Дорожно-строительные материалы. Битумы. Асфальтобетон. Лабораторный практикум

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (МИИТ)»

Кафедра «Автомобильные дороги, аэродромы, основания и фундаменты»

Т.Н. АКИМОВА

ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

БИТУМЫ. АСФАЛЬТОБЕТОН

Лабораторный практикум

для студентов направления 08.03.01 «Строительство»

Москва - 2018

1

УДК 625.7

А-39

Акимова Т.Н. Дорожно-строительные материалы. Битумы. Асфальтобетон: Лабораторный практикум: - М.: РУТ (МИИТ),

2018. - 83 с.

В лабораторном практикуме приведены методика проведения лабораторных испытаний основных дорожностроительных материалов: вязких и жидких бумов, битумных эмульсий, асфальтобетона.

Рекомендовано для студентов, обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 «Строительство», изучающих дисциплины «Строительные материалы», «Дорожное материаловедение».

© РУТ (МИИТ), 2018

2

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ ВЯЗКИХ НЕФТЯНЫХ ДОРОЖНЫХ БИТУМОВ

1.1. Общие сведения

Нефтяные битумы представляют собой материалы черного или темно-коричневого цвета – смесь высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных, используются в качестве органических вяжущих материалов и характеризуются следующими основными свойствами:

-их консистенция изменяется в зависимости от температуры;

-обладают хорошим сцеплением (адгезией) с каменным

идругим материалом;

-при нагреве до 80…160 ОС они переходят в жидкоподобное (текучее) состояние, легко перемешиваются и объединяются с каменным и другими материалами;

-при понижении температуры до 20…30ОС они загустевают, приобретают упруго-пластичные свойства, что в смеси с каменным материалом приводит к образованию достаточно прочных и устойчивых строительных материалов типа бетона;

-при отрицательных температурах становятся твёрдыми

ихрупкими;

- обладают водоотталкивающими (гидрофобными) свойствами;

- химически стойки (кислотоупорны) и относительно морозоустойчивы.

Лабораторные испытания вязких дорожных биту-

3

мов включают следующие основные определения:

-глубины проникания иглы при 25ОС и при 0ОС, характеризующей вязкость битума при соответствующих температурах;

-температуры размягчения, характеризующей теплостойкость;

-растяжимости при 25ОС и при 0ОС, характеризующей пластичность битума;

-температуры хрупкости;

-температуры вспышки;

-изменения температуры размягчения после прогрева, характеризующего старение битума;

-индекса пенетрации – показателя, служащего для эксплуатационной оценки битумов и связывающий показатели температуры размягчения и глубины проникания иглы.

Взависимости от глубины проникания иглы при

25ОС вязкие дорожные нефтяные битумы подразделяются на следующие марки:

-по ГОСТ 22245-90: БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300 и БН 60/90, БН 90/130, 130/200, БН 200/300;

-по ГОСТ 33133-2014: БНД 130/200, БНД 100/130, БНД 70/100, БНД 50/70, БНД 35/50, БНД 20/35.

Основные требования к вязким дорожным битумам

по ГОСТ 22245-90 приведены в табл. 1, по ГОСТ 331332014 – в табл. 1 а.

1.2. Определение глубины проникания иглы

Приборы: пенетрометр, термометр с интервалом температур 0…50ОС, кристаллизатор с водой, секундомер.

4

Глубина проникания характеризует вязкость битума, способность сопротивляться прониканию в него другого, более твердого тела. Вязкость битумов определяют на специальном приборе – пенетрометре (рис. 1.1) по глубине проникания иглы в битум при определенной температуре. Для дорожных битумов глубину проникания определяют при 25 и 0ОС.

Рис. 1.1. Пенетрометр:

Пенетрометр состоит из основания и стойки, на которой крепится круглая шкала 5 со стрелкой 6, связанной с кремальерой 7. Кремальера при перемещении приводит в движение стрелку. Перемещение кремальеры в вертикальном направления на 0,1 мм соответствует одному делении шкалы.

