Пенетра́ция (рабочее смачивание) (лат. penetratio — проникать) — мера проникновения конусного тела в вязкую среду, употребляемая для характеристики консистенции (густоты) веществ. Пенетрационные методы измерения особенно полезны в случае веществ, которые меняют свои реологические свойства при перемешивании.
Обычно пенетрация выражается в числах пенетрации по глубине погружения конуса пенетрометра с определённой стандартной формой и массой в исследуемом веществе, под воздействием силы тяготения, в течение стандартизованного времени (обычно 5 с). Измерение проводится при стандартизованной температуре (обычно 25 °C).
В густую среду конус проникает меньше — число пенетрации меньше. Пенетрация, как правило, не отражает реологических свойств веществ (например, смазок) в конкретных условиях работы.
Понятие сопротивления пенетрации используется в почвоведении. Также часто называют сопротивлением расклиниванию. Измеряется с помощью прибора пенетрометра.
Пенетро́метр — прибор для измерения консистенции полужидких материалов путём определения глубины проникновения испытательного тела стандартных размеров и массы в испытываемую среду. Измеряет Число пенетрации.
ДУКТИЛОМЕТР ДЛЯ БИТУМА ДМ-1-БМ | дуктилометр автоматический
Нормативные документы
В промышленности действуют следующие стандарты на пенетрационные методы измерения различных сред:
ASTM D 5 Standard Test Method for Penetration of Bituminous Materials («Определение пенетрации битумных материалов»)
ГОСТ 11501 «Битумы нефтяные. Метод определения глубины проникания иглы»
ГОСТ 5346 «Смазки пластичные. Методы определения пенетрации пенетрометра с конусом»
ГОСТ 1440 — конструкция пенетрометра
Поиск среди стандартов ISO можно осуществить здесь [1].
Литература
- ГОСТ 11501-78. Битумы нефтяные. Метод определения глубины проникания иглы.
Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 14 мая 2011.
- Физические величины
- Почвоведение
- Реология
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое «Пенетрация (нефтепродукты)» в других словарях:
пенетрация — Показатель, указывающий глубину проникновения конуса иглы под действием собственной силы тяжести в испытуемый нефтепродукт в течение заданного времени. [ГОСТ 26098 84] Тематики нефтепродукты EN penetration … Справочник технического переводчика
Требования — 5.2 Требования к вертикальной разметке 5.2.1 На поверхность столбиков, обращенную в сторону приближающихся транспортных средств, наносят вертикальную разметку по ГОСТ Р 51256 в виде полосы черного цвета (рисунки 9 и 10) и крепят световозвращатели … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
snip-id-9182: Технические спецификации на виды работ при строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог и искусственных сооружений на них — Терминология snip id 9182: Технические спецификации на виды работ при строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог и искусственных сооружений на них: 3. Автогудронатор. Используется при укреплении асфальтобетонного гранулята… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
«Контроль качества при проведении земляных работ в дорожном строительстве»
Технические спецификации на виды работ при строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог и искусственных сооружений на них — Терминология Технические спецификации на виды работ при строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог и искусственных сооружений на них: 3. Автогудронатор. Используется при укреплении асфальтобетонного гранулята битумной эмульсией.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Источник: dic.academic.ru
Определение вязкости (пенетрации) битума
Нефтяные битумы представляют собой материалы черного или темно-коричневого цвета – смесь высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных.
При нормальной температуре нефтяные битумы – вязко пластичные или твердые вещества. При повышении температуры они размягчаются и становятся текучими, жидкими материалами. При понижении температуры вязкость их увеличивается, они становятся твердыми и хрупкими.
Битумы применяются в качестве вяжущего при приготовление асфальтобетонной смеси, битумных эмульсий, получения кровельных и гидроизоляционных материалов, гидроизоляции в общестроительных работах и др.
Различают несколько видов нефтяных битумов:
В зависимости от вязкости при нормальной температуре битумы разделяют на твердые, вязкие и жидкие.
В зависимости от глубины проникания иглы при 25 о С вязкие дорожные нефтяные битумы подразделяются на следующие марки: БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300, БН 60/90, БН 90/130, 130/200, БН 200/300.
Глубина проникания характеризует вязкость битума, то есть способность сопротивляться прониканию в него другого, более твердого тела. Вязкость битумов определяют на специальном приборе – пенетрометре по глубине проникания иглы в битум при определенной температуре. Для дорожных битумов глубину проникания определяют при 25 о С и 0 о С.
