Во вспененном битуме адсорбционный слой на границе раздела фаз "битум - пар" уже насыщен асфальтенами. При контакте пленок битумной пены с минеральной поверхностью асфальтены будут адсорбироваться уже на ней. В этом случае поверхность минерального материала сохраняет и усиливает структурные изменения в поверхностном слое битума, вызванные его вспениванием.
Таким образом, благодаря концентрации асфальтенов на поверхности битумных пленок адгезия вспененного битума с минеральной поверхностью при прочих равных условиях всегда будет выше адгезии того же битума, не подвергнутого предварительному вспениванию. Вспенивание битума можно рассматривать как способ повышения его активности к взаимодействию с поверхностью минерального материала, как способ направленного использования ПАВ, которые имеются в битуме. Этот способ может обеспечить боле высокую адгезию битума с минеральной поверхностью при меньшей длительности перемешивания смеси и более низкой температуре. Кроме того, минеральные составляющие не подвергаются сушке и нагреву, что значительно снижает энергозатраты при приготовлении асфальтобетонных смесей.
В то же время, благодаря вспениванию очень большого (в 2 и более