Битумы модуль упругости

Рис. 63. Зависимость динамического модуля упругости (/, 2) и тангенса угла механических потерь 3, 4) от темнературы а — битум, б — битум с ДСТ

Реология битумов изучена недостаточно. Основными показателями, определяемыми при исследовании реологических свойств дорожных битумов в диапазоне температур приготовления и укладки смеси, а также эксплуатации покрытия от —60 до 4-180 °С, являются вязкость и деформативные характеристики битума (модуль упругости, модуль деформации и др.). Поведение битумов под действием внешних деформирующих сил определяется комплексом механических свойств, которые можно изучать, руководствуясь работами П. А. Ребиндера и его школы [205]. К этим свойствам относятся вязкость, упругость, пластичность, хрупкость, усталость (изменение свойств под воздействием нагрузки), ползучесть и прочность. Каждое из этих свойств зависит от температуры и характера напряженного состояния и связано с межмолекулярными взаимодействиями и наличием структуры [207]. [c.58]

Как видно нз рис. 52, а, введение в битум I тииа добавки ОДА изменяет характер зависимости Ig Е от температуры. Хотя точка перелома находится при той же температуре, как и для битума без добавки, однако линейная зависимость деформации от действующего напряжения (равенство начального и равновесного модулей упругости о = т) наступает при более низких температурах — в точке перелома прямой g Eo = g Eo t). Таким образом, участок линейной зависимости, определяемый как область эластического состояния битума, как и в битумах II типа, отсутствует. Снятие действующего напряжения при температурах выше точки перелома не приводит к полному исчезновению деформации, что свидетельствует о процессах необратимого течения, характерных для упруго-пластического состояния. [c.213]

Спектральный анализ можно применять и для исследования структуры битумов. Иногда он позволяет обнаруживать незначительные изменения в структуре и характерные для битумов полосы поглощения, присущие основным соединениям и связям, влияющим на их фи-зико-механические свойства. Так, в области 3600 2950 сж наличие и характер связей в группах ОН и СООН отражаются на модуле упругости битумов, их жесткости, температуре хрупкости, пластичности и адгезии [43]. [c.22]

Рис. 52. Влияние ПАВ на изменение модуля упругости битума с температурой

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 (1,0787-10 н/м ) [524]. Температура [c.53]

В области низких температур механические свойства битумов изучались при деформировании по методу изгиба, в отличие от описанных выше сдвиговых методов, примененных для описания деформационных свойств битумов при более высоких темиературах. На рис. 19 в полулогарифмическом масштабе показана зависимость от температуры модулей упругости (начального и равновесного) характерных битумов разных типов. [c.92]

В области температур, ирп которых деформация возрастает прямо пропорционально приложенному напряжению и, следовательно, модули упругости начальный и равновесный равны, деформация полностью обратима и исчезает ири снятии напряжения, ее вызвавшего. Следует отметить при этом, что деформация битумов I типа в отличие от битумов других типов исчезает ие мгновенно, а с течением времени, что указывает на ее высокоэластичный характер. [c.93]

И, В, Филипповым показано, что для битумов разных типов модули сдвига начальный С] и равновесный От не зависят от приложенного напряжения сдвига и являются инвариантными в достаточно широкой области напряжений (градиентов скорости), как и модули упругости, полученные в описанных выше опытах по изгибу [c.94]

В упруго-хрупком состоянии ( ниже —30° С) битумы I типа характеризуются высокими значениями модуля упругости (порядка 10 дин см ) и малыми предельными деформациями изгиба и сдвига. [c.95]

В упруго-хрупком состоянии битумы и типа имеют высокие модули упругости и малую предельную деформацию изгиба и сдвига. Однако в отличие от битумов I типа область упруго-хрупкого состояния сдвинута в сторону более высоких температур (верхняя граница интервала —8 —14° С). [c.96]

III тииа, четкой связи теплоустойчивости асфальтобетона с содержанием в битуме твердых парафинов не наблюдается. Значения прочности ири изгибе при 0°С по мере увеличения количества парафина снижаются, что связано с отмечавшимся уменьшением (номере повышения содержания парафина) значений модуля упругости битумов этого тииа ири пониженных температурах. [c.148]

