Скорость старения битума в асфальтобетоне

Наибольшие изменения качества битума произошли за первый период эксплуатации и в меньшей степени за второй.

Значительный интерес представляет анализ изменения свойств битума, экстрагированного из участков асфальтобетонных покрытий, находящихся под различной нагрузкой. Битум в асфальтобетоне на участке под движением изменил свойства в значительно большей степени, чем на участке без движения. Так, температура хрупкости битума из асфальтобетона под движением за 6 лет изменилась от -18 до -10° С, температура размягчения повысилась соответственно от 48 до 59°С и от 48 до 55°С. Вязкость битума также изменилась в большей степени в асфальтобетоне на участке под движением.

Следовательно, механические факторы ускоряют необратимые процессы, в битуме, приводящие к потере пластичности, это подтверждается данными по изменению химического группового состава рассматриваемых битумов. Если содержание асфальтенов в битуме на опытном участке под движением за 6 лет возросло с 20,4 до 28,9%, то в битуме на участке б, движения с 20,4 до 27,5%.

Полученные результаты позволяют предположить о том, что скорость старения битума в асфальтобетоне взаимосвязана с интенсивностью движения на дороге.

По современным воззрениям, необратимые изменения в битуме происходят через свободные радикалы по цепному механизму. Для образования свободных углеводородных радикалов требуется затрата большого количества энергии. Поэтому реакция может происходить под воздействием тепла, света или других факторов. К другим факторам, приводящим к разрыву химических связей в битуме и образованию радикалов, может быть отнесено механическое воздействие транспортных средств на покрытие.

Вероятнее всего, разрыв химической связи возможен при отрицательной температуре воздуха, когда может оказаться, что энергия межмолекулярных связей больше энергии химической связи. В противном случае будет иметь место течение, взаимоперемещение ассоциатов молекул, не сопровождающееся разрывом связей.

Свободные радикалы легко вступают во взаимодействие с другой молекулой, образуя свободную валентность, происходит «сшивание» отдельных молекул, возрастает в битуме содержание асфальтенов. А это, в свою очередь, приводит к значительному изменению температуры хрупкости и размягчению битума.

Таким образом, битум в асфальтобетонном покрытии в процессе эксплуатации неуклонно теряет пластичность, увеличивается содержание асфальтенов, уменьшается содержание смол, растет количество парафино-нафтеновых углеводородов. Такое изменение состава битума снижает стабильность системы и повышает склонность к синерезису. Установлен факт изменения свойств битума в асфальтобетонном покрытии под действием транспортных средств. Движение приводит к ускорению старения битума и снижению прочности асфальтобетона.