджують через металеве сито і наливають в металеву чашку так, щоб поверхня бітуму була не більше ніж на 5 мм нижче верхнього краю чашки, і ретельно перемішують для повного видалення бульбашок повітря. Чашку з бітумом охолоджують на повітрі при (25 ± 5) ° С, а потім поміщають у водяну баню з температурою (24 ± 0,1) ° С так, щоб відстань між дном чашки і дном лазні було не менше 50 мм, а висота шару води над бітумом - не менше 100 мм. Чашку з зразком виймають з водяної бані не раніше ніж через 60 хв і не пізніше ніж через 75 хв і поміщають в плоскодонну посудину місткістю не менше 1 л, наповнений водою так, щоб висота над поверхнею бітуму була не менше 10 мм, а температура води в посудині (25 ± 0,1) ° С.

Посудина встановлюють на стовпчик приладу. Потім гострий кінець голки підводять до поверхні бітуму так, щоб голка лише злегка стосувалася її. Для контролю положення голки служить дзеркальце. Потім кремальера доводять до верхнього майданчика стержня, що несе голку, і встановлюють стрілку на 0, після чого одночасно включають секундомір і натискають кнопку приладу. При цьому голка вільно входить в випробуваний зразок протягом 5 с, після закінчення яких кнопку відпускають. Потім кремальера доводять знову до верхнього майданчика стержня з голкою і відзначають показання приладу. Вимірювання повторюють не менш трьох разів на різних точках, віддалених не менше ніж на 10 мм від країв чашки і одна від одної. Середнє з цих визначень дає значення пенетрації в градусах, відповідне глибиною проникнення голки в десятих частках міліметра. Після кожного визначення голку ретельно очищають розчинником від прилип бітуму.

Відео: Установка модифікації бітумів полімерами

розтяжність бітуму визначають на дуктілометре (рис. 4). При наявності вологи перед випробуванням бітум зневоднюють, обережно нагріваючи до температури на 90 ... 100 ° С вище температури розм`якшення, але не вище 180 ° С (для дорожнього бітуму не вище 160 ° С), помішуючи скляною паличкою.

Мал. 4. дуктілометре:
1 - сосуд- 2 - рівень води-3 - електродвігатель- 4 - вяжущее- 5 - линейка- 6 - нитка в`яжучого в момент розриву

Зневоднений і розплавлений до рухомого стану бітум проціджують через металеве сито і ретельно перемішують до повного видалення бульбашок повітря. Підготовлений бітум розплавляють і наливають в три форми тонким струменем від одного кінця форми до іншого, поки вона не наповниться і бітум не підніметься вище країв. Форми з бітумом охолоджують на повітрі протягом 30 ... 40 хв при 18 ° С, потім надлишок бітуму зрізають гарячим гострим ножем від середини до країв так, щоб бітум заповнив форму врівень з її краями. Форми з бітумом, не знімаючи з пластинок, поміщають у водяну ванну (або в ванну дуктілометре). Обсяг води у ванні повинен бути не менше 10 л, а висота шару води над бітумом - не менше 25 мм. Температуру води підтримують постійної (24 ± 0,5) ° С. Через 1 год форми з бітумом виймають з води, знімають з платівки і закріплюють в дуктілометре, для чого кільця затискачів форми надягають на штифти, що знаходяться на санчатах і стійці дуктілометре. Після цього віднімають бічні частини форм.

Дуктілометре також наповнюють водою, що має температуру випробування, в такій кількості, щоб вода покривала зразки шаром 25 мм. Потім включають мотор дуктілометре і спостерігають за розтягуванням бітуму (швидкість розтягування 5 см / хв). За розтяжність бітуму приймають довжину нитки бітуму в сантиметрах, зазначену покажчиком в момент її розриву. За остаточний результат приймають середнє арифметичне значення трьох визначень.

Визначення температури спалаху має значення для встановлення технологічних параметрів при роботі з бітумом. Температуру спалаху визначають на приладі (рис. 5), що складається з наповненого піском тигля 3 (піщаної лазні), що обігрівається пальником 5, і внутрішнього тигля 4 для бітуму. Останній вставляють в тигель з прожареним піском так, щоб рівень піску виявився на висоті близько 12 мм від верхнього краю внутрішнього тигля. Товщина шару піску між дном цього тигля і зовнішнім тиглем 5 ... 8 мм.

Мал. 5. Прилад для визначення температури спалаху нафтопродуктів

Бітум заливають у внутрішній тигель так, щоб рівень його знаходився на 18 мм від краю тигля. У тигель з бітумом встановлюють термометр 1 в вертикальному положенні, стежачи за тим, щоб ртутна кулька знаходився в центрі тигля. Зовнішній тигель нагрівають так, щоб швидкість нагріву випробуваного продукту становила 10 ° С / хв. За 40 ° С до очікуваної температури спалаху швидкість нагріву зменшують до 4 ° С / хв. За 10 ° С до очікуваної температури спалаху повільно проводять полум`ям запального пристосування 2 по краю тигля на відстані 10 ... 14 мм від поверхні бітуму і паралельно їй. Довжина полум`я 3 ... 4 мм. За температуру спалаху приймають температуру, які будуть показані термометром при першій появі синього полум`я над частиною або над всією поверхнею продукту.

Покрівельні рулонні матеріали