Структурные изменения битумов в широком интервале температур обусловливают различные реологические состояния, характеризуемые определенным комплексом деформационных и прочностных показателей. Значения температурных границ и величина интервалов реологических состояний битумов I типа свидетельствуют о достаточно удовлетворительном деформационном поведении этих материалов в покрытии. Действительно, переход битумов в упруго-хрупкое состояние, где битум имеет высокие модули упругости и прочность и малую относительную деформацию (что приводит в конечном счете к появлению трещин и разрывов), наблюдается при температуре около —30° С. До этой температуры битум находится в эластичном состоянии, определяемом достаточно большими, развивающимися во времени деформациями, полностью обратимыми и потому не вызывающими трещин дорожного покрытия. В довольно широком интервале температур (от —12 —15° до -Ь45 50°) битумы I типа находятся в упруго-пластическом состоянии. В этом состоянии при напряжениях сдвига, не превышающих предела [c.177]

На рис. 52, б показано влияние этой же добавки на зависимость модуля упругости от температуры для битума II типа. Введение деструктурирующей добавки ОДА (иесколько уменьшая абсолютные значения обоих модулей) не меняет характера их зависимости от температуры. Точка перелома наступает практически при той Же температуре, что и для чистого битума. [c.214]

Из рис. 52, а видно, что введение ФГС в битум I типа приводит к некоторому упрочнению битума, увеличивая абсолютные значения Еа и Ещ, однако характер зависимости модулей упругости от температуры не изменяется. Сохраняется и область эластического состояния зтого битума. [c.214]

В 1950 г. состоялась Всесоюзная конференция по коллоидной химии, на которой большая часть докладов была посвящена проблеме структурно-механических свойств дисперсных систем. А. С. Колбанов-ская и П. А. Ребиндер определили мгновенный модуль упругости, модуль эластичности, истинную вязкость и вязкость эластичной деформации различных структур. Вместе с О. И. Лукьяновой они исследовали влияние добавок наполнителей и поверхностно-активных веществ на деформационные свойства растворов каучуков. Б, А, Догад-кин, М. И. Резниковский изучили роль межмолекулярных сил в механизме высокоэластичной деформации. Несколько работ по этому вопросу опубликовал Г. М. Бартенев. В 1950 г. Институт физической химии АН СССР выпустил сборник Новые методы физико-химических исследований поверхностных явлений , содержащий статью Б. В. Дерягина, П. А. Ребиндера Новые методы характеристики упруго-пластично-вязких свойств структурированных дисперсных систем и растворов высокополимеров . М. П. Воларович и М. Ф. Никитина исследовали вязкость дорожных битумов. Большое значение для развития физико-химической механики имел выход в свет статьи Н. В. Михайлова и П. А. Ребиндера Методы изучения структурно-механических свойств дисперсных систем . (Колл, ж., 1955, 17, 2, 105). [c.9]

Известно [4, 5], что чем сильнее ориентирующее воздействие на молекулы битума минеральной поверхности, тем выше температура его перехода в упругое состояние. Однако в упругом состоянии прочность, модуль упругости и предельное относительное удлинение вяжущих повышаются. Если объемные битумы обладают в упругом состоянии предельным относительным удлинением около 0,001, то пленочные — значительно большим [4]. [c.103]

Кироминеральные смеси представляют пластичный материал с модулем упругости 3200-10 —5020-10 Па при 20°С. Это хорошо согласуется с расчетным модулем упругости, принимаемым для расчета конструктивных слоев дорожных одежд из подобранных смесей, приготовленных в установке на жидком битуме, в пределах 3000-10 —5000-10 Па [47]. Введение полимерных добавок существенно увеличивает модуль упругости вышеперечисленных смесей и приближает их к значениям расчетных характеристик асфальтобетона, укладываемого в горячем состоянии. [c.193]

Исследования структурно-механических свойств битумов, проведенные при низкой температуре, показали, что в области отрицательных температур парафинистые битумы имеют меньшие модули упругости, чем малопарафинистые. Уменьшение хрупкости битумов при отрицательных температурах по мере увеличения содержания парафина проявляется в большей степени на битумах I и III типов с каркасом из асфальтенов в слабоструктурированной смолами среде. Таким образом, наличие твердых парафинов в битуме приводит к резкому изменению его механических свойств, что обусловлено их влиянием на структуру биту.ма. [c.71]