Пенетрометры в основном состоят из основания и стойки, на которой крепится шкала со стрелкой, приводящаяся в движение кремальерой. На нижнем кронштейне пенетрометров закреплён неподвижный стержень, который удерживается пусковой кнопкой с грузом и иглой. При нажатии на кнопку стержень свободно опускается вниз. Масса подвижной части составляет 100гр при определении пенетрации при 25 о С и 200г при 0 о С.
Перед началом испытания битум нагревают до подвижного состояния, при наличии влаги его обезвоживают путем нагрева до температуры на 90 °С выше температуры размягчения, но не выше 180 °С (для дорожных битумов — не выше 160 °С) при осторожном перемешивании, избегая местных перегревов. Время нагревания битума при указанных условиях не должно превышать 30 мин.
Затем его наливают в небольшую медную чашечку диаметром 5,5 см и высотой 4 см и охлаждают на воздухе при 18-30 °С, предохраняя образец от пыли. Продолжительность охлаждения 60-90 мин при испытании битума с глубиной проникания иглы до 250 и 90-120 мин с глубиной проникания иглы более 250.
Затем чашку с битумом помещают в воду с температурой 25 °С (0 о С) и выдерживают при этой температуре 1 ч (колебания температуры воды в ванне не должны превышать ±0,1°С).
После того как битум приобрёл температуру воды (25 о С или 0 о С), чашку с образцом битума вынимают из бани для термостатирования и помещают в плоскодонный сосуд вместимостью не менее 0,5 дм , наполненный водой так, чтобы высота жидкости над поверхностью битума была не менее 10 мм, температура воды в сосуде должна соответствовать температуре испытания.
Сосуд устанавливают на столбик пенетрометра и подводят острие иглы к поверхности битума так, чтобы игла слегка касалась ее .
Правильность подведения иглы к поверхности битума проверяют с помощью зеркальца при освещении поверхности образца источником направленного холодного света.
Доводят кремальеру до верхней площадки плунжера, несущего иглу, и устанавливают стрелку на ноль или отмечают ее положение, после чего одновременно включают секундомер и нажимают кнопку пенетрометра, давая игле свободно входить в испытуемый образец в течение 5 с, при определении пенетрации для 25 о С (60 с при 0 о С) , по истечении которых отпускают кнопку. После этого доводят кремальеру вновь до верхней площадки плунжера с иглой и отмечают показание пенетрометра.
Если пенетрометр полуавтоматический, то устанавливают шкалу или стрелку на ноль и приводят в действие механизм, который по истечении 5 с (60 с) выключается сам.
Пенетрометр автоматический для нефтепродуктов (битумов) Линтел ПН-20
Показателем пенетрации служит число делений шкалы (цена деления 0,1 мм).
Опыт повторяют не менее трех раз, опуская иглу в различных точках поверхности образца битума, отстоящих от краев чашки и друг от друга не менее чем на 10 мм . После каждого погружения иглу очищают от битума бензином и насухо вытирают. Среднее из трех определений дает величину пенетрации битума. Расхождение между результатами отдельных (параллельных) испытаний не должно превышать 5% величины меньшего из них.
Очень важно во время проведения опыта строго следить за температурой воды, в которой находится битум, подливая горячую воду для поддержания температуры 25°С.
Показатель глубины проникания характеризует основное свойство битума – вязкость – и входит в обозначение марки всех видов битумов.
Источник: mosstroylab.ru
Индекс пенетрации вязкого битума
Индекс пенетрации — это характеристика термочувствительности битумных компонентов. Для оценки также применяется более простой параметр — интервал пластичности. Он определяется как разница температур размягчения и хрупкости.
Индекс пенетрации можно получить по следующей формуле согласно ГОСТ22245-90:
где А = (2,9031-lgП25)/(tp-25)
П25 — глубина проникания иглы в битум при 25°C, 0,1мм;
tp — температура размягчения, °C.
Для возведения дорог больше всего подходят битумы с ИП в промежутке от -2 до +2 при диапазоне пластичности 55 — 75°C. Материал с показателем меньше -2 имеет большую погодоустойчивость, при одновременно более низкой температурой размягчения и высоким температурным параметром хрупкости. Битумы с ИП более +2 не так теплочувствительны, однако проявляют малорастяжимость и меньшую стойкость к погодным условиям. Нахождение индекса пенетрации основано на связи температуры размягчения и глубины проникновения иглы.
