RU78316U1

RU78316U1 - DEVICE FOR DETERMINING THE AGING OF BITUMENS

Info

Publication number: RU78316U1
Application number: RU2008127826/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Веник; Владимир Михайлович Зырянов; Илья Николаевич Трофимов; Вера Павловна Буракова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Строительная лаборатория" (ООО "Строительная лаборатория")
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2008-07-08
Publication date: 2008-11-20

Abstract

Аппарат для определения старения битумов, состоящий из климатической камеры, в которой установлена карусель с гнездами для 8 колб, расходомер, предназначенный для контроля величины расхода воздуха, подаваемого в стеклянные колбы и пультом управления, дополнительно содержит две ртутно-кварцевые лампы, а карусель приводит во вращение мотор-редуктор с преобразователем частоты для изменения скорости вращения от 2 до 50 об./мин.The apparatus for determining the aging of bitumen, consisting of a climate chamber in which a carousel with sockets for 8 flasks is installed, a flow meter designed to control the amount of air supplied to the glass flasks and a control panel, additionally contains two mercury-quartz lamps, and the carousel leads to rotation of a gear motor with a frequency converter for changing the rotation speed from 2 to 50 rpm.

Description

Полезная модель относится к испытательной технике и может быть использована при определении свойств дорожных битумов, применяемых для приготовления асфальтобетонных смесей на автомобильных дорогах.The utility model relates to testing equipment and can be used to determine the properties of road bitumen used for the preparation of asphalt mixtures on roads.

В процессе приготовления, хранения в накопительном бункере и транспортирования асфальтобетонной смеси битум в виде тонких пленок на поверхности минерального материала находится при высоких температурах. Это создает благоприятные условия для интенсивного протекания в нем термоокислительных и других процессов, приводящих к старению битума.In the process of preparation, storage in a storage bin and transportation of the asphalt concrete mixture, bitumen in the form of thin films on the surface of the mineral material is at high temperatures. This creates favorable conditions for the intensive occurrence of thermo-oxidative and other processes in it, leading to aging of bitumen.

По мере старения битума понижаются его когезия, адгезия и пластичность, деформативная способность асфальтобетона падает.As bitumen ages, its cohesion, adhesion and ductility decrease, and the deformability of asphalt concrete decreases.

Испытание битумных покрытий на старение является одним из важнейших при определении эксплуатационных характеристик материалов. В тонких пленках при высокой температуре процессы старения протекают настолько интенсивно, что практически через каждый час битум переходит в другую марку с более высокой вязкостью. В итоге асфальтобетон в покрытии содержит битум с меньшей глубиной проникания иглы, чем было принято при подборе его состава. Это обстоятельство - одна из главных причин понижения трещиностойкости асфальтобетонных покрытий.Testing bitumen coatings for aging is one of the most important in determining the operational characteristics of materials. In thin films at high temperatures, the aging process is so intense that almost every hour the bitumen passes to another brand with a higher viscosity. As a result, asphalt concrete in the coating contains bitumen with a lower penetration depth of the needle than was accepted when selecting its composition. This fact is one of the main reasons for the decrease in crack resistance of asphalt concrete pavements.

Повышение температуры и увеличение времени выдерживания смеси при этой температуре ускоряют старение битумов в тонкой пленке. Независимо от состава смеси и качества процессы старения битума в пленках резко интенсифицируются при температуре 160°С и выше.An increase in temperature and an increase in the aging time of the mixture at this temperature accelerate the aging of bitumen in a thin film. Regardless of the composition of the mixture and quality, the aging processes of bitumen in films are sharply intensified at a temperature of 160 ° C and above.

Наряду с характеристикой параметров старения, таких как температура размягчения, кольцо и шар, пенетрация и пластичность, необходимо получить более дифференцированные рассматриваемые и оцениваемые свойства битумов относительно параметров вязкости в тонкой пленке.Along with characterization of aging parameters, such as softening temperature, ring and ball, penetration and ductility, it is necessary to obtain more differentiated considered and evaluated properties of bitumen with respect to viscosity parameters in a thin film.