О деформативности битумов можно судить по харак- еру деформаций, развивающихся под действием на- рузки во времени. Деформативность можно характери-ювать модулем упругости и модулем деформации. При /меньшении деформативности с понижением температуры пленка битума становится более жесткой и хрупкой, что, например, в дорожных асфальто-бетонных покрытиях приводит к образованию трещин. Ориентировочно о температуре, при которой покрытия могут растрескиваться, можно судить по показателю температуры хрупкости битума. Деформативные свойства важно выявить при максимальных температурах работы покрытий в летний период (до 60°С) и минимальных в. зимний (минус 25 — минус 45 °С). При низких отрицательных температурах битум должен быть достаточно деформа-тивным и эластичным, а при высоких — быть прочным и обладать малой деформативностью (деформации должны быть упругими). Необратимость изменений [215] битума при эксплуатации характеризуется модулем упругости и вязкостью. Модуль упругости битума, при 20 °С равный 2100—12 000 кГ см (20,594-10 — [c.59]

Как показали исследования в лаборатории НИИМос-строя, образцы асфальто-бетона на битумах, полученных на пилотной установке колонного типа, обладают высокой прочностью при сжатии и изгибе, относительно низким модулем упругости, хорошей водостойкостью. Нами [101] исследована возможность получения на пилотной непрерывной установке колонного типа строительных битумов БН-1У и БН-У с улучшенными показателями. Изучалось влияние качества сырья и темпера- [c.211]

Веверка [229], напротив, показывает невозможность описания поведения битума с помощью простых механических моделей типа Максвелла или Кельвина — Фойгта и считает необходимым использование для оценки упруго-вязких свойств битума спектров релаксации и ретардации. Для практического применения автсгр-рекомендует приближенные методы оценки модуля упругости битумов, в частности при динамических испытаниях, например с помощью ультразвука. Эти методы шозволяют установить зависимости от температуры и реологического типа битума. Исследования реологических свойств битумов в большинстве сводятся к описанию закономерностей течения, носящих зачастую эмпирический характер. При этом битумы характеризуют значениями эффективной вязкости, полученными в условиях произвольно выбранных постоянных напряжений сдвига или градиентов скорости [161, 190]. [c.72]

Рассматривая с этой точки зрения механические и реологические свойства битумов, Ван-дер-Поль (228] получил кривые зависимости модуля упругости разных битумов от времени, подчиняющиеся уравнению E = f xe ), где х — время Т — температура Л — константа. Автор показал, что модуль упругости Е не зависит от напряжения и определяется лишь индексом пенетрации Пфейфера и Ван-Дормаля. Ван-дер-Поль представил в виде номограммы модуль упругости битумов как функцию температуры размягчения по методу КиШ, индекса пенетрации, времени и температуры независимо от природы и метода изготовления битума. [c.74]

Равновесный модуль упругости Gm битумов I типа при 20° С находится в пределах 4—10 10 дин см , при этом условно-мгновенный модуль Gi больше чем вдвое превышает равновесный G , что свидетельствует о наличии у битумов этого типа заметных развивающихся во времени эластических деформаций (см. табл. 10). У битумов III типа (см. табл. 10) значения условно-мгновенного модуля Gi также почти вдвое больше, чем значения равновесного модуля Gm, которые находятся в пределах 1,8—13-10 дин1см . [c.79]

Рис. 19. Изменение >юдуля упругости битума с температурой а—I тип б — 11 тип в — 111 тип О — Ео — начальный модуль упругости ф — равновесный модуль упругости

Несмотря иа то что для всех типов битума зависимость Ig o от температуры имеет вид ломаной линии (см. рис. 19), характер зависимости различен. Для битумов II типа (см. рис. 19, б) точка перелома наблюдается ири более высоких темиературах ио сравнению с другими типами и характеризуется совпадением модулей Ео и Значения максимальной деформации прп этом издают примерно на два десятичных порядка и мало изменяются при дальнейшем понижении температуры. Следует отметить, что в области температур до точки перелома модули начальный и равновесный битумов II типа выше, чем битумов III и особенно I типов. В точке перелома значения модулей упругости битумов всех типов становятся близкими (порядка 10 дин/см ) и в дальнейшем изменяются одинаково. Как было указано, для битумов II типа точка перелома характеризуется изменением характера деформации от иластического течения к хрупкому разрушению ири достижении определеипого критического напряжения. Вследствие того что величина критического наиряжения зависит от скорости приложения нагрузки и периода релаксации битумов ири данной температуре, полученные критические напряжения имеют условный характер и не могут рассматриваться в качестве основных констант битума. [c.93]