Определение нахождения водорастворимых веществ
Сцепление с минеральной подложкой
Интенсивность сцепления показывает, насколько вяжущее вещество способно удерживаться на поверхности минерального материала. Способность минералов удерживать битумную пленку выявляется в ходе кипячения. Чем больше смеси осталось на минералах, тем лучше их качество. Битумы с наилучшими параметрами сцепления обеспечивают сохранность дорожного полотна, менее подвержены влиянию эрозии, появлению трещин.
Температура вспышки
Параметр определяет температурный показатель, при котором газообразные соединения, смешавшиеся с воздухом, вспыхивают на непродолжительное время при действии открытого огня. Данный показатель важен для процессов установления безопасного технологического плавления вяжущих материалов, а также для перемешивания их с наполнителями. Он рассчитывается с помощью специального прибора с тиглем.
Узнать больше о различных свойствах битумов и их марках можно, связавшись со службой поддержки. Мы всегда рады ответить на все интересующие потенциального клиента вопросы и дать рекомендации как по телефону, так и с помощью формы обратной связи.
Источник: bitumtech.ru
Что такое пенетрация в дорожном строительстве
Для классификации товарных битумов по сортам в зависимости от их качества разработаны и применяются различные методы испытания. Эти методы утверждены стандартами разных стран.
Целью общепринятых методов испытания качества битумов является определение их консистенции, чистоты и теплостойкости. Для определения консистенции предложено много методов, позволяющих установить ее зависимость от вязкости. Битумы характеризуют и сравнивают по степени текучести при определенной температуре или по температуре определения некоторых свойств.
К таким показателям, характеризующим свойства твердых битумов, относятся глубина проникания стандартной иглы (пенетрация), температура размягчения, растяжимость в нить (дуктильность), температура хрупкости. Эти исследования, строго говоря, не эквивалентны прямому определению вязкости, но находят широкое практическое применение, потому что позволяют быстро характеризовать консистенцию битума. К основным показателям, характеризующим свойства битумов, можно также отнести адгезию, поверхностное натяжение на границе раздела фаз, когезию, тепловые, оптические и диэлектрические свойства. К числу сопоставимых показателей, кроме того, можно отнести потерю массы при нагревании и изменение пенетрации после него, растворимость в органических растворителях, зольность, температуру вспышки, плотность, реологические свойства.
Некоторые показатели определяют как для исходного битума, так и для битума после прогрева, который имитирует процесс старения. Стандартами задаются определённые значения показателей качества, что отражает оптимальный состав битума. Этот состав может быть различным для разных областей применения битумов.
Пенетрация
Пенетрация — показатель, характеризующий глубину проникания тела стандартной формы в полужидкие и полутвердые продукты при определенном режиме, обусловливающем способность этого тела проникать в продукт, а продукта — оказывать сопротивление этому прониканию. Пенетрацию определяют пенетрометром, устройство которого и методика испытания даны в ГОСТ 11501—78; за единицу пенетрации принята глубина проникания иглы на 0,1 мм.
Пенетрация дорожных нефтяных битумов различных марок при 25 °С, нагрузке 100 Г, в течение 5 сек составляет 40—300*0,1 мм, а при 0 °С, нагрузке 200 Г, в течение 60 сек— от 13 до 50*0,1 мм. Таким образом, в зависимости от температуры, нагрузки и длительности проникания иглы значение пенетрации существенно изменяется. Поэтому условия ее определения заранее оговаривают.
Пенетрация косвенно характеризует степень твердости битумов. Чем выше пенетрация битума при заданной температуре размягчения и при заданной пенетрации — температура размягчения битума, тем выше его теплостойкость. Получить битумы с высокой теплостойкостью можно соответствующим подбором сырья, технологического способа и режима производства.
Температура размягчения
Температура размягчения битумов — это температура, при которой битумы из относительно твердого состояния переходят в жидкое. Методика определения температуры размягчения условна и научно не обоснована, но широко применяется на практике. Испытание проводят по ГОСТ 11506—73 методом «кольцо и шар» (КиШ), а также иногда методом Кремер — Сарнова.
