1 Теоретическая часть

Температура размягчения битумов и других органических вяжущих представляет собой условную характеристику перехода битума из вязко-упругого в текучее состояние.

За температуру размягчения принимают температуру, при которой битум, выдавливаемый из кольца определенных размеров под действием собственной массы и действующего на него металлического шарика, достигает нижнего диска прибора «Кольцо и шар».

Растяжимость характеризует пластические свойства вязких битумов. Растяжимость битума – это способность образца (в виде восьмерки-гантели) к увеличению длины без разрыва сплошности при постоянной скорости деформирования и заданной температуре.

Технологические процессы подготовки битума и приготовление материалов на его основе идут при высокой температуре. При превышении заданного температурного режима может произойти возгорание битума, поэтому необходимо знать критическую температуру (температуру вспышки), при которой это может произойти.

Температурой вспышки называют температуру, при которой газообразные продукты, выделяющиеся из битума при нагревании, образуют с воздухом смесь, вспыхивающую при контакте с открытым огнем.

2 Ход выполнения лабораторной работы

Собирают прибор «Кольцо и шар». Он состоит из металлического штатива, на котором закреплены три диска. Расстояние между средним и нижним контрольными дисками равно 25 + 0,28 мм. В среднем диске имеются четыре отверстия диаметром около 19 мм для установки в них колец с испытуемым битумом.

Предварительно подготовленный расплавленный битум заливают с избытком в латунные кольца. Если ожидаемая температура размягчения битума выше 80 ⁰С, используют ступенчатые кольца, которые предварительно нагревают до предполагаемой температуры размягчения. Образцы с битумом охлаждают на воздухе в течение 20 минут при температуре 25 + 10 ⁰С. Избыток битума срезают ножом вровень с краями колец.

Для битумов, гудронов и дегтей с температурой размягчения ниже 25 ⁰С кольца с вяжущими после 20 минут охлаждения на воздухе помещают на 3 минуты в баню с водой при температуре 5 ⁰С, после чего выдерживают еще 15 минут.

Кольца с вяжущими устанавливают в отверстия среднего диска. Термометр с ценой деления 0,5 ⁰С устанавливают так, чтобы конец ртутного резервуара был на одном уровне с нижней поверхностью битума в кольце.

На каждое кольцо в центре его пинцетом укладывают по стальному шарику (диаметр 9,5 + 0,05 мм, масса 3,5 + 0,05 г), предварительно охлажденному до температуры 5 + 1 ⁰С. После этого прибор опускают в стакан, избегая появления пузырьков воздуха на поверхности вяжущего. Температура воды должна быть +15 ⁰С.

Стакан с прибором помещают на нагревательное устройство и начинают подогревать со скоростью 5 + 0,5 ⁰С в минуту.

Наблюдают размягчение битума и отмечают температуру, при которой выдавливаемый шариком битум коснется контрольного нижнего диска.

За температуру размягчения принимают среднее арифметическое их результатов двух параллельных определений. Разница между ними не должна превышать 1 ⁰С для битумов с температурой размягчения до 80 ⁰С, 2 ⁰С для битумов с температурой размягчения более 80 ⁰С.

Прибор «Кольцо и шар». 1 – термометр; 2 – металлические диски; 3 – стержень; 4- кольцо; 5 – шар.

Для определения растяжимости применяют дуктилометр. Он состоит из водонепроницаемого ящика (ванны) – 1, внутри которого на всю длину расположен червячный винт с салазками 3. На одной стороне прибора закреплена упорная пластина с тремя штифтами. Такие же штифты расположены соосно на салазках. На них же укреплена стрелка, передвигающаяся при движении салазок вдоль линейки 2.

Подготовленные образцы (3 шт) помещают на 1 час в водяную баню с температурой воды +25 ⁰С. Затем формы устанавливают на опорные площадки дуктилометра. Снимают боковые вкладыши форм. Высота слоя воды над битумом должна быть 25 мм.

Включают двигатель дуктилометра и наблюдают за растяжением битума. Скорость движения салазок равна 5 см/мин.

Образец растягивают до наступления разрыва. В момент разрыва берут отсчет по линейке в сантиметрах.

Показатель растяжимости определяют как среднее арифметическое результатов трех параллельных

испытаний. Допускаемое расхождение между ними не должно составлять более 10% от среднего арифметического сравниваемых результатов

.

Дуктилометр.

1 - ванна; 2 – стрелка; 3 – червячный винт

Для определения температуры вспышки используют прибор Бренкена, который состоит из штатива с закрепленным на нем термометром и песчаной баней с железным тиглем диаметром 64 + 1 мм и высотой 47 + 1 мм с толщиной стенок 1 мм. На подставке размещается газовая или спиртовая горелка.

В железный тигель наливают предварительно обезвоженный и подготовленный битум и устанавливают его в песчаной бане. Уровень битума в тигле должен быть на 12 мм ниже его края. Уровень песка в бане находится на одной высоте с уровнем битума в тигле, а между дном тигля и баней должен быть слой песка толщиной 6-8 мм.

Устанавливают термометр вертикально при помощи зажима, закрепленного в штативе так, чтобы ртутный шарик термометра был посередине слоя битума.

Разогревают баню так, чтобы скорость нагрева битума составляла 10 ⁰С/мин. За 40 ⁰С до ожидаемой температуры вспышки требуется уменьшить скорость нагрева битума до 4 ⁰С/мин.

Через 2 ⁰С регулярно подносить пламя зажигательного приспособления, определить момент появления синего пламени.

За температуру вспышки битума принимают температуру появления синего пламени.

За окончательный результат принимают среднее арифметическое из результатов двух определений, если они не расходятся более чем на 3 ⁰С.

Прибор Бренкена для определения температуры вспышки.

1-штатив, 2-термометр; 3-тигель с песком; 4-внутренний тигель;

5-горелка; 6-зажигательное приспособление.