Классификация битумов по эксудативному потенциалу

Многолетние наблюдения позволили Г.Л. Олиенсису установить довольно заметную связь между способами переработки битума и степенью его судативности при контакте с другим битумом. В результате им сделаны следующие выводы.

Битумы, которые перерабатывали в мягких условиях при низких температурах в присутствии перегретого пара либо под вакуумом, проявляют наибольшую внутрифазовую стабильность и поэтому имеют наименьший эксудативный потенциал, как сами по себе, так и при контакте с другими битумами.

Чем выше температура переработки битума, тем выше его эксудативный потенциал при контакте с другим битумом, который перерабатывали при более низкой температуре.

При продувке воздухом эксудативный потенциал битума значительно возрастает.

Черные битумы в работе грубо разделяются на шесть основных групп с постепенно возрастающим эксудативным потенциалом:

1) низкотемпературные, полученные с использованием перегретого пара или вакуума;

2) высокотемпературные, полученные с использованием перегретого пара или вакуума;

3) высокотемпературные окисленные битумы – легкоокисленные и глубокоокисленные;

4) крекинг-остатки – неокисленные и окисленные;

5) низкотемпературные смолы и пеки;

6) высокотемпературные смолы и пеки.

Таким образом, любой битум из приведенных выше шести групп будет эксудативен (т.е. будет в результате выпотевания проявлять тенденцию к затвердеванию) при контакте с битумом, расположенным ниже его в этом перечне; этот же битум, обычно, будет инсудативным (т.е. будет набухать и проявлять тенденцию к размягчению) при контакте с битумом, расположенным выше его в том же перечне. Чем дальше отстоят эти группы друг от друга, тем сильнее будет их судативная способность.

Приведенная выше классификация битумов по возрастающему контактному эксудативному потенциалу совпадает, казалось бы, с совершенно несвязанной с этим явлением классификацией по пробе Олиенсиса на результате судативной реакции, связанной, по видимому, с энергией сольватации смолистой фазы и подчиняется такой же зависимости в каждой последующей группе, приведенного перечня. На первый взгляд непонятно, почему два непохожих метода исследования приводят к одинаковой классификации битумов. При анализе на однородность они располагаются по возрастающей тугоплавкости асфальтенов. Скорость размягчения битумов в результате судативной реакции, связанной, по-видимому, с энергией сольватации смолистой фазы подчиняется такой же зависимости.

Ранее указывалось, что чем более конденсированы и высокоплавки асфальтены в данном битуме, тем большей сольватирущей способностью должна обладать смолистая фаза, чтобы удержать асфальтены в диспергированном состоянии. Таким образом, можно установить прямую связь между результатами проб на однородность, характеризующую возрастающую тугоплавкость асфальтенов, и результатами судативных опытов, которые отражают возрастающую в вышеприведенной последовательности энергию сольватации жидкой фазы.

В начале этого раздела отмечалось, что два разных битума характеризуемые одинаковой стабильностью, могут существенно различаться по характеру компонентов. Один может, например, содержать относительно низкоплавкие мицеллы асфальтенов, удерживаемые в дисперсном состоянии слабо сольватирующими смолами, а другой – иметь более тугоплавкие асфальтены, для удержания которых в дисперсном состоянии требуются более сильно сольватирующие смолы.

Если два таких битума приведены в контакт друг с другом, можно ожидать, что более сильно сольватирующие смолы будут частично переходить в другой битум, так чтобы привести в стабильное равновесие оба контактирующих битума по степени сольватации их асфальтенов. При такой миграции, несомненно, протекает судативная реакция. Так, установлено, что полученный при низкотемпературной перегонке с паром мексиканский битум, относящийся к первой группе, проявляет тенденцию к эксудации по отношению к полученному в таких же мягких условиях калифорнийскому битуму, относящемуся к той же группе, что приводит к размягчению последнего. Этот битум эксудирует при контактировании с венесуэльским битумом из той же группы, а последний, в свою очередь, эксудативен по отношению к битуму, той же группы, который при этом размягчается. Такие реакции происходят, как уже указывалось выше, даже если различие между двумя битумами одной и той же группы и не столь велико, как между битумами разных групп.