 |
Определение глубины проникания иглы
|
|
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №__
«ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ ВЯЗКИХ НЕФТЯНЫХ БИТУМОВ»
Выполнил студент группы _______________ ___________________________
(номер группы) (ФИО)
Лабораторная работа защищена ________ _____________ _______________
(дата)
Руководитель работ _____________________________ __________________
(ФИО) (подпись)
Г. Ростов-на-Дону
Г.
Методы испытаний вязких нефтяных битумов
Общие сведения
Битумы представляют собой твердые, вязкопластичные или жидкие продукты переработки нефти, состоящие из смеси высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных.
По способу получения нефтяные битумы подразделяют на: остаточные - образующиеся после отгонки из нефти жидких (бензин, керосин) продуктов и масел; окисленные – получаемые окислением кислородом остаточных фракций (гудронов); крекинговые – вырабатываемые расщеплением нефтяных продуктов под воздействием высоких температур и давлений или с использованием высоких температур и катализаторов; компаундированные – получаемые смешиванием битумных продуктов разной вязкости; битумы деасфальтизации (экстрактивные) – изготавливаемые осаждением асфальтосмолистой части гудронов различными растворителями; жидкие – образующиеся при разжижении вязких битумов жидкими нефтяными продуктами установленного фракционного состава с добавлением поверхностно-активных веществ. Главными компонентами всех этих видов органических вяжущих являются масла (45-65%); смолы (15-30%); асфальтены (15-25%); карбены и карбоиды (1-2%); парафины (около 1%) и некоторые другие примеси (фенолы, нафталин и др.)
Поскольку масла, смолы и асфальтены, являясь основными составляющими битумов, входят в из состав в различных соотношениях, то они тем самым предопределяют их коллоидную структуру и важнейшие строительно-механические свойства. Так, с увеличением содержания масел возрастает подвижность и текучесть битумов; смолы обусловливают вяжущие свойства этих органических связующих и придают им тягучесть, эластичность и увеличивают клеящую способность; асфальтены и их модификации – карбены и карбоиды – обеспечивают битумам температуростойкость и высокую вязкость, а также хрупкость (при отрицательных температурах); асфальтогеновые кислоты - повышают адгезионные свойства и тем самым хорошее сцепление битумов с минеральными заполнителями.
|
|
|
С учетом вязко-пластичных свойств при обычных (20-25°С) температурах битум подразделяют на:
- твердые – упругие и хрупкие;
- вязкие – обладающие при этих температурах вязкими и пластичными свойствами;
- жидкие – отличающиеся повышенной подвижностью.
По назначению нефтяные битумы делят на:
| - дорожные (БНД) | - для дорожно-строительных работ и изготовления асфальтобетонов, а также в качестве инъекционной и пропиточной гидроизоляции; |
| (ГОСТ 22245-90) | |
| - строительные (БН) | - для получения более твердых и тугоплавких асфальтовых мастик; |
| (ГОСТ 6617-76) | |
| -кровельные (БНК) | - для получения кровельных мастик и рулонных кровельных материалов; |
| (ГОСТ 9458-74) | |
| - изоляционные (БНИ) | - для антикоррозионной защиты подземных трубопроводов; |
| (ГОСТ 9812-74) | |
| - дорожные жидкие (СТ, МГ, МГО) | - для дорожных покрытий, а также в качестве лаков для гидроизоляции и антикоррозионной защиты. |
| (ГОСТ 11955-82) |
Для получения гидроизоляционных материалов повышенной теплоустойчивости используют специальный тугоплавкий битум – рубракс, представляющий собой продукт окисления обычных битумов при температуре 160-300°С в присутствии щелочи.
Основными структурно-механическими характеристиками нефтяных битумов, которыми оценивается их качество и соответствие определенным требованиям ГОСТ являются:
|
|
|
вязкость (пенетрация);
пластичность (дуктильность);
температура размягчения;
температура хрупкости;
температура вспышки;
сцепление с каменными материалами (для дорожных битумов);
условная вязкость (для жидких битумов).
Кроме того, при необходимости устанавливают фракционный состав жидких битумов, стабильность нефтяных битумов при длительном нагревании и другие, специальные свойства.
Технические требования к нефтяным битумам представлены в таблице 1.
