13.bitum

7/31/2019 13.bitum

http://slidepdf.com/reader/full/13bitum 1/15

Dănuţ BABOR STUDIUL MATERIALELOR DE CONSTRUCŢII

498

30 .Lianţi organici -bitum penetraţia, punctul de înmuiere (I.B.), ductilitate,punct de rupere Fraass

(F),punct de picurare

Lianţii hidrocarbonaţi sunt materiale organice naturale sau artificiale,de culoare brun-negru, formate din amestecuri complexe de hidrocarburi,însoţite de combinaţiile lor cu oxigenul, sulful şi azotul.

Din categoria lianţilor hidrocarbonaţi fac parte:

bitumurile naturale şi artificiale, rezultate prin oxidarea naturală aţiţeiurilor, respectiv prin prelucrarea reziduurilor de distilare a lor(bitumuri de petrol);

gudroanele şi smoala, rezultate prin distilarea uscată (pirogenarea)lemnului sau cărbunilor.

Bitumurile şi gudroanele se caracterizează prin impermeabilitateridicată faţă de apă, stabilitate chimică la acizi şi alcalii, densitate mică(750-1350 kg/m3).

Din punct de vedere structural bitumul este un sistem dispers coloidalîn care mediul de dispersie este alcătuit din gidrocarburi fluid-vâscoase(petrolene şi maltene), iar dispersoidul este for mat din micele de asfaltene,carbene şi carboizi.

În funcţie de raportul între cele două faze ale sistemului dispers şi detemperatura la care se află, structura lianţilor hidrocarbonaţi se poate prezenta sub formă de de sol, sol-gel, sau gel, rezultând astfel proprietatea

determoplasticitate a acestor lianţi. La temperaturi ridicate, structura sol conferă lianţilor hidrocarbonaţifluiditate permiţând amestecarea lor cu agregate, respectiv impregnarea unor materiale(hârtie, carton, ţesături) sau realizarea de straturi subţiri pesuprafaţa elementelor de construcţii, în vederea hidroizolării lor. Prin răcire ,lianţii hidrocarbonati capătă rezistenţe mecanice întrucât structura gel leconferă consistenţă, dar dacă temperatura continuă să scadă ei devin rigizi şicasanţi.

7/31/2019 13.bitum



499

Întrucât bitumul ne reacţionează chimic cu majoritatea substanţelor chimice, principalele caracteristici calitative sunt cele referitoare laconsistenţă şi plasticitate.

Respectarea modalităţilor de ajungere la temperatura de determinare, precizată în normative, prezintă deosebită importanţă, întrucât prin structuralor, lianţii hidrocarbonaţi prezintă fenomenul de tixotropie.

Prelevarea bitumului pentru determinări se face din butoaie sau lăzide la o adâncime de minim 10 cm de la suprafaţa recipientului, dupăîndepărtarea stratului de la suprafaţă.

Se prelevează 2 kg de bitum care se introduc în cutii de lemn cu capacunde se păstrează până în momemtul efectuării determinărilor specifice.

Probele pentru încercări se pregătesc prin încălzirea lentă a bitumului, pe baie de nisip, la o temperatură cu (75…100)0C este punctul său de înmuiere presupus, amestecîndu-se continuu, cu termometrul sau cu baghetade sticlă, avînd grijă să nu se introducă aer în structură. Apoi bitumul topitse toarnă în recipientele necesare pentru executarea încercărilor, unde selasă să se răcească lent, la temperatura camerei, fiind ferite de curenţi de aer şi de praf.

Penetraţia (consistenţa) Consistenţa bitumurilor se exprimă prin rezistenţa opusă de acesteala pătrunderea în masa lor a unui ac cu formă şi dimensiuni standardizate,încărcat cu o anumită greutate, într -un timp normat.

