Дорожно-строительные материалы. Битумы. Асфальтобетон. Лабораторный практикум

Контрольный образец № 1 (полное покрытие поверхности минерального материала)

слева – смеси битума с песком,

справа – смеси битума с мрамором

Рис. 2.2 а. Контрольные образцы битумоминеральных Смесей

Контрольный образец № 2 (не менее 3/4 покрытие поверхности минерального материала)

слева – смеси битума с песком,

справа – смеси битума с мрамором

Рис. 2.2 б. Контрольные образцы битумоминеральных Смесей

Контрольный образец № 3 (менее 3/4 покрытия поверхности минерального материала)

слева – смеси битума с песком,

справа – смеси битума с мрамором

Рис. 2.2 в. Контрольные образцы битумоминеральных смесей

31

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ БИТУМНЫХ ДОРОЖНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

3.1. Общие сведения

Битумная эмульсия представляет собой однородную маловязкую жидкость темно-коричневого цвета рационально подобранного состава, получаемую путем диспергирования битума в водном растворе эмульгатора. Эмульгатор – поверхностно-активное вещество (ПАВ), активизирующее процесс диспергирования битума и обеспечивающее устойчивость образующейся эмульсии.

По химической природе поверхностно-активного вещества (ПАВ), применяемого в качестве эмульгатора, битумные и битумно-полимерные эмульсии подразделяются на виды:

анионные – ЭБА, ЭБПА;

катионные – ЭБК, ЭБПК.

Вкачестве эмульгаторов для анионных эмульсий применяют ПАВ типа высших органических кислот или солей (едкий натр, жидкое стекло, триполифосфат натрия) для катионных эмульсий используют кислоты (соляную, уксусную, ортофосфорную), хлористый кальций.

Вдорожном строительстве используются главным образом (почти 100%) эмульсии катионного вида‚ как наиболее универсальные и обеспечивающие достаточную адгезию вяжущего к поверхности минеральных материалов кислой и основной природы.

32

В зависимости от скорости распада эмульсии битумные дорожные катионные подразделяют на марки:

-ЭБДК Б – эмульсия битумная дорожная катионная быстрораспадающаяся;

-ЭБДК С – эмульсия битумная дорожная катионная среднераспадающаяся;

-ЭБДК М – эмульсия битумная дорожная катионная медленнораспадающаяся.

Лабораторные работы проводятся для определения следующих свойств битумных эмульсий:

-индекса распада (при использовании кварцевого песка или пылеватого кварца);

-содержания остаточного вяжущего после испарения воды из эмульсии;

-остатка на сите № 0,14;

-условной вязкости при 40ОС;

-устойчивости при хранении по остатку на сите № 0,14;

-устойчивости к расслоению при хранении до 7 сут;

-адгезии к минеральному материалу.

Показатели свойств эмульсий должны соответствовать требованиям, приведённым в табл. 3.

3.2. Определение скорости распада эмульсии

Распад эмульсии - процесс выделения битума из эмульсии, после объединения битумной эмульсии и минерального материала, возможность формирования комка из смеси битума и минерального материала.

Работа заключается в определении индекса распада эмульсии.

Индекс распада эмульсии - безразмерная величина, соответствующая массе минерального наполнителя, в граммах, необходимого для распада 100 г битумной эмульсии.

Приборы и материалы: шпатель или ложка фарфоровые, чашка выпарительная объёмом не менее 450 мл,

34

сушильный шкаф, обеспечивающий температуру (110±2)ОС, термостат, обеспечивающий температуру (23±3)ОС, весы электронные, обеспечивающие погрешность взвешивания не более 0,1 г, секундомер, делительная воронка 250-500 мл, или аналогичный прибор (рис. 3.1), песок кварцевый с содержанием SiO2 не менее 98%, фракции от 0,14 до 0,315 мм, или кварц молотый пылевидный марки Б.

Метод основан на взаимодействии битума с минеральным материалом. К определенному количеству перемешиваемой битумной эмульсии с постоянной скоростью добавляют наполнитель. После полного распада эмульсии определяют массу добавленного наполнителя.

До начала проведения испытаний наполнитель должен быть предварительно высушен при температуре (110±2)ОС и храниться в закрытом резервуаре. Перед началом испытаний пробу эмульсии (250±10) г и (500±20) г наполнителя в закрытых сосудах помещают в термостат или климатическую камеру на (60±10) мин при темпера-

туре (23±3)ОС.

Порядок выполнения работы:

-определить массу чашки со шпателем с точностью до 0,1 г (М1);

-добавить в чашку (100±1) г битумной эмульсии

иопределить массу чашки со шпателем и с битумной эмульсией с точностью 0,1 г (М2);

-равномерно засыпать в чашку наполнитель со скоростью около 30 г/мин, при постоянном перемешивании.

