Состояние и свойства битумов
При переходе из жидкого (вязкого) состояния в пластичное и далее в твердое вследствие развития процессов структурообразования, роста надмолекулярных структур (ассоциатов) наблюдается увеличение степени отклонения от ньютоновского типа течения, характеризуемого индексом течения, при этом растет доля упругих деформаций.
Таким образом, тип структуры зависит от термодинамического состояния битума, изменяется при изменении внешних условий, определяет особенности реологического поведения материала и границы перехода от жидкого состояния в пластичное и затем в твердое.
Состояние и свойства битумов определяются не только формой и размерами молекул компонентов и надмолекулярных структур, но и всем комплексом сложных явлений структурообразования, начиная с укладки отдельных цепей молекул и кончая формированием крупной надмолекулярной структуры с различными типами связей (водородных, диполь—диполь и т.п.).
При высоких температурах на первый план выступает влияние химического строения компонентов, обусловливающего степень гибкости или жесткости молекул, а силы межмолекулярного и межструктурного взаимодействия играют меньшую роль. При понижении температуры характер межмолекулярных и межструктурных связей начинает играть все большую роль.
Разветвления в молекулах сильно влияют на их гибкость. Короткие и частые боковые цепи (привески) увеличивают жесткость макромолекул вследствие увеличения энергетического барьера вращения отдельных звеньев. Редкие, но длинные разветвления способствуют уменьшению межмолекулярных взаимодействий, обусловливают разрыхление молекул высокомолекулярного вещества, в результате чего снижается температура, при которой оно становится хрупким.
На взаимодействие молекул в растворах высокомолекулярных веществ сильное влияние оказывает температура. С повышением ее возрастает тепловое движение, что ведет к разрушению ассоциатов, понижение температуры увеличивает ассоциацию. С увеличением концентрации раствора и понижением температуры величина и длительность существования ассоциатов возрастает. В определенных условиях ассоциаты станут настолько большими и прочными, что их можно рассматривать как новую фазу. Ассоциация молекул в растворах может привести к образованию в системе пространственной сетки - геля.