ЛАБЫ ПО ТКМ

Министерство образования и науки РФ

Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова

Г.С. Меренцова, И.Р Москалека, Е.В Строганов

Учебно-методическое пособие к лабораторным работам по дисцеплне «Технология констркционных материалов»

Часть 2

г. Барнаул 2010

ПРЕДИСЛОВИЕ

Учебной программой курса "Материаловедение. Технология конструкционных материалов" предусмотрены лабораторные работы. При их выполнении студенты приобретают знания по основным свойствам дорожно-строительных материалов, знакомятся с методами их лабораторных испытаний, применяемыми приборами, инструментами, аппаратурой и испытательными машинами.

При выполнении лабораторных работ студенты должны получить практические навыки обращения с различными приборами, научиться отбирать и испытывать пробы дорожно-строительных материалов, их смесей, приготовленных в смесительных установках, а также уложенных в дорожные одежды.

Студенты должны знать требования к составляющим материалам для асфальтобетона и цементобетона, уметь подобрать их состав, определить свойства.

Все испытания дорожно-строительных материалов должны проводиться в соответствии с требованиями действующих стандартов.

Настоящее учебное пособие на программу "Материаловедение. Технология конструкционных материалов" по специальности 291000 "Автомобильные дороги и аэродромы". В пособии описаны лабораторные испытания основных дорожно-строительных материалов в строгом соответствии с действующими стандартами.

3

1 ОБЩИЕ СВОЙСТВА ДОРОЖНЫХ БИТУМОВ Битумы—наиболее распространенный вид органических вяжущих веществ, характеризующихся высокой адгезией (прилипаемостью) к другим строительным материалам, водостойкостью и водонепроницаемостью. В зависимости от области применения различают кровель-

ные, дорожные и строительные битумы.

На свойства битума влияет его температура. Так, с повышением температуры твердые битумы постепенно размягчаются и превращаются в вязкие жидкости, а при понижении — переходят в твердое хрупкое состояние. Битумы хорошо растворяются в большинстве органических растворителей, особенно в углеводородах (бензине, керосине и т. п.).

Нефтяные битумы делятся на вязкие и жидкие. Вязкие нефтяные дорожные битумы выпускают двух видов: битумы нефтяные дорожные БНД и битумы нефтяные БН.

Битумы нефтяные дорожные имеют следующие марки БНД40/60,

БНД60/90, БНД90/130, БНД130/200, БНД200/300. Цифры 40/60, 60/90 и

т.д. – показатели глубины проникания иглы при температуре 250С, характеризующие вязкость битума.

Битумы БН изготовляют следующих марок: БН60/90, БН90/130,

БН130/200 и БН200/300.

По физико – механическим и химическим свойствам вязкие дорожные битумы должны соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице 1.

Жидкие битумы выпускают трех классов: БГ –быстрогустеющие, СГсреднегустеющие, МГмедленногустеющие. Каждый класс в зависимости от вязкости долится на марки: БГ25/40, БГ40/70, БГ70/130;

СГ25/40, СГ 40/70, СГ70/130, СГ130/200; МГ25/40, МГ 40/70, МГ70/130, МГ130/200.

Органические вяжущие материалы, применяемые в дорожном строительстве, должны обладать комплексом свойств, обеспечивающих высокое качество и нормативные сроки службы покрытий и оснований, устроенных на основе этих вяжущих:

прочное сцепление с поверхностью минеральных материалов— водостойкость и морозостойкость асфальтобетона;

пластичность при низких температурах—трещиностойкость покрытий в зимнее время и т.д.

Жидкие дорожные нефтяные битумы, должны соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице 2-4.

4

Таблица 2. Требования к свойствам быстрогустеющих дорожных битумов

Таблица 3. Требования к свойствам среднегустеющих дорожных битумов

6

Таблица 4. Требования к свойствам медленногустеющих дорожных битумов

5.Испытание на сцепление с мрамоВыдерживает в соответствии с контрольным образцом ром или с песком

1.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ ПРОНИКАНИЯ ИГЛЫ

Испытание характеризует консистенцию битума и заключается в измерении глубины проникания иглы в образец битума при температуре 250С в течении 5с под нагрузкой 100г.

