- •01. Классификация органических вяжущих веществ
- •02. Свойства органических вяжущих веществ
- •03. Нефть и методы ее переработки
- •04. Производство нефтяных битумов
- •05. Битумы вязкие и твердые
- •06. Битумы нефтяные жидкие
- •07. Природные битумы
- •08. Сланцевые битумы
- •09. Каменноугольные дегти
- •12. Старение органических вяжущих и методы повышения стабильности
- •13. Добавки, улучшающие свойства органических вяжущих
- •14. Композиционные (комплексные) вяжущие
- •15. Перевозка и хранение органических вяжущих материалов
- •16. Асфальтобетон и другие битумоминеральные материалы. Общая характеристика.
- •17. Материалы для асфальтобетона.
- •Битумы и поверхностно-активные вещества для асфальтобетона.
- •20. Прочностные и деформативные свойства асфальтобетонов.
- •21. Деформативность асфальтобетона.
- •22. Релаксация напряжений в асфальтобетоне, его устойчивость к атмосферным факторам(водостойкость, морозостойкость).
- •23. Характеристики асфальтобетонного покрытия.
- •24. Требования к свойствам горячих и теплых асфальтобетонных смесей.
- •25. Проектирование асфальтобетона
- •26. Расчет количества битума в асфальтобетоне.
- •27. Общие основы технологии асфальтобетона
- •28. Свойства асфальтобетонной смеси.
- •29. Производство асфальтобетонных смесей.
- •30. Укладка и уплотнение асфальтобетонной смеси в дорожной конструкции.
- •31. Теплый асфальтобетон. Материалы для его приготовления. Свойства.
- •32. Холодный асфальтобетон. Материалы для его приготовления. Свойства.
- •Дегтебетон. Классификация дегтебетонных смесей, их характеристика и область применения.
- •34. Регенерация асфальтобетона
- •35. Асфальтовая мастика
- •36. Литой асфальт
- •37. Битумощебёночная мастика
- •38. Битумный шлам
- •39. Битумоминеральные и органоминеральные смеси
- •40. Черный щебень
- •41. Тонкослойные асфальтобетонные покрытия магистральных, республиканских автомобильных дорог
- •42. Мембранная технология ремонта жестких покрытий автомобильных дорог и мостового полотна искусственных сооружений
- •43. Щебеночно-мастичные асфальтобетонные смеси с применением целлюлозного волокна
- •44. Складируемые эмульсионно-минеральные смеси
- •45. Холодные литые асфальтобетонные смеси
- •46. Асфальтовяжущее гранулированное
- •47. Складируемая органо-минеральная смесь
- •48. Гравийно-эмульсионная смесь
- •49. Органоминеральные материалы холодной укладки для ямочного ремонта покрытий автомобильных дорог
- •50. Холодные регенерированные асфальтобетонные смеси
02. Свойства органических вяжущих веществ
Механические свойства органического вяжущего зависят от температуры вяжущего вещества. К механическим свойствам относят прочность, пластичность, вязкость. Вязкость битума при понижении температуры до t= - 20 -10◦ C относительно велика и он приобретает свойства твердого тела. С повышением температуры вязкость понижается, и битум переходит в жидкое состояние.
Вязкость зависит от скорости деформации. Это обусловливается процессами структурообразования в битуме, которые влияют на его упругопластические свойства. При разрушении структурных связей в битуме влияние скорости деформации на показатель вязкости уменьшается Установлено, что в состоянии покоя через некоторое время в битуме разрушенные структурные связи восстанавливаются. Это явление носит название тиксотропии.
Для характеристики вязкости твердых и вязких битумов пользуются условным показателем - глубиной проникания стандартной иглы (пенетрацисй) при действии на нее груза массой 100 г в течение 5 с при температуре 25° С и при 0°С (масса 200 г) в течение 60 с. Глубину проникания определяют на специальном приборе - пенетрометре. Она выражается в градусах (1° = 0,1 мм линейного погружения) и обозначается П25 (индекс показывает температуру материала при испытании). Пенетрация дорожных вязких битумов при t = 25° С находится в пределах (300 - 40)∙0,1 мм.
Вязкость жидких битумов и дегтей определяют с помощью стандартного вискозиметра по времени истечения 50 мл вяжущего через калиброванное отверстие стандартного диаметра (d=5мм, t=60° С).