Температура, начиная с которой Е = Ео, одновременно является для битумов II типа точкой перелома зависимости модуля упругости от темиературы. Это позволило характеризовать даииую точку как температуру стеклования, совпадающую с температурой хрупкости. При этом, как можно предположить, наступает полное застекловывание дисперсионной среды и система переходит из упруго-вязкого в упруго-хрупкое состояние, т. е. из структурированной жидкости в твердообразиую конденсационную структуру. [c.93]

Для битумов I типа (см. рис. 19, а) перелом прямой gEo = = gE(t°) происходит при значительно более низких темиературах, чем для битумов II тииа, что сопровождается увеличением значения модуля упругости Ео до порядка -—10 дин/см и иопижепием максимальной деформации до е, 5а0,01, как и в случае битумов [c.93]

Для битумов 111 типа (см, рис. 19, в) характерным является появление перелома прямой 1 о = 1 ) при температурах, когда еще не наступила прямолинейная зависимость между деформацией и напряжением, т, е, отдельные зародыши каркаса, не проявляющие еще эластических свойств, фиксируются при застекловывании прослоек. При этом резко возрастает модуль упругости (достигая характерного для стеклообразного состояния значения порядка 10 дин/см ) и падает максимальная деформация. Для битумов [c.94]

Уируго-хруикое состояние битумов III тииа, как и в случае битумов других типов, характеризуется высокими модулями упругости и малой предельной деформацией. В случае битумов III тииа верхняя граница уируго-хруикой области находится ири температурах выше, чем у битумов I тииа, но ниже, чем у битумов II типа (около — 17 —20°С). [c.97]

На рис. 52 дана зависимость модуля упругости битумов с ПАВ от температуры, полученная в опытах по изгибу балочек из бптума. [c.213]

Свойства полимерно-битухмных систем значительно отличаются от свойств битумов. Введение 2% ДСТ приводит к появлению у битумов П типа тиксотропных свойств, ранее отсутствовавших, и повышению этих свойств у битумов I и П1 типов. С увеличением температуры динамической модуль упругости (рис. 63) снижается у битума более резко, чем у полимерно-битумной системы, а тангенс угла механических потерь б резко возрастает, в то время как в исследованном температурном интервале 1дб полимерно-битумной системы практически не зависит от температуры, что свидетельствует о высокой теплоустойчивости этого материала. [c.245]

Из представленных данных (рис. 1) следует, что при температурах около и выше асфальтовяжущее (при соотноше-шении битум—минеральный порошок 30 70) имеет весьма малые значения прочности и модуля упругости, а предельное относительное удлинение его во всех случаях значительно больше, чем у асфальтобетона (тип Д). Отсюда можно сделать вывод, что асфальтовяжущее не оказывает существенного влияния на свойства асфальтобетонов при указанных температурах. [c.101]

Полученные результаты следует объяснить тем, что избыток битума в асфальтовяжущем раздвигает минеральные частички. Поэтому битумные пленки, находящиеся у самой минеральной поверхности и обладающие наибольшими значениями прочности. и модуля упругости, не работают. Свойства асфальтовяжущего зависят от свойств битума, который испытывает наименьшее воздействие минеральной поверхности. Переход его в хрупкое состояние осуществляется при наиболее низких температурах и Определяет значение температуры механического стеклования [2, 3] асфальтобетона. Температурные зависимости свойств [c.101]

При температурах ниже температуры хрупкости по Фраасу битум представляет собой упруго-хрупкое тело, поведение которого характеризуется пределом прочности и модулем упругости. В этой области деформационное состояние его строго подчиняется закону Гука. При повышении температуры выше температуры хрупкости битум начинает давать заметные пластические деформации, превращаясь из упруго-хрупкого в упруго-пластичное тело. Битумы первого типа находятся в упруго-пластичном состоянии при значительно более низких температурах (до —30°С), чем битумы второго типа, которые уже при —10, —12°С обнаруживают хрупкое разрушение. Битумы третьего типа сохраняют пластичные свойства до —20, —23°С. [c.19]

