Стандартные методы оценки
На практике для оценки свойств битумов широкое распространение получил ряд условных методов испытаний, нашедших отражение в стандартах многих стран. К ним относятся такие методы, как определение глубины проникания иглы, температуры размягчения, температуры хрупкости, растяжимости. В частности, маркировка битумов производится в большинстве стран по показателю глубины проникания. Разность между температурой размягчения и температурой хрупкости характеризует условный интервал пластичности битумов
ИП = Тр - Тхр. Значения ИП, выраженные в виде отвлеченного числа, называемого индексом пенетрации, также используются в стандартах ряда стран.
Ориентировочно связь между величиной / и условным интервалом пластичности может быть выражена для большинства выпускаемых в настоящее время битумов как ИП = 6,5 (10 + I). Изучение связи условных показателей свойств битумов со значениями их вязкости, модуля деформации, модуля упругости показало, что ориентировочно показатель температуры размягчения характеризует такую температуру, при которой вязкость битума становится равной 1000 Па-с. Показатель температуры хрупкости характеризует температуру, при которой модуль деформации битума составляет около 110 МПа при длительности нагружения 11с, а вязкость битума при температуре хрупкости — около 1011 Па-с.
Однако существенным недостатком условных методов является то, что режим воздействия нагрузок на битум при испытаниях совершенно не соответствует характеру его деформирования в процессе эксплуатации. Поскольку свойства битумов в очень широких пределах зависят от температуры и условий деформирования, проведение испытаний в режимах, не соответствующих эксплуатационным, и использование условных методов может приводить к неверной оценке их эксплуатационных свойств. Поэтому в области совершенствования методов оценки качества дорожных битумов и уточнения технических требований, предъявляемых к ним, в настоящее время основной тенденцией является стремление перейти от определения условных показателей реологических свойств (глубины проникания иглы, температуры размягчения ит. п.) к прямому определению таких характеристик материала, . как вязкость, модуль деформации.
Оценка свойств битумов по их вязкости позволяет получать более однородные по консистенции вяжущие, чем при использовании принятой теперь системе маркировки битумов по глубине проникания иглы. Разные битумы, имеющие одинаковую глубину проникания, могут различаться по вязкости в 3—5 раз.
Например, битум с глубиной проникания 40—60 может иметь вязкость при 60° С (после прогрева) в пределах 400—3000 Па-с, битум марки 60/90 —соответственно 250—1200 Па-с, 90/130— 125—700 Па-е, 130/200 — 80—350 Па-с, битум 200/300 — 35—200 Па-с. В связи с этим целесообразность перехода на маркировку битумов по вязкости вместо глубины проникания обосновывается повышением точности оценки консистенции битумов.
В США, в частности, осуществлена в соответствии с нормами ASTM М226 маркировка битумов по вязкости при 60° С, а определение глубины проникания иглы временно сохранено в технических требованиях как вспомогательное испытание.
Определение вязкости битума дает объективную характеристику консистенции вяжущего и отвечает современному уровню требований к оценке качества материалов. В частности, система маркировки битумов по вязкости, введенная в ряде Штатов США, предусматривает пять марок битумов —AR-1000, AR-2000, AR-4000, AR-8000 и AR-16 000 с вязкостью при 60° С (определяемой после прогрева) в пределах соответственно 75—125, 150—250, 300—500, 600—1000 и 1200—2000 Па-с. Дополнительно нормируется минимальное значение вязкости при 135° С и ряд других показателей. В частности, для битума AR-1000 вязкость при 135° С должна быть не менее 0,14, а для битума AR-1600 не менее 0,55 Па-с.