Дуктилометрия

Дуктилометрия

ДУКТИЛОМЕТРИЯ, отдел прикладной измерительной физики, занимающийся измерением тягучести полутвердых тел. Под тягучестью разумеется способность тел быть вытягиваемыми, причем вытяжка в направлении растягивающего усилия сопровождается утонением в перпендикулярном к нему направлении, без излома или трещин. Тягучесть как физическая характеристика, поставленная в связь с другими механическими свойствами полутвердых тел, еще не достаточно изучена. Поэтому в настоящее время м. б. указана не мера тягучести в точном смысле, а лишь некоторая шкала чисел тягучести, представляющих предельную длину (в см) вытяжки нормированного брикета из испытуемого вещества, подвергнутого растяжению при определенной температуре и с определенной скоростью. Отступление от указанных условий испытания на тягучесть дает иное число тягучести. Тягучесть асфальтов и других аналогичных битуменов показывает степень пригодности их для цементирования асфальтовых дорог; поэтому, в связи с развитием этого рода сооружений, в Америке и в последнее время в Англии дуктилометрия особенно изучалась, и дуктилометрические испытание этих материалов при постройке дорог стало обязательным. Для оценки составов, идущих на заливку кабельных муфт, а также исходных битуминозных материалов для этих составов, дуктилометрическое исследование в последнее время тоже признано необходимым, в виду тех растяжений, которым подвергается изоляция муфты при смещениях грунта.

Измерение тягучести ведется помощью специальных приборов, называемых дуктилометрами. Наиболее распространены дуктилометр Дау (Dow), и его видоизменение - Дау-Смита (фиг. 1).

Дуктилометр Дау-Смита

Последний состоит из металлической ванны (а), устройство которой позволяет поддерживать нормальную температуру наливаемой в нее воды с точностью до 0,1° (американские технические условия требуют 25°, а английские 15°). Технически сравнимые результаты м. б. получены лишь испытанием при температуре, соответствующей нормальной мягкости материала, устанавливаемой. В ванне (а) помещается разъемная латунная форма (б); последняя изображена в большем масштабе на фиг. 2, А, а главные размеры испытуемого брикета в мм даны на фиг. 2, Б.

Дуктилометр

Применяются также и другие формы, и тогда числа тягучести приводятся к единообразию умножением на соответственные переводные коэффициенты. В собранном виде форму ставят на слегка протертую жиром гладкую пластину (например, матовое стекло), причем боковые стенки тоже протираются жиром (лучше пользоваться амальгамированной пластиной и амальгамировать боковые стенки формы). Затем в форму наливают испытуемый материал, нагретый до вполне жидкого состояния, и процеженный через сито в 50 меш. По прошествии не менее 30 минут с формы срезают горячим шпателем избыток материала и помещают ее в ванну (а), причем кольца формы надевают на крючки (в) и (г). Первый укреплен на раме (д) (фиг. 1), а второй - на подвижной поперечине (е), могущей двигаться по направляющим и получающей равномерное поступательное движение по кремальере (ж) вручную, путем вращения маховичка (к), приводящего в движение шестерни (з) через червячную передачу. Обычно технические условия требуют сохранения постоянной поступательной скорости 5 см в минуту; отступления от указанной скорости не должны превышать ±5%. Равномерность вращения вручную контролируется звоном колокольчика при каждом повороте колеса. Вращение продолжается до разрыва вытянутого асфальтового брикета. Длина вытяжки прочитывается на шкале (м). Каждое испытание д. б. повторено не менее двух раз. Дуктилометр Дау позволяет испытывать одновременно три образца, а Дау-Смита - только один.

Дуктилометрическое исследование показывает, что тягучесть битуминозных веществ повышается с температурой (фиг. 3 – тринидатский асфальт), но быстрота этого повышения значительно убывает после прогрева их.

Тягучесть битуминозных веществ повышается с температурой

Уменьшение тягучести Fd в см при прогреве образца в течение τ часов при t в °С выражается формулой:

Duktilometrija 4

где s - площадь прогреваемого образца в см2, p – вес образца в граммах, а k – постоянная вещества, значение которой указаны в табл. 1.

Duktilometrija 5

Тягучесть битуминозных веществ резко понижается от присутствия твердых парафинов, тогда как от присутствия растворителей, например масел, тягучесть иногда значительно повышается. Табл. 2 дает числа тягучести некоторых битуминозных материалов с различными температурами размягчения по Сарнову-Кремеру при различных температурах испытания.

Числа тягучести некоторых битуминозных материалов с различными температурами размягчения по Сарнову-Кремеру

Тягучесть полутвердых тел есть свойство, не однозначащее с мягкостью (оцениваемой пенетрометром) и не связанное с нею. Испытание различных естественных асфальтов и нефтяных пеков привело к выводам, помещенным в табл. 2.

Весьма большая тягучесть м. б. свойственна также телам умеренной мягкости. Это можно пояснить, например, данными табл. 3.

Взаимное несоответствие тягучести и вязкости

Из веществ разного происхождения и разных свойств, нетягучих и обладающих одинаковой степенью мягкости, иногда удается получить, при одном и том же разбавлении третьим веществом в одной и той же пропорции, смеси одинаковой мягкости и приблизительно одинаковой тягучести; таковы, например, нефтяной пек и естественный асфальт при разбавлении тройным количеством масла.

Но другой нефтяной пек, имевший первоначально такую же мягкость, как и асфальт, от небольших добавок масла делался мягче и тягучее, чем асфальт от больших добавок масла. Т. о., тягучесть и мягкость у разных веществ изменяются в одних случаях одинаково, а в других - разно. Технические качества асфальтов и пеков, как строительных материалов, наглядно выступают при смешении этих веществ с возможно более подвижными маслами; для этого испытания оказалось пригодным тяжелое германское парафиновое масло (удельный вес 0,920 при 15°) из буроугольного дегтя.

Из различных свойств асфальтов наибольшую связь с тягучестью показывают вязкость и затем температура плавления (фиг. 4, точки относятся к асфальтам разного рода и происхождения).

Из различных свойств асфальтов наибольшую связь с тягучестью показывают вязкость и затем температура плавления

 

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 7 - 1929 г.