THÀNH PHẦN CẤU TẠO CỦA BITUM
Bitum dầu mỏ là một hỗn hợp phức tạp của các hợp chất hyđrôcacbon cao phân tử (metan, naftalen, các loại mạch vòng).
Ngày đăng: 09-08-2015
5,249 lượt xem
Bitum có màu đen, hoà tan được trong benzen (CôHô), cloruafooc (CHCI3), disunfuacacbon (CS2) và một số dung môi hữu cơ khác, các nhóm chức năng có chứa lưu huỳnh, nitơ và nguyên tử ô xy. Bitum cũng chứa một số lượng nhỏ kim loại như niken, sắt, magiê, canxy dưới dạng muối hữu cơ.
Thành phần hoá học của bitum dầu mỏ như sau:
c = 82-88%; s = 0-6%; N = 0,5-1%;
H = 8-11%; o = 0-1,5%.
Dựa trên cơ sở lý thuyết về nhóm hoá học người ta chia bitum dầu mỏ thành 3 nhóm chính (nhóm chất dầu, nhóm chất nhựa, nhóm asphalt) và các nhóm phụ. Nhìn chung, có thể tách thành phần hoá học của bitum thành hai nhóm asphalt và maltel. Nhóm các maltel có thể chia ra thành các chất bão hoà, các chất nhựa, các chất thơm (phân loại theo tiêu chuẩn Anh).
Nhóm chất dầuịthơm) gồm những hợp chất có phân tử lượng thấp (300-600), không màu, khối lượng riêng nhỏ (0,91-0,925). Nhóm chất dầu làm cho bitum có tính lỏng. Nếu hàm lượng của nhóm này tăng lên, tính quánh của bitum giảm. Trong bitum nhóm chất dầu chiếm khoảng 45-60%.
Bitum lỏng
Nhóm chất nhựa gồm những hợp chất có phân tử lượng cao hơn (600-900), khối lượng riêng xấp xỉ bằng 1, màu nâu sẫm. Nó có thể hoà tan trong benzen, etxăng, clorofooc. Nhóm chất nhựa trung tính (tỷ lệ H/C = 1,6-1,8) làm cho bitum có tính dẻo. Hàm lượng của nó tăng, độ dẻo của bitum cũng tăng lên. Nhựa axit (H/C = 1,3-1,4) làm tăng tính dính bám của bitum vào đá. Hàm lượng của nhóm chất nhựa trong bitum dầu mỏ vào khoảng 15-30%.
Nhóm asphalt gồm những hợp chất có phân tử lượng lớn (1000-30000), khối lượng riêng 1,10-1,15, có màu nâu sẫm hoặc đen, không bị phân giải khi đốt. Khi ở nhiệt độ lớn hơn 300°c thì bị phân giải ra khí và cốc, tỷ lệ H/C =1,1.
Asphalt có thể hoà tan trong clorofooc, têtraclorua cacbon (CCI4), không hoà tan trong ête, dầu hoả và axêtôn (C3H5OH). Tính quánh và sự biến đổi tính chất theo nhiệt độ của bitum phụ thuộc chủ yếu vào nhóm này.
Hàm lượng nhóm asphalt tăng lên thì tính quánh, nhiệt độ hoá mềm của bitum cũng tăng lên. Hàm lượng của nhóm asphalt trong bitum vào khoảng 10-25%.
Nhóm cacben và cacbôỉt. Tính chất của cacben gan giống như chất asphalt, chỉ khác là không hoà tan trong benzen và trong CCI4, hoà tan được trong đisunfuacacbon, khối lượng riêng lớn hơn 1.
Cacbôit là một chất rắn dạng muội, không hoà tan trong bất cứ dung môi nào.
Hàm lượng của các chất này ở trong bitum nhỏ hơn 1,5%, làm bitum kém dẻo.
Nhóm axit asphalt và anhyđrỉt. Nhóm này là những chất nhựa hoá (nhựa axit) mang cực tính (gồm những phân tử có chứa gốc cacbôxyn-COOH), nó là thành phần hoạt tính bề mặt lớn nhất của bitum, dễ hoà tan trong rượu cồn, benzen, clorofooc và khó hoà tan trong etxăng. Axit asphalt có khối lượng riêng nhỏ hơn 1, màu nâu sẫm, hàm lượng trong bitum nhỏ hơn 1%. Khi hàm lượng tăng lên, khả năng thấm ướt và cường độ liên kết của bitum với bề mặt vật liệu khoáng dạng cácbonat tăng lên.
Nhóm paraýĩn (các chất no) là những hyđrô cacbua béo ở dạng chuỗi thẳng hoặc phân nhánh có phân tử lượng trung bình, bao gồm các chất paraíin và không thuộc dạng paraíin. Papaíin có thể làm giảm khả nămg phân tán và hoà tan của asphalt vào trong các nhóm khác, có thể làm giảm tính đồng nhất của bitum. Nếu tỷ lệ paraíin tăng lên, nhiệt độ hoá mềm, tính giòn của bitum ở nhiệt độ thấp sẽ tăng lên, bitum hoá lỏng ở nhiệt độ thấp hơn so với bitum không chứa paraĩin. Tỷ lệ của paraíin trong bitum dầu mỏ đến 5%.
Tính chất của bitum phụ thuộc vào thành phần và tính chất của hỗn hợp các nhóm cấu tạo hoá học. Dựa vào nhóm cấu tạo hoá học có thể chia bitum dầu mỏ thành 3 loại: loại 1, loại 2 và loại 3. Bitum loại 1 có nhóm asphalt > 25%, nhựa < 24% và dung dịch cácbon > 50%. Bitum loại 2 có hàm lượng nhóm cấu tạo hoá học tương ứng là > 18%; > 36% và < 48%. Bitum loại 3 có các nhóm cấu tạo hoá học tương ứng là 21-23%; 30-34% và 45-49%. Ba loại bitum trên có độ biến dạng khác nhau. Thành phần hoá học của chúng thay đổi theo thời gian sử dụng kết cấu mặt đường.
