что такое старение битума
Старение битума. Изменение свойств битума
Под воздействием атмосферных факторов – температуры, света, воздуха и воды– происходят изменения физических свойств и химического состава битумов. Их составные части изменяются, переходя частично из одних видов в другие: масла переходят в смолы, смолы в асфальтены. Но процесс превращения масел в смолы идет значительно медленнее, чем превращение смол в асфальтены. Таким образом, с течением времени в битуме происходит увеличение количества асфальтенов. Количество же смол, придающих битуму пластичность, тягучесть, со временем уменьшается. По мере накопления асфальтенов постепенно теряются пластические свойства битума и увеличивается его хрупкость. Этот процесс называется старение битума.
При наблюдении за битумом, хранящимся длительное время на открытом воздухе, можно видеть внешние изменения: битум становится более светлым, с матовой поверхностью, на которой образуются складки, трещины, наблюдается деформация.
В результате длительного воздействия атмосферных факторов происходит процесс окисления битума за счет присоединения кислорода воздуха и полимеризации. В связи с этим изменяются свойства битума: увеличивается вязкость, повышается температура размягчения и уменьшается растяжимость.
В связи с тем, что происходит старение битума, также происходит и старение асфальтобетона, что значительно ухудшает свойства дорожных покрытий. Повышающаяся с течением времени хрупкость битума делает асфальтовый бетон также более хрупким. В частности, он в значительной степени теряет способность к восприятию растягивающих напряжений. При этом в асфальтобетонном покрытии при резких понижениях температуры в зимнее время наблюдается образование трещин. Повышенная хрупкость асфальтового бетона усиливает процесс его выкрашивания, что снижает срок службы покрытия.
Битумы, подвергавшиеся длительному нагреву при высоких температурах, оказываются, как правило, менее стойкими против старения.(старение битума) Установлено, что образцы из смесей с более высоткой температурой во время перемешивания (170–190°С) обнаружили после длительного хранения наибольшее увеличение прочности на сжатие, а следовательно, и наиболее интенсивное нарастание хрупкости.
О том, насколько влияет длительный нагрев на старение битума, показывают и данные И. А. Уска. Изменения свойств битумов после десятилетнего хранения характеризуются сравнительно небольшими величинами. Но те же битумы, предварительно подвергнутые нагреву (в связи с определением потери в весе), показали после десятилетнего хранения значительно большие изменения свойств.
Большие изменения свойств битума происходят при нагреве битумоминеральных композиций. В этом случае некоторые минеральные материалы выполняют роль катализаторов, в присутствии которых окислительные реакции протекают более интенсивно. Это обстоятельство отмечалось также в работах А. И. Лысихиной, И. А. Уска, И. Пфейффера.
Рассматривая изменение свойств битума и битумоминеральных смесей во времени, можно отметить два основных периода. До определенного времени процессы старение битума могут быть охарактеризованы лишь как процессы упрочнения структуры улучшается сцепление битума с поверхностью минеральных зерен (кислотное число, у битума возрастает), вследствие чего повышается водоустойчивость и морозоустойчивость асфальтового бетона. Повышение вязкости битума в этот период приводит к оптимальному повышению прочности и деформационной устойчивости асфальтового бетона. Затем наступает период, к которому уже с полным правом применим термин «старение битума»: в связи с повышением хрупкости битума уменьшается сцепление, приводящее к снижению коррозионной устойчивости покрытия, а вследствие чрезмерной жесткости в нем чаще появляются трещины.
Битумы, как и битумоминеральные композиции, различаются по соотношению продолжительности этих периодов. У наиболее устойчивых против старения битумов первый период длится достаточно долго и практически соизмерим со сроками службы асфальтобетонных покрытий. Для покрытий с битумами, не устойчивыми против старения уже через год-два, может наступить период интенсивного старения.
В связи с тем, что старение битума происходит достаточно быстро, они наиболее «чувствительны» к нагреву, это должно учитываться в технологическом процессе приготовления асфальтобетонной смеси: температура нагрева минеральных материалов и битума, а также продолжительность нагрева битума должны быть, насколько это возможно по условиям производства работ, снижены.