Caracteristica poartă numele de penetraţie şi se exprimă prinadâncimea de pătrundere a acului, măsurată în zecimi de milimetru (grad de penetraţie). Aparatură şi materiale

Proba de bitum; termometru; penetrometru Richardson; cronometru;apă caldă,cristalizor.Proba este constituită dintr -o capsulă cu bitum, menţinută în baie de

apă (într -un cristalizor), timp de minimum 1 oră, la (25±0,5)0C. Apa în baietrebuie să depăşească înălţimea capsulei cu cel puţin 2 cm.

Penetrometrul Richardson, folosit pentru determinare (fig. 1.) estecompus dintr-un postament cu coloană, pe care culisează suportul

microcomparatorului şi al tijei.

7/31/2019 13.bitum



500

Fig.1. -Penetrometrul Richardson,

Masa sistemului tijă-ac este de 100 g.

Ansamblul ac-tijă-microcomparator poate fi mişcat pe verticală cuajutorul piuliţei de reglare, care se angrenează în filetul cu pas mare alcoloanei, astfel încât, la încercare, vârful acului să poată fi adus la nivelulsuprafaţei bitumului din capsulă.

Prin apăsarea butonului de declanşare, se eliberează tija, astfel încâtaceasta se deplasează pe direcţie verticală, sub acţiunea greutăţii proprii.Eliberarea butonului de declanşare reblochează tija, iar valoareadeplasării se citeşte pe microcomparator.

Capsula de penetraţie, confecţionată din metal sau sticlătermorezistentă, are formă cilindrică cu fund plat şi dimensiunistandardizate.Efectuarea determinării. Cristalizorul, cu capsula de bitum se aşează pe batiul aparatului şi,

acţionînd piuliţa de reglaj se coboară ansamblul purtător al acului, până când aceasta atinge suprafaţa bitumului din capsulă:

Se a pasă uşor tija microcomparatorului când aceasta atinge capătulsuperior al tijei aparatului şi se citeşte indicaţia (C1), ca citire “zero”.

7/31/2019 13.bitum



501

Se apasă, simultan, un cronometru şi butonul de blocaj al aparatului, pentru a elibera tija, menţinîndu-se astfel timp de 5 secunde, dupăcare butonul de blocaj se eliberează,

Se apasă uşor tija microcomparatorului până când aceasta atingecapătul superior al tijei aparatului şi se citeşte indicaţia (C2).

Diferenţa între cele două citiri (C1-C2), exprimată în zecimi de milimetru,reprezintă penetraţia.

Fiecare penetrare se execută la distanţa de cel puţin 1 cm faţă demarginea capsulei şi de celelalte penetrări. De asemenea, înaintea executăriifiecărei penetrări, acul trebuie şters cu o cârpă înmuiată în benzină sauwhite-spirt.

Rezultatele se înscriu în tabelul 1

Tabelul.1. Penetraţia bitumului.

Încercarea I II III IV V Media

Penetraţia

Punctul de înmuiere (I.B.) Punctul de înmuiere (I.B.) reprezintă temperatura la care o probă de

bitum,introdusă într -un inel, se înmoaie suficient ca să permită trecerea prininel a unei bile cu un anumit diametru şi o anumită masă. Aparatură şi materiale.

Probe de bitum; aparat “inel- bilă”; pahar Berzelius; gheaţă; sursă deîncălzire; cronometru, termometru.

Aparatul “inel- bilă” (fig.) este compus dintr-un cadru metalic, avînddouă plăci situate la o distanţă (Hn) precis cunoscută. Placa superioară este prevăzută cu lăcaşuri (găuri) deasupra cărora urmează a se aşeza inelele.

7/31/2019 13.bitum



502

Fig.2. – aparat inel bilă

Probele se realizează prin turnarea bitumului în inelele aşezate pe o placă de sticlă, unsă uşor cu un amestec din glicerină şi pudră de talc şi se

lasă să se răcească la temperatura camerei, cel puţin 30 de minute.