Таблица 1- Основные требования к нефтяным битумам
| Марка битума | Температура размягчения, °С, не ниже | Глубина проникновения иглы 0,1 мм при температуре, не менее | Растяжимость, см не менее | ||
| 25°С | 0°С | 25°С | 0°С | ||
| Дорожные битумы, ГОСТ 22245-90 | |||||
| БНД 200/300 | 201-300 | - | |||
| БНД 130/200 | 131-200 | ||||
| БНД 90/130 | 91-130 | ||||
| БНД 60/90 | 61-90 | 3,5 | |||
| БНД 40/60 | 40-60 | - | |||
| БН 200/300 | 201-300 | - | - | ||
| БН 130/200 | 131-200 | - | |||
| БН 90/130 | 91-130 | - | |||
| БН 60/90 | 60-90 | - | |||
| Строительные битумы, ГОСТ 6617-76 | |||||
| БН 50/50 | 50-60 | 41-60 | - | - | |
| БН 70/30 | 70-80 | 21-40 | - | - | |
| БН 90/10 | 90-105 | 5-20 | - | - |
Продолжение таблицы 1
| Кровельные битумы, ГОСТ 9458-74 | |||||
| БНК 45/180 | 40-50 | 140-220 | - | - | - |
| БНК 90/40 | 85-95 | 35-45 | - | - | - |
| БНК 90/30 | 85-95 | 25-35 | - | - | - |
| Изоляционные битумы, ГОСТ 9812-74 | |||||
| БНИ IV-3 | 30-50 | - | |||
| БНИ VI | 25-40 | - | |||
| БНИ V | - |
Определение глубины проникания иглы
2.1 Глубину проникания иглы - пенетрацию определяют по методике ГОСТ 11501 по глубине погружения иглы пенетрометра в образец битума при действии на нее груза 100 г в течение 5 с при t = 25 оС или 200 г в течение 60 с при t = 0 оС.
Пенетрацию битума выражают в единицах, соответствующих десятым долям миллиметра (0,1 мм). Она характеризует его вязкость, точнее текучесть (величину, обратную вязкости).
Глубина проникания иглы при t = 25 °С является маркировочным признаком нефтяных битумов (см. таблицу 1).
2.2 Аппаратура и реактивы
− пенетрометр с иглой и дополнительным грузом (рисунок 4.1);
− чашка металлическая (пенетрационная);
− баня водяная (для термостатирования);
|
|
|
− термометры ртутные стеклянные;
− кристаллизатор;
− сито с металлической сеткой № 07;
− палочка стеклянная;
− секундомер.
2.3 Подготовка к испытанию. Испытуемый битум нагревают до подвижного состояния, осторожно перемешивая стеклянной палочкой. Время нагревания битума не должно превышать 30 мин, а температура 160 °С.
После этого битум через сито вливают в две пенетрационные чашки с плоским дном так, чтобы поверхность битума была не более чем на 5 мм ниже верхнего края чашки, и тщательно перемешивают до полного удаления воздуха.
Чашку с битумом охлаждают на воздухе при 18-30 °С в течение 60-90 мин. Затем их помещают в водяную баню для термостатирования при заданной температуре испытания на 60-90 мин.
|
| 1 – кремальера; 2 – плунжер; 3 – прижимная кнопка; 4 – дополнительный груз; 5 – игла; 6 – столик Рисунок 1 - Пенетрометр |
2.4 Проведение испытания.
Пенетрационную чашку с термостатированным битумом помещают в кристаллизатор, 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.
Кремальеру пенетрометра доводят до верхней площадки плунжера, несущего иглу, устанавливают стрелку на нуль или отмечают ее положение на шкале. После этого одновременно включают секундомер и нажимают кнопку пенетрометра, давая игле свободно входить в испытуемый образец в течение 5 с, по истечении которых отпускают кнопку. После этого доводят кремальеру вновь до верхней площадки плунжера с иглой и отмечают показание стрелки на шкале пенетрометра.
Определение повторяют не менее трех раз в различных точках, отстоящих от краев чашки и друг от друга не менее чем на 10 мм. После каждого погружения иглу вынимают из гнезда, отмывают ее растворителем и насухо вытирают в направлении острия.
2.5 Обработка результатов.
|
|
|
Результаты не менее трех определений глубины проникания иглы заносят в таблицу 2. За результат испытания при 25 °С принимают среднее арифметическое значение полученных определений, округленное до целого числа. При этом расхождение между наибольшим и наименьшим определением не должно превышать значений, указанных в таблице 3.
Таблица 2 – Результаты определения глубины проникания иглы
| Температура испытания | Номер опыта | Глубина проникания иглы (пенетрация), 0,1 мм | |
| отдельное значение | среднее значение | ||
Таблица 3 –Допустимые расхождения результатов испытаний
| Глубина погружения иглы в битум при 25°С, 0,1 мм | Допустимые расхождения между max и min определений, 0,1 мм |
| До 50 | |
| Св. 50 до 150 | |
| Св. 150 до 250 | |
| Св. 250 | 35 от среднеарифметического значения |
Если расхождения результатов определений превышают значения, указанные в таблице 3, то испытания повторяют на другом параллельно подготовленном образце. Если разница между тремя значениями вновь превысит значения, указанные в таблице 3, то испытание повторяют.
Если испытания проводят при другой температуре, то расхождения между полученными результатами могут отличаться от указанных в таблице 3.
|
|
|