Аппаратура:

1.Пенетрометр с иглой представленный на рисунке 1

2.Чашка металлическая (пенетрационная) цилиндрическая с плоским дном, внутренним диаметром (55±1) мм и внутренней высотой: (35±2) мм - для битумов с глубиной проникания иглы до 250; (60±1) мм - для битумов с глубиной проникания иглы более 250

3.Баня водяная вместимостью не менее 10 дм3 (для термостатирования)

4.Термометр жидкостной стеклянный

5.Термометр ртутный стеклянный

6.Чашка кристаллизационная или сосуд металлический плоскодонный вместимостью не менее 0,5 дм3

7.Сито с металлической сеткой № 07

8.Чашка фарфоровая или металлическая

9.Палочка стеклянная

7

10.Секундомер

11.Толуол, бензин или другой растворитель

12.Соль поваренная пищевая

13.Кислота олеиновая.

Рисунок 1 -Пенетрометр с иглой:

а — общий вид; б — игла; 1—кремальера; 2 - плунжер; 3 — прижим-

ная кнопка; 4 — дополнительный груз; 5 — чашка с битумом; 6 - кристаллизатор

Производство определения

Испытуемый образец битума нагревают до подвижного состояния, при наличии влаги его обезвоживают путем нагрева до температуры на 90°С выше температуры размягчения, но не выше 180 °С (для дорожных битумов - не выше 160°С) при осторожном перемешивании, избегая местных перегревов. Время нагревания битума при указанных условиях не должно превышать 30 мин.

Обезвоженный и расплавленный до подвижного состояния битум процеживают через металлическое сито и наливают в две пенетрационные чашки так, чтобы поверхность битума была не более чем на 5 мм ниже верхнего края чашки, и тщательно перемешивают до полного удаления пузырьков воздуха.

Чашку с битумом охлаждают на воздухе при 18-30°С. Продолжительность охлаждения 60-90 мин при испытании битума с глубиной

8

проникания иглы до 250 и 90-120 мин–с глубиной проникания иглы

>250.

Затем чашки с битумом помещают в баню для термостатирования при заданной температуре испытания.

Время выдерживания чашек в бане высотой 35 мм - 6090 мин, а чашек высотой 60 мм - 90-120 мин.

Пенетрометр устанавливают горизонтально по уровню или отвесу. Глубину проникания иглы определяют при температуре 25 °С, на-

грузке 100 г в течение 5 с.

По истечении заданного времени выдерживания чашку с образцом битума вынимают из бани для термостатирования и помещают в плоскодонный сосуд вместимостью не менее 0,5 дм3, наполненный водой так, чтобы высота жидкости над поверхностью битума была не менее 10 мм. Сосуд устанавливают на столик пенетрометра и подводят острие иглы к поверхности битума так, чтобы игла слегка касалась ее.

Доводят кремальеру до верхней площадки плунжера, несущего иглу, и устанавливают стрелку на нуль или отмечают ее положение, после чего 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 пенетрометра.

Определение повторяют не менее трех раз в различных точках на поверхности образца битума, отстоящих от краев чашки и друг от друга не менее чем на 10 мм. После каждого погружения иглу вынимают из гнезда, отмывают ее толуолом, бензином или другим растворителем и насухо вытирают в направлении острия.

3а результат испытания при 25°C принимают среднее арифметическое результатов не менее трех определений, расхождение между наибольшим и наименьший определением не должно превышать значений, указанных в таблице 1.

Таблица 1

9

Если расхождения результатов определений превышают значения, указанные в таблице 1, то испытания повторяют на другом параллельно подготовленном образце.

1.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ РАЗМЯГЧЕНИЯ ПО КОЛЬЦУ И ШАР

Испытание характеризует термостойкость битума и заключается в определении температуры, при которой битум, находящийся в кольце заданных размеров, размягчается в подогреваемой воде и, опускаясь под тяжестью шарика, коснется контрольной полки прибора.

Аппаратура:

1.Прибор «кольцо и шар» (КиШ) (рисунок 2)

2.Кольца латунные с внутренним диаметром 15,7 мм и высотой 6,5 мм

3.Шарики стальные с диаметром 9,5 мм и массой 3,5г

4.Пластинка полированная металлическая или стеклянная

5.Стеклянный стакан диаметром не менее 90мм и высотой не менее

115мм

6.Термометр

7.Сито с металлической сеткой № 07

8.Нож для срезания битума

9.Горелка газовая или плитка электрическая

10.Битум.

10