Способ определения температуры хрупкости битума

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ХРУПКОСТИ БИТУМА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Рудницкий Валерий Аркадьевич Крень Александр Петрович Протасеня Татьяна Анатольевна Гнутенко Егор Владимирович Мацулевич Олег Владимирович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(56) СТБ 12593-2009. Государственный стандарт Республики Беларусь. Битум и битумные вяжущие. Метод определения хрупкости по Фраасу. - Минск БелГИИС, 2009. - 16 с.3387 1, 2000.2088901 1, 1997.1809362 1, 1993.1545143 1, 1990.717620, 1980.717619, 1980.(57) Способ определения температуры хрупкости битума, при котором изготавливают плоскую пластинку заданной толщины из исследуемого битума, размещают ее на плоской поверхности плиты, на которой выполнены поперечные выточки, помещают плиту с плоской пластинкой в холодильную камеру, охлаждают их с постоянной скоростью, наносят периодически удары с заданной кинетической энергией по плоской пластинке над выточками жестким индентором с постоянным магнитом на конце, регистрируют изменения текущей скорости жесткого индентора с помощью измерительной катушки индуктивности, взаимодействующей с постоянным магнитом жесткого индентора, обрабатывают регистрируемый сигнал в блоке обработки и за температуру хрупкости битума принимают температуру, при которой регистрируемая текущая скорость жесткого индентора в процессе удара не изменяет свой знак, что соответствует растрескиванию плоской пластинки. 18600 1 2014.10.30 Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к способам определения температуры хрупкости композитных материалов на основе углеводородов, и может применяться в строительстве, при проведении дорожных работ и в других областях. Известен способ определения температуры хрупкости стали 1, сущность которого заключается в том, что после эксплуатации стального изделия на его образце определяют долю хрупкого межкристаллитного разрушения и дополнительно на этом же образце или на самом изделии определяют твердость и тип структуры стали, а с учетом результатов измерения определяют температуру хрупкости стали эксплуатировавшегося изделия по соответствующей расчетной формуле. При этом для исследования используют вырезаемый из стального изделия образец, толщина которого не превышает 5 от толщины стенки изделия. Недостатками известного способа являются низкая точность, связанная с косвенным определением температуры хрупкости, что влечет за собой дополнительные погрешности, а также необходимость вырезания образца из самого изделия, что не всегда возможно и этим затрудняет применение данного способа на практике. Наиболее близким к заявляемому способу является способ определения температуры хрупкости 2, заключающийся в нанесении пробы битумного вяжущего равномерным слоем на металлическую пластинку. Пластинку охлаждают с постоянной скоростью и периодически изгибают до появления разрыва слоя битума. Температуру, при которой появляется первая трещина, записывают в протокол испытаний как температуру хрупкости. Недостатками способа являются низкая точность, связанная с необходимостью визуальной оценки момента появления трещины на образце, а также ограниченная информативность способа, что исключает возможность прогнозирования нарушения целостности битума в реальных условиях. Сущность предлагаемого способа заключается в том, что с целью повышения точности и информативности определения температуры хрупкости битума изготавливают плоскую пластинку заданной толщины из исследуемого битума, размещают ее на плоской поверхности плиты, на которой выполнены поперечные выточки. Плиту с плоской пластинкой помещают в холодильную камеру с начальной температурой, равной температуре, при которой еще отчетливо выражены пластические свойства битума. После этого жестким индентором с постоянным магнитом на конце периодически наносят удары с заданной кинетической энергией по плоской пластинке из битума над выточками. Уменьшают температуру холодильной камеры с постоянной скоростью и продолжают наносить удары до момента растрескивания испытуемой плоской пластинки над выточкой. Измерительная катушка индуктивности, охватывающая индентор и взаимодействующая с постоянным магнитом, регистрирует изменения текущей скорости жесткого индентора. Регистрируемый сигнал с катушки индуктивности поступает в блок обработки, где обрабатывается и визуализируется на дисплее. За температуру хрупкости битума принимают температуру,при которой регистрируемая текущая скорость индентора в процессе удара не меняет свой знак, что говорит о растрескивании плоской пластинки. Предлагаемый способ повышает точность определения температуры хрупкости и информативность, что позволяет прогнозировать нарушение целостности битума в реальных условиях. На фиг. 1 представлена схема реализации способа. На фиг. 2 представлены зависимости изменения скорости индентора при ударе от времени. Схема реализации способа (фиг. 1) состоит из плоской пластинки из битума 1, плиты 2,имеющей поперечные выточки 3, измерительной катушки индуктивности 4, жесткого индентора 5 с постоянным магнитом 6 и блока обработки 7. Согласно предлагаемому способу, определение температуры хрупкости битума происходит следующим образом. Из исследуемого битума изготавливают плоскую пластинку 1 заданной толщины. Ее размещают на плоской поверхности плиты 2, на которой выпол 2 18600 1 2014.10.30 нены поперечные выточки 3, затем помещают плиту с плоской пластинкой в холодильную камеру (на фигуре не показана). Начальная температура испытаний соответствует отрицательной температуре, при которой еще отчетливо выражены пластические свойства битума (для большинства марок она составляет 5 С). После этого жестким индентором 5 с постоянным магнитом 6 на конце периодически наносят удары с заданной энергией по плоской пластинке из битума 1 над выточками 3. Измерительная катушка индуктивности 4, охватывающая жесткий индентор 5 и взаимодействующая с постоянным магнитом 6,регистрирует изменения текущей скорости жесткого индентора 5. Регистрируемый сигнал в дальнейшем поступает в блок обработки 7, где обрабатывается и визуализируется на дисплее. Уменьшают температуру холодильной камеры с постоянной скоростью и продолжают наносить удары до момента растрескивания испытуемой плоской пластинки 1 над выточкой 3. За температуру хрупкости битума принимают температуру, при которой регистрируемая текущая скорость индентора на дисплее в процессе удара не меняет свой знак, что говорит о растрескивании плоской пластинки. В качестве конкретного примера реализации способа приведены зависимости изменения скорости индентора от времени при ударе по плоской пластинке битума марки БНД 90/130 толщиной 2 мм (фиг. 2). Зависимости а) соответствуют случаю удара жесткого индентора по плоской пластинке над выточкой с начальной скоростью удара 1,5 м/с. Причем зависимость а), полученная при температуре испытаний меньше температуры хрупкости,показывает, что скорость индентора в процессе удара в точке О меняет знак на противоположный. Т.е. участок ОА характеризует восстановление упругой деформации пластинки или отскок индентора, что свидетельствует об отсутствии нарушения целостности пластинки в месте контакта. Уменьшаем температуру плиты со скоростью 1 С/мин и продолжаем наносить удары по пластинке над выточками каждый раз при изменении температуры на 1 С до тех пор, пока изменение текущей скорости индентора не будет иметь вид, показанный на фиг. 2 б). Приведенная зависимость говорит о переходе всей кинетической энергии индентора в работу по разрушению пластинки, что наблюдается только при достижении материалом температуры хрупкости. Как видно из фиг. 2 б), в этом случае текущая скорость индентора при ударе не изменяет свой знак, что говорит о растрескивании пластинки. Предлагаемый способ повышает точность определения температуры хрупкости и информативность, что позволяет проводить оперативный контроль и прогнозировать нарушение целостности битума в реальных условиях. Источники информации 1. Патент РФ на изобретение 2060489, МПК 01 3/00, 1996. 2. СТБ 12593-2009. Государственный стандарт РБ. Битум и битумные вяжущие. Метод определения температуры хрупкости по Фраасу. Введ. 01.01.2010. - Минск БелГИИС, 2009. - 16 с. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4