ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Процессы структурообразования в дорожных битумах и их классификация по типам дисперсных структур из "Дорожные битумы" Исследования процессов структурообразования битумов позволяют выявить возможные дисперсные структуры, образующиеся в битуме в зависимости от количества и природы асфальтенов, вида углеводородов н количества смол в дисперсионной среде. [c.49] Наиболее ярко процессы структурообразования проявляются при изучении механических свойств битумов, например пр1. сдвиге тонкого слоя битума, заключенного между двумя плоско-парал-лельными пластинками, одна из которых закреплена неподвижно, а другая сдвигается под действием приложенного напряжения [134], При этом исследования целесообразно проводить не на реальных битумах, а на специально приготовленных модельных системах [43, 45, 46], в которых влияние каждого компонента битума можно изучить в чистом виде. Каждый компонент модельной системы получают путем адсорбционно-хроматографического разделения битумов на силикагеле. [c.49] Повышая количество дисперсной фазы (асфальтенов) в одной и той же среде и измеряя при этом структурно-ме.ханические характеристики системы, можно получить представления о дисперсных структурах, образующихся в битуме. [c.50] Асфальтены (табл. 4) вводились в дисперсионную среду следующего состава парафино-нафтеновые углеводороды 32%, ароматические углеводороды 45%, смолы 23%. Серни модельных систем различались природой дисперсной фазы — асфальтенов. Модели внутри каждой серии отличались друг от друга концентрацией дисперсной фазы. [c.50] На рис. 10 представлены кривые структурообразова-ния — зависимость наибольшей пластической вязкости (в отнощении к вязкости дисперсионной среды) от концентрации асфальтенов. [c.50] Как видно из рис. 10, на кривых можно различить три участка начальный, где рост вязкости системы незначителен по величине и прямо пропорционален количеству введенных асфальтенов второй участок, где эта закономерность нарущается при критических объемных заполнениях, и третий участок резкого возрастания вязкости при незначительном увеличении концентрации асфальтенов. [c.50] Критическая концентрация образования структуры каждого вида определяется лиофиль-ностью н средним молекулярным весом асфальтенов, резко возрастая для лиофобных асфальтенов из битумов термического крекинга (серия А). Для асфальтенов из остаточных (серия Б), слабоокисленных (серия В) и глубоко окисленных (серия Г) битумов, близких по степени лио-фильности, хотя и отличающихся величиной среднего молекулярного веса, критические концентрации образования коагуляционного каркаса примерно одинаковы, что указывает на близкие значения эффективных раз.ме ров сольватированных и набухших в ароматических углеводородах частиц асфальтенов. [c.51] Процесс структурообразования в битумах при повышающейся концентрации дисперсной фазы асфальтенов зависит также от степени структурированности углеводородной дисперсионной среды смолами. [c.51] Следовательно, в сильно структурированной дисперсионной среде вязкость системы нарастает при значительно меньших заполнениях объема дисперсной фазой, чем в слабо структурированной. Поэтому вся система представляет собой предельно стабилизированную разбавленную суспензию асфальтенов. Свойства этой системы определяются структурой растворенных в углеводородах смол, состоящих из вторичных надмолекулярных образований. Введение асфальтенов в увеличивающейся концентрации способствует образованию в системе новых структурных узлов. На каждой частице асфальтенов адсорбируются высокомолекулярные (тяжелые) смолы, причем может происходить адсорбция целых структурных надмолекулярных образований смол. [c.52] Одной из особенностей дисперсной системы, которую представляют собой битумы, является способность дисперсной фазы — асфальтенов набухать, сольватироваться и частично растворяться в ароматических углеводородах. Смолы, структурирующие дисперсионную среду, также по-разному растворяются в ароматических и парафино-нафтеновых углеводородах. Поэтому, естественно, можно ожидать, что наличие тех или иных углеводородов будет различным образом влиять на процессы структурообразования в битуме. [c.52] Дисперсной фазой модельных систем служили асфальтены окисленного битума (серия В, табл. 4). Дисперсионная среда моделей серии В состояла из смеси парафино-нафтеновых (32%) и ароматических (45%) углеводородов и смол (23%), а серии 3 — лишь из ароматических (75%) углеводородов и смол (25%). [c.52] Можно полагать, что процессы структурообразования в этих системах происходят по-разному. В практически предельно лиофиль-иых системах серии 3, содержащих чисто ароматические углеводороды, почти полностью растворяющие асфальтены, ловышение концентрации асфальтенов в растворе сопровождается незначительным увеличением вязкости системы и резким ростом ее ири достаточно высоких концентрациях в связи с повсеместным образованием вторичных надмолекулярных структур асфальтенов. [c.53] В ограниченно лиофильных системах серии В, где ввиду наличия парафино-нафтеновых углеводородов асфальтены не растворяются полностью, а лишь набухают в ароматических углеводородах, ио- выщение концентрации асфальтенов сопровождается возникновением агрегатов и других вторичных структур асфальтенов с последующим образованием коагуляционного каркаса. [c.53] Следовательно, лиофилизация системы вследствие полного исключения иарафино-нафтеновых углеводородов приводит к невозможности образования коагуляционной структуры. [c.53] Поскольку основные марки битумов, применяемые для строительства дорог, различаются лишь значениями наибольшей вязкости, находящейся для битумов марок БН-П н БН-Ш в пределах 10 —10 пз, можно полагать, что структуры битумов, имеющих даже одинаковую вязкость, могут относиться в зависимости от химического состава к разным типам. [c.53] Объемная концентрация асфальтенов, необходимая для иолучения структуры с данной вязкостью, определяемая их лиофильно-стью и средним молекулярным весом, резко повышается для лиофобных к среде асфальтенов, нолученных, например, из остатков термического крекинга. [c.53] Наличие в битуме I структурного типа твердых парафинов может привести к образованию дополнительной структурной сетки. Твердые парафины, кристаллизуясь на асфальтенах, могут образовать дополнительно к коагуляционному каркасу кристаллизационную сетку, пронизывающую всю систему, что должно сказаться на реологических и адгезионных свойствах битума. [c.54] Структура И типа представляет собой предельно стабилизи- рсваннуго разбавленную суспензию асфальтенов в сильно структурированной смолами дисперсионной среде. Асфальтены, не связанные и не взаимодействующие друг с другом, адсорбируют смолы, переводя их в пленочное состояние, обладающее повышенной вязкостью и прочностью. При одной и той же степени структурированности среды смолами для получения структуры с данной вязкостью необходимое количество асфальтенов зависит от их лиофильности, уменьшаясь с увеличением последней. [c.54] Вернуться к основной статье