Спосіб визначення низькотемпературних властивостей нафтових бітумів

Реферат: UA 102990 U розморожування, %; A 3 - показник зчеплення зі склом після чотирьох циклів заморожуваннярозморожування, %; A 4 - показник зчеплення зі склом після чотирьох циклів заморожуваннярозморожування і чотирьох днів витримки. UA 102990 U 5 10 15 20 Корисна модель належить до нафтопереробної промисловості, де нафтовий бітум є одним з багатотоннажних продуктів переробки важких нафтових залишків (гудронів) і знаходить широке застосування в різних сферах будівництва, зокрема у дорожній галузі. Відомий спосіб визначення адгезійних властивостей нафтових бітумів, згідно з яким на очищені і сухі скляні пластини наносять 0,35±0,01 г зневодненого однорідного бітуму з товщиною плівки на поверхні скла 0,2±0,01 мм, розподіл бітуму рівномірним шаром по площі скляної пластини проводять нагріванням при температурі 125±5 °C до 20 хвилин, а скляні пластини з нанесеними на них плівками бітуму витримують протягом 30 хвилин в горизонтальному положенні з температурою, що перевищує на 80±3 °C температуру розм'якшення бітуму, після цього пластини охолоджують на повітрі протягом 30 хвилин при кімнатній температурі, а на дно водяної бані заливають дистильовану воду і доводять її до температури 85±0,5 °C, в яку встановлюють підготовлені скляні пластини з бітумом, які витримують у воді при температурі 85±0,5 °C протягом 25-30 хвилин, бітум, який відшарувався від поверхні скла і сплив на поверхню води, знімають фільтрувальним папером, після витримування пластинок з бітумом у водяну баню плавно доливають воду в такій кількості, щоб температура води в бані стала меншою температури розм'якшення бітуму на 10 °C, після цього виймають пластини з води і залишають протягом 15 хвилин, після випробування на пластину накладають прозору вимірюючу сітку і підраховують кількість квадратів, під якими на пластинах після випробування залишився бітум, неповні квадрати додають до кількості повних, розраховують показник зчеплення для кожної пластини A i , %, за формулою: Ai  25 30 35 40 45 50 Xб  100 Xn ; де Xб - кількість квадратів, покритих бітумом, після випробування; Xn - кількість квадратів, покритих бітумом, до випробування. (Бітуми нафтові дорожні в'язкі. Метод визначення показника зчеплення з поверхнею скла та кам'яних матеріалів: ДСТУ Б В.2.7-81-98. - (Чинний від 1999-03-01). - Харків: ХДАДТЦ, УНГЦ, 1999. - 7 с.). Проте у вказаному способі не показано як змінюються адгезійні властивості нафтових бітумів при дії низьких температур. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити спосіб визначення низькотемпературних адгезійних властивостей нафтових бітумів, що дає можливість моделювати поведінку в'яжучих матеріалів у дорожньому полотні у реальних умовах експлуатації. В зимовий період у помірному кліматичному поясі спостерігаються часті перепади температури (в середньому від -15 до +15 °C), що призводить до розтріскування і вилущування дорожніх одягів і спричинює різке зменшення зчеплення бітуму з поверхнею мінеральних матеріалів. Поставлена задача вирішується тим, що розроблено спосіб визначення низькотемпературних адгезійних властивостей нафтових бітумів, згідно з яким на очищені і сухі скляні пластини наносять 0,35±0,01 г зневодненого однорідного бітуму з товщиною плівки на поверхні скла 0,2±0,01 мм, розподіл бітуму рівномірним шаром по площі скляної пластини проводять нагріванням при температурі 125±5 °C до 20 хвилин, а скляні пластини з нанесеними на них плівками бітуму витримують протягом 30 хвилин в горизонтальному положенні з температурою, що перевищує на 80±3 °C температуру розм'якшення бітуму, після цього пластини охолоджують на повітрі протягом 30 хвилин при кімнатній температурі, а на дно водяної бані заливають дистильовану воду і доводять її до температури 85±0,5 °C, в яку встановлюють підготовлені скляні пластини з бітумом, які витримують у воді при температурі 85±0,5 °C