или тёмно-бурого цвета, состоящие из смеси высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных, т.е. соединений с серой, азотом и кислородом. При комнатной температуре битумы могут быть жидкими, вязкими и жидко-вязкими, при нагревании переходят в легкоподвижные жидкости, при охлаждении вновь застывают. Плотность – около 1 г/см3. Хорошо растворяются в органических растворителях. По происхождению битумы бывают природные и искусственные – нефтяные.
5.1.1.1 Химический и групповой состав
Химический состав битумов, %: С – от 70-80; Н – от 10 до 15; О – от 5 до 10; S – от 1 до 5; N – до 1. S , N , O – входят в состав активных функциональных групп.
В состав битумов входят углеводороды метанового (CNH2N+2), нафтенового (CNH2N) и ароматического (CNH2N-6) рядов. В состав основной части молекул битума входит от 25 до 150 атомов углерода. Молекулярная масса составляет от 400 до 5000 кислородных единиц.
Ароматические углеводороды более устойчивы к атмосферным воздействиям. Метановые (парафины) имеют прямую цепь; при охлаждении способны выкристаллизовываться, ухудшая свойства битумов.
Нафтеновые углеводороды при окислении частично переходят в смолы.
Свойства битумов определяются их групповым составом, который устанавливают по различию растворимости битумов в органических растворителях и адсорбируемости на различных адсорбентах.
Групповой состав битумов представлен маслами, смолами, асфальтенами, карбенами, карбоидами, асфальтогеновыми кислотами, парафинами.
Указанные компоненты группового состава различаются между собой химическим составом, длиной и типом молекулы, свойствами, содержанием в битуме.
Масла – растворяются в бензине или эфире. Молекулярная масса – от 300 до 600; содержание в битуме – от 30 % до 60 %.
Смолы – молекулы циклические или гетероциклические, молекулярная масса – от 600 до 1000; высокое содержание S, O, N обусловливает их повышенную поверхностную активность (адгезию); содержание в битумах – от 20 % до 40 %.
Асфальтены – твердые неплавкие вещества плотностью более 1 г/см3, молекулярная масса изменяется от 1200 до 6000; в бензине нерастворимы; растворимы в хлороформе и горячем бензоле; содержание в битуме – от 10 % до 40 %; повышают температуростойкость, вязкость и твёрдость битумов; под действием ультрафиолета переходят в карбены.
Карбены и карбоиды – содержатся в крекинг-битумах в количестве от 1 % до 3 %. По свойствам карбены близки асфальтенам, но содержат больше углерода и имеют большую плотность; растворимы только в сероуглероде CS2. Карбоиды не растворимы в известных растворителях.
Асфальтогеновые кислоты растворяются в этиловом спирте, полярны, относятся к ПАВ. Содержание в битумах достигает 3 %. Обеспечивают высокую адгезию битумов к каменным материалам.
Парафины – твердые метановые углеводороды. Ухудшают свойства битумов (повышают хрупкость). В битумах содержатся в количестве от 6 % до 8 %.
По внутреннему строению битумы – коллоидная система, дисперсной средой