Подробнее о структуре битумов
Вопрос о структуре битумов был рассмотрен и с другой точки зрения. Если считать, что битумы представляют собой растворы асфальтенов в мальтенах, исследование вязкости их как функции концентрации асфальтенов и температуры показывают, что при температурах выше 120°С асфальтены молекулярно диспергированы, а при понижении температуры образуют ассоциированные комплексы. При низких температурах битумы переходят в метастабильное состояние. В зависимости от концентрации асфальтенов и состава мальтенов текучесть битумов изменяется от ньютоновского типа до неньютоновского. Высказано заключение, что размеры асфальтеновых комплексов не приближаются к размерам коллоидных частиц. С уменьшением ароматичности масляных компонентов увеличивается отклонение от ньютоновского типа течения.
Результаты измерений средних относительных масс частиц битума в бензольных растворах методом ультрафильтрации при температурах от 37 до 60°С показали, что в пределах указанных температур битумы содержат два вида коллоидно-диспергированных частиц, а именно асфальтены и нефтяные смолы, причем оба вида представляют собой лиофильные ассоциаты.
По современным представлениям все дорожные и строительные битумы следует рассматривать как растворы высокомолекулярных соединений нефтяного происхождения — асфальтенов и близких к ним по структуре и свойствам смол (твердых смол) в среде из нефтяных масел и близких к ним по структуре смол (плавких смол).
В соответствии с теорией растворов высокомолекулярных соединений (ВМС) в зависимости от внешних условий (температуры, давления) битумы могут находиться в различных термодинамических состояниях, проходя последовательно все стадии от истинных растворов (при высоких технологических температурах) к коллоидным растворам надмолекулярных структур (ассоциатов) асфальтенов и смол до пластичных, а затем твердых тел. При температуре ниже температуры размягчения происходит развитие процессов ассоциации структурных единиц, образование структур переходного типа, возникновение структур с высокой степенью надмолекулярных образований (ассоциатов). При этом формируется структура пластичного аморфного тела. При температуре ниже температуры хрупкости битумы представляют собой твердое тело, где наряду с аморфными веществами в стеклообразной метастабильной форме могут присутствовать кристаллические вещества, а также некоторое количество веществ (масел и низкоплавких смол), еще не потерявших пластичность. Указанные процессы изменения структурных состояний битумов термодинамически обратимы и для каждого битума происходят в определенных температурных пределах (связанных с интервалом пластичности материала).