Методики исследования

3.3.1. Методика получения полимер-битумного вяжущего

Битумно-полимерную композицию получали путем нагревания битумной массы в металлическом стакане. Для этого в стакан объемом 400мл был отобран окисленный битум, предоставленный НПЗ ОАО «Таиф-НК», затем стакан ставится на нагревательную плитку и ведется нагрев. Температура смеси доводится до 160 ̊С при непрерывном перемешивании с помощью лабораторной мешалки, скорость перемешивания составляла 600-700 об/мин. При достижении битумной массой заданной температуры, в нее вводили полимер. Продолжая перемешивать, поддерживали установленную температуру, в течении трех часов.

По достижению установленных трех часов нагревание прекращалось, металлический стакан с битумно-полимерной массой направлялся на подготовку образцов для испытания.

По мере необходимости перед формированием образцов испытуемый битум предварительно прогревали при 160 ̊С до подвижного состояния.

Методика определения растяжения нефтяного битума

Подготовка и испытание образцов проводится на дуктилометре ДА-01-150в соответствии с требованиями ГОСТ 11505.

Подготовка проб: перед испытанием битум при наличии влаги обезвоживают осторожным нагреванием без перегрева до температуры на 80 ̊С - 100̊С выше температуры размягчения, но не выше 160 ̊С при перемешивании стеклянной палочкой. Обезвоженный и расплавленный битум процеживают через металлическое сито и тщательно перемешивают до полного удаления пузырьков воздуха.

Полированную металлическую или стеклянную пластинку и внутренние боковые стенки вкладышей «восьмерки» покрывают смесью талька с глицерином (1:3). Затем собирают форму на пластике [1].

Битум расплавить и налить в каждую из трех форм тонкой струей от одного конца формы до другого, немного выше краев. Залитый в форму битум охладить, а затем гладко срезать излишек горячим острым ножом.

Формы с битумом, не снимая с их пластинок, поместить в отдельную ванну по ГОСТ 11505, предварительно установив в ней требуемую температуру, или в ванну дуктилометра. По истечению часа термостатирования битум помещают в дуктилометр на исследование.

Методика определения эластичности битума

Сущность метода заключается в определении доли пластической (полностью обратимой) деформации предельной деформации образца.

Эластичность ПБВ определяют непосредственно после испытания образцов на растяжимость. Формы с разорвавшимися образцами снимают со штифтов дуктилометра и помещают в отдельную емкость, температура воды которой равна 35̊С, с целью ускорения сокращения образцов при определении пластичности ПБВ при 25 ̊C. Затем проводят измерения (с точностью до 0,1 см) обеих частей образца от свободного конца образца до зажима формы и момента изменения длины не более чем на 0,1 см за 15 минут. При определении эластичности ПБВ при 0̊С измерения проводят при(0 ± 0,5} ̊С.[2]

Показатель пластичности Э вычисляют по формуле

где Д - растяжимость, см;

l — длина образца до его растяжения, равная 3 см:

L — сумма длин двух частей образна после их восстановления

Метод определения температуры размягчения по кольцу и шару

Подготовка и испытание образцов проводится на аппарате кольцо и шар АКШ-04 в соответствии с требованиями ГОСТ 11506-73.

Перед испытанием образец битума при наличии влаги обезвоживают осторожным нагреванием без перегрева до температуры на 80 - 100 ⁰С выше ожидаемой температуры размягчения, но не ниже 120 ⁰С и не выше 180 ⁰С. Обезвоженный и расплавленный до подвижного состояния битум процеживают через сито и затем тщательно перемешивают до полного удаления пузырьков воздуха.

Битум наливают с некоторым избытком в два гладких (для битумов с температурой размягчения свыше 80̊С используют два ступенчатых кольца, которые первоначально подогревают с помощью горелки или электрической плитки до предполагаемой температуры размягчения битума), помещенные на пластинку, покрытую смесью талька с глицерином (1:3), при этом следует избегать образования пузырьков воздуха.

После охлаждения колец с битумом на воздухе в течение 30 мин при (25 ±10) ̊С избыток битума гладко срезают нагретым ножом вровень с краями колец.[3]

В зависимости от предполагаемой температуры размягчения битума залить в стакан соответствующую рабочую жидкость (воду, смесь воды с глицерином или глицерин).

Методика определения глубины проникания иглы

Подготовка и испытание образцов проводится на пенетрометре ПНБ-03 в соответствии с требованиями ГОСТ 11501-78.

Подготовка образца:

Испытуемый образец битума нагревают до подвижного состояния, при наличии влаги его обезвоживают путем нагрева до температуры на 90̊С выше температуры размягчения, но не выше 160 ̊С при осторожном перемешивании, избегая местных перегревов. Время нагревания битума при указанных условиях не должно превышать 30 минут. 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 10—30̊С, предохраняя образец от пыли. Продолжительность охлаждения 60 -90 минут при испытании битума с глубиной проникания иглы до 250.Затем чашки с битумом помещают в баню для термостатирования при заданной температуре испытания (25̊С и 0 ̊С). Время выдерживания чашек в бане высотой 35 мм 60—90 минут, а чашек высотой 60 мм 90-120 мин.[4]

Методы определения сцепления битума с щебнем

Подготовка и испытание образцов проводится в соответствии с требованиями ГОСТ 11508-74.

Подготовка к испытанию:

Испытания проводились на щебне Первоуральского месторождения, который носит основный характер (диарит) и Шкурлатовского месторождения, который носит кислый характер (гранит).

Щебень измельчают, отсеивают через металлические сита фракцию размером от 2 до 5 мм. Кусочки с полированной поверхностью отбрасывают. Образцы щебня промывают дистиллированной водой и сушат при 105-110 °С в течение 5 часов. Перед испытанием образец битума обезвоживают осторожным нагреванием до 105°С при перемешивании стеклянной палочкой. Битум, обезвоженный и расплавленный до подвижного состояния, процеживают через сито с сеткой № 07.

Для приготовления битумоминеральной смеси в две фарфоровые чашки взвешивают по 30 г щебня, с погрешностью не более 0,1 г, и по1,20 г испытуемого битума с погрешностью не более 0,01 г. Чашки выдерживают в течение 20 мин в термостате при 130-140 °С. Чашки вынимают из термостата и перемешивают мрамор или песок с битумом металлической ложкой до покрытия всей поверхности минерального материала. Затем смесь выдерживают при комнатной температуре в течение 20 минут.

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

Сетки с испытуемыми образцами выдерживают в кипящей воде в течение 30 мин. Кипение воды не должно быть бурным. Битум, отделившийся от смеси и всплывший на поверхность воды в процессе кипячения, снимают фильтровальной бумагой.

Сетки с испытуемым битумом сразу по окончании кипячения переносят в стаканы с холодной водой, где выдерживают в течение 3-5 мин, после этого смеси переносят на фильтровальную бумагу.

Для оценки сцепления битума с поверхностью минерального материала битумоминеральную смесь сравнивают с фотографиями контрольных образцов, представленных в ГОСТ 11508-74 [252].