и - володіють в'язкопластичні властивостями; рідкими - володіють легкотекучая властивостями [9].
Для сучасного виробництва нафтових бітумів найбільш характерними є наступні способи отримання бітумів:
. Концентрування нафтових залишків шляхом перегонки їх у вакуумі у присутності водяної пари або інертного газу.
. Окислення киснем повітря різних нафтових залишків (мазутів, гудронів, полугудронов, асфальтів деасфальтизації гудрону, екстрактів селективного очищення масел, крекінг-залишків або їх сумішей).
. Компаундирование різних нафтових залишків з дистилятами, з окисленими або залишковими бітумами [6,7,10].
Залежно від способу виробництва одержувані бітуми підрозділяються на три основні групи [7]:
. Залишкові бітуми.
. Окислені бітуми.
. Компаундують бітуми.
1.2 Груповий і хімічний склад бітумів
Бітуми - це тверді, напівтверді або рідкі водонерозчинні матеріали, що представляють собою надзвичайно складну суміш вуглеводнів нафти і їх гетеропроізводних, що містять кисень, азот, сірку і метали (ванадій, залізо, нікель, натрій тощо.) Середня молекулярна маса бітумів дорівнює 600-1000 а.е.м., що відповідає вуглеводням, що містить від 40 до 70 атомів вуглецю. Бітуми містять до 80-85% вуглецю, 8,0-11,5% водню, 0,2-4% кисню, 0,5-7,0% сірки і 0,2-0,5% азоту. Основна маса азоту включена в з'єднання порфіринового ряду. Сірка входить до складу циклічних структур типу тіофену. Максимальний вміст азоту та сірки спостерігається в асфальтеновой фракції, а кисню - в смолах. Максимальний вміст гетероатомівв в асфальтенів і смолах досягає 10% і більше [8].
Хімічний склад, загалом, досить стабільний для різних бітумів, не дає можливості судити про їх властивості. Бітуми прийнято характеризувати за кількісним вмістом в них певних груп хімічних сполук. Основні групи сполук розрізняються за молекулярною масою і розчинності у селективних розчинниках.
За методом Маркуссона бітуми поділяють на олії, смоли, асфальтени, асфальтогеновие кислоти та їх ангідриди. Часто розділяють бітум на асфальтени і Мальти, що представляють собою суму масел і смол [11-13]. Ці сполуки знаходяться в генетичному зв'язку один з одним, масла в результаті процесів окисної конденсації, радикальної циклізації та окислювального дегідрування можуть перетворюватися в смоли, а потім в асфальтени.
Асфальтени є високомолекулярними компонентами бітуму. В якості ланок у їх молекули входять шестичленні ароматичні і нафтенові кільця, шестичленні гетероцикли з парафіновими ланцюгами різного ступеня розгалуженості [14]. Молекулярна маса асфальтенов коливається в межах 1700-7500 а.е.м. Елементарний склад (у вагу.%) Вуглецю - 80-84; водню - 7,5-8,3; сірки - 4,6- 8,3; кисню - до 6; азоту - 0,4-1. Зміст гетероатомів в асфальтенів вище, ніж в оліях та смолах, виділених з того ж бітуму [11,15].
Смоли відрізняються від асфальтенів меншим ступенем конденсированности, меншою молекулярною масою і великим вмістом водню. Основними структурними одиницями молекул смол є конденсовані циклічні системи, що містять ароматичні, ціклопарафіновие, гетероциклічні кільця, які з'єднані між собою порівняно короткими аліфатичними містками. До їх складу входять крім вуглецю (79-87%), водню (8,5-9,5%), кисню (1-10%), сірки (до 2%), багато інших елементів, включаючи метали (Fe, Ni , V, Cr, Mg, Со та ін.) [16, 17]. Вуглецевий скелет молекул смол - поліциклічна система, що складається переважно з конденсованих ароматичних кілець з аліфатичними бічними ланцюгами. Число вуглецевих атомів в з'єднаннях, складових смоли, доходить до 80-100. У порівнянні з асфальтенами смоли мають велике число і довжину бічних аліфатичних ланцюгів [18].
Масляна частина бітумів представлена ??вуглеводнями суміжного будови, що включають парафінові, нафтенові і ароматичні фрагменти, що поєднуються в різних співвідношеннях [19, 20]. Асфальтові кислоти та їх ангідриди - речовини коричневого кольору смолистої консистенції з щільністю (р 20 квітня) - більше 1. Вони відносяться до групи полінафтенових кислот і можуть бути не тільки в'язкими, а й твердими. Асфальтогеновие кислоти є поверхнево-активною частиною бітуму і сприяють підвищенню зчеплення його з поверхнею мінеральних заповнювачів. Зміст їх в нафтових бітумах становить близько 1% [21].
Груповий склад бітуму не є стабільним. Під впливом різних факторів груповий склад може зазнавати істотні зміни за рахунок часткового перетворення масел в смоли, а смол в асфальтени. Такого роду зміни відбуваються, зокрема, при нагріванні бітуму під час приготування асфальтобетонної суміші, а також в результаті впливу на бітум атмо...