На нижнем кронштейне закреплен подвижный стержень 4, который удерживается пусковой кнопкой 3, с грузом, и иглой 2. При нажатии на кнопку она позволяет стержню свободно опускаться вниз; при прекращении нажатия она фиксирует положение стержня. Масса подвижной части (стержня, груза и иглы) должна составлять

5

100 г при определении пенетрации при 25 °С и 200 г – при 0°С. Длина стальной иглы - 50,8 мм, диаметр – 1…1,2 мм.

К основанию пенетрометра прикреплен столик 1, на который устанавливается кристаллизатор с испытуемым битумом. Зеркало 10 служит для точного подведения иглы к поверхности битума.

Битум предварительно расплавляют до текучего состояния и наливают его в небольшую медную чашечку диаметром 5,5 см и высотой 4 см и охлаждают при температуре не ниже 18…22 °С в течение 1 ч.

Затем чашку с битумом помещают в воду с температурой 25 °С (0ОС) и выдерживают при этой температуре 1 ч (колебания температуры воды в ванне не должны превышать ±0,1ОС).

После того как битум приобрел температуру воды (25 или 0ОС), его в кристаллизаторе с водой с такой же температурой 25 (0ОС) помещают на столик пенетрометра и подводят иглу прибора в соприкосновение с поверхностью битума. Опускают кремальеру до верхнего края подвижного стержня и устанавливают стрелку в положение «0», вращая ее по часовой стрелке.

Одновременно нажимают на кнопку, давая возможность стержню с иглой свободно опускаться в битум, и включают секундомер (или отмечают время). Свободное погружение стержня должно продолжаться 5 с при определении пенетрации при 25ОС (60 с при 0ОС). По истечении этого времени кнопку отпускают.

Между подвижным стержнем и кремальерой образовался зазор, равный глубине погружения иглы. Кремальеру приводят в соприкосновение с верхним краем

6

стержня. Вместе с кремальерой передвигается и стрелка, показывая глубину погружения иглы. Показателем пенетрации служит число делений шкалы (цена деления 0,1 мм).

Опыт повторяют несколько раз, опуская иглу в новых точках поверхности битума, ближе к середине чашки. После каждого погружения иглу очищают от битума бензином и насухо вытирают. Среднее не менее чем из из трех определений дает величину пенетрации битума. Расхождение между результатами отдельных (параллельных) испытаний не должно превышать 5% величины меньшего из них.

Во время проведения опыта нужно строго следить зa температурой воды, в которой находится битум, подливая горячую воду для поддержания температуры 25ОС.

Показатель глубины проникания характеризует основное свойство битума – вязкость – и входит в обозначение марки всех видов вязких дорожных битумов.

1.3. Определение температуры размягчения

Приборы: прибор "кольцо и шар", термометр с интервалом измеряемых температур 0…100 ОС, газовая горелка, секундомер

Одним из показателей теплоустойчивости битума является температура, при которой он переходит в текучее состояние – температура размягчения битума. Температуру размягчения битума определяют методом, который называют "кольцо и шар".

Прибор для определения температуры размягчения

7

по методу "кольцо и шар" представляет собой приспособление (рис. 1.2, а), состоящее из трех горизонтально расположенных металлических дисков, соединенных на разной высоте вертикальными стержнями. Расстояние между двумя нижними дисками равно 2,54 см. В среднем диске имеется два круглых отверстия, в каждое из которых вставляются латунные кольца, заполненные битумом. Размеры колец следующие: внутренний диаметр 15,88 мм, высота 6,25 мм, толщина стенок 2,38 мм.

В отверстие верхнего диска вставляется термометр. Его устанавливают так, чтобы его ртутный шарик находился на уровне колец.

Рис. 1.2. Определение температуры размягче-

ния битума по методу «кольцо и шар»:

а – прибор; б – кольцо с битумом и шариком до испытания;

в – кольцо и шарик в момент размягчения битума; 1 – стакан; 2 – 4 – диски;5 – термометр;

6 – стержни

Латунные кольца, установленные на металлическую пластинку, смазанную смесью талька с глицерином, заполняют расплавленным битумом. После охлаждения избыток битума срезают нагретым ножом.

8

Таблица 1

9

Таблица 1 а