Замедление старения покрытия может быть также достигнуто применением асфальтового бетона повышенной плотности (с минимально допускаемой остаточной пористостью), а также периодически возобновляемой поверхностной обработкой покрытия. Уменьшение циркуляции воздуха и воды в асфальтобетонном покрытии резко замедляет процесс окисления битума.
Большое влияние на интенсивность старение битума оказывает способ производства битумов. Как показали исследования, проведенные в СоюздорНИИ, большой стабильностью отличаются битумы, окисленные в диспергированном состоянии.
Старение битума, изменение свойств битума – статья на сайте “студент строитель.ру”
Посмотрите также:
Минеральная вата и изделия на ее основе – это основной и наиболее эффективный теплоизоляционный материал. Производство минваты и изделий на.
Дисперсное армирование Известно, что строительные материалы из минерального сырья (керамика, бетоны, растворы) имеют хрупкое разрушение. Еще с древних времен, для.
Насос битумный Для перекачивания битума на асфальтобетонных заводах и битумных заводах и битумных базах используют объемные шестеренчатые с внешним и.
Что такое старение битума
Дороги автомобильные общего пользования
БИТУМЫ НЕФТЯНЫЕ ДОРОЖНЫЕ ВЯЗКИЕ
Метод определения старения под воздействием высокой температуры и воздуха (метод RTFOT)
Automobile roads of general use. Viscous road petroleum bitumens. Method for determining the aging under high temperature and air (method RTFOT)
Дата введения 2015-10-01
Предисловие
Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Автономной некоммерческой организацией «Научно-исследовательский институт транспортно-строительного комплекса» (АНО «НИИ ТСК»), Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 418 «Дорожное хозяйство»
2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 5 декабря 2014 г. N 46)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Минэкономики Республики Армения
Госстандарт Республики Беларусь
Госстандарт Республики Казахстан
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 мая 2015 г. N 526-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 33140-2014 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 октября 2015 г.
6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Август 2019 г.
Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.
В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге «Межгосударственные стандарты»
ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 5, 2020 год
Поправка внесена изготовителем базы данных
1 Область применения
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
ГОСТ 12.1.004 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования
ГОСТ 12.1.005 Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны
ГОСТ 12.1.007 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности
ГОСТ 12.1.014 Система стандартов безопасности труда. Воздух рабочей зоны. Метод измерения концентраций вредных веществ индикаторными трубками
ГОСТ 12.1.044 Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения
ГОСТ 12.4.131 Халаты женские. Технические условия
ГОСТ 12.4.132 Халаты мужские. Технические условия
ГОСТ 2517 Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб
ГОСТ 6613 Сетки проволочные тканые с квадратными ячейками. Технические условия
ГОСТ 28846 (ИСО 4418-78) Перчатки и рукавицы. Общие технические условия
ГОСТ 33133 Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические требования
ГОСТ 33137 Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Метод определения динамической вязкости ротационным вискозиметром
ГОСТ 33142 Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Метод определения температуры размягчения. Метод «Кольцо и Шар»
ГОСТ 33143 Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Метод определения температуры хрупкости по Фраасу
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины и определения по ГОСТ 33133.
4 Требования к средствам измерений, вспомогательным устройствам, материалам и реактивам
4.1 При выполнении испытаний по старению битума применяют следующие средства измерений, испытательное оборудование и вспомогательные устройства.
Печь должна иметь фасадную дверь с окном, состоящим из двух термостойких стекол разделенных воздушным слоем. Окно должно обеспечивать обзор всего внутреннего пространства печи. Габариты окна фасадной двери должны соответствовать следующим размерам:
Принудительная циркуляция воздуха вдоль боковых стенок и потолка печи должна обеспечиваться с помощью вентилятора барабанного типа наружным диаметром (135±5) мм и высотой (75±5) мм, вращающегося со скоростью (1725±100) мин с приводом от внешнего мотора. Вентилятор должен располагаться на потолке печи на расстоянии (150±5) мм от переднего края потолка и на одинаковом расстоянии от боковых стенок внутреннего пространства печи. Циркуляционные потоки воздуха должны всасываться от днища печи, проходить через полости в стенках и потолке, далее выходить через вентилятор (рисунок 1).
