Поверхностные свойства
Поверхностное натяжение и его температурный коэффициент для разных битумов практически одинаковы, а полная поверхностная энергия их такая же, как у парафиновых углеводородов. Отсюда очевидно, в условиях равновесия на поверхности преобладают группы—СН3. Поверхностное натяжение мало зависит от структуры битумов и от их вязкости.
Натяжение битумов на границе битум—воздух является довольно гибкой характеристикой, позволяющей связать его с адгезией к минеральному материалу.
Смачиваемость минеральной поверхности битумом зависит от краевого угла смачивания. Битумы дорожных марок образуют на чистой гладкой поверхности угол 0, равный 20—30° при температурах ниже 100°С. На загрязненной и шероховатой поверхности 0 может превышать 90°. Однако растекание битума может происходить по влажной поверхности минеральных материалов, что и наблюдается при обработке битумом увлажненных грунтов, тогда как сухой грунт плохо смачивается битумом.
Адгезия между битумом и минеральным материалом зависит от поверхностного натяжения битума на границе с воздухом и угла θ. Большей водоустойчивостью на поверхности минеральных материалов будут обладать битумные пленки с низким поверхностным натяжением битума с минеральным материалом и высоким на границе с водой.
Для специалистов по производству битумов имеет значение поверхностное натяжение битумов при высоких температурах. Такие данные имеются для битумов с температурой размягчения 47—56°С, полученных из смолистой сернистой нефти. Поверхностное натяжение, измеренное в пределах температур 140—250°С, незначительно уменьшается с повышением температуры и лежит в пределах 19,75—23,75 дин/см. Выдерживание битума на открытом воздухе при температуре выше 250°С приводит к уменьшению поверхностного натяжения.
Толщина битумной пленки на поверхности минерального материала зависит от вязкости битума, природы минерального материала и размера его зерен. При смешении битума с минеральным материалом идут процессы абсорбции и адсорбции его компонентов.
При 60°С абсорбция битума каменным материалом (известняком) может продолжаться от шести до восьми недель и достигать 2,5%. Асфальтены и тяжелые смолы могут селективно адсорбироваться глинистыми частицами (в грунте). Пористый минеральный материал (известняковый щебень) может адсорбировать компоненты битума и тем нарушать его структуру. Пористый каменный материал, пропуская сквозь свои поры углеводороды с прямыми цепями и задерживая циклические углеводороды и углеводороды с разветвленным строением молекул, тем самым обедняет пленку битума масляными компонентами и обогащает асфальтенами и смолами, что сопровождается затвердением битумной пленки.