Индекс пенетрации — показатель, характеризующий степень коллоидности битума или отклонение его состояния от чисто вязкостного. По индексу пенетрации битумы делят на три группы.
1) Битумы с индексом пенетрации менее -2, не имеющие дисперсной фазы или содержащие сильно пептизированные асфальтены (битумы из крекинг-остатков и пеки из каменноугольных смол). Эластичность таких битумов очень мала или практически равна нулю.
2) Битумы с индексом пенетрации от — 2 до +2 (остаточные и малоокисленные).
3) Битумы с индексом пенетрации более +2 имеют значительную эластичность и резко выраженные коллоидные свойства гелей. Это окисленные битумы с высокой растяжимостью.
Температура хрупкости
Температура хрупкости — это температура, при которой материал разрушается под действием кратковременно приложенной нагрузки. По Фраасу — это температура, при которой модуль упругости битума при длительности загружения 11 сек для всех битумов одинаков и равен 1100 кГ/см2 (1,0787-108 н/м2). Температура хрупкости характеризует поведение битума в дорожном покрытии: чем она ниже, тем выше качество дорожного битума. Окисленные битумы имеют более низкую температуру хрупкости, чем другие битумы той же пенетрации.
Температура хрупкости дорожных битумов обычно колеблется в пределах от —2 до — 30 °С. Для ее определения применяют метод, описанный в ГОСТ 11507-78 с дополнением по п. 3.2.
Дуктильность
Растяжимость (дуктилъностъ) битума характеризуется расстоянием, на которое его можно вытянуть в нить до разрыва. Этот показатель косвенно характеризует также прилипаемость битума и связан с природой его компонентов. Дорожные нефтяные битумы имеют высокую растяжимость — более 40 см. Повышение растяжимости битумов не всегда соответствует улучшению их свойств. По показателю растяжимости нельзя судить о качестве дорожных битумов, так как условия испытания (растяжение со скоростью 5 см/мин) отличаются от условий работы битума в дорожном покрытии.
Растяжимость битумов при 25 °С имеет максимальное значение, отвечающее их переходу от состояния ньютоновской жидкости к структурированной. Чем больше битум отклоняется от ньютоновского течения, тем меньше его растяжимость при 25°С, но достаточно высока при 0°С. Битум должен обладать повышенной растяжимостью при низких температурах (0 и 15°С) и умеренной при 25°С.
Методика и устройство прибора для определения растяжимости битумов приведены в ГОСТ 11505—75.
Вязкость
Вязкость битумов более полно характеризует их консистенцию при различных температурах применения по сравнению с эмпирическими показателями, такими, как пенетрация и температура размягчения. Ее легко и в более короткий срок можно измерить при любой требуемой температуре производства и применения битума. Желательно, чтобы битум при прочих равных показателях обладал наибольшей вязкостью при максимальной тем¬пературе применения и имел как можно более пологую вязкостно-температурную кривую. При температуре ниже 40 °С битум подобен твердообразным системам, при температурах от 40 до 140 °С — структурированным жидкостям, при температуре выше 140 °С — истинным жидкостям. Битумы ведут себя как истинная жидкость, когда их вязкость понижается до 102— 103пз.
Вязкость битумов определяют в вискозиметрах Энглера, Сейболта и Фурола, методом падающего шара, в капилляре Фенске, на ротационном вискозиметре, реовискозиметре, консистометре и др.
Дорожные битумы разделяют на вязкие и жидкие.
Вязкие битумы используют в качестве вяжущего материала при строительстве и ремонте дорожных покрытий. Основное количество таких битумов вырабатывается в России в соответсвии с ГОСТ 22245-90.
Жидкие битумы предназначены для удлинения сезона дорожного строительства. В соответствии с ГОСТ 11955-82 их получают смешением вязких битумов БНД с дистиллятными фракциями — разжижителями. После укладки покрытия разжижитель постепенно испаряется.
Реология битумов
Реология (от греч. rheos — течение, поток), наука о деформациях и текучести вещества. Реология рассматривает процессы, связанные с необратимыми остаточными деформациями и течением разнообразных вязких и пластических материалов (неньютоновских жидкостей, дисперсных систем и др.), а также явления релаксации напряжений, упругого последействия и т.д.
