«Экологиялық мәдениет пен сананы қалыптастыру»

12 
битумов, в зависимости от происхождения, находятся в интервале 1000-5000 далтонов, то 
добавляемые полимеры во всяком случае больше десяти тысяч единиц. 
Существуют эмпирически полученные представления о необходимом количестве 
полимерных добавок. К сожалению, во многих случаях эти количественные соотношения 
фиксируются технической документацией [1] и приобретают характер предписаний.
Другая проблема, связанная с добавками высокомолекулярных соединений. 
Очевидно, что добавление в массу олигомера хотя бы технологически (не на 
термодинамическом уровне) совмещающегося с ним полимера обязательно приводит к 
существенному повышению вязкости системы. А последняя, в конечном счете, определяет 
способ и даже возможность применения композиции с той или иной целью. Чтобы обойти 
эту трудность битум стали использовать в виде его стабильных водных дисперсий. 
В общем и целом, химический состав нефтяных битумов известен, он отличается, 
главным образом, в зависимости от географии нефти, количественным содержанием так 
называемых групповых составов. 
Принято считать (например, [2-4]), что в основном это разнообразные 
углеводороды: 
алифатические, 
циклические, 
ароматические 
и, 
так 
сказать, 
скомбинированные из алифатики и различных циклических конфигураций. 
Впрочем, все без исключения включение в составы групп: масел, смол, 
асфальтенов, - гетероатомов: кислорода, азота, серы. Стало быть обозначение битумов 
углеводородами требует некоего замечания относительно приблизительности этого 
понятия. 
Практически же наличие гетероатомов – они в электроотрицательной области 
таблицы элементов – свидетельствует о возможности донорно-акцепторных 
взаимодействий молекул между собой (когезия) и с молекулами различного рода 
добавляемых в битумную систему ингредиентов – от растворителей до полимеров. 
Эти же группы определяют битумы как фрагментарно полярные олигомеры. В 
наибольшей степени это суждение должно быть отнесено к асфальтенам – кислотам и их 
ангидридам (по различным источникам их может содержаться от 1,0 до 3,0%). 
Асфальтены обычно называют твердыми и неплавкими продуктами. По-видимому, 
под неплавкостью понимается возможность плавления при температурах, намного 
больших, чем, например, группа смолы. Во всяком случае их средняя молекулярная масса 
находится в интервале значений 1000-6000 дальтонов, а после термолиза может 
увеличиваться до 30000. Термолитическая обработка битумов (прогрев при высоких 
температурах) приводит к диссоциации наиболее лабильных ковалентных связей с 
образованием радикалов, а последние, рекомбинируя, образуют разветвленные 
олигомолекулы (так называемые золи), а при дальнейшей сшивке образуются гели, хотя 
они все же сохраняют растворимость в полярных жидких средах, например, в 
хлорированных углеводородах (чаще всего используют хлороформ [2,3]) и 
электронодонорных бензоле и сероуглероде. 
Интересным представляется взгляд [5], рассматривающих термообработанные 
битумы как дисперсии в среде масел (при комнатной температуре – жидкости с 
молекулярной массой 300-750) и смол (легкоплавкие вязкопластичные вещества 
с молекулярной массой 600-1000 – алкилированные циклические алканы) асфальтенов, 
стабилизируемых дифильными фракциями тех же асфальтенов, например, содержащими 
карбоксильные группы (эти стабилизаторы часто не вполне корректно называют 
поверхностно-активными веществами – по аналогии с водными системами. 
Чем больше полярных фракций, т.е. фрагментов, содержащих гетероатомы, тем 
выше когезионная прочность. 
Адгезионная прочность [6] – т.е. энергия сцепления с субстратом, а это всегда 
частицы гранита (как мелкие – песок, так и крупные) обусловлена, в основном, двумя 
феноменами. Один – это, в соответствии с теорией Воюцкого, сорбция, проникновение в 
как угодно малые микрообъемы под поверхностью фрагментов молекул (эти фрагменты в 

13 
случае полимеров называются термодинамическими сегментами). Чем более гибкая 
молекула, тем короче сегмент, а, следовательно, более эффективна адсорбция. 
Второй – это образование донорно-акцепторной связи полярной функциональной 
группы адгезива с функциональной группой субстрата (гранита), а это в общем виде либо 
-Si-O-, либо SiOH. 
Таким образом для высокого значения адгезии молекула должна быть двуединой - 
в основном хвост гибкой, т.е. неполярной, но с сильно полярной головой, физико-
химически взаимодействующей с приведенными выше оксисилановыми или 
силанольными группами. 
К полимерным модифицирующим материалам по их химическому строению 
должны предъявляться требования, весьма сходные с таковыми для битумов. Полимер 
должен быть умеренно полярным, т.е. содержать функциональные группы, способные 
образовывать с полярными группами фракций битумов донорно-акцепторные связи; это в 
основном полимеры, содержащие карбоксильные, гидроксильные, аминные, амидные, 
карбонильные и др. группы, содержащие атомы кислорода, азота, серы. Такие группы 
увеличивают когезионную прочность, взаимодействуя 
- друг с другом; 
- с полярными (в разной степени) молекулами битума; 
- повышают упругость системы, позволяя ей релаксировать с минимальными 
остаточными деформациями.
Полярные группы полимеров сорбируются на поверхностях наполнителей; то же 
проделывают и короткие термодинамические сегменты гибких фрагментов макромолекул; 
длина высокомолекулярных цепей позволяет им не отрываться при приложении к 
покрытию нормальных и сдвиговых нагрузок. 
Впрочем, следует учитывать то обстоятельство, что, по крайней мере, в 
асфальтобетонах нагрузки не должны приводить к сколько-нибудь значительным 
деформациям, поскольку система на 95% [1] по объему состоит из грубых наполнителей, а 
битумно-полимерная масса предназначена для заполнения объемных несплошностей 
между кусками и частицами наполнителей, и роль этой массы заключается, скорее, в 
монолитизации утрамбованной системы для недопущения проникновения в нее воды. 
Именно стойкость к проникновению воды в наибольшей степени обуславливает 
необходимость высокой адгезии полимерно-олигомерной массы к щебню и более 
дисперсным твердым фрагментам наполнителей. 

жүктеу/скачать 5.99 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: