Лекция по «Материаловедение»

 

10.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ РАЗМЯГЧЕНИЯ БИТУМА

 

Температура размягчения  характеризует постепенный переход  битума из твердого состояния в жидкое. Определяют на стандартном приборе  «Кольцо и шар».

Рис 10.1.  Прибор «Кольцо и шар» 1 – стальной шарик; 2 – испытываемый битум; 3 – латунное кольцо; 4 – расмягченный битум; 5 – термометр; 6 - спиртовка

Прибор "Кольцо и шар" состоит из трех металлических дисков, соединенных между собой четырьмя стержнями. Средний диск имеет отверстия для латунных колец, внутренний диаметр которых равен 15.88 мм, высота – 6.25 мм, толщина стенок – 2.38 мм. В центре верхнего диска имеется отверстие для термометра. На стеклянные пластинки, смазанные смесью талька с глицерином, кладут два кольца и заливают битумом. После охлаждения избыток битума срезают, кольца устанавливают в прибор, который охлаждают в стакане с водой при Т= +5 ^оС  в течение 15 мин. Затем в кольца кладут стальные шарики диаметром 9.53 мм и массой  3.5 г.

Стакан с прибором нагревают со скоростью подъема  температуры воды 5 ^оС в минуту. За температуру размягчения принимают температуру, при которой битум под действием стального шарика коснется нижней пластинки прибора, как среднее арифметическое двух определений.

 

10.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ

 

Вязкость (пенетрацию) нефтяного битума определяют на приборе «Пенетрометр» (рис 10.2.) по глубине погружения иглы в образец битума под нагрузкой 1 Н в течении 5 с при температуре 25 ⁰С, в мм.

Для испытания обезвоженный и расплавленный битум наливают в специальную металлическую  чашечку на высоту не менее 30 мм, охлаждают в течение 1 часа при Т=18…20^оС и до испытания помещают в ванну с температурой воды 25^оС на 1час. Затем образец переносят в кристаллизатор с водой (Т=25^оС) и ставят на столик пенетрометра.

 

Рис 10.2. Пенетрометр: 1 – штатив; 2 – шкала; 3 – стопорная кнопка; 4 – зеркало; 5 – игла; 6 – испытываемый битум; 7 – кристаллизатор  с водой; 8 – столик;

 

Острие иглы пенетрометра подводят к поверхности битума, контактную рейку опускают на иглодержатель  и устанавливают стрелку на нуль. Затем нажимают стопорную кнопку, давая игле свободно погружаться. С помощью секундомера фиксируют по шкале глубину проникновения иглы в битум в градусах за время 5 сек. (1градус=0.1 мм). За показатель пенетрации принимают среднее из 3 определений, проведенных в различных точках образца.

Расхождение между результатами определения глубины проникновения  не должно превышать следующих значений:

 

Глубина проникновения, град.	150-200	75-100	25-75	до 25
Расхождение, град.	10	5	3	1

 

10.4. ОПРЕДЕЛЕНЕИ РАСТЯЖИМОСТИ

Растяжимость (дуктильность) характеризуется абсолютным удлинением, см, стандартного образца-восьмерки, растягиваемого в воде  при t = 25 ⁰С со скоростью 5 см/мин на прибор «Дуктилометр» (рис. 10.3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис 10.3. Дуктилометр.

а- общий вид; б- форма-восьмерка;

1-ящик; 2-кремальера; 3- салазки; 4- испытуемый образец; 

5- шкала; 6- электоромотор.

 

Дуктилометр представляет собой ящик, снабженный салазками, к которым прикреплен указатель, скользящий по шкале. Обезвоженный и расплавленный битум наливают с небольшим избытком в три формы-восьмерки, помещенные на металлической пластинке. После охлаждения избыток битума срезают и формы помещают в воду с Т=25^оС на 1.5 ч. Затем формы помещают в дуктилометр, заполненный водой с Т=25^оС. После удаления боковых частей форм, включив электромотор, начинают растягивать образцы со скоростью 5см/мин.

В момент разрыва фиксируют  увеличение длины образца, см. За показатель растяжимости принимают среднее  из трех показаний.

