Bitumy i smoła

Bitumy

W budownictwie drogowym tylko bitumy naftowe spotykają się we względnej czystej postaci, nie zmieszane z żadnymi mineralnymi składnikami. Dlatego też przy rozpatrywaniu czystych bitumów możemy się ograniczyć do bitumów, otrzymywanych przy destylacji ropy naftowej. W Holandii przyjęły się one dość szeroko i oddają wielkie usługi, zarówno jako materiały wiążące (lepiszcza) przy budowie rozmaitych nawierzchni asfaltowych (Shelfalt) jak i do zwalczania kurzu na drogach (Sprameks).

Właściwości charakterystyczne obydwu tych gatunków są identyczne. Jeden i drugi otrzymuje się przy destylacji surowej ropy naftowej. Ropę sprowadza się do Holandii w surowym stanie i tam już destyluje. Od rodzaju jej zależy w dużym stopniu gatunek bitumu.

W Ameryce, gdzie już od szeregu lat do budowy dróg stosują bitumy naftowe, ustalono pewne zasadnicze normy, którym muszą odpowiadać gatunki używanych bitumów.

Według amerykańskich danych, przenikliwość bitumów powinna być większa przy ruchu lekkim i dla okolic o wysokiej temperaturze niższą niż w krajach bardziej zimnych.

Badania przenikliwości w czasie budowy drogi powinny być robione raz lub nawet kilka razy dziennie, tak jak i próby przesiewania. Używa się do tego penetrometru Dow’a wraz z przynależnymi przyrządami.

Gęstość czyli wiskoza płynnych materiałów bitumicznych określa się przeważnie za pomocą wiskozometra. Badanie przenikliwości miękkich bitumów nie daje dobrych wyników, lepiej tu określać gęstość, podając stopień płynności. Istnieje cały szereg badań wiskozy. W pierwszym rzędzie zależne są one w wysokiej mierze od temperatury, przy której określona została gęstość i następnie od rodzaju aparatu użytego do prób. Wskutek tego określając wiskozę, należy również podać przenikliwość, temperaturę i zaznaczyć jakim aparatem wykonano badanie.

W Holandii praktycznie norma wiskozy stosowana była tylko dla smoły.

Ponieważ uwzględnia się tu przepisy angielskie, radzę więc przyjąć także odnośne angielskie metody badania. Wykonywa się je za pomocą aparatu, w którym pogrąża się pływająca miseczka, w momencie kiedy pewna niewielka ilość materiału staje się płynna. Przeciąg czasu, między rozpoczęciem próby i pogrążeniem się pływającej miseczki daje stopień wiskozy w sekundach.

Inna metoda określania wartości bitumu polega na badaniu punktu topliwości albo punktu zmiękczenia. Punkt ten jest różny dla różnych gatunków bitumu, dochodzi jednak do 50° C. przy przenikliwości 50. Punkt topliwości określa się za pomocą tak zwanej metody kuli i pierścienia. W tym celu wypełnia się stopionym materiałem płaski miedziany pierścień o średnicy 5/8″ = 16 mm. i o grubości = 6,4 mm. i obciąża go w środku stalową kulą o średnicy 3/g” = 9,5 mm. i ciężarze 3,45 – 3,50 gr. Następnie pierścień ten wraz z kulą i dokładnym termometrem zawiesza się w zbiorniku z wodą o temperaturze 5° C. Ciepłotę wody podnoszą równomiernie mniej więcej po 5° C. na minutę, tak, że stalowa kula pogrąża się w rozmiękczonym bitumie.

Ciągliwość również jest bardzo ważną własnością bitumów. Określa się ją przez rozciąganie bitumu na cienką nitkę, która przy temperaturze 25° C. powinna mieć 100 cm. długości. Doświadczenie to można wykonać tylko w laboratorium; używa się do tego „Duktometru” firmy Dow i Smitha.

Ciężar właściwy bitumu nie odgrywa poważniejszej roli przy badaniu własności bitumu. Bywa zazwyczaj przy 25° C. od 1,03 -1,04.

Również mało różni się procentowa ilość rozpuszczalnego bitumu od całej jego masy. Shelfalt np. dostarczany bywa jako materiał zawierający 99,9% czystego bitumu. Jak już poprzednio wspomniano, określa się tę zawartość za pomocą rozpuszczania w dwusiarczku węgla (CS2).

Punkt zapalania się dobrego bitumu znajduje się w pobliżu 275° C. Można go ustalić przez podgrzewanie w otwartej miseczce.

Na koniec trzeba także określić straty na wadze przy nagrzewaniu bitumu przez 5 godzin do 163 – 193° C. Strata nie powinna wynosić więcej jak 3%.

Smoła

Do użytku budownictwa drogowego trzeba się zadowolić dwoma gatunkami destylowanej smoły węglowej. Jeden gatunek odpowiada mniej więcej angielskim przepisom smołowania powierzchniowego, drugi gatunek nadaje się do budowy nawierzchni.

Ponieważ przy obecnym stanie techniki używa się smoły przeważnie do powierzchniowego smołowania, należy wymienić następujące najprostsze żądania jakie się jej stawia:

1. Smoła musi być węglowa i pochodzić z gazowni albo koksowni.
2. Musi być zupełnie bezwodna, najwyżej może zawierać 2% wody.
3. Nie może zawierać amoniaku i lekkich olejów.
4. Przy destylacji do 170° C. może stracić najwyżej 1% swej wagi, a przy destylacji do 300°C. nie więcej niż 25%. Pak, dodawany dla wzmocnienia smoły, nie powinien przy destylacji do 270° C. tracić więcej na wadze niż 1%, a przy destylacji do 315° C. nie więcej nad 5%.

Ciężar gatunkowy

Przy budowie dróg bitumicznych ważne zadanie stanowi należyte określenie ciężarów wszystkich materiałów używanych do budowy. Ciężar właściwy każdego materiału jest zatem ważnym czynnikiem. W technice asfaltowej wszelka ilość i zawartość określa się według ciężaru. Dzięki temu trzeba koniecznie znać dokładnie ciężary materiałów, zarówno przy badaniach laboratoryjnych, jak i przy odważaniu ich w czasie budowy. Te ostatnie zazwyczaj robi się automatycznie w maszynie mieszającej.

Granice temperatury obróbki asfaltu

Równie ważne, jak określenie wagi, jest znajomość i uwzględnienie granic temperatury, jakie ustalone są dla rozmaitych robót i badań.

Nie należy nie doceniać ich wielkiego znaczenia. Wiele braków dróg asfaltowych spowodowane jest przegrzaniem bitumu. Również nie można wykonać dobrej mieszaniny asfaltowej, o ile bitum nie jest odpowiednio ciepły.

Termometr odgrywa tu ważną rolę. Musi być mierzona temperatura zarówno suchej mieszaniny (mineralna) jak i bitumu i na koniec gotowej mieszaniny, wówczas kiedy wychodzi z maszyny i kiedy ją już rozpościerają na drodze.

Kotły z bitumem powinny być zaopatrzone w mocne termometry, a do dalszych pomiarów ciepłoty należy mieć przy sobie dobrze sprawdzone małe termometry, aby bez trudu stale móc mierzyć wysokość temperatury.