35

3.3. Определение содержания вяжущего с эмульгатором в битумной эмульсии

Приборы и материалы: весы с точностью измерений до ±0,01 г, чашка металлическая цилиндрическая с плоским дном, внутренним диаметром (128±1) мм, высотой (15,0±0,5) мм и толщиной стенок (1,5±0,1) мм или чашки стеклянные с наружным диаметром (100±1) мм, термометр ртутный с ценой деления 0,5 °С и диапазоном измеряемых температур от 100ОС до 200ОС, вентилируемый сушильный шкаф, позволяющий поддерживать температуру (163±2) °С,- эксикатор.

Взвешивают чашку, М1, с точностью до 0,01 г. При использовании для проведения испытаний металлической чашки наливают (15±1) г, при использовании стеклянной - (10±1) г битумной эмульсии, М2, с точностью до 0,01 г. Эмульсию распределяют по всей площади дна чашки.

Чашку помещают в заранее нагретый до температуры (163±2) °С сушильный шкаф на (90±10) мин. Если используется несколько чашек, они располагаются таким образом, чтобы не создавать препятствий потокам воздуха внутри сушильного шкафа. В конце установленного периода образец вынимают и охлаждают в эксикаторе до температуры (23±3)ОС. После чего взвешивают на весах, определяя массу чашки с испытуемым образцом, М3, с точностью до 0,01 г.

Содержание вяжущего с эмульгатором в эмульсии Бэ, рассчитывают по формуле

37

.

Содержание вяжущего с эмульгатором определяется как среднее арифметическое результатов не менее двух измерений. Результат округляют до 0,1%. За результат испытаний принимают среднее арифметическое результатов не менее двух измерений, Разница между двумя последовательными результатами испытаний, полученными с помощью одного и того же оборудования при точном соблюдении всех требований метода испытаний (сходимость), не превышает 0,5% от среднего арифметического.

3.4. Определение остатка на сите № 014

Цель опыта - определения однородности битумной эмульсии после её приготовления путем определения остатка на сите № 014.

Приборы и материалы: - весы с точностью измерений до ±0,01 г, сито с сеткой N 014, с поддоном, термометр ртутный с ценой деления 0,1 °С и диапазоном измеряемых температур от 0ОС до 150ОС, вентилируемый сушильный шкаф, позволяющий поддерживать температуру (105±3)ОС, эксикатор, чашка фарфоровая вместимостью 250 мл, стакан стеклянный лабораторный вместимостью 250 мл, кислота соляная, 1%-ный раствор или водный раствор эмульгатора, используемый для приготовления эмульсии, - стеклянная палочка.

38

Перед началом испытания эмульсию в закрытом сосуде, сито, чашку или поддон, стеклянную палочку выдерживают при температуре (23±3 ОС в течение (60±10) мин.

Высушенное сито помещают в фарфоровую чашку или на поддон и взвешивают на весах, М1, с точностью до

0,1 г.

После взвешивания сито обильно смачивают 1%- ным раствором соляной кислоты или водным раствором эмульгатора, используемым для приготовления эмульсии.

Нагревают сушильный шкаф до температуры

(105±3)ОС.

Определяют массу стеклянного стакана, М2, с точностью до 0,1 г. В стеклянный стакан наливают (100±1) г предварительно перемешанной битумной эмульсии, М3, с точностью до 0,1 г. Навеску эмульсии равномерно процеживают через сито, слегка встряхивая, не допуская разбрызгивания эмульсии. Одновременно с эмульсией вливают 1%-ный раствор соляной кислоты или водный раствор эмульгатора, используемый для приготовления эмульсии. Взвешивают стеклянный стакан с остатками эмульсии, М4, с точностью до 0,1 г.

Сито с остатком эмульсии промывают раствором соляной кислоты или водным раствором эмульгатора, используемым для приготовления эмульсии, а затем проточной водой до получения прозрачных промывных вод, не содержащих следов эмульсии. Для промывки используют от 100 до 300 мл раствора.

Сито с остатком частиц ставят на фарфоровую чашку или поддон, на котором предварительно взвешивали, и

39

помещают в заранее нагретый сушильный шкаф. Сушат (60±10) мин до постоянной массы при температуре (105±3) °С. После получения постоянной массы сито с поддоном или чашкой и остатком вяжущего после сушки охлаждают в эксикаторе до комнатной температуры и взвешивают на весах, М5, с точностью до 0,1 г.

Остаток эмульсии на сите N 014 О014, в процентах по массе, рассчитывают по формуле:

,

где М1 - масса сита и чашки; М2 - масса стеклянного стакана; М3 - масса эмульсии;

М4 - масса стеклянного стакана с остатком эмульсии; М5 - масса сита, чашки или поддона с остатком вя-

жущего после сушки.

Остаток эмульсии на сите N 014 определяется как среднее арифметическое результатов не менее двух измерений. Результат округляют до 0,01%. За результат испытаний принимают среднее арифметическое результатов не менее двух параллельных измерений. Разница между двумя последовательными результатами испытаний, полученными с помощью одного и того же оборудования при постоянном условии эксплуатации с идентичным испытуемым материалом, при нормальной и правильной работе метода (сходимость) не превышает 0,03% от среднего арифметического.

40