протягом 25-30 хвилин, бітум, який відшарувався від поверхні скла і сплив на поверхню води, знімають фільтрувальним папером, після витримування пластинок з бітумом у водяну баню плавно доливають воду в такій кількості, щоб температура води в бані стала меншою температури розм'якшення бітуму на 10 °C, після цього виймають пластини з води і залишають протягом 15 хвилин, після випробування на пластину накладають прозору вимірюючу сітку і підраховують кількість квадратів, під якими на пластинах після випробування залишився бітум, неповні квадрати додають до кількості повних, розраховують показник зчеплення для кожної пластини A i , %, за формулою: Ai  55 Xб  100 Xn ; (1) де Xб - кількість квадратів, покритих бітумом, після випробування; Xn - кількість квадратів, покритих бітумом, до випробування, згідно з корисною моделлю, перед зануренням у водяну 1 UA 102990 U 5 баню, скляні пластини з нанесеними на них плівками бітуму, піддають замороженнюрозмороженню, причому заморожування проводили при -15 - -20 °C, розморожування при +18 +30 °C протягом 9-12 годин, визначають адгезійні властивості після одного циклу заморожування-розморожування, визначають адгезійні властивості після чотирьох циклів заморожування-розморожування, визначають адгезійні властивості після чотирьох циклів заморожування-розморожування і чотирьох днів витримки при -15 - -20 °C, де значення низькотемпературної адгезії визначають за формулою, %: A 15  де 10 1  A1  A 2  A 3   A4     2 3  , (2) A 15 - адгезія низькотемпературна, %; A 1 - показник зчеплення зі склом без заморожування-розморожування, %; A 2 - показник зчеплення зі склом після одного циклу заморожування-розморожування, %; A 3 - показник зчеплення зі склом після чотирьох циклів 15 20 заморожування-розморожування, %; A 4 - показник зчеплення зі склом після чотирьох циклів заморожування-розморожування і чотирьох днів витримки. Суть даного способу полягає у моделюванні впливу на бітуми умов експлуатації дорожніх бітумно-мінеральних покриттів у зимовий період. Суть корисної моделі підтверджується прикладами конкретного виконання. Приклад конкретного виконання Для визначення низькотемпературних властивостей використовували три зразки бітумів: - бітум БНД 60/90, відібраний на Львівській асфальтно-бітумній базі (І); - бітум БНД 60/90, відібраний на ПАТ "Укртатнафта" (II); - модифікований бітум БНД 60/90-52, одержаний на основі зразка II та інден-кумаронової смоли (III). Адгезійні властивості бітумів без заморожування-розморожування ( Ai ) визначали згідно з ДСТУ Б В.2.7-81-98, а після заморожування-розморожування ( A 2 , A 3 , A 4 ) - згідно з наведеним у 25 корисній моделі способом, а A 15 - згідно з формулою 2. Результати наведено у табл. Таблиця Адгезійні властивості нафтових бітумів Зразки бітумів І II III A1 A2 A3 A4 A 15 46 32 100 40 30 100 39 28 98 34 26 95 38 28 97 Відносне зменшення адгезійних розраховували за формулою: A відн  30 35 40 властивостей при заморожуванні-розморожуванні A1  A 4  100 A1 ; (3) Приклад 1 Проводили визначення низькотемпературних адгезійних властивостей дослідного зразка І. Під час заморожування-розморожування зменшуються адгезійні властивості, а саме: зчеплення зі склом без заморожування-розморожування - 46 %, зчеплення зі склом після одного циклу заморожування-розморожування - 40 %, зчеплення зі склом після чотирьох циклів заморожування-розморожування - 39 %, зчеплення зі склом після чотирьох циклів заморожування-розморожування і чотирьох днів витримки - 34 %, адгезія низькотемпературна 38 %. Приклад 2 Проводили визначення низькотемпературних адгезійних властивостей дослідного зразка II. Під час заморожування-розморожування зменшуються адгезійні властивості, а саме: зчеплення зі склом без заморожування-розморожування - 32 %, зчеплення зі склом після одного заморожування-розморожування циклу 30 %, зчеплення зі склом після чотирьох циклів заморожування-розморожування - 28 %, зчеплення зі склом