 

 

 

10.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВСПЫШКИ

 

Температурой вспышки  называют температуру, при которой  газообразные продукты, выделяющиеся из битума при нагревании, образуют с воздухом  легковоспламеняющуюся  смесь.

Для определения температуры  вспышки используют стандартный  прибор (рис. 10.4).

 

Рис 10.4. Прибор для определения температуры вспышки.   штатив; кольцо для установки тигеля зажим для термометра; термометр; фарфоровый тигель с битумом; песчаная баня; внешний металлический тигель; горелка.

 

Прибор состоит из наполненного песком тигеля, подогреваемого газовой горелкой, и внутреннего фарфорового тигеля диаметром 64 мм, высотой 47мм, толщиной стенок 1мм. Малый тигель предварительно промывают бензином и просушивают, помещают в большой тигель с прокаленным песком так, чтобы уровень песка был на 12мм ниже края тигеля, а слой песка между дном внутреннего тигеля и наружным тигелем составлял 5-8мм. Расплавленный битум наливают во внутренний тигель так, чтобы уровень его был на 12мм ниже края тигеля. Ожидаемая температура вспышки 210 ⁰С. Тигели устанавливают в кольцо, закрепленное на штативе, подводят газовую горелку, в битум погружают термометр. К поверхности битума подводят зажженное приспособление, состоящей из газовой трубки, присоединенной к газопроводу. Наружный тигель нагревают горелкой со скоростью 10 ⁰С/мин; за 40 ⁰С до ожидаемой температуры вспышки скорость нагрева уменьшают до 4 ⁰С/мин, а за 10 ⁰С до ожидаемой температуры вспышки поджигают зажигательное приспособление и медленно подводят по краю тигеля на расстоянии 10-14 мм от поверхности битума (длина пламени должна быть около 4 мм). Появление синего пламени над поверхностью битума принимают за момент вспышки и фиксируют температуру вспышки. За окончательный результат принимают среднее арифметическое двух определений.

По результатам испытания  битумов устанавливают марку  в соответствии с таблицей 10.1.

Б. ИСПЫТАНИЕ  КРОВЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

Основное назначение кровельных и гидроизоляционных  материалов –  создание водонепроницаемого покрытия, защищающего конструкцию и здание (сооружение) в целом от воздействия влаги. Они изготовляются на основе битумных, полимерных, битумно-полимерных, резинобитумных связующих. По форме, размерам, физическому состоянию их подразделяют на следующие виды:

• мембранные (площадью 100…500 м²);
• рулонные (шириной около 1м  и длиной 7…20 м);
• штучные и листовые;
• мастично-вязкие композиции, содержащие наполнитель и другие добавки;

Наибольшее распространение  получили рулонные материалы.

 

 

Таблица 10.2.

Технические характеристики некоторых рулонных кровельных материалов.

 

 

Мате-риал, марка	Мате-риал основы	Тол-щина, мм	Масса покров-ного слоя, г/м2, не менее	Физико-механические свойства
				Разрыв-ная сила при  растяж., Н	Водо-погло-щение	Темпе-ратура хруп-кости 0С, не менее	Гиб-кость на брусе, R, мм/0С
Рубероид (РКК, РКУ, РКП)	Картон	-	250-400	280-340	-	-	25/5
Стеклору-бероид  (С-РК,С-РЧ, С-РМ)	Стеклоткань	-	1050	294	1,5	-15	25/0
Стеклоизол	Стеклоткань, полиэстер	3-3,5	2000	300-1000	2,0	-5	25/0
Бикропласт	Стеклохолст, полиэстер	3-5	2000	600-735	1,0	-	15/-15
Пергамин кровельный	Картон	-	-	270	2,0	-	25/5

 

 

 

 

 

10.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА РУЛОННОГО МАТЕРИАЛА ПО ВНЕШНИМ ПРИЗНАКАМ.

 

При испытании рулонных кровельных материалов отбирают среднюю  пробу в количестве  1% от партии, но не менее двух рулонов. На расстоянии не менее 1м от обреза каждого отобранного рулона берут пробы по всей ширине полотна и длиной 1.5 м.  Из взятых проб на расстоянии 20 см от внешней кромки вырезают по три образца для каждого вида испытаний. Проводят внешний осмотр и устанавливают:

• однородность поверхности;
• наличие бугорков, трещин;
• отслоение присыпки и так далее;

Полноту пропитки и расслаиваемость  определяют на образцах в виде полосок  размерами 50х100мм. Для этого их расщепляют по картону (или другой основе) и  устанавливают наличие светлых прослоек непропитанного материала, посторонних включений.

