Испытание битума на пенетрацию

  • 10 марта 2022
Что такое испытание на пенетрацию?

В ходе испытаний на пенетрацию измеряется консистенция и стабильность чистого битума и окисленного (продутого) битума. Для материалов повышенной мягкости и с низкой вязкостью, таких как гудроны, испытания на пенетрацию не проводят. В процессе данного испытания битум классифицируют в соответствии с его адгезией и твердостью. Для классификации эмульсионного битума, помимо испытаний на пенетрацию, также определяют температуру размягчения. Показатель пенетрации измеряют с использованием иглы под нагрузкой 100 грамм, которая проникает в битум вертикально в течение 5 секунд при температуре 25 градусов Цельсия. Расстояние перемещения иглы определяют в десятых миллиметра (0,1 мм, децимиллиметр). Чем дальше игла проникает в битум, тем выше марка битума.

Для чего предназначено испытание на пенетрацию?

Мы используем данное испытание для классификации битума на основе его показателя пенетрации. Это позволяет выбрать битум, который можно будет использовать в требуемых погодных условиях для безопасного дорожного строительства. Мягкий битум (более высокая пенетрация) используется в условиях холодного климата для предотвращения растрескивания. В условиях жаркого климата используется твердый битум (более низкая пенетрация), поскольку он не размягчается под воздействием высоких температур.

Различные индексы пенетрации и их применение

Измеряемый показатель пенетрации битума находится в диапазоне от 10 до 450, однако чаще всего используемый диапазон для дорог составляет от 25 до 200. Ниже представлена таблица, в которой перечислены свойства и области применения битумов с различными индексами пенетрации:

 

Индекс пенетрации

Показатель пенетрации

Температура размягчения

Применение

1

40–50

40–50

52–60 °C

Тропические зоны

Средняя температура > 24 °C

2

60–70

60–70

49–56 °C

Регион с мягким климатом

7°C < Средняя температура < 24 °C

3

85–100

85–100

45–52 °C

Холодный климат

Средняя температура > 7 °C

4

100–120

100–120

42–49 °C

Используется для ремонта дорог в регионах с холодным климатом


Стандарты определения индекса пенетрации битума

 

Стандартные методы определения пенетрации битума включают:

  • ASTM D5

  • ASTM D946 и AASHTO M 20 (пенетрация при 25 °C)

  • EN 12591 (пенетрация при 25 °C)→NF EN; BS EN; DIN EN и т.д.

  • EN 1426

  • DIN 52210

  • SABS 307 (пенетрация при 25 °C; вязкость при 60 °C после RTFOT)

  • IP 49 50 и 167

  • EN 1426


Ниже перечислены составные части оборудования и этапы испытаний:


1.    Оборудование для испытаний на пенетрацию


  • Водяная баня: объем не менее 10 литров воды с температурой 25 °C. Образец погружают на глубину более 100 мм относительно верхней части. Кроме того, необходима перфорированная подставка на опорах, на которую помещается образец, которая размещается на расстоянии 50 мм от дна бани.


  • Контейнер для образцов: небольшая цилиндрическая чаша с плоским дном, изготовленная из металла или стекла.


  • Кристаллизационная чаша или лоток: позволяет удерживать контейнер погруженным в водяную баню.

  • Проникающая игла: игла из нержавеющей стали цилиндрической формы с зеркальной полировкой

  • Секундомер: автоматический таймер с точностью до 1/10 секунды.

  • Термометр: индикатор температуры в диапазоне 0–44 °C.

  • Пенетрометр: устройство, в состав которого входит игла. Используется для высвобождения и фиксации иглы в требуемом положении и позволяет измерять величину пенетрации при приложении нагрузки в 100 грамм с наименьшим трением. Критически важна точная калибровка

2.  Методика испытания битума на пенетрацию

Подготовка битума


Образец нагревают до 90 °C, после чего расплавленный образец перемешивают до однородной консистенции. При этом важно, чтобы образец не содержал пузырьков воздуха или следов воды. Образец переливают в контейнер и дают остыть до температуры окружающего воздуха. Помещают вышеуказанную сборку в водяную баню при постоянной температуре 25 °C.


Испытание битума на пенетрацию


Наполняют кристаллизационную чашу водой из водяной бани. Помещают образец в кристаллизационную чашу и устанавливают всю сборку под стенд оборудования для испытаний на пенетрацию. Выдвигают иглу в сторону поверхности образца, применяя нагрузку 100 грамм на 5 секунд. Для каждого образца проводят не менее трех измерений. Для каждого измерения необходимо использовать чистую иглу. При измерении кончик иглы должен находиться на расстоянии 10 мм от стенки контейнера. Кроме того, смещение между положениями иглы при каждом повторном измерении не должно превышать 10 мм.


Необходимо точно соблюдать метод испытания на пенетрацию, поскольку даже небольшое отклонение может существенно повлиять на результаты. Далее перечислены наиболее распространенные ошибки:

  • Ненадлежащий отбор образцов и некачественная подготовка образцов

  • Ненадлежащее техническое обслуживание лабораторного оборудования и игл

  • Неверные значения температуры и времени

При повторных измерениях для каждого образца максимальная разница между самыми высокими и самыми низкими показаниями должна составлять:

Пенетрация (глубина, мм)

0–49

50–149

150–249

250–500

Максимальная разница

2

4

12

20