Известно устройство для определения параметров старения битумов по промышленному стандарту ФРГ 52016 «Термическая нагрузка во вращающейся колбе и определение изменения веса вследствие термической нагрузки» (Электронный магазин стандартов Din A device for determining the aging parameters of bitumen according to the industrial standard of Germany 52016 "Thermal load in a rotating flask and the determination of weight changes due to thermal load" (Din standards electronic store

52016-1988. Битумы. Определение изменения массы при термической нагрузке во вращающейся колбе» Режим доступа: http://nd.gostinfo.ru). В устройстве в качестве основы используют термическую нагрузку на тонкие битумные слои во вращающейся колбе с соблюдением граничных условий соответственно промышленному стандарту ФРГ 52016. Недостатком данного устройства является низкая производительность испытаний.52016-1988. Bitumen. Determination of mass change during thermal load in a rotating flask "Access mode: http://nd.gostinfo.ru). In the device, the thermal load on thin bitumen layers in a rotating flask is used as the basis, observing the boundary conditions in accordance with the industrial standard of Germany 52016. The disadvantage of this device is the low test performance.

По количеству общих признаков и достигаемому результату к заявляемому техническому решению наиболее близка климатическая камера для определения свойств старения битумов RFTOT; ASTM D 2872 (режим доступа http:www.petrotech.ru), в которой поддерживается постоянная температура. В климатической камере установлена карусель с гнездами для 8 стеклянных контейнеров для испытания вяжущего в подвижной тонкой пленке, расходомер, предназначенный для контроля величины расхода воздуха, подаваемого в стеклянные колбы и пультом управления с электронным регулятором температуры. Данное установка позволяет производить одновременно 8 испытаний битумов при идентичных условиях, что позволяет ускорить процесс испытания и точность определения характеристик.By the number of common features and the achieved result, the climatic chamber for determining the aging properties of RFTOT bitumen is closest to the claimed technical solution; ASTM D 2872 (access mode http: www.petrotech.ru), which maintains a constant temperature. In the climate chamber, there is a carousel with slots for 8 glass containers for testing a binder in a movable thin film, a flow meter designed to control the amount of air supplied to the glass flasks and a control panel with an electronic temperature controller. This installation allows you to simultaneously perform 8 tests of bitumen under identical conditions, which allows to speed up the testing process and the accuracy of determining the characteristics.

Недостатком данного устройства является то, что при данном испытании не учитываются атмосферные воздействия. Постоянно же действующие атмосферные факторы изменяют качество асфальтобетона, его состояние, при этом в большинстве случаев происходят необратимые процессы, а битум является основным составляющим, определяющим старение асфальтобетона и его долговечность.The disadvantage of this device is that this test does not take into account atmospheric effects. Constantly acting atmospheric factors change the quality of asphalt concrete, its condition, and in most cases irreversible processes occur, and bitumen is the main component that determines the aging of asphalt concrete and its durability.

Основная задача полезной модели заключается в создании устройства, позволяющего увеличить эффективность испытаний, точность и достоверность показаний за счет приближения условий естественного старения битума в тонкой пленке, имитируя воздействие солнечного излучения на пленку битума.The main objective of the utility model is to create a device that allows to increase test efficiency, accuracy and reliability of readings by approximating the natural aging of bitumen in a thin film, simulating the effect of solar radiation on the bitumen film.

Технический результат достигается тем, что аппарат для ускоренного старения битумов, состоящий из климатической камеры, в которой установлена карусель с гнездами для 8 колб, расходомер, предназначенный для контроля величины расхода воздуха, подаваемого в стеклянные колбы и пультом с электронным регулятором температуры, дополнительно содержит две ртутно-кварцевые лампы, а карусель приводит во вращение мотор-редуктор с преобразователем частоты для изменения скорости вращения от 2 до 50 об./мин.The technical result is achieved by the fact that the apparatus for accelerated bitumen aging, consisting of a climate chamber in which a carousel with sockets for 8 flasks is installed, a flow meter designed to control the amount of air flow supplied to the glass flasks and a remote control with an electronic temperature controller, additionally contains two mercury-quartz lamps, and a carousel drives a gear motor with a frequency converter to change the speed from 2 to 50 rpm.

Две ртутно-кварцевые лампы создают имитацию воздействия солнечного излучения на пленку битума во вращающихся колбах для приближения условий естественного старения битума. Возможность варьировать скорость вращения карусели позволяет воспроизводить различные режимы старения битумов для получения сравнительных результатов для различных марок битумов.Two mercury-quartz lamps simulate the effect of solar radiation on a bitumen film in rotating flasks to approximate the conditions of natural aging of bitumen. The ability to vary the speed of rotation of the carousel allows you to play various aging modes of bitumen to obtain comparative results for different grades of bitumen.