Печь должна быть оборудована форсункой (рисунок 3), с выходным отверстием (1,0±0,1) мм, подающей горячий воздух со скоростью (4,0±0,2) л/мин в контейнер, находящийся в нижней точке вращения. Поддержание и контроль скорости потока воздуха через форсунку необходимо осуществлять с помощью расходомера, размещенного так, чтобы температура его эксплуатации была приближенной к температуре в помещении, а давление соответствовало атмосферному. Форсунка должна находиться на расстоянии (7,5±2,5) мм от горловины стеклянного контейнера (рисунок 3). Воздух должен подаваться в центр горловины, вдоль оси контейнера. Воздух к форсунке должен подаваться чистый и сухой из внешнего источника по медной трубке с внешним диаметром (8,0±0,1) мм и длиной (7,60±0,05) м. Медная трубка должна быть уложена на дне внутреннего пространства печи в виде спирали одним слоем.
Нагревательные элементы должны располагаться на расстоянии (25±9) мм под полом внутреннего пространства печи.
Печь во время испытания должна обеспечивать поддержание температуры внутреннего пространства (163±1)°С. Печь должна обеспечивать достижение температуры испытания менее чем за 15 мин с момента установки образцов.
4.1.2 Термометр ртутный для определения температуры в печи с диапазоном измерений от 155°С до 170°С. Термометр должен быть расположен внутри печи, нижняя часть которого располагается на расстоянии (25±9) мм под осью барабана, (50±5) мм от правой внутренней стенки печи и (115±5) мм от передней стенки барабана.
Что такое старение битума
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Дороги автомобильные общего пользования
МАТЕРИАЛЫ ВЯЖУЩИЕ НЕФТЯНЫЕ БИТУМНЫЕ
Метод старения под действием давления и температуры (PAV)
Automobile roads of general use. Petroleum based bitumen binders. Method of aging under the action of pressure and temperature (PAV)
Дата введения 2019-07-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Автономной некоммерческой организацией «Научно-исследовательский институт транспортно-строительного комплекса» (АНО «НИИ ТСК»)
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 418 «Дорожное хозяйство»
5 ДЕЙСТВУЕТ ВЗАМЕН ПНСТ 84-2016
1 Область применения
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 12.1.004 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования
ГОСТ 12.1.007 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности
ГОСТ 12.1.019 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты
ГОСТ 12.1.044 Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения
ГОСТ 12.2.003 Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности
ГОСТ 12.4.131 Халаты женские. Технические условия
ГОСТ 12.4.132 Халаты мужские. Технические условия
ГОСТ 12.4.252 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты рук. Перчатки. Общие технические требования. Методы испытаний
ГОСТ 33140 Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Метод определения старения под воздействием высокой температуры и воздуха (метод RTFOT)
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применен следующий термин с соответствующим определением:
битумное вяжущее (bitumen binder): Органический вяжущий материал, производимый из продуктов переработки нефти с добавлением при необходимости органических модифицирующих добавок.
4 Требования к оборудованию, средствам измерения и вспомогательным устройствам
При выполнении работ в соответствии с методом PAV применяют средства измерений, испытательное оборудование и вспомогательные устройства, приведенные в 4.1-4.8. Схема испытательного оборудования представлена на рисунке 1.
— давление при испытании (2,1±0,1) МПа;
— температуру в диапазоне от 90°C до 110°C с погрешностью не более 0,5°C при давлении (2,1±0,1) МПа;
— возможность снижения давления с испытательного до атмосферного за (9±1) мин.
Конструкция камеры должна обеспечивать подключение следующих средств измерений:
— манометра для контроля давления воздуха внутри камеры с погрешностью не более 1%;
— температурного датчика для контроля температуры воздуха внутри камеры, с погрешностью не более 0,1°C.