7/31/2019 13.bitum



503

Efectuarea determinării. Se înde părtează excesul de bitum din inele, prin tăiere cu un cuţit

încălzit, după care inelele se desprind de placa de sticlă şi se aşează în

lăcaşurile plăcii superioare a aparatului. Imediat, aparatul, cu inelele montate, ca şi bilele sunt introduse în

paharul Berzelius, în care este pregătită o baie de apă şi gheaţă, pentru a

obţine temperatura de +(5±1)0C, în care aparatul se menţine o durată de 15minute. Nivelul apei trebuie să fie la minimum 5 cm deasupra niveluluisuperior al inelelor.

Într-o durată de timp cât mai scurtă, se scoate aparatul din baia deapă, se elimină gheaţa rămasă, se aşează bilele, centrat, pe probele de bitumdin inele şi se reintroduce aparatul în baia de apă din paharul Berzelius.

Paharul se aşează pe un trepied prevăzut cu sită de azbest, şi seîncălzeşte cu ajutorul unui bec de gaz, a cărui flacără se reglează astfel încât

viteza de creştere a temperaturii băii să fie de (5±0,5)0C/minut. Dacă până latemperatura de 200C, nu s-a reuşit să se regleze viteza normată de creştere atemperaturii, încercarea se consideră ratată.

În timpul încălzirii se urmăreşte nivelul inferior al probelor de bitum

şi se citesc pe termometru temperaturile la care bitumul din fiecare inelatinge placa inferioară.

Fig.3 – principiu funcţionare aparat inel-bilă

7/31/2019 13.bitum



504

Rezultatele se înscriu în tabelul 2.

Tabelul.2. Punctul de înmuiere al bitumului

Proba I II III Media

Temperatura (0C)

Media valorilor temperaturilor, dacă nu diferă cu mai mult de 10Cîntre ele, reprezintă punctul de înmuiere al bitumului.

În cazul bitumurilor cu punct de înmuiere peste 800C , se foloseşteglicerină în locul apei distilate, determinarea începîndu-se de la temperatura

de (32±1)

0

C.Valoarea punctului de înmuiere serveşte la încadrarea bitumuluianalizat în categoriile standardizateDuctilitatea

Ductilitatea reprezintă lungimea firului ce se poate obţine prinîntinderea unei probe de bitum, la o anumită temperatură.

Ductilitatea este o caracteristică care se referă la plasticitateabitumurilor exprimând capacitatea lo r de a n u fisu ra cân d se află în strat

subţire. Aparatură şi materiale

probe de bitum; dictilometru Dow; termometru; cronometru; apăcaldă.

Proba se realizează prin turnarea bitumului într-o matriţă (fig.4),constituită dintr -o placă de bază (metalică) pa care se asamblează pieselecomponente ale matriţei. După turnare, proba este lăsată 30 de minute să serăcească în aer la temperatura camerei.

Fig.4 – matriţă ductilitate

7/31/2019 13.bitum



505

Ductilometrul Dow (fig.5.) este alcătuit dintr -o cuvă şi două plăci prevăzute cu ploturi de fixare a matriţelor. Una dintre plăci este fixă, iar cealaltă este mobilă fiind antrenată mecanic de un motor electric prin

intermediul unui şurub lung, cu viteza contantă de deplasare de 5 cm/minut.Alungirea probelor de bitum se citeşte pe o riglă ataşată gradată în cm, cuajutorul reperului ataşat pe placa mobilă.

Fig.5. - ductilometrul Dow

Efectuarea determinării În cuva ductilometrului se pregăteşte baia de apă, la temperatura de

încercare (o0C; 50C; 150C; 250C). Nivelul apei trebuie să fie cu minimum 45mm deasupra plăcilor. Densitatea apei, trebuie să fie egală cu cea abitumului, aceasta putînd fi realizată prin adăugare de alcool (pentru

reducerea densităţii) respectiv de glicerină sau clorură de calciu (pentrumărirea densităţii).

Se elimină excesul de bitum, prin tăiere cu un cuţit încălzit, şimatriţa se introduce în baia de apă, unde se menţine o durată de minimum1,5 ore.

Menţinând matriţa sub apă, proba se decofrează prin slăbireaşurubului de presare, desprinderea matriţei de pe placa de bază şiîndepărtarea pieselor laterale ale acesteia (fig.), şi se montează pe plăcile

7/31/2019 13.bitum



506

ductilometrului cu golurile semi-matriţei în ploturile plăcilor ductilometrului.

