Древесные дегти по своим свойствам схожи с торфяными дег-тями. Имеют низкую теплоустойчивость, имеют повышенное содержание водорастворимых вешеств, быстро стареют, в некоторой степени ядовиты и имеют резкий неприятный запах. Поэтом}' применяются там лее. где и каменноугольные дегти. Древесный деготь может быть использован для укрепления грунтов в песчаных материалов при строительстве местных дорог. Значительно улучшаются свойства древесного дегтя при введении в его состав вязких битумов или каменноугольных дегтей. Чаще всего древесные дегтя используются как поверхностно-активная добавка к нефтяным битумам с целью улучшения сцепления с каменными материалами и как антисептик для защиты древесины от гниения.

Взаимодействие органических вяжущих с каменными материалами.

Качество и срок службы дорожных покрытий, построенных ш бетонов на основе органических вяжущих, в значительной мерс зависят от прочности сцепления вяжущего с каменными материалами. Прочность и устойчивость сцепления обусловливаются составом и свойствами вяжущих материалов и определяются характером процессов, происходящих на границе раздела фаз битум— минеральный материал.

При объединении вяжущего с каменными материалами на их поверхности возникают и развиваются процессы смачивания, физическая и химическая адсорбция, поверхностная и объемная диффузия.

Как указывает проф. И. А. Рыбьев, смачивание и адсорбция при объединении вяжущего с каменными материалами носят избирательный характер. Сильнее адсорбируются тс компоненты битума, которые более полярны и обладают более высокой способностью снижать разность полярностей на границе раздела фаз. К таким веществам относятся асфальтогеновые кислоты, их ангидриды, асфальтсны и их модификации. Физическая адсорбция происходит под влиянием физических межмолскулярных сил притяжения, которые приводят к образованию на поверхности каменных материалов ориентированных слоев бегума. Толщина этих слоев зависит от сил межмолскулярного притяжения, которые обусловливаются свойствами вяжущего и его составом, а также свойствами, составом и размером частиц минеральных материалов. При физической адсорбции никаких химических изменений в слое вяжутцего не происходит. При хсмосорбции адсорбированное вяжущее претерпевает химические изменения, которые затрагивают лишь один слой молекул адсорбированного вещества. Химичс-&кдя^л адсорбция способствует более прочному- сцеплению вяжущего с каменным материалом, чем физическая. При химической адсорбции происходит образование необратимых соединений солсобраз-ных веществ в первую очередь с каменными материалами, которые содержат СаО. А1_:Оз. А1СЦ Рс2О₃ и др. Эти вещества оказывают активизирующее и каталитическое влияние на структурирование вяжущего. Некоторые из них могут усиливать старение вяжущего.

Физико-химические процессы на границе раздела фаз происходят тем интенсивнее, чем больше заряд частиц. Чем меньше разность полярностей между фазами, тем сильнее адсорбция на границе минерал—битум, которая обусловливается значением их полярностей и зависит в основном от знака и значения потенциала на поверхности минеральных частиц.

При взаимодействии битумов с основными материалами, к которым относятся известняки, доломиты, мрамор и некоторые другие с высоким положительным потенциалом, происходит образование хсмосорбционных связей, прочно удерживающих битумные пленки на поверхности каменных материалов. При использовании минеральных материалов кислого характера (кварца, гранита, кремния, трахита и др.) с высоким потенциалом отрицательного знака происходит незначительное снижение полярности фаз в битумолитеральной системе, что может вызвать даже явление отрицательной адсорбции. Такие материалы являются механическим заполнителем. На них слабо удерживаются пленки битума, а жидкие его компоненты чаше всего не поглощаются и не взаимодействуют с минеральным материалом, что способствует образованию конгломератов 'с невысокой прочностью.

За время перемешивания вяжущего с минеральными материалами в основном ■заканчиваются процессы образования адсорбционных и диффузных слоев, и к момент}- выгрузки смеси из смесительной установки все минеральные частицы покрыты адсорбционными оболочками. Толщина этих оболочек зависит от молекулярных сил, частиц каменного материала, действующих на битум. По мере удаления от границы раздела фаз молекулярные седа становятся слабее, а, следовательно, структурированные оболочки постепенно переходят в слои неструктурированного «объемного» битума (рис. 8.18).

Свойства адсорбированного битума существенно отличаются от свойств объемного битума. Согласно исследованиям проф. Н. В. Михайлова, битум имеет наибольшие плотность и вязкость непосредственно у границы раздела битум — минеральный порошок, так как здесь, кроме физических и хсмосорбционных процессов, происходит поглощение минеральными частицами некоторых жидких компонентов, которые по микротрещинам и капиллярам твердых материалов проникают внутрь частиц. Непосредственно у поверхности частиц минерального материала происходит обеднение битума маслами и смолами, что ведет к дополнительном}' увеличению вязкости и плотности вяжущего. Процессы структурирования внутри слоя битума не заканчиваются после полной обработки вяжущим каменного материала, а продолжаются и после выгрузки смеси из смесителя. При охлаждении смеси продолжается структурирование вяжущего и перераспределение в слое группового состава битума. При этом молекулы, находящиеся на границе раздела фаз, принимают строго перпен­дикулярное положение к поверхности минеральной частицы, фиксируясь полярными головками к ней. Сильнополярные вещества постепенно оттесняют с поверхности частиц каменного материала слабополярные группы. Однако нарастание вязкости битума с понижением температуры сдерживает этот процесс и диффузию жидких компонентов внутрь твердых частиц. При быстром снижении температуры полярные молекулы не успевают занять ориентированное положение и фиксируются неправильно, что снижает прочность сцепления вяжущего с каменным материалом, а следовательно, и качество бетона.

Если минеральные частицы, обработанные вяжущим, покрыты слоем структурированного битума, то при контакте таких частиц достигается наиболее прочное сцепление между ними. Чем тоньше слой структурированного битума, тем прочнее сцепление. Однако толщина такого слоя должна быть достаточной, чтобы не нар}тпилась его сплошность. Если битумные лленки на минеральных частицах имеют, кроме структурированного, свободный битум, то когезия между частицами обусловливается свойствами этого битума, который обладает примерно теми же свойствами, что и исходное вяжущее.

Таким образом, чтобы получить конгломерат с большой прочностью, необходимо создать такие условия, при которых обеспечивается максимальное содержание битума в структурированном состоянии, а содержание свободного битума было сведено к минимальному-.

Однако, как отмечает проф. Л. Б. Гсзснпвсй. помимо прочности, не менее важны другие технологические и эксплуатационные свойства конгломерата (удобоукладывасмость смеси, деформационная способность материала при отрицательных температурах, его водостойкость). Поэтому содержание в асфальтобетоне свободного (объемного) битума должно обеспечить деформационную, коррозионную устойчивость, а также придать асфальтобетону необходимые удобоукладывасмость и уплотнясмость. Однако излишнее содержание свободного битума заметно снижает деформационную устойчивость асфальтобетона в летнее время.

При взаимодействии битума и каменных материалов происходит изменение свойств не только вяжущего, но и каменного материала. В результате проникновения битума' или его компонентов в микротрещины и капилляры минерального материала происходит гидрофобизация как стенок пор и капилляров, так и поверхности. Минеральный материал становится малодоступным к проникновению влаги внутрь частиц, что повышает водоустойчивость и моро­зоустойчивость каменного материала, а следовательно, бетонов на основе органических вяжущих веществ.

Прочность сцепления вяжущего с каменным материалом может быть повышена путем введения в битум поверхностно-активных добавок.