В результате исследований образцов битумов в аппарате ускоренного старения битумов получают характеристики битума после старения, имитирующие процесс приготовления асфальтобетонной смеси с укладкой в покрытие и эксплуатацию в течение одного - двух лет.As a result of studies of bitumen samples in the apparatus for accelerated bitumen aging, bitumen characteristics are obtained after aging, simulating the process of preparing asphalt mix with laying in the coating and operation for one to two years.

Аппарат для ускоренного старения битумов (вид сбоку и вид сверху) включает климатическую камеру 1, пульт управления с электронным регулятором температуры 2, карусель с колбами 3, колба с битумом 4, змеевик для подачи воздуха 5, ртутно-кварцевые лампы 6, частотный преобразователь 7, мотор-редуктор 8, насос подачи воздуха с регулятором и расходомером 9.The apparatus for accelerated bitumen aging (side view and top view) includes a climate chamber 1, a control panel with an electronic temperature controller 2, a carousel with flasks 3, a flask with bitumen 4, a coil for air supply 5, mercury-quartz lamps 6, a frequency converter 7 , gear motor 8, air supply pump with regulator and flow meter 9.

Аппарат позволяет проводить одновременно несколько независимых определений - как стандартные испытания по старению битумов, так и исследовательские работы по влиянию температурных режимов и солнечного излучения различной интенсивности (имитация) и времени воздействия в зависимости от скорости вращения карусели на тонкие пленки битумов для различных марок битумов.The device allows several independent determinations at the same time - both standard tests for bitumen aging and research on the influence of temperature conditions and solar radiation of various intensities (imitation) and exposure time depending on the carousel rotation speed on thin bitumen films for various types of bitumen.

На пульте управления 2 аппарата для ускоренного старения битумов устанавливают заданную температуру, время и обороты вращения карусели 3. Карусель с колбами 3 приводится во вращение мотором-редуктором 8, снабженным частотным преобразователем 7 для изменения скорости вращения карусели от 2 до 50 об/мин. Включают насос 9 подачи воздуха, необходимый объем которого регулируют через расходомер. Две ртутно-кварцевые лампы 6 (например, марки ДРШ-100) создают имитацию воздействия солнечного излучения на пленку битума во вращающихся колбах для приближения условий естественного старения битума.On the control panel 2 of the apparatus for accelerated bitumen aging, set the temperature, time and revolutions of the carousel 3. The carousel with flasks 3 is driven by a gear motor 8, equipped with a frequency converter 7 to change the speed of the carousel from 2 to 50 rpm. Turn on the pump 9 air supply, the required volume of which is regulated through the flow meter. Two mercury-quartz lamps 6 (for example, DRSh-100 brand) create an imitation of the effect of solar radiation on a bitumen film in rotating flasks to approximate the conditions of natural aging of bitumen.

Принцип работы аппарата для определения старения битумов основан на измерении потери массы битума до и после испытания.The principle of operation of the apparatus for determining the aging of bitumen is based on measuring the loss of bitumen mass before and after the test.

Пример.Example.

Для проведения испытания требуется следующее оборудование: стеклянные колбы 8 шт., термометр ртутный типа ТН-3 и ТН-7 по ГОСТ 400-80; палочка стеклянная или металлическая для перемешивания битума; весы лабораторные; щипцы; стакан фарфоровый или металлический; компрессор; емкость для разогрева вяжущего.For the test, the following equipment is required: 8 glass flasks, a mercury thermometer of the TH-3 and TH-7 type according to GOST 400-80; glass or metal stick for mixing bitumen; laboratory balance; forceps; porcelain or metal glass; compressor; capacity for heating the binder.

Перед испытанием образец битума, при наличии влаги, обезвоживают осторожным нагреванием без перегрева до температуры на 80-100°С выше ожидаемой температуры размягчения, но не ниже 120°С и не выше 180°С. Обезвоженный и расплавленный до подвижного состояния битум процеживают через сито и затем тщательно перемешивают до полного удаления пузырьков воздуха. Масса пробы битума около 150 г. Предварительно две колбы взвешиваются (приблизительно до 0,001 г), они будут использоваться для определения потери массы.Before testing, a sample of bitumen, in the presence of moisture, is dehydrated by careful heating without overheating to a temperature of 80-100 ° C above the expected softening temperature, but not lower than 120 ° C and not higher than 180 ° C. The bitumen dehydrated and melted to a mobile state is filtered through a sieve and then thoroughly mixed until all air bubbles are removed. The mass of the bitumen sample is about 150 g. Previously, two flasks are weighed (up to approximately 0.001 g), they will be used to determine the weight loss.

