сировиною для отримання окислених бітумів є гудрони, що містять невелику кількість парафіно-нафтенових вуглеводнів [33].
Бітуми прийнято ділити на 3 типи:
. До першого типу відносять бітуми, протягом яких під дією постійної напруги зсуву підкоряється закону Ньютона [34]. Для таких бітумів з моменту настання деформації швидкість течії постійна і пропорційна напрузі зсуву. Коли напруга знімають, настає стан нееластичною пружності. Бітуми цього типу являють собою золі.
. Бітуми другого типу - це речовини, у яких при постійній напрузі зсуву швидкість течії після початку деформації знижується і через деякий час стає практично постійною. Коли напруга знімають, еластичність частково відновлюється. Колоїдне стан бітумів цього типу - золь-гель.
. У бітумів третього типу при постійній напрузі зсуву на початку деформації швидкість течії знижується до мінімуму, а потім підвищується. Після зняття напруги, пружність відновлюється. Бітуми цього типу мають колоїдну структуру гелю [1,35].
Колоїдна структура бітумів залежить від змісту і природи асфатьтенов і мальтенов.
Структура бітуму (золь або гель) визначається ступенем пептізаціі асфальтенов і залежить від відносного вмісту в бітумі ароматичних вуглеводнів з аліфатичними ланцюгами різної довжини [33].
Високий вміст ароматичних сполук в мальтеновой частини бітумів протидіє прагненню молекул асфальтенов до асоціації в більші агрегати, що призводить до утворення невеликих мицелл, і бітум в результаті знаходиться в стані золю (рис. 1.3).
Навпаки, низький вміст ароматичних сполук веде до утворення великих агрегатів і бітум знаходиться в стані гелю [36] (рис. 1.3).
Рис. 3. Структура бітум - золь
За класичним уявленням міцела має будову концентрично розташованих сферичних шарів. У центрі знаходяться полярні молекули асфальтенів, сольватовані смолами. Зовнішні оболонки складають ароматичні з'єднання з зменшується ступенем полярності.
Існує й інше уявлення про будову міцели, згідно з яким конденсовані ароматичні структури прагнуть збиратися в «пачки» - листи (грона), що входять до складу молекул асфальтенов. Такі грона можуть входити і до складу молекул смол і масел. Участь в утворенні «пачок» молекул смол та ароматичної частини масел обумовлює утворення міцел.
Механізм стабілізації бітумної колоїдної системи можна пояснити трьома факторами:
. Утворення на поверхні частинок подвійного електричного шару, який зумовлює виникнення енергетичного бар'єру, який перешкоджає зближенню частинок на відстань, де діють інтенсивні молекулярні сили тяжіння - теорія стійкості колоїдних розчинів Б. В. Дерягина і Л. Д. Ландау.
. Утворення на поверхні частинок досить потужного сольватного шару з молекул зРеди; ця сольватна оболонка виключає злипання частинок при зіткненні, як в результаті своїх пружних властивостей, як і внаслідок того, що на кордоні сольватного шару і вільного середовища відсутній скільки-небудь помітне поверхневий натяг.
Освіта на поверхні частинок адсорбційної оболонки, що володіє структурної в'язкістю при малих градієнтах швидкості і представляє собою структурно-механічний бар'єр (положення, розроблене А. А. Ребиндером) [37,38].
Для характеристики ступеня колоїдної бітуму використовують показник - індекс пенетрації. За індексом пенетрації бітуми поділяють на три групи:
. Бітуми з індексом пенетрації менш - 2, що не мають дисперсної фази або містять сильно пептізірованние асфальтени. Це бітуми типу «золь».
. Бітуми з індексом пенетрації від - 2 до +2, бітуми типу «золь-гель». Це залишкові і мало окислені бітуми.
. Бітуми з індексом пенетрації більш +2 мають виражені колоїдні властивості «гелів». Найчастіше це окислені бітуми [1].
1.4 Фізико-хімічні властивості бітумів
Найважливішими властивостями дорожніх бітумів, що характеризують їх якість, є в'язкість, пластичність, температури розм'якшення і крихкості, властивість адгезії, обумовлює здатність бітумів зчіплювати в моноліт мінеральні зерна заповнювачів [19].
Основною характеристикою структурно-механічних властивостей бітумів є в'язкість, залежна головним чином від температури і групового складу. В'язкість - опір внутрішніх шарів бітуму переміщенню відносно один одного [19]. Для багатьох бітумів в'язкість непостійна і зменшується зі збільшенням напруги зсуву або градієнта швидкості деформації. При підвищенні температури в'язкість знижується, при її зниженні в'язкість швидко зростає, а при негативних темпе...