Реология битумов изучена недостаточно. Основными показа¬телями, определяемыми при исследовании реологических свойств битумов в диапазоне температур приготовления и укладки смеси, а также эксплуатации покрытия, являются вязкость и деформативные характеристики битума (модуль упругости, модуль деформациии др.). Поведение битума под действием внешних деформирующих сил определяется комплексом механических свойств, к которым относятся вязкость, упругость, пластичность, хрупкость, усталость, ползучесть, прочность. Каждое свойство зависит от температуры и характера напряженного состояния и связанно с межмолекулярными взаимодействиями и наличием структуры. Реологические свойства не должны значительно изменяться при нагреве битума в битумных котлах, приготовлении и укладке смеси и в течение длительного времени службы.
По реологическим свойствам битумы делятся на три типа:
1) вещества, течение которых под действием постоянного напряжения сдвига подчиняется закону Ньютона, когда напряжение снимают, наступает состояние неэластичной упругости. Сюда можно отнести вязкие неколлоидные жидкости, неэластичные или слабоэластичные золи.
2) Вещества, у которых при постоянном напряжении сдвига скорость сдвига после начала деформации снижается и через некоторое время становится почти постоянной, когда напряжение снимают, эластичность частично восстанавливается, коллоидное состояние битумов этого типа золь-гель.
3) При постоянном напряжении сдвига в начале деформации скорость течения снижается до минимума, а затем повышается, если приложенное напряжение сдвига больше некоторого определенного значения, после того как напряжение снято, упругость восстанавливается, битумы этого типа имеют структуру геля.
Растворимость
В основе большинства существующих методов анализа битумов лежит различие в растворимости их компонентов в ряде органических растворителей. Впервые деление, основанное на этом принципе, предложил Ричардсон, раз¬деливший битумы на растворимые в бензине мальтены и нерастворимые в этом растворителе асфальтены. Впоследствии Маркуон с помощью адсорбции на фуллеровой земле разделил мальтены на масла и смолы. В основном эта ме¬тодика сохранилась и до настоящего времени, но появилось большое количество ее разновидностей, позволяющих получить более узкие, но менее представительные фракции.
Требования к качеству
Применение битума как одного из наиболее известных инженерно-строительных материалов основано на его адгезионных и гидрофобных свойствах. Область применения битума достаточно широка: он применяется при производстве кровельных и гидроизоляционных материалов, в резиновой промышленности, в лакокрасочной и кабельной промышленности, при строительстве зданий и сооружений и т.д. Кровельные битумы применяют для производства кровельных материалов. Их разделяют на пропиточные и покровные (соответственно для пропитки основы и получения покровного слоя). Изоляционные битумы используют для изоляции трубопроводов с целью защиты их от коррозии.
Главным же потребителем битума является дорожное строительство (около 90 %), в первую очередь, из-за того, что нефтяной битум является самым дешевым и наиболее универсальным материалом для применения в качестве вяжущего при устройстве дорожных покрытий. Использование битумов в дорожном строительстве позволяет покрытию дорог выдерживать повышенные статические и динамические нагрузки в широком интервале температур при сохранении длительной жизнеспособности и погодоустойчивости.
Вязкие битумы, применяемые в дорожном покрытии, используются как вяжущее между каменными материалами. Долговечность дорожного покрытия во многом зависит от марки применённого битума и его качества. При строительстве и ремонте дорог битум может быть разжижен растворителем (керосиновая фракция). Разжиженные битумы разделяются на быстро-, средне- и медленно затвердевающие марки.
Для предварительной обработки поверхностей применяют битумные эмульсии, которые готовят с применением коллоидных мельниц, добавляя к битуму воду и эмульгаторы. Более подробно рассмотрим битумы различного назначения.
Дорожный
Качество дорожного битума в основном определяет долговечность дорожных покрытий. Появление трещин на дорожном покрытии означает, что оно на 85% исчерпало срок службы. Установлено, что показатель «температура хрупкости» битума характеризует время до начала интенсивного трещинообразования дорожного полотна, так как его определение показывает наиболее опасное состояние дорожного покрытия при резких перепадах температур в зимнее время. Соотношение физико-химических показателей битумов БНД обеспечивает дорожному покрытию наибольшую сдвигоустойчивость, трещиностойкость, длительную водо- и морозостойкость.
Долговечность дорожного покрытия во многом зависит от марки применённого битума и его качества. С требованиями, предъявляемыми к качеству дорожных битумов, можно ознакомится в таблице ниже.
Источник: www.newchemistry.ru