11) Температура крихкості. Границі її зміни для в’язких бітумів та її залежність від пенетрації і температури розм’якшення.

Температура крихкості бітуму – це температура, при якій матеріал руйнується під дією короткочасно діючого навантаження. Цей показник характеризує морозостійкість бітуму. Випробування полягає у поступовому охолодженні зразку та періодичному згинанні його до досягнення температури, при якій у бітумі з’являються тріщини, або коли зразок бітуму руйнується.

По своїй суті температура крихкості з деякою долею наближення може розглядатись як температура переходу бітуму в склоподібний стан, при якому в’язкість всіх аморфних матеріалів близька до 1012 Па×с. В той же час вважається, що температура крихкості є температурою при якій пенетрація різних бітумів, що мають переважно структуру “золь”, дорівнює 1,25х0,1 мм.

Величина температури крихкості бітуму дає уявлення про нижню границю

температур, при яких допускають застосування даного бітуму (при температурі крихкості бітум втрачає в’язко-пластичні властивості і переходить до крихкого стану). Для визначення температури крихкості бітуму ГОСТ 11507-78 передбачає застосування апарату Фрааса. Така температура є важливою характеристикою при вирішенні питання про застосування бітуму в різних регіонах.

12) Старіння бітуму в технологічних і експлуатаційних умовах. Причини старіння бітумів. Зміни пенетрації, температури розмякшенності і вязкості бітумів у процесі старіння.

Под старением битума понимают всю совокупность обратимых и необратимых изменений его химического состава и структурно-механических свойств, происходящих в процессе его хранения, технологической переработки и эксплуатации. К числу основных факторов, вызывающих такое старение, относят:

- Испарение масел, происходящее в поверхностном слое битума незначительной толщины и зависящее от содержания в нём легколетучих компонентов, вязкости и температуры. При этом количество асфальтенов увеличивается;

- Оксиполимеризация и частичная полимеризация компонентов битума главным образом на внешней поверхности вяжущего, подвергающегося непосредственному воздействию света и ультрафиолетовых лучей.

- поликонденсация, происходящая под влиянием кислорода. Кислород воздуха вызывает нарушение структуры битума  и  приводит  к  увеличению  его  молекулярной  массы.  Причём  адсорбция  битума  возрастает,  т.е.  степень прилипания битума к каменному материалу по мере старения асфальтобетона увеличивается. Битум от соприкосновения с воздухом окисляется, а под лучами солнца эти окислительные процессы протекают более энергично в результате нагревания покрытия и фотохимических реакций.;

- Под действием солнечной радиации в битуме образуется чрезмерно большое количество асфальтенов (придают битуму твёрдость и теплоустойчивость), что вызывает разрушение битума.;

- Полимеризация битума связана с повышением его вязкости и прочности, упругости и теплоустойчивости асфальтобетона. Однако увеличение вязкости битума делает покрытие более хрупким и пластичным, в результате увеличивается износ и уменьшается деформативная способность, что приводит к появлению трещин в асфальтобетонных покрытиях.

Таким образом, именно процессы, протекающие при старении битумов, и являются основой всех изменений свойств битумов.

Обычно химические превращения в битумах сводятся к образованию высокомолекулярных продуктов конденсации и низкомолекулярных продуктов отщепления  радикалов и заместителей в сложных молекулах.

Известно, что в битумах любого состава в процессе старения происходит увеличение содержания асфальтенов. Чем выше содержание асфальтенов в битумах, тем меньшим изменениям подвергается их состав в процессе старения, при прочих равных условиях.

Необходимо также понимать, что на скорость и глубину превращений компонентов битумов в процессе старения значительно влияет их дисперсная структура. Так в битумах со структурой типа золь рост содержания асфальтенов выше, чем в битумах типа золь-гель или гель. В них также наиболее значительно изменение содержания ароматических углеводородов и процессе старения. Изменение содержания парафино-нафтеновых углеводородов во всех битумах при старении незначительно.

Итак, происходящие в процессе старения изменения состава и соотношения объёмов дисперсионной среды и дисперсной фазы битумов приводят к их структурным изменениям. Как правило, эти структурные изменения сопровождаются появлением коагуляционной сетки из вновь образовавшихся из смол асфальтенов, наряду с развитием всей пространственной структуры асфальтенов. При этом структура типа золь переходит сначала в структуру типа золь-гель, а затем — в структуру типа гель.