2. НЕФТЯНЫЕ ЖИДКИЕ ДОРОЖНЫЕ БИТУМЫ

2.1. Технические требования

Жидкие битумы получают чаще всего компаундированием (смешением) вязких битумов с различными разжижителями. Введение разжижителя в состав вязкого битума преследует цель временного снижения вязкости получаемого битума. В процессе эксплуатации материала на основе жидкого битума растворитель с определенной скоростью испаряется, что сопровождается загустеванием жидкого битума.

Взависимости от скорости загустевания (скорости формирования структуры), которая является функцией вида, качества и количества разжижителя, жидкие битумы делятся на два класса:

–густеющие со средней скоростью, получаемые разжижением вязких дорожных битумов жидкими нефтепродуктами (СГ) и предназначенные для строительства капитальных и облегченных покрытий,

атакже строительства оснований во всех дорожно-климатических зонах страны;

–медленногустеющие, получаемые разжижением вязких дорожных битумов жидкими нефтепродуктами (МГ) и из остаточных или частично окисленных нефтепродуктов или их смесей (МГО), предназначенные для получения холодного асфальтобетона, а также для строительства дорожных покрытий облегченного типа и оснований во II – V дорожно-климатических зонах и других целей.

Взависимости от класса и вязкости устанавливаются следующие марки жидких битумов [15]:

СГ 40/70, СГ 70/130, СГ 130/200; МГ 40/70, МГ 70/130, МГ 130/200;

МГО 40/70, МГО 70/130, МГО 130/200.

Технические требования к указанным битумам приведены в табл. 4 – 6.

Таблица 6

Технические требования к медленногустеющим остаточным жидким битумам

2.2. Получение жидкого битума класса СГ

Для получения разжиженных битумов используют вязкие дорожные битумы по ГОСТ 22245-90 с глубиной проникания иглы не более 90. Фракционный состав нефтепродуктов, применяемых в качестве разжижителей, указан в табл. 7.

Для получения жидкого битума класса СГ берут вязкий битум любой марки, например БНД 40/60, а в качестве разжижителя – керосин. Вязкий битум обезвоживают и нагревают до текучего состояния. Керосин дозируют в холодном состоянии. Приготавливают несколько проб жидкого битума с различным соотношением между вязким битумом и керосином. Для этого отвешивают некоторое количество разогретого вязкого битума и холодного керосина. Вливая керосин в чашку с битумом, производят интенсивное перемешивание смеси шпателем до тех пор, пока визуально смесь битума с керосином станет однородной. После этого приступают к определению основных показателей качества приготовленного жидкого битума.

2.3. Определение условной вязкости и температуры вспышки

Определение условной вязкости жидких битумов производится с помощью ручного (рис. 8) или полуавтоматического прибора ВУБ-1 по методике [9].

Приготовленный жидкий битум предварительно охлаждают до комнатной температуры, выдерживают в течение часа, затем нагревают до температуры 62 – 63 °С. Сточное отверстие 7 в дне латунного цилиндра 3 закрывают стержнем 4 с шариковым клапаном 8 и заливают в цилиндр жидкий битум.

Цилиндр с битумом помещают в водяную баню 1 с температурой 61 – 62 °С. Под сточное отверстие в дне цилиндра 7 подставляют стеклянный мерный цилиндр объемом не менее 100 мл. Когда темпе-

21

ратура битума в латунном цилиндре окажется равной 60 °С, начинают испытание. Приподнимают стержень с шариковым клапаном и вешают его штифтом на край цилиндра. Когда уровень вытекающего битума в мерном цилиндре достигнет метки 25 мм, включают секундомер и в момент достижения битумом уровня 75 мл секундомер останавливают, что позволяет определить время истечения 50 мл жидкого битума, которое и служит показателем условной вязкости.

Рис. 8. Схема прибора ВУБ-1:

1 – водяная баня; 2 – крышка; 3 – стакан вискозиметра; 4 –стержень с шариковым клапаном; 5 – крыльчатка

для перемешивания воды; 6 – кран; 7 – сменное дно цилиндра; 8 – шариковый

клапан; 9 – мерный цилиндр

За вязкость жидкого битума принимается время (в секундах) истечения 50 мл битума, имеющего температуру 60 °С, через калиброванное отверстие диаметром 5 мм.