Se ataşează rigla, cu diviziunea “o” în dreptul reperului plăcii

mobile, şi se porneşte motorul electric de acţionare, urmărindu-se lungimeala care firul de bitum se rupe.

Rezultatele se înscriu în tabelul 3.Tabelul 3. Ductilitatea bitumului

Proba I II III Media

Lungimea(cm)

Punctul de rupere Fraass (F)Punctul de rupere Fraass (F) reprezintã temperatura la care o peliculã

de liant, aderentã pe o lamã elasticã din oţel, fisureazã la o încovoierenormatã.

Exprimã temperatura la care structura liantului corespunde stãrii gel.La aceastã temperaturã, liantul devine fragil materialele fisurând ladeformare.Aparatură şi materiale

Aparat Fraass (fig.6.), probă bitum, cronometru, amestec de răcireformat din gheaţă cu acetonă şi zăpadă carbonică Aparatul Fraass este alcătuit din:

• dispozitiv de fixare a plăcuţei (1) care constă din două tuburiconcentrice din material izolator termic. Ambele tuburi aledispozitivului de fixare sunt prevăzute la capătul inferior cu cîte otalpă din oţel prinsă rigid de tub conform fig.6.

• bulbul termometrului de formă cilindrică cu lungimea de 15 ...20mm • vas Dewar (3)• tub (4) de introducere a amestecului de răcire • tub (5) de aerisire

• orificiu de închidere• plăci elastice din oţel (minim 3 bucăţi) cu următoarele dimensiuni:

41±0,5 x 20±0.2 x 0,15±0,02 mm•

cronometru

7/31/2019 13.bitum



507

• amestec răcireformat din gheaţă cu sare , alcool etilic sau acetonă şizăpadă carbonică

• clorură de calciu sau silicagel

• sită cu ţesătură din sîrmă

Fig.6. – aparat Fraass

7/31/2019 13.bitum



508

Fig.7. – lamelă aparat Fraass

Pregătirea probei

se încălzeşte proba de bitum la 80...1000 C peste temperatura de

înmuire fără a depăşi temperatura de 2000

C şi se filtrează prin sitacu ţesătură din sîrmă

Plăcile metalice se spală cu solvent şi se şterg cu o cîrpă moale. Prinîncovoiere manuală I se stabileşte pe care parte a plăcuţei seformează curbura. Bitumul trebuie aplicat pe partea exterioa- \ ră asuprafeţei curbate a plăcii metalice

Din proba de bitum pregătită se cîntăresc pe fiecare placă 0,4±0,01g

Plăcile metalice cu bitum se aşază pe o suprafaţă încălzită şi se întinde stratul de bitum uniform pe toată suprafaţa plăcilor.

Pentru înlăturarea bulelor de aer existente în bitum se trece o flacărămică cu lungimea de 5 ... 10 mm pe suprafaţa bitumului, foarterepede pentru a evita o supraîncălzire locală. Durata totală aîncălzirii trebuie să fie de 8 ... 10 minute.

Plăcile metalice astfel pregătite se lasă la temperatura camerei min.30 minute şi max. 4 ore, într-un loc ferit de praf.

7/31/2019 13.bitum



509

Pregătirea aparatului

Spaţiul dintre eprubeta (2) şi vasul Dewar (3) se umple prin tubul deintrare (4) cu acetonă pînă la jumătatea înălţimii acestuia.

Placa metalică pregătită se montează între tălpile dispozitivului defixare. Acesta se introduce în eprubeta dispozitivului de răcire.

Termometrul (6) se introduce apoi în tubul interior al dispozitivului defixare astfel încît bulbul să se găsească la jumătatea plăcii metalice.

Mod de lucru

Se începe îndoirea plăcii la o temperatură cu circa 10°C mai mare decîttemperatura presupusă pentru punctul de rupere

Îndoirea şi redresarea plăcii se realizează prin rotirea uniformă amanivelei înainte şi înapoi cu o viteză de o rotaţie pe secundă.