 

 

10.7.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИБКОСТИ

 

Гибкость определяют на образцах размерами 20х150 мм, вырезанных из рулона в продольном направлении.

Образцы медленно изгибают вокруг закругленной части испытательного бруса с радиусом R при минимально возможной температуре (рис 6.5.) и следят за появлением трещин, отслаиванием посыпочного материала.

Выбор R испытательного бруса и температура испытания зависит от вида рулонного материала и назначаются в соответствии с ГОСТами.

 

 

Рис 6.5. Испытательный  брус для определения гибкости рулонных кровельных материалов.

 

Образец считают выдержавшим  испытание, если на его лицевой стороне  на появляются трещины или разрывы  слоя вяжущего, а также отслаивание вяжущего или посыпки.

Отсутствие трещин и  признаков отслаивания посыпочного  материала свидетельствует о  достаточной его гибкости.

 

 

 

10.8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДОПОГЛОЩЕНИЯ

 

Образцы размером 100х100 мм взвешивают с точностью до 0,01 г, помещают в воду на 24 часа, затем извлекают из воды, промокают и снова взвешивают.

Водопоглощение по массе  определяют по формуле, %:

 

В_m=(m_нас-m_cух)/m_сух*100%,

 

где: m_нас - масса насыщенного образца в граммах;

        m_cух- масса сухого образца в граммах;

За окончательный результат принимают среднее арифметическое из трех определенных значений с точностью до 0.1%.

 

 

10.9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ 1 м² РУЛОННОГО МАТЕРИАЛА

 

Образцы размером 100х100 мм взвешивают с точностью до 0,01 г  и определяют массу 1 м² рулонного материала в граммах по формуле:

 

m_1м²=(m*10000)/S_обр,

 

где m – масса образца в граммах;

       S_обр – площадь образца в см².

По трем определениям рассчитывают среднее значение показателя.

 

 

 

10.10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ ПОКРОВНОГО СЛОЯ

 

Образцы размером 100х100 мм взвешивают с точностью до 0,01 г, помещают на песчаную баню и разогревают до Т=70 ⁰С. Затем горячим ножом тизательно счищают покровный слой и снова взвешивают. Массу покровного слоя определяют по формуле, г/м²:

m_п.с.=(m₁-m₂)/S_обр∙10000,

 

где m₁ – масса образца с покровным слоем, в граммах;

       m₂ – масса образца без покровного слоя, в граммах;

       S_обр – площадь образца, в см².

 

10.11. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТИ

 

Водонепроницаемость определяется по времени, в течение которого образцы  размером 150х150 мм не пропускают воду при постоянном гидростатическом давлении 0,3 или 0,001 МПа.

Испытание при давлении 0,3 МПа проводят с помощью специального устройства, снабженного манометром и обеспечивающим необходимое гидростатическое давление в течение требуемого времени.

Испытание при давлении 0,001 МПа проводят с помощью отрезка  стальной трубы (с внутренним диаметром 100 мм и длиной 100 мм), устанавливаемого вертикально на образец и приклеиваемого к нему на битум. В трубу до риски  наливают воду, количество которой поддерживают на постоянном уровне в течении времени, установленного техническими условиями на конкретный материал.

Образец считают выдержавшим  испытание, если в течение установленного времени при заданном давлении на его поверхности не появится вода.

 

10.12. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ

 

Предел прочности на растяжение рулонного материала  определяют на образцах размером 250х50 мм (1образец в продольном, 1- в  поперечном  направлении), выдержанных  в течении 2 часов при температуре 20±2 ⁰С. Образцы помещают в зажимы разрывной машины, расстояние между которыми должно быть 200 мм. При испытании на разрыв скорость перемещения подвижного зажима должна составлять 50 мм/мин. Разрывной груз при растяжении вычисляют как среднее арифметическое результатов испытания всех образцов, Н.