Обозначается вязкость сокращенно С605 (5 – диаметр сточного отверстия, мм; 60 – температура битума при истечении, °С).

Условная вязкость жидкого битума является главным показателем, по которому битумы маркируют (разделяют на марки). Например, марка битума СГ 70/130 означает, что этот битум густеет со средней скоростью и имеет вязкость в пределах от 70 до 130 с. Разделение битумов на марки приведено в табл. 4 6.

При приготовлении жидкого битума и определении его условной вязкости готовят несколько (чаще всего три) образцов жидкого битума и по результатам испытания строят график зависимости вязкости от процентного содержания разжижителя. Пример такого графика представлен на рис. 9.

22

Чем больше взято разжижителя – керосина, тем меньше условная вязкость полученного жидкого битума. Практическое значение такого графика состоит в том, что по нему можно определить количество разжижителя, необходимого для получения жидкого битума любой марки (любой вязкости).

Определение температуры вспышки производится по методике, изложенной в подразд. 1.7.

2.4.Определение количества испарившегося разжижителя

итемпературы размягчения остатка после определения количества испарившегося разжижителя

Количество испарившегося разжижителя из жидкого битума определяют по ГОСТ 11504-73* [10]. Перед испытанием битум, нагретый до 60 °С, при необходимости обезвоживают фильтрацией через слой (высотой 15 – 20 мм) крупнокристаллической свежепрокаленной поваренной соли или хлористого кальция. Битум, обезвоженный и нагретый до подвижного состояния, процеживают через металлическое сито и тщательно перемешивают до полного удаления пузырьков воздуха.

Две тщательно вымытые чашки Петри помещают не менее чем на 30 мин в сушильный шкаф при температуре (105 ± 1) °С. Затем чашки охлаждают в эксикаторе до комнатной температуры и взвешивают с погрешностью не более 0,01 г. В каждую чашку помещают навеску (взвешенную с погрешностью не более 0,01 г) битума толщиной

23

слоя 0,1 см. Массу навески битума в граммах, соответствующую толщине слоя 0,1 см, вычисляют по формуле:

где m – масса навески битума, г; d – диаметр чашки, см; h – толщина слоя битума, см; ρ – плотность битума, г/см3 (условно плотность принимают равной 1 г/см3).

Чашки с битумом устанавливают на горизонтальную решетку сушильного шкафа или вакуум-термостата, нагретого до температуры испытания. Температуру контролируют термометром, ртутный резервуар которого находится на высоте чашек. Так как при установлении чашек температура сушильного шкафа или вакуум-термостата понижается, то время пребывания чашек с битумом в сушильном шкафу или вакуум-термостате отсчитывают от момента достижения заданной температуры, которое не должно превышать 15 мин.

Чашки с битумом выдерживают (термостатируют) в сушильном шкафу или вакуум-термостате при условиях, приведенных в табл. 8.

По истечении времени выдерживания чашки с битумом вынимают из сушильного шкафа или вакуум-термостата, устанавливают в эксикатор и после охлаждения в течение 30 мин взвешивают с погрешностью не более 0,01 г.

Количествоиспарившегосяразжижителявычисляютпоформуле:

где Х – количество испарившегося разжижителя, %; m – масса жидкого битума до испытания, г; m1 – масса жидкого битума после испытания, г.

24

За результат испытания принимают среднее арифметическое двух параллельных определений. Допускаемые расхождения между двумя параллельными определениями не должны превышать 1,5 %.

Температуру размягчения остатка после определения количества испарившегося разжижителя устанавливают по методике, изложенной

вподразд. 1.4.

2.5.Определение сцепления жидкого битума

смрамором и песком

Испытание на сцепление жидкого битума с мрамором и песком для жидких битумов марок МГО проводят методом А, для марок СГ и МГ – методом Б по ГОСТ 11508-74* [11].

2.5.1. Метод А – «пассивное» сцепление. Сущность метода А заключается в определении способности жидкого битума удерживаться на предварительно покрытой им поверхности песка или мрамора при воздействии воды. Мрамор измельчают и отсеивают через металлические сита фракцию размером от 2 до 5 мм. Кусочки с полированной поверхностью отбрасывают. Образцы мрамора или песка промывают дистиллированной водой и сушат при 105 – 110 °С, песок – в течение 2 ч, мрамор – 5 ч.

В две фарфоровые чашки отвешивают по 30 г мрамора или песка и по 1,20 г битума. Чашки выдерживают в течение 20 мин в термостате при 80 – 100 °С. Чашки вынимают из термостата и смесь тщательно перемешивают до покрытия всей поверхности минерального материала битумом. Полученную смесь охлаждают при комнатной температуре в течение 20 мин.

На металлическую сетку № 025 или 05 с проволочными дужками выкладывают из одной чашки примерно половину подготовленной битумоминеральной смеси, распределяют ее равномерным слоем и опускают сеткув стакан с кипящей дистиллированной водой (высота слоя воды под сеткой и над смесью должна быть по 40 – 50 мм). Аналогичную операцию производятс битумоминеральнойсмесью из второй чашки.

Сетки с испытуемыми образцами выдерживают при небурном кипении воды в течение 3 мин. Битум, отделившийся от смеси и всплывший на поверхность воды в процессе кипячения, снимают фильтровальной бумагой. После кипячения сетку с образцами переносят в стаканы с холодной водой, где выдерживают втечение3–5 мин, после этогосмеси переносят на фильтровальную бумагу.

25

Для оценки сцепления битума с поверхностью минерального материала битумоминеральную смесь сравнивают с фотографиями контрольных образцов (рис. 10).

в)

Контрольный образец № 3 (менее ¾ покрытия поверхности минерального материала)

Рис. 10. Контрольные образцы битумоминеральных смесей: слева смеси битума с песком; справа – смеси битума с мрамором

Битум считают выдержавшим испытание на «пассивное» сцепление с мрамором или песком, если после испытания сцепление с минеральным материалом двух параллельных образцов не хуже изобра-

26

жения (см. рис. 10) соответствующего контрольного образца. При оценке качества покрытия битумом пленка должна быть от светлокоричневого до черного цвета; не допускаются белые пятна при сравнении с контрольным образцом № 1. Требования к показателю сцепления битумов марок МГО приведены в табл. 6.

2.5.2. Метод Б – «активное» сцепление. Сущность метода Б заключается в определении способности жидкого битума сцепляться с поверхностью песка или мрамора в присутствии воды. Подготовку образцов мрамора и песка проводят, как указано в п. 2.5.1. Для приготовления битумоминеральной смеси в три стеклянные пробирки взвешивают по 8 г мрамора или песка с погрешностью не более 0,1 г, наливают по 10 см3 дистиллированной воды и на ее поверхность добавляют по 0,32 г испытуемого битума, взвешенного с погрешностью не более 0,01 г.

Каждую пробирку закрывают стеклянной пробкой, помещают на подставке в водяную баню, накрывают стаканом для обогрева выступающей из воды части пробирки и выдерживают в течение 10 мин. Воды в бане должно быть столько, чтобы накрывающий пробирку стакан касался воды. Температуру в бане поддерживают равной 55 – 60 °С.

По истечении 10 мин пробирку вынимают из бани, быстро помещают в предварительно нагретый чехол из кошмы и интенсивно (140 – 160 колебаний в 1 мин) встряхивают в направлении большой оси в течение 2 мин. После этого битумоминеральную смесь из пробирки переносят на стеклянную пластинку.

Для оценки сцепления битума с поверхностью минерального материала битумоминеральную смесь сравнивают с фотографиями контрольных образцов.

Битум считают выдержавшим испытание на «активное» сцепление с мрамором или песком, если после испытания сцепление с минеральным материалом двух параллельных образцов не хуже изображения (см. рис. 10) соответствующего контрольного образца. При оценке качества покрытия битумом пленка должна быть от светлокоричневого до черного цвета, не допускаются белые пятна при сравнении с контрольным образцом № 1. Требования к показателю сцепления битумов марок СГ и МГ приведены в табл. 4 и 5.

27