Определены технические свойства асфальтобетонов (АБ),полученных с применением исследованных битумов. Принципиальные отличия свойств и устойчивости к старению битумов разных структурных типов пра <тически полностью определяют структур-но-реологические свойства АБ на их основе. АБ на битуме со структурой, близкой к гелю, отличается большей тешературной устойчивостью по прочности и модулю упругости, но повышенной склонностью к старению. АБ на битуме со структурой, б шзкой к золю, более чувствителен к изменению температуры, но стареет значительно медленнее. При отрицательных температурах АБ на битуме со структурой, близкой к золю, характеризуется более низкшли значениями кинетических характеристик Р /Р2> указывает на меныцую трещиностойкость такого АБ по сравнению с АБ на битумах со структурами золь-гель и близкой к гелю. [c.15]

Вопросы производства битумов из остатков глубокой переработки нефтей могут быть решены положительно при использовании возможностей регулирования свойств битумов в составе битумо-минеральных компоаишш, наиример применением наполнителей широкого фракционного состава, с поверхностью повышенной активности (полярности), с пониженным модулем упругости наполнителей,содержалосс гидрат-ную воду приготовлением битумоминеральных композиций при оптимальных температурах и продолжительности перемешивания. [c.18]

Продукты химического взаимодействия асфальтеносодер-жащего сырья с фосфазенами рекомендованы как негорючие покрытия высокого качества, имеющие модуль упругости 3,57—9,38-10 дин-см и значения Вязкости 2,4-10 ° сП [161— 163]. При окислении асфальтенов кислородно-воздушной смесью под давлением получены жидкие продукты, которые рекомендованы в качестве высыхающих масел, а также как присадки, предотвращающие выветривание дорожных битумов [164]. [c.55]

Исследование структурно-реологических свойств кироми-неральных смесей показало, что данный материал имеет модуль упругости 3200—5020 кгс/см при 20°С, близкий к расчетным для щебеночных и гравийных материалов с жидким битумом, приготовленных смешением в установке [1]. Введение полимерных добавок существенно увеличивает модули упругости кироминеральных смесей до 8300—9800 кгс/см при 20°С, приближая их к расчетным для горячего асфальтобетона. [c.185]

Полная картина реологических свойств асфальтовых битумов может быть получена только при исследованиях, охватывающих птиро1гую область-действия нагрузки во времени. Для длительного времени действия нагрузки прихменялся статический метод, а для коротких — динамический [2]. Существенно, чтобы расиределение напряжения в испытуемом образце было простым и вполне известным. Тогда деформация может быть выражена через удлинение или сдвиг как функция нагрузки и временя. Величины, полученные таким образом, ири измерениях лучше всего могут быть представлепы в виде кривой, где общий модуль упругости (отношение нагрузх и к деформации), который был назван жесткостью, представлен как функция времени [2]. Фиг. i показывает эту связь для ряда битумов, различающихся по твердости и типу,. [c.14]

При низкой температуре кристаллизационная структурная сетка, возникающая в битумах с высоким содержанием парафина, тормозит стеклование смол. При невысоких положительных температурах в битумах, находящихся в упруго-пластическом (I и III типы) или упруго-вязком (II тип) состояниях, кристаллизационный каркас из парафинов приводит к более высокой же-. сткости парафинистых битумов по сравнению с жесткостью ма-лопарафинистых, а следовательно к повышенным значениям модуля упругости и вязкости. В битумах II типа, не имеющих структурной сетки из асфальтенов, при повышении температуры до 50°С и выше происходит плавление парафина. При этом резко падают значения вязкости и предела текучести битумов с вы- [c.71]

Первый вот рос Р. Ариано является чисто терминологическим. Я пол- ностью согласен с ним, что термин модуль упругости ирименительно к рассмотренному явлению является далеко не лучшим. Поэтому в своем докладе я пользовался термином модуль жесткости . Деформация битумов определяется не только упругостью, но и сочетанием вязких и упругих свойств. Термин модуль упругости дает лишь одну составляющую общего поведения материала. В своем введении я применил этот термин только потому, что он привычен для всех участников конгресса. Я полностью согласен с Р. Ариано, что термин модуль упругости является неполноценным и следует отдать предпочтение термину модуль жесткости . [c.358]

В отличие от битумов I и III типов у битумов II типа модули условно-мгновенный и равновесный практически одинаковы. Это указывает на отсутствие у битумов этого типа эластических деформаций, развивающихся во времени. Все обратимые деформации битумов II типа относятся к упругим и быстрорелаксирующим эластическим. [c.79]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология