Semestr I 3.12.09. godz. : 1200-1400
rok akademicki 2009/2010
Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska
Laboratorium materiałów budowlanych i technologii betonu.
Tytuł laboratorium
Asfalty i papy
Doświadczenia przeprowadzili:
Wstęp teoretyczny
Większość izolacji przeciwwilgociowych i wodoszczelnych produkowana jest w oparciu o lepiszcza bitumiczne: asfalty i smoły.
Asfalty
Są produktem ubocznym pozostającym po przeróbce węgla kamiennego na koks. W naturze występują pod postacią jezior asfaltowych. Są bezpostaciowe, rozpuszczają się w rozpuszczalnikach ketonowych, charakteryzują się wysoką odpornością na działanie wody (niekiedy chemikaliów).
Ważniejsze parametry:
-temperatura mięknienia- temp. przejścia asfaltu z ciała stałego w ciecz. Określa się ją metodą pierścienia i kuli (PiK).
-penetracja-oznaczająca twardość przy temp. 25oC; 1oPen=0,1 mm.
Asfalty dzielą się na drogowe (D300, D200, D100, D50, D35) i przemysłowe (P35, P45, P60, P80, P120) stosowane do produkcji materiałów izolacyjnych.
Smoły
W zależności od zawartości frakcji (ciężkich, średnich, lekkich olei i paku) dzieli się je na destylowane, preparowane i stabilizowane. Są stosowane do produkcji izolacji wodoszczelnych i przeciwwilgociowych. Można je podzielić na materiały rolowe (papy) i płynne.
Ważniejsze parametry:
-lepkość. Określa się ją za pomocą aparatu BTA.
-gramatura (masa na 1 metr kwadratowy)
Papy
Główną część papy stanowi osnowa (wkładka). Najczęściej jest to surowa tektura. Wkładkę nasyca się bitumem. W ten sposób otrzymuje się najprostszy rodzaj papy- papę izolacyjną. Jednak nie używa się jej samej, ale tylko jako część (warstwę) izolacji. Jeśli taką papę powlecze się bitumem to otrzymamy papę powlekana. Papa powlekana musi być z posypką (np.: piasek, talk), aby po zwinięciu w rolkę nie skleiła się- papa powlekana z posypką. Taka papa to papa podkładowa. Jest stosowana do izolacji poziomych, pionowych i do krycia dachów( jako dwie z trzech warstw). Trzecia warstwa to papa wierzchniego krycia. Na górnej części posypką jest piasek a na dolnej- drobnoziarnista posypka mineralna. Jest jasna żeby nie nagrzewała się od słońca i ciężka aby nie zerwał jej wiatr.
Papy modyfikowane
Papy tradycyjne mają trwałość 3-4 lat. W celu jej podniesienia do asfaltu dodaje się polimery:
-SBS- obniża temperaturę mięknienia
-APPS- podwyższa temp. mięknienia.
Dziś stosuje się głównie papy modyfikowane.
Część właściwa
Asfalty
Oznaczenie temperatury mięknienia asfaltu metodą pierścienia i kuli.
- Ogrzano dwa pierścienie do temp. w przybliżeniu o 90oC wyższej od spodziewanej temp. mięknienia i umieszczono je na płycie do nalewania.
- Nalano rozgrzany asfalt i pozostawiono do wystygnięcia w warunkach otoczenia na 30 min.
- Ścięto nadmiar asfaltu i umieszczono pierścienie w aparacie.
- Statyw aparatu i kulki umieszczono w łaźni napełnionej wodą o temp. (5±1)oC tak, aby powierzchnia cieczy w łaźni znajdowała się (50±3) mm nad górną krawędzią pierścieni.
- Naniesiono kulki do prowadnic.
-Tak przygotowany zestaw ogrzewamy od spodu, tak aby temp. podnosiła się równomiernie z szybkością 5oC/min.
- Odnotowujemy dla każdego pierścienia i kuli temp. w chwili, gdy kulka otoczona asfaltem dotknie dolnej płytki:
T1=57oC T2=58oC Tśr=57,5oC
Oznaczenie penetracji asfaltu igłą.
- Podgrzano asfalt do temp. (80-90)oC powyżej spodziewanej temp. mięknienia i napełniamy naczynko penetracyjne.
- Pozostawiono naczynko do ochłodzenia w temp. otoczenia na około 90 min.
-Przygotowane naczynko ustawiamy na stanowisku badawczym, opuszczamy igłę do zetknięcia z powierzchnią asfaltu i odnotowujemy pozycję zerową.
- Wykonujemy trzy pomiary:
P1=18o=1,8 mm P2=22o=2,2 mm P3=21o=2,1 mm Pśr≈20o=2 mm
Papy
Określenie gramatury
- Wycinamy trzy kwadratowe próbki o powierzchni 100 cm2.
- Ważymy próbki z dokładnością do 0,1g:
m1=6,6 g m2=6,6 g m3=6,7 g
- Obliczamy gramaturę wyrobu:
m=(m1+m2+m3)10/3 m=66,3 g/m2 = 0,0663 kg/m2
(tu podobno jest błąd w obliczeniach)
Określenie właściwości mechanicznych przy rozciąganiu.
- Wycinamy pięć próbek o wymiarach 20x200 mm.
- Badaną próbkę szczelnie mocujemy w uchwytach maszyny do badań wytrzymałościowych, tak aby odległość między uchwytami za każdym razem wynosiła 130 mm.
- Badania przeprowadzamy przy stałej prędkości rozsuwania uchwytów.
- Zapisujemy maksymalną siłę rozciągającą i odległość między uchwytami:
L- początkowa długość próbki między zaciskami L=130 mm
ΔL- przyrost długości próbki w chwili zerwania
ΔL1=10 mm F1=115 N
ΔL2=10 mm F2=182 N
ΔL3=12 mm F3=224 N
ΔL4=9 mm F4=90 N
ΔL5=11 mm F5=105 N
ΔLśr=10,4 mm Fśr=143,2 N εśr=8 %
- Obliczamy względne wydłużenie odpowiadające maksymalnej wartości siły (F3=224 N) :
ε= ΔL3/L . 100%= 9,23%
Określenie wytrzymałości na rozdzieranie gwoździem.
- Wycinamy 5 próbek o wymiarach 50x200 mm.
- Próbkę do badań wkładamy pomiędzy dopasowane ramiona strzemiączka i przez znajdujący się w nich otwory przepychamy ostro zakończony gwóźdź o średnicy (2,5±0,1) mm.
- Zestaw umieszczamy w maszynie do badań wytrzymałościowych, tak aby jeden koniec próbki do badań był umocowany w uchwycie, a drugi pozostał w strzemiączku.
- Badanie przeprowadzamy ze stałą prędkością rozsuwania uchwytów, co powoduje przeciąganie gwoździa przez płaszczyznę materiału w kierunku swobodnie zwisającego końca.
- Odczytujemy maksymalne siły dla poszczególnych próbek:
F1=38 N
F2=46 N
F3=54 N
F4=59 N
F5=55 N Fśr=50 N
Określenie przesiąkliwości papy.
Pojedynczą próbkę wraz podłożonym od jej spodniej strony krążkiem bibuły oraz nałożonym obustronnie wałeczkiem uszczelniacza o średnicy 10 mm umieszczono pomiędzy uszczelkami przyrządu. Zaciśnięto trzema śrubami w celu uzyskania szczelności. Do rury przyrządu nalano wody do wysokości 500 mm.
Dokonaliśmy oględzin i stwierdziliśmy, że przeciek przez próbkę papy nie nastąpił.
Podsumowanie i wnioski
- Badany asfalt ma temp. mięknienia równą 57,5oC - dość niską.
- Penetracja asfaltu wynosi 20o=2 mm - bardzo twardy asfalt (lub temp. otoczenia nie wynosiła 25oC, co zaniżyło wynik).
- Gramatura papy wynosi 66,3 g/m2 - najprawdopodobniej jest to papa na osnowie z welonu szklanego.
- Względne wydłużenie papy dla siły 224 N jest równe 9,23% , co oznacza, że pod jej wpływem (przed zniszczeniem) papa jest w stanie rozciągnąć się o ponad 9%. (εśr=8 %) Wynik dość niski. (Wpływ na rezultat mógł mieć fakt, że użyliśmy próbek 20x200 mm zamiast 50x200 mm zalecanych w instrukcji).
- Średnia maksymalna wytrzymałość próbek na rozdzieranie wynosi 50 N- dość niska.
- Próbka papy poddana badaniu na przesiąkliwość jest nieprzesiąkliwa.