Лабораторная работа № 1 определение глубины проникания иглы

Цель работы: ознакомиться с методикой определения вязкости битума по условному показателю – глубине погружения иглы (пенетрации) – в соответствии с требованиями ГОСТ 11501-78.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Вязкость – свойство материала оказывать сопротивление перемещению частиц под воздействием внешних сил. Вязкость битума зависит от температуры. При пониженных температурах вязкость битума велика, и он приобретает свойства твердого тела; с увеличением температуры вязкость уменьшается и битум переходит в жидкое состояние. Для характеристики вязкости битумов (вязких и твердых) пользуются условным показателем твердости – глубиной проникания иглы (пенетрацией). Вязкость жидких битумов определяют на стандартном вискозиметре по времени истечения порции битума при определенной температуре битума и диаметре отверстия прибора.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Подготовка материала: образцы битума обезвоживают нагреванием без перегрева до температуры на 90 ⁰С выше температуры размягчения, но не выше 100 ⁰С. Время нагревания битума – не более 30 минут. Обезвоженный и расплавленный до подвижного состояния битум процеживают через металлическое сито и наливают в пенетрационную чашку так, чтобы поверхность битума была не более чем на 5 мм ниже верхнего края чашки.

Чашку с битумом охлаждают на воздухе при 18-30 ⁰С. Продолжительность охлаждения 60-90 минут. Затем чашку с битумом помещают на 60-90 минут в баню для термостатирования при заданной температуре испытания.

Определение глубины проникания иглы

Если нормативно - технической документацией на битумы не предусмотрены условия испытания, то глубину проникания иглы определяют при температуре 25 ⁰С, нагрузке 100 г в течение 5 секунд.

По истечении 60-90 минут чашку с образцом битума вынимают из бани для термостатирования и помещают в плоскодонный сосуд (кристаллизатор) вместимостью не менее 0,5 л, наполненный водой так, чтобы высота жидкости над поверхностью битума была не менее 10 мм, температура воды в сосуде должна быть 25 ± 0,1 ⁰С.

Определение производится на приборе пенетрометре (рис.1), который состоит из следующих основных частей: 1 – штатив; 2 – диск с циферблатом и стрелкой; 3 – зажимное устройство; 4 – зеркальце; 5 – игла; 6 – испытуемый битум; 7 - сосуд с водой; 8 - столик пенетрометра.

Сосуд с образцом битума, заполненный водой, устанавливают на столик пенетрометра и подводят иглу к поверхности битума. Отпуская зажимное устройство, дают возможность игле свободно погружаться в битум. Сущность метода заключается в измерении глубины, на которую погружается игла пенетрометра в исследуемый образец битума при заданной нагрузке и времени. Измерение производят 3-4 раза, опуская иглу каждый раз в новое место. После каждого погружения протирают иглу тряпочкой, смоченной в растворителе.

Рис.1. Пенетрометр

1 – штатив; 2 – диск с циферблатом и стрелкой; 3 – зажимное устройство; 4 – зеркальце; 5 – игла; 6 – испытуемый битум; 7 – сосуд с водой; 8 – столик пенетрометра.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Оборудование и принадлежности

- Прибор пенетрометр с иглой (ГОСТ 1440-76), снабженный дополнительным грузом – шайбой массой 100 ± 0,05 г.

- Чашка металлическая (пенетрационная) цилиндрическая с плоским дном, внутренним диаметром 55 ± 1 мм и внутренней высотой 35 ± 2 мм.

- Кристаллизатор – стеклянный сосуд (ГОСТ 25336-82).

- Термометр ртутный стеклянный (ГОСТ 215-73) со шкалой измерения

0-55 ⁰С, с ценой деления 0,1 ⁰С.

- Секундомер (ГОСТ 5072-79).

- Бензин или другой растворитель.

- Баня водяная вместимостью не менее 10 дм³.

1. установить кристаллизатор с образцом битума на столик пенетрометра и подвести иглу прибора к поверхности битума.

2. Опустить кремальеру до соприкосновения с верхней площадкой плунжера и снять с циферблата отсчет в градусах.

3. нажать зажимное устройство, одновременно пустив секундомер, и дать игле погружаться в битум в течение 5 с.

4. Опустить кремальеру до конца плунжера с иглой, снять отсчет на циферблате и подсчитать разницу между отсчетами.

5. Поднять подвижный стержень, протереть иглу растворителем и повторить определение глубины погружения иглы в битум.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

За глубину проникания иглы (пенетрацию), выраженную в десятых долях миллиметра, принимают среднее арифметическое значение не менее трех параллельных определений, расхождение между которыми не должно превышать значений, указанных в таблице:

Глубина проникания иглы, 0,1 мм	Допускаемые расхождения, 0,1 мм
Св. 0 до 50	2
Св. 50 до 150	4
Св. 150 до 250	6
Св. 250	3% от среднего арифметического значения