În momentul îndoirii maxime distanţa între tălpile de oţel trebuie să fiede 36,5+0,1 mm.

Durata procesului de îndoire şi redresare trebuie să fie de 25 secunde şisă se repetă la începutul fiecărui minut următor.

Se citeşte temperatura la care apare prima fisură pe pelicula de bitum. Se fac cel puţin 3 determări.

Diferenţe admise

Pentru acelaşi operator şi acelaşi aparat diferenţa maximă admisă întredouă determinări ste de 1°C.

Pentru operatori şi aparate diferite diferenţa maximă admisă între douădeterminări este de 3°C.

Punct de picurare Ubbelohde

Prin punct de picurare se înţelege temperatura la care sub greutate proprie bitumul începe să picure. Determinarea se face cu aparatul Ubbelohde, prezentat în fig.8

7/31/2019 13.bitum



510

Fig.8. - aparatul Ubbelohde

În care:1-dop de plută pentru fixarea termometrului cu manşon şi niplu;

2-epruvetă sticlă; 3-ulei de vaselină sau apă; 4-pahar Berzelius;5-niplu din alamă nichelată; 6- picătură de bitum; 7-hârtie albă de filtru cu diametrul de 20-25 mm8-termometru;

9-manşon de legătură între termometru şi niplu

7/31/2019 13.bitum



511

Efectuarea determinării

• Se introduce bitumul în niplu, având grijă să nu se formeze bulede aer;

• Ansamblul se menţine la temperatura de laborator 20-250C;• Se montează niplul în manşonul cu termometru;

• Se introduce ansamblul în apă (la produsele care au punctul depicurare sub 900C) sau ulei de vaselină (la produsele cu unpunct de înmuiere peste 900C).

• Se încălzeşte aparatul cu o flacără mare la început (până la otemperatură cu 10-15 0C sub punctul de picurare presupus), apoi

cu o flacără mică, astfel încât să se obţină o viteză de creştere cuun grad pe minut.

• Se notează temperatura la care cade prima picătură de bitum dinniplu.

• Se fac 3 determinări şi se calculează media aritmetică.

Anexe

Anexa 1. Principalele caracteristici ale bitumurilor pentru drumuri

Tip şi simbol

Caracteristică

D25/4

0

(A)

D40/5

0

(B)

D50/8

0

(C)

D80/1

20

(D)

D120/1

80

(E)

D180/20

0

(F)

Punct I.B. (0 C) 57-67 55-60 48-55 43-49 39-45 38-42

Ductilitatea la 25 0 C

(cm)

>25 >70 >100 >100 >100 >100

Punct F (0 C) <-10 <-12 <-12 <-15 <-17 <-17

Densitatea la 150 C (

Kg/m3 )1,000 998 995 992 990 990

Bitumurile pentru drumuri se clasifică în şase clase, în funcţie de valoarea penetraţiei, determinată la temperatura de 25o C.

7/31/2019 13.bitum



512

Principalele caracteristici ale bitumurilor pentru hidroizolaţii

Tip şi simbol

Caracteristică H 38/42 H 45/55 H 68/75 H 80/90

Penetraţia la 250 C(1/10 mm) >180 >40 >35 >20

Ductilitatea la 25 0 C (cm) >100 >80 >4 >3

Punct F (0 C) <-17 <-10 <-12 <-10

Se fabrică în patru clase caracterizate prin valoarea punctului I.B.

Principalele caracteristici ale bitumurilor industriale

Tip şi simbol

Caracteristică I 45/55 I 60/70 I 85/95 I 85/100

Penetraţia la 250 C(1/10 mm) >40 15-40 - 5-20

Subst.solubile în solvenţiorganici (%)

>99 >99 >99 >99

Conţinut de parafină (%) <2 <2 <2 <6,5

Se fabrică în patru tipuri caracterizate prin valoarea punctului I.B.

13.bitum

Documents

Transcript of 13.bitum