після чотирьох циклів 2 UA 102990 U 5 10 15 заморожування-розморожування і чотирьох днів витримки 26 %, адгезія низькотемпературна 28 %. Приклад 3 Проводили визначення низькотемпературних адгезійних властивостей дослідного зразка III. Під час заморожування-розморожування зменшуються адгезійні властивості, а саме: зчеплення зі склом без заморожування-розморожування - 100 %, зчеплення зі склом після одного циклу заморожування-розморожування - 100 %, зчеплення зі склом після чотирьох циклів заморожування-розморожування - 98 %, зчеплення зі склом після чотирьох циклів заморожування-розморожування і чотирьох днів витримки - 95 %, адгезія низькотемпературна 97 %. Отже, використання способу визначення низькотемпературних властивостей нафтових бітумів дозволяє моделювати як змінюється зчеплення в'яжучого до поверхні мінерального матеріалу (адгезія) у дорожньому покритті при дії низьких температур. А відносне зменшення адгезійних властивостей при заморожуванні-розморожуванні, розраховане за формулою 3, відбувається нерівномірно для різних зразків вихідного бітуму (для зразка І - на 26,1 %, для зразка II - на 18,8 %, для зразка III - на 5 %). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 Спосіб визначення низькотемпературних властивостей нафтових бітумів, згідно з яким на очищені і сухі скляні пластини наносять 0,35±0,01 г зневодненого однорідного бітуму з товщиною плівки на поверхні скла 0,2±0,01 мм, розподіл бітуму рівномірним шаром по площі скляної пластини проводять нагріванням при температурі 125±5 °С до 20 хвилин, а скляні пластини з нанесеними на них плівками бітуму витримують протягом 30 хвилин в горизонтальному положенні з температурою, що перевищує на 80±3 °С температуру розм'якшення бітуму, після цього пластини охолоджують протягом 30 хвилин при кімнатній температурі, а на дно водяної бані заливають дистильовану воду і доводять її до температури 85±0,5 °C, в яку встановлюють підготовлені скляні пластини з бітумом, які витримують у воді при температурі 85±0,5 °C протягом 25-30 хвилин, бітум, який відшарувався від поверхні скла і сплив на поверхню води, знімають фільтрувальним папером, після витримування пластинок з бітумом у водяну баню плавно доливають воду в такій кількості, щоб температура води в бані стала меншою температури розм'якшення бітуму на 10 °C, після цього виймають пластини з води і залишають протягом 15 хвилин, після випробування на пластину накладають прозору вимірюючу сітку і підраховують кількість квадратів, під якими на пластинах після випробування залишився бітум, неповні квадрати додають до кількості повних, розраховують показник зчеплення для кожної пластини A i , %, за формулою: Ai  40 45 Xб  100 ; Xn де Xб - кількість квадратів, покритих бітумом, після випробування; Xn - кількість квадратів, покритих бітумом, до випробування, який відрізняється тим, що перед зануренням у водяну баню, скляні пластини з нанесеними на них плівками бітуму, піддають замороженнюрозмороженню, заморожування проводять при -15 - -20 °C, розморожування при - +18 - +30 °C протягом 9-12 годин, визначають адгезійні властивості після одного циклу заморожуваннярозморожування, визначають адгезійні властивості після чотирьох циклів заморожуваннярозморожування, визначають адгезійні властивості після чотирьох циклів заморожуваннярозморожування і чотирьох днів витримки при -15 - -20 °C, а значення низькотемпературної адгезії розраховують за формулою, %: A 15  1  A1  A 2  A3   A4  ,  2 3  де A 15 - адгезія низькотемпературна, %; A1 - показник зчеплення зі склом без заморожуваннярозморожування, %; A 2 - показник зчеплення зі склом після одного циклу заморожування50 розморожування, %; A 3 - показник зчеплення зі склом після чотирьох циклів заморожуваннярозморожування, %; A 4 - показник зчеплення зі склом після чотирьох циклів заморожуваннярозморожування і чотирьох днів витримки. 3 UA 102990 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4