Физико-механические свойства вязких нефтяных битумов и методы их определения

Вязкость и марка вяжущего. Вязкость является основной характеристикой вяжущего и определяется условными показателями: по глубине проникания иглы (пенетрации) — для вязких и твердых битумов; условной вязкостью, характеризующейся временем истечения (в секундах) 50 мл испытуемого вяжущего через калиброванное отверстие вискозиметра при заданной температуре — для жидких битумов, дегтей и эмульсий.

Определение глубины проникания иглы в битум (пенетрации). Сущность метода заключается в измерении глубины, на которую погружается игла пенетрометра в пробу битума при заданных нагрузке (100 г. или 200 г.), температуре (25°С или 0°С) и времени погружения (5 и 60 с). Чем меньше глубина проникания, тем больше прочность пленки битума на частицах минерального каменного материала. В зависимости от глубины проникания иглы при 25^о делятся на марки: 200/300; 130-200; 90/130; 60/90; 40/60.

Растяжимость битума. Растяжимость битумов характеризует их пластические свойства. Она является показателем качества вязких и твердых битумов. Сущность заключается в определении максимальной длины растянутого до разрыва образца битума, залитого в специальную форму, раздвигаемую с постоянной скоростью (5 см в минуту) при заданной температуре (25°С и 0°С).

Температура хрупкости битума. Хрупкость-способность твердых тел разрушаться при механических воздействиях. По этому показателю можно оценивать трещиноустойчивость при низких температурах, а по значениям температуры хрупкости и размягчения — интервал пластичности битума. Сущность метода заключается в охлаждении с постоянной скоростью и циклическом изгибе стальной пластинки с нанесенным на ней слоем битума и в определении температуры, при которой в нем появляются трещины или образец битума ломается.

Адгезионные свойства битума. Адгезионные свойства битума характеризуют прочность его сцепления с зернами минеральных материалов. Характеризует, его активность, что в свою очередь предопределяет водоустойчивость материалов (асфальтобетона и др.), приготовленных на основе битумов. Показателем сцепления служит способность битума удерживаться на поверхности частиц минерального материала при воздействии кипящей воды ("пассивное" сцепление) или способность битума сцепляться с частицами минерального материала в присутствии воды ("активное" сцепление). Изменение температуры размягчения вязкого битума после прогрева. По изменению температуры размягчения битума после прогрева судят о стабильности его свойств при длительном нагреве в процессе приготовления и использования. Изменение свойств битума зависит от продолжительности и температуры нагрева, степени вовлечения воздуха и др., влияющих на интенсивность испарения легких фракций, процессов окисления битума и полимеризации его молекул.

Метод КиШ. Сущность метода заключается в определении температуры, при которой вяжущее, находящееся в кольце заданных размеров, в условиях испытания размягчается и, перемещаясь под действием стального шарика, касается контрольного диска аппарата.

Определение содержания в битуме водорастворных соединений. Вымывание атмосферными осадками водорастворимых соединений из асфальтобетонных и битумоминеральных покрытий и оснований обусловливает преждевременное разрушение дорожных одежд. Сущность метода заключается в переводе их в водную вытяжку и последующем определении массы после выпаривания воды. Показателем содержания водорастворимых соединений является отношение массы битумных компонентов, выделившихся из водной вытяжки после ее кипячения, к первоначальной массе пробы исследуемого битума.

Метод определения сцепления битума с минеральной частью. Сетку с навеской асфальтобетонной смеси опускают в стакан с кипящим раствором поваренной соли. Битум считается выдержавшим испытание на сцепление с минеральной частью асфальтобетонной смеси, если после испытания вся поверхность минеральных материалов покрыта битумом.

Температура вспышки. Испытания проводят в открытом тигле, определяя температуру, при которой пары битума, нагреваемого в стандартных условиях, образуют с воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Этот показатель нужен для установления режима плавления битума и приготовления.

За температуру вспышки битума принимают температуру, показываемую термометром при появлении синего пламени хотя бы над частью его поверхности. При испытании нужно избегать движения воздуха и яркого освещения, чтобы не затруднять наблюдение за моментом вспышки.