Растяжимость битумов определяют с помощью прибора дуктилометра путем растяжения шейки образца, имеющего форму "восьмерки". Показателем растяжимости битума служит длина нити битума в момент разрыва, выраженная в сантиметрах. Это испытание проводят при температурах 25 и 0°С. При t=25° С дорожные битумы имеют растяжимость более 40см, а при t=0° С растяжимость 0-3см.
Растяжимость битумов, так же как и вязкость зависит от температуры, группового состава и характера структуры. Высокие пластические свойства вязких битумов наблюдаются обычно при значительном содержании смол, оптимальном содержании асфальтенов и незначительном содержании карбенов и карбоидов.
Битум при изменении температуры сильно меняет свойства и главным образом вязкость. При t = 40 - 50° С битум переходит в жидкообразное состояние и для большинства дорожных конструкций не обеспечивает требуемой прочности. При t= -20 -30°С у битума настолько повышается вязкость, что он становится хрупким и не обеспечивает требуемых свойств дорожных покрытий. Переход битумов из жидкого в вязкопластичное, а затем в твердое (хрупкое) состояние и обратно протекает в определенном интервале температур (от -30 до +60°С), называемом интервалом превращения, а интенсивность изменения вязкопластичных свойств характеризует теплоустойчивость битумов и определяется интервалом пластичности.
Температура размягчения определяется на приборе «кольцо и шар». Кольцо заполнят битумом, на его поверхность укладывают шарик и помещают в подогреваемую водяную баню.
За температуру размягчения принимают температуру, при которой битум размягчается и шарик опускается на нижнюю полочку прибора. Температура размягчения битумов колеблется в пределах 30 - 60°С, что соответствует вязкости битума, равной примерно 1кПа∙с. Температура размягчения битумов увеличивается при повышенном содержании асфальтенов и смол.
Температура затвердения или хрупкости определяется на приборе Фрааса. Тонкий слой битума наносят на стальную пластинку и постепенно охлаждают. За температуру хрупкости принимают температуру в момент появления первой трещины на битуме при изгибании пластинки. Температура хрупкости дорожных битумов колеблется в пределах от – 5 до - 25°С. Чем ниже температура хрупкости битумов, тем выше трещиностойкость асфальтобетона.
При изменении вязкости битума в зависимости от температуры, на практике определяют индексом пинетрации, выраженном в виде отвлеченного числа. Битум с ИП <2 менее чувствителен к изменению температуры и приближен к свойствам жидкости. Чем больше индекс пенетрации, тем шире интервал пластичности, тем качественней битум для дорожного строительства.
Устойчивость при нагревании органических вяжущих определяют по уменьшению массы и изменению свойств (пенетрации, растяжимости и др.). Пробы нагревают до температуры 160° С в течение 5 ч. Изменения свойств при нагреве объясняются испарением части легких масел, а также процессами окисления и полимеризации, протекающими при нагревании более интенсивно. По этим изменениям можно судить о стабильности свойств вяжущих во времени.
Температура вспышки - это температура, при которой пары, образующиеся при подогреве вяжущего в открытом тигле, воспламеняются от поднесенного к ним пламени. Температура, при которой это пламя горит не менее 5 с, называется температурой воспламенения. Температура вспышки вязких и твердых битумов не ниже 180 - 200° С, жидких среднегустеющих - не ниже 37 - 60°С и медленногустеющих - 100 - 110°С.
Объемное тепловое расширение битумов характеризуется коэффициентом объемного расширения при t = 25° С.
Он находится в пределах от 5∙10-4 до 8∙10-4. При пониженных температурах он равен 2∙10-4 на 1°С. Более высокие значения коэффициента соответствуют более вязким битумам.
Теплоемкость — количество тепла в килоджоулях, необходимое для нагрева 1 кг битума на 1°С. Теплоемкость битумов равна 1,8 - 1,97 кДж/кг.
Сцепление органических вяжущих с каменными материалами (адгезия) зависит от физико-химических свойств вяжущих, содержания в них активных функциональных групп, полярности, поверхностного натяжения. Для определения прилипания битума к каменным материалам существует ряд методов, основанных на способности каменных материалов, предварительно обработанных битумом, удерживать битумную пленку при ее вытеснении при кипячении в воде или механическом встряхивании и взбалтывании.
Для вязких и жидких битумов определяют сцепление с мрамором и песком.