сферних чинників. Ці зміни, відображаються на основних фізичних властивостях бітуму [22].
Співвідношення між основними групами, що входять до складу бітуму, визначають його найважливіші властивості: в'язкість, сприйнятливість до зміни температури, крихкість і еластичність. Але все ж не завжди груповий склад дає гарне уявлення про властивості бітуму. Пояснюється це двома причинами: по-перше досі не встановлена ??з достатньою чіткістю зв'язок між структурно-механічними властивостями бітуму і його груповим складом; по-друге, і це, мабуть, найважливіше, що виділяються з бітуму тим чи іншим способом з'єднання і штучно об'єднуються в одну з трьох основних груп (асфальтени, смоли, масла) не завжди мають однакові властивості. Властивості кожного з цих компонентів можуть бути різні для різних бітумів в залежності від властивостей вихідної нафти і способу її переробки. Це положення підтверджується тим, що в багатьох випадках доводиться стикатися з положенням, коли бітуми, що розрізняються за своїми властивостями, мають однаковий або майже однаковий груповий склад і навпаки. На жаль, властивості компонентів бітумів вивчені досі недостатньо [22].
Різні дослідники намагалися виділити з бітуму вужчі групи сполук, що володіють однаковими властивостями. Проте до цих пір ці роботи не привели до результатам, що дозволяють точніше оцінювати властивості бітумів [22].
Вчені припускають, що молекули всіх компонентів бітуму складаються з фрагментів [23]. Частковий являє собою поліциклічну структуру, що складається з 4-6 (частіше 5) конденсованих кілець, що мають кілька метальних (2-4) і один досить довгий (4-12 атомів вуглецю) алкільний заступник. Молекули масел і смол складаються з 1-2 фрагментів, асфальтени - з 4-6 [24-25].
Вищевказані групи вуглеводнів бітуму утворюють складну дисперсну систему - колоїдний розчин, в якому рідка середу - це масла і розчин смол в оліях, а тверда фаза представлена ??асфальтенами, на поверхні яких адсорбовані асфальтогеновие кислоти [26].
Асфальтени являють собою кристалічні структури, пакети з 5-6 шарів, що складаються з пластин з бічними аліфатичними ланцюжками і нафтеновими кільцями, що містять полярні функціональні групи з атомом кисню.
Пластини являють собою поліциклічні конденсовані ароматичні структури з включенням гетероциклів з сіркою і азотом. Структура асфатьтена нагадує структуру графіту.
Масла поділяються на парафіно-нафтенові, моно- і біціклоароматіческіе з'єднання, а смоли - на бензольну і спирто-бензольну групи. Парафіно-нафтенові з'єднання являють собою суміш нормальних парафінів, изопарафинов і поліциклічних нафтенов (конденсовані нафтенові кільця, які мають алкільні заступники); останніх зазвичай більш 60% мас. Моноціклоароматіческіе з'єднання представлені головним чином пятікольчатимі конденсованими циклічними системами з 2-4 метальнимі заступниками та одним алкільним заступником R циклічної частини цих сполук є одне ароматичне кільце. Цей компонент бітумів може складатися з 1-2 фрагментів [27].
Біціклоароматіческіе сполуки мають молекули, схожі на моноціклоароматіческіе, тільки з двома ароматичними конденсованими кільцями (рис. 1.1, а). Їх молекули також можуть складатися з 1-2 фрагментів, при цьому один має ароматичні кільця, а другий ні. Моноціклоароматіческіе і біціклоароматіческіе сполуки містять гегероатоми - S, N, О, проте їх кількість відносно невелика - один атом на 3-5 молекул. Атоми сірки та азоту входять в циклічні структури типу тіофену, піролу і піридину, атоми кисню входять в периферійні функціональні групи [13].
Спіртобензольние смоли відрізняються високим вмістом гетероатомів. Молекули спіртобензольних смол переважно біфрагментни (рис. 1.1, б)
Рис. 1. Структурні фрагменти: а - молекули моноціклоароматіческого і біціклоароматіческого з'єднань масел; б - молекули спіртобензольной смоли.
Частка асфальтенов складається з 4-6 фрагментів (рис. 2) Їх відмінність від масел і смол полягає в тому, що фрагмент асфальт з п'яти конденсованих кілець містить три ароматичних (гетероароматических) циклу, менше число алкільних заступників і більше число гетероатомів [27]. Асфальтени мають шарувато-блочне будову: фрагменти, що мають три ароматичних кільця, а, отже, велику плоску частину молекули (порядку 1,5 нм), орієнтуються паралельно один одному на відстані 0,35-0,37 нм. Частинка з п'яти шарів має псевдосферіческую форму діаметром 1,5-1,8 нм. По всій імовірності фрагменти утримуються один щодо одного за рахунок взаємодії ароматичних систем. Псевдосферіческіе частинки асфальтенов можуть утворюватися в середовищі, де знаходяться поліциклічні ароматичні з'єднання типу ароматичних масел і смол, які сольватується ці частинки [28].
...
