Битум. Состав битума

Состав битума

Химический состав битума определить очень трудно. В основном битум состоит из высокомолекулярных углеводородов. Химический состав битума слегка отличает нефтяные битумы друг от друга. Основными элементами, при помощи которых образуется битум, являются водород (до 14%) и углерод (от 70 до 87%). Помимо того, состав битума также может включать серу, кислород и в не больших количествах некоторые другие элементы. Содержание серы в нефтяных битумах не часто превышает 3–5%. В природных битумах количество серы может быть в разы выше.

Элементарный химический состав битума,  достаточно стабильный для разнообразных битумов, не дает возможности говорить об их свойствах. Битумы принято характеризовать по содержанию в них определенных групп химсоединений. Основными группами битума, которые важны для характеристики его свойств, являются:

? смолы, обусловливающие эластические свойства битума;

? масла, придающие битуму подвижность, текучесть;

? асфальтены, придают битуму вяжущие свойства. От количества асфальтенов, которые содержит битум, зависят его теплоустойчивость и вязкость.

Помимо указанных – трех основных групп, в битумах в малых количествах могут содержаться:

асфальтогеновые кислоты и их ангидриды, являющиеся наиболее поверхностно-активной частью битума, влияющей на сцепление с поверхностью материалов каменных; карбоиды и карбены – вещества, которые получаются в битумах при больших температурах.

Битум имеет свойства, которые в большей мере, зависят от количественных соотношений 3-х основных компонентов: масел, смол и асфальтенов.

Масла представляют собой наиболее легкую и жидкую часть, входящую в соста битума. Они бесцветны или почти бесцветны. Удельный вес масел изменяется в пределах 600–1000 кг/м3. В состав битума входит от 45 до 60% масел. Увеличение количества масел придает битуму большую мягкость (повышается глубина проникания) и уменьшает растяжимость.

Смолы – тягучие вещества с удельным весом от 1000 до 1100 кг/м3. Цвет их изменяется от желтых до темно-бурых оттенков. По консистенции они могут быть от текучих, вязких до твердых. Чаще смолы–полутвердые. Битум содержит от 15 до 30% смол. Увеличение количества смол способствует большей эластичности битума. Смолы растворяются в хлороформе петролейном эфире, бензоле и образуют с растворителями истинные растворы.

Асфальтены –  это твердые вещества, удельный вес которых 1100–1150 кг/м3. Их цвет изменяется от бурого до черного. Во время нагревания не плавятся. При большой температуре разлагаются и образуют газы и кокс. В состав битума входит  от 3 до 30%  асфальтенов  С увеличением количества асфальтенов, входящих в битум, повышаются его вязкость, твердость (уменьшается глубина проникания и растяжимость) и теплоустойчивость (температура, при которой битум размягчается- увеличивается).

Характерной особенностью асфальтенов является их нерастворимость в петролейном эфире (легком бензине). Они растворяются в хлороформе, бензоле, сероуглероде. Переход от масел к асфальтенам характеризуется возрастанием молекулярного и удельного весов и повышением вязкости. Молекулярный вес в бензоле: масел – от 300 до 600; смол – от 600 до 900; асфальтенов–от 1000 до 6000 и выше.