UNIWERSYTET WARMIŃSKO- MAZURSKI
W OLSZTYNIE
WYDZIAŁ NAUK TECHNICZNYCH
BUDOWNICTWO

Sprawozdanie z ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu

„Materiały budowlane”

TEMAT: Badanie temperatury mięknienia oraz penetracji asfaltów i ocena gatunku badanych asfaltów.

Jan Kowalski
II rok Budownictwo

Gr. 1a

2007/2008

Olsztyn, styczeń 2008

Asfalt jest materiałem wiążącym, lepiszczem organicznym, służy do łączenia elementów budowlanych. Swoje właściwości wiążące zawdzięcza procesom adhezji i kohezji.

Źródłem asfaltów są złoża naturalne znajdujące się w pobliżu złóż ropy naftowej po odparowaniu w sposób naturalny lżejszych frakcji. Większość asfaltów uzyskuje się jednak w wyniku destylacji frakcyjnej ropy naftowej jako końcowy produkt. Złoża ropy naftowej różnią się składem chemicznym. Z niektórych złóż uzyskuje się więcej asfaltu a mniej frakcji lekkich np. benzyny, a z innych odwrotnie.

Asfalty są mieszaniną głównie węglowodorów alifatycznych (łańcuchowych). Mają konsystencję gęstoplastyczną lub twardą i są rozpuszczalne w dwusierczku węgla CS₂.

Cechą charakterystyczną asfaltów jest ich rozpuszczalność w większości rozpuszczalników naturalnych takich jak:

• CS₂

• Chlorofol CHCl₃

• Benzen C₆H₆ i jego pochodne, np. toluen C₆H₅CH₃

• Czterochlorek węgla CCl₄

O przydatności asfaltów w budownictwie a szczególnie drogownictwie decydują następujące właściwości techniczne:

• gęstość ok. 1035 kg/m³

• temperatura mięknienia ok. 50˚C

• penetracja

• ciągliwość

• temperatura zapłonu i palenia

• temperatura łamliwości

• ilość substancji nierozpuszczalnych w CS₂

Temperaturę mięknienia bada się metodą tzw. pierścień- kula. Pierścienie należy napełnić asfaltem, nałożyć na nie kulki stalowe, zanurzyć w H₂O, podnosić temperaturę do momentu kiedy kulka stalowa przebije warstwę asfaltu.

Penetracja- bada się głębokość zanurzenia igły o określonej masie w badanym asfalcie. Badanie wykonuje się za pomocą penetrometru.

Wszystkie badania właściwości technicznych asfaltu wykonuje się w odpowiednich normowych temperaturach.

Ciągliwość- określa się długość nitki asfaltowej otrzymanej przy rozciąganiu znormalizowanej próby.

Temperatura łamliwości bada się w aparacie Frassa, określa się temperaturę w której cienka o znormalizowanych wymiarach błonka asfaltowa naniesiona na znormalizowaną płytkę metalową ulega złamaniu przy zginaniu. Jest to wskaźnik odporności asfaltu na niskie temperatury.

Rozpuszczalność w CS₂- wykonuje się w aparacie Soxleta do ekstrakcji.

Gatunki asfaltów w zależności od wymienionych właściwości technicznych i ich symbole:

gatunek	20/30	30/45	35/50
Penetracja w temp. 25˚C	20-30	30-45	35-50
Temperatura mięknienia ˚C	55-63	52-60	50-58

Gatunek asfaltu jest ściśle związany z penetracją. Gatunek 20/30, 30/45 jest zależny od wartości penetracji. Im wyższa temperatura topnienia i niższa penetracja tym asfalt jest lepszy.

Zastosowanie asfaltów:

• do betonów asfaltowych stosowanych w drogownictwie

• do poszczególnych warstw nawierzchni drogowej należy stosować:

• beton asfaltowy o strukturze zamkniętej do warstwy ścieralnej

• beton asfaltowy o strukturze częściowo zamkniętej do warstw wiążących i wyrównawczych

• beton asfaltowy o strukturze zamkniętej (ścisły) o objętości wolnych przestrzeni od 1,5 do 4,5%

• beton asfaltowy półścisły o objętości wolnych przestrzeni od 4,5 do %

Masa mineralna asfaltowa - mieszanka mineralna (kruszywo) otoczona odpowiednią ilością asfaltu drogowego.

Asfalty służą do produkcji emulsji asfaltowych (materiał ekologiczny bez rozpuszczalników organicznych) i asfaltów upłynnionych ( z rozpuszczalnikami organicznymi).

WYKONANIE ĆWICZENIA

1. Temperatura mięknienia.

Oznacza się zgodnie z normą PN-EN 1427:201 „Asfalty i produkty asfaltowe- oznaczanie temperatury mięknienia- metoda pierścieni kula”.

Kolejne czynności:

1. Próbkę badanego asfaltu należy roztopić w temperaturze 80-100˚C lub w wyższej dla asfaltów o temperaturze mięknienia wyższej

2. Roztopiony asfalt wlewa się do dwóch pierścieni uprzednio również ogrzanych w suszarce, które umieszcza się na płytce mosiężnej (u nas stalowej) lub szklanej uprzednio powleczonej cienką warstwą mydła płynnego lub gliceryny w celu zabezpieczenia przed przylepieniem do metalowej podstawki. Pierścienie z asfaltem powinny przebywać w nich ok. 0,5 h, w temperaturze 25˚C (+-5˚C). Nadmiar asfaltu usuwa się rozgrzanym nożem.

3. Pierścienie ustawia się w statywie, zanurza w wodzie i czeka ok. 0,5 h, następnie ostrożnie nakłada się na pierścienie kulki.

4. Statyw zanurza się w zlewce z wodą i termometrem i ustawia na palniku. Przyrost temperatury powinien wynosić ok. 5˚C na minutę. Należy śledzić wskazania termometru. Temperatura w której kulka lub asfalt dotkną dolnej płytki aparatu jest temperaturą mięknienia. Jako wynik podaje się średnią z co najmniej dwóch pomiarów o temp. mięknienia <50˚C i o 4˚C dla asfaltów o temperaturze mięknienia >50˚C

5. WYNIKI POMIARU.

1 ASFALT	2 ASFALT
Temperatura po upływie minuty	temperatura po upływie minuty
20	18
25	21,5
29	26
34	30
38	35
43	39
47	43
51	47
55 opada pierwsza kulka	51
57 opada druga kulka	52 opada pierwsza kulka
	53 opada druga kulka
Gatunek 20/30	Gatunek 30/45

2. Penetracja asfaltów

Pomiaru dokonuje się zgodnie z normą PN-EN-1426 zamiast PN-84/C-04134 „Asfalty i produkty asfaltowe. Oznaczanie penetracji igłą”

Badanie wykonuje się w aparacie- penetrometrze. Penetracja asfaltów jest to głębokość na jaką zanurza się w badanym asfalcie igła penetracyjna pod obciążeniem 100g w temperaturze 25˚C w czasie 5 sekund. Jednostką penetracji jest liczba niemianowana odpowiadająca 0,1 m igły penetracyjnej ( w normie wiersz drugi* 0,1mm)

Urządzenie (penetrometr) automatyczny lub ręczny składa się z:

• igły penetracyjnej

• metalowego naczynia cylindrycznego

• łaźni wodnej

• termometru z dokładnościa 0,1˚C

• stopera

Czynności:

1. Badanym roztopionym asfaltem należy napełnić naczynka i wstawić do ochłodzenia w łaźni na okres 2 h

2. Ustawić penetrometr na pomocą poziomicy

3. Wmontować igłę przemytą toluenem lub benzenem

4. Ustawić penetrometr w pozycji 0 (igła penetrometru powinna dotykać powierzchni asfaltu), odczytać wskazania na tarczy penetrometru, zwolnić sworzeń penetrometru umożliwiając swobodne zanurzenie igły w asfalcie w czasie 5 sekund. Wykonać co najmniej 3 pomiary dla każdej z 2 prób, każdorazowo przecierając igłę toluenem lub benzenem. Odczytać wskazania na tarczy penetrometru po każdym pomiarze. Za wynik przyjmuje się średnią z 3 pomiarów. Różnica między kolejnymi pomiarami nie powinna być większa od 4% wartości średniej dla Δ<50 jednostek i 5% wartości średniej dla Δ>50 jednostek.

5. Określić na podstawie penetracji gatunek asfaltu w oparciu o normę PN-EN 12591 „Asfalty i produkty asfaltowe. Wymagania dla asfaltów drogowych”

6. WYNIKI POMIARÓW.

ASFALT 1
CZAS	ODCZYT			ŚREDNIA
0	74	105	96	20
5s	109	116	111
Δ	35	11	15
GATUNEK 20/30

ASFALT 2
CZAS	ODCZYT			ŚREDNIA
0	81	86	55	15
5s	92	94	83
Δ	11	8	28
GATUNEK 30/45

Wnioski:

Badanie mięknienia jest miarodajne. Pomiar penetracji jest obarczony błędem, ponieważ temperatura pomiaru wynosiła 17˚C, a powinna 25˚C .

Badana próbka nr 1 należy do gatunku 20/30, próbka nr 2 należy do gatunku 30/45.

2

1

---