Analiza grupowa asfaltów

Ścisłej i jednoznacznej zależności między składem grupowym asfaltów, wzajemnymi proporcjami składników a właściwościami fizycznymi asfaltów nie udało się dotąd uchwycić. Analiza grupowa asfaltów pozwala jedynie na wyciągnięcie orientacyjnych wniosków dotyczących pochodzenia asfaltów, a czasem sposobu ich przeróbki (program uprawnienia budowlane na komputer).
Ostatnio zainteresowano się grupą asfaltenów nierozpuszczalnych w wyżej wrzących rozpuszczalnikach alifatycznych, np. w n-heptanie. Z obecnością tych składników wiążą się zjawiska starzenia się i zmęczenia lepiszczy asfaltowych.

Nowo opracowana metoda precyzyjnej analizy mieszanin substancji organicznych, tzw. chromatografia, została również zastosowana do badań asfaltów (program uprawnienia budowlane na ANDROID).
Zasadą tej metody jest przepuszczanie przez kolumnę sorpcyjną wypełnioną substancją absorbującą, np. drobno sproszkowanym tlenkiem glinowym A1203 lub żelem krzemionkowym, roztworu badanego asfaltu w odpowiednio dobranym rozpuszczalniku organicznym. Substancje asfaltowe zaabsorbowane na substancji wypełniającej kolumnę są następnie przemywane stosownymi rozpuszczalnikami, na skutek czego „rozciągają się” tworząc w kolumnie szereg warstw, z których każda zawiera pewną charakterystyczną substancję w większym stężeniu.
Po zakończonym przemywaniu wyjmuje się wypełnienie kolumny sorpcyjnej i oddziela poszczególne strefy (uprawnienia budowlane).

Zawartą w masie substancję organiczną ekstrahuje się odpowiednim rozpuszczalnikiem i bada. Stosowaną najczęściej metodą jest badanie widma absorpcyjnego promieni podczerwonych. Badania te prowadzi się przy użyciu specjalnej aparatury rejestrującej.
Uzyskane wyniki badań nie pozwoliły jeszcze na wyjaśnienie szczegółowej budowy asfaltów, ale umożliwiły już określenie grup chemicznych wchodzących w skład związków, z których zbudowany jest asfalt.
Duży koszt aparatury, trudności eksperymentalne i długi czas trwania badań ograniczają bardzo liczbę wykonywanych i publikowanych badań (program egzamin ustny).

Struktura makrocząsteczkowa

Jak wynika z prac hiszpańskiego Instytutu Drogowego, który w oparciu o metody chromatograficzne prowadzi badania nad starzeniem się asfaltów, najbardziej odporne na starzenie się są związki aromatyczne i połączenia węgla z siarką. Najszybciej ulegają starzeniu związki zawierające ugrupowania C - O. Potwierdza to inne obserwacje nad starzeniem się asfaltów utlenionych, tzw. dmuchanych oraz poekstrakcyjnych (opinie o programie).

Teorię wyjaśniającą wielkocząsteczkową budowę asfaltów opracował Nellensteyn. Według tej teorii asfalty należy uważać za układy koloidalne (oleosole) o dużej trwałości. Fazą rozproszoną są tu tzw. micele znajdujące się w środowisku olejowym. Jądro miceli stanowią związki o najwyższych ciężarach cząsteczkowych i przypuszczalnie aromatycznym charakterze. Dokoła tych jąder układają się następne otoczki złożone ze związków o nieco mniejszych ciężarach cząsteczkowych i mniej wyraźnym charakterze aromatycznym, należące do grupy żywic asfaltowych. Przejście do fazy rozpraszającej międzymicelarnej jest tu stopniowe i łagodne, bez wyraźnego rozgraniczenia (segregator aktów prawnych).

Przy braku żywic asfaltowych część sił powodujących powstawanie miceli nie ulega kompensacji wywoływanej adsorpcją tych żywic przez układy micelarne, co powoduje w efekcie wzajemne przyciąganie się miceli asfaltowych. Micele tworzą w ten sposób między sobą rodzaj wiązań w miejscach, gdzie mogą się tak zbliżyć do siebie, że wejdą w strefę najmniejszej energii potencjalnej, w której zachodzi równowaga sił przyciągania i odpychania się. Powstaje w ten sposób luźna nieregularna sieć przestrzenna z przestrzeniami wypełnionymi cieczą międzymicelarną. W układzie takim mogą zachodzić zjawiska tiksotropiii płynięcia złożonego, spotykane w asfaltach (promocja 3 w 1).

Teoria Nellensteyna wyjaśnia również wpływ różnych rozpuszczalników na asfalty. Między micelami a fazą olejową panuje napięcie graniczne równe różnicy napięcia powierzchniowego obu faz. Gdy doda się do asfaltu rozpuszczalnik o dużym napięciu powierzchniowym, zmniejsza się napięcie graniczne między olejami a micelami. Trwałość produktu zwiększy się.