В камере должен быть предусмотрен стеллаж. Конструкция камеры и стеллажа должна обеспечивать возможность установки в него до 10 чашек в горизонтальном положении. Чашки должны быть расположены таким образом, чтобы толщина пленки битумного вяжущего во время испытания не различалась более чем на 0,5 мм по любому диаметру чашки. Стеллаж должен быть сконструирован таким образом, чтобы его можно было легко вставлять в камеру и извлекать из нее. Схема камеры с установленным в нее стеллажом приведена на рисунке 2.
4.2 Клапан разгрузочный, срабатывающий, если давление в камере во время процедуры старения превышает 2,2 МПа.
4.3 Регулятор давления, поддерживающий давление в камере с точностью до ±1%.
4.4 Чашки из нержавеющей стали с плоским дном, внутренним диаметром (140,0±0,5) мм и высотой (9,5±0,5) мм. Толщина стенок и дна чашки должна составлять (0,60±0,05) мм.
4.5 Весы с наибольшим пределом взвешивания не менее 200 г, с ценой деления 0,1 г и абсолютной погрешностью взвешивания 0,5 г.
4.6 Печь вакуумная, обеспечивающая поддержание температуры до (170±5)°C и абсолютного давления, равного (15,0±2,5) кПа. Конструкция вакуумной печи должна обеспечивать возможность установки в нее емкости с битумным вяжущим.
4.7 Устройство для записи значений температуры в течение процедуры старения, способное регистрировать максимальные и минимальные температуры с точностью ±0,1°C.
4.8 Емкость металлическая для размещения битумного вяжущего с толщиной слоя в пределах от 15 до 40 мм в вакуумной печи.
5 Сущность метода
Сущность метода заключается в воздействии повышенных температуры и давления на образцы битумных вяжущих, подготовленных в соответствии с ГОСТ 33140, с целью моделирования процессов старения в течение периода эксплуатации в дорожном покрытии от 5 до 10 лет.
6 Требования безопасности и охраны окружающей среды
Битумы согласно ГОСТ 12.1.007 относятся к 4-му классу опасности, являются малоопасными веществами по степени воздействия на организм человека.
При выполнении процедур в соответствии с настоящим стандартом необходимо соблюдать технику безопасности, в том числе при работе с высоким и низким давлением, согласно ГОСТ 12.2.003.
При работе с битумными вяжущими используют специальную защитную одежду в соответствии с ГОСТ 12.4.131 или ГОСТ 12.4.132. Для защиты рук используют перчатки в соответствии с ГОСТ 12.4.252.
При выполнении измерений соблюдают правила по электробезопасности в соответствии с ГОСТ 12.1.019 и инструкции по эксплуатации оборудования.
Битумные вяжущие согласно ГОСТ 12.1.044 относятся к трудногорючим жидкостям. Работы с применением битумов следует проводить с соблюдением требований пожарной безопасности в соответствии с ГОСТ 12.1.004.
Помещение, в котором проводят работу с битумом, должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией.
Испытанный материал утилизируют в соответствии с рекомендациями паспорта безопасности химической продукции.
7 Порядок приготовления проб
При подготовке к выполнению процедуры старения по методу PAV проводят следующие работы:
— подготовка и настройка оборудования.
7.1 Подготовка образцов
При подготовке образцов в соответствии с методом PAV необходимо осуществлять следующие операции:
— проводят старение битумного вяжущего в соответствии с требованиями ГОСТ 33140;
— собирают битумное вяжущее, состаренное по ГОСТ 33140, в одну емкость.
— разогревают емкость с битумным вяжущим в сушильном шкафу до температуры (155±10)°С, время разогрева не должно превышать 45 мин;
— тщательно перемешивают битумное вяжущее в емкости;
— подготавливают чистые чашки в количестве, чтобы состаренного битумного вяжущего было достаточно для проведения последующих испытаний;
— разливают битумное вяжущее массой (50,0±0,5) г в каждую чашку.
7.2 Подготовка и настройка оборудования