Твердение органических вяжущих

Асфальтовые и дёгтевые бетоны ─ уплотнённые и затвердевшие смеси минеральных составляющих (щебень, песок, гравий, минеральный порошок) с битумами, дёгтями и пеками.

На прочность и долговечность асфальтобетона оказывает влияние степень обволакивания зёрен наполнителя битумной плёнкой. Хорошее смачивание минерального компонента битумом способствует формированию плёнки битума. Прежде всего битум разогревается для снижения его вязкости и, в то же время, минеральный порошок нагревается до рабочей температуры. В этих условиях на поверхности минеральных частиц формируется ориентированный слой битума и происходит его физико-химическое взаимодействие с минеральным материалом. В поверхностном слое скапливаются асфальтены и смолы, они образуют цепочки толщиною несколько микрометров ориентированные перпендикулярно к поверхности минерального зерна. Ориентированный слой битума препятствует слипанию частиц наполнителя между собой. Далее постепенно формируется объёмный слой битума, толщина которого в зависимости от температуры, состава битума и размеров зёрен наполнителя колеблется от доли до нескольких микрометров (рис. 7). Для улучшения прилипания битума к поверхности минеральных наполнителей и улучшения процесса смачивания битумом частиц наполнителя в асфальтобетон добавляют поверностно-активные вещества.

Рис. 7 − Схема строения плёнки битума на минеральной частице

Твердение твёрдых и полутвёрдых битумов и дёгтей основывается на действии двух факторов: температуры и адгезии.

С повышением температуры увеличивается подвижность молекул и уменьшается вязкость, т.е. сопротивление сдвигу. В разогретом вяжущем начинают действовать силы адгезии, т.е. прилипания вяжущего к поверхности минерального компонента. Адгезия осуществляется за счёт межмолекулярного взаимодействия, большую роль играют ПАВ. Для улучшения адгезии должны подбираться компоненты и их дозировка. При понижении температуры вязкость системы уменьшается и композит превращается в единое целое (рис. 8).

Рис. 8 − Схема твердения композита на основе битума

Жидкие битумы применяются для дорожного строительства в холодном виде. Вследствие частичного испарения, окисления, адсорбции каменными материалами эти битумы увеличивают свою вязкость, что приводит к приобретению необходимой прочности (затвердеванию) дорожных покрытий.