Проведение испытанияTest

На пульте управления 2 аппарата для определения старения битумов устанавливают заданную температуру 163°С, скорость вращения карусели 3 устанавливают 15 оборотов в минуту, время старения образцов устанавливают 85 мин. и прогревают климатическую камеру до заданной температуры.On the control panel 2 of the apparatus for determining the aging of bitumen, a predetermined temperature of 163 ° C is set, the speed of rotation of the carousel 3 is set at 15 rpm, the aging time of the samples is set to 85 minutes. and warm the climate chamber to a predetermined temperature.

Подготовленный к испытанию битум наливают в колбы по 50 г. После прогрева камеры термостата до заданной температуры колбы с битумом помещают в гнезда карусели, закрывают камеру и по восстановлению заданной температуры включают таймер времени старения, включают вращение карусели. Включают насос подачи воздуха, необходимый объем которого регулируют через расходомер. Включают одну или две ртутно-дуговые лампы в зависимости от задачи исследования.The bitumen prepared for testing is poured into flasks of 50 g each. After warming the thermostat chamber to a predetermined temperature, the flasks with bitumen are placed in the carousel sockets, the chamber is closed, and the aging timer is turned on to restore the set temperature, the carousel is turned on. Turn on the air supply pump, the necessary volume of which is regulated through the flow meter. One or two mercury-arc lamps are turned on, depending on the task of the study.

Подготовленный к испытанию битум помещают в колбы, которые устанавливают в гнездах карусели. Образцы прокручивают в климатической камере в течение 85 минут при температуре 163°С, карусель в испытательной камере движется со скоростью 15 оборотов в минуту. В образцы битума в печи вдувается воздушная струя под давлением в каждую колбу, когда колба очутится в самой низкой точке своего пути.The bitumen prepared for the test is placed in flasks, which are installed in the nests of the carousel. Samples scroll in the climate chamber for 85 minutes at a temperature of 163 ° C, the carousel in the test chamber moves at a speed of 15 revolutions per minute. An air stream is blown into the samples of bitumen in the furnace under pressure into each flask when the flask finds itself at the lowest point of its path.

Обработка результатовResults Processing

После того как старение закончилось, две колбы, служащие для подсчета потери в массе, охлаждают и взвешивают до 0,001 г. Процент потери массы выражается следующим образом:After aging has ended, the two flasks used to calculate the mass loss are cooled and weighed to 0.001 g. The percentage of mass loss is expressed as follows:

% изменения массы =(начальная масса-масса после старения)*100 начальная масса.% change in mass = (initial mass-mass after aging) * 100 initial mass.

Затем состаренный таким образом битум подвергают стандартным испытаниям.The bitumen thus aged is then subjected to standard tests.

Таким образом, с помощью аппарата для определения старения битумов можно оценить возможность применения исходной марки битума при приготовлении асфальтобетонных смесей для покрытия автомобильных дорог с учетом региональных климатических условий эксплуатации.Thus, using the apparatus for determining the aging of bitumen, it is possible to evaluate the possibility of using the original brand of bitumen in the preparation of asphalt mixtures for covering roads, taking into account regional climatic conditions of operation.

Используемые источникиSources used

1. «Термическая нагрузка во вращающейся колбе и определение изменения веса вследствие термической нагрузки» (Электронный магазин стандартов Din 52016-1988. Битумы. Определение изменения массы при термической нагрузке во вращающейся колбе» Режим доступа: http://nd.gostinfo.ru).1. "Thermal load in a rotating flask and determining the change in weight due to thermal load" (Din 52016-1988 Electronic Store of Standards. Bitumen. Determining the change in mass during thermal load in a rotating flask "Access mode: http://nd.gostinfo.ru) .

2. Климатическая камера для определения свойств старения битумов RFTOT; ASTM D 2872 (режим доступа http:www.petrotech.ru).2. Climatic chamber for determining the aging properties of RFTOT bitumen; ASTM D 2872 (access mode http: www.petrotech.ru).

Claims

An apparatus for determining the aging of bitumen, consisting of a climate chamber in which a carousel with sockets for 8 flasks is installed, a flow meter designed to control the amount of air flow supplied to the glass flasks, and a control panel, characterized in that it additionally contains two mercury-quartz lamps and the carousel drives a gear motor with a frequency converter to change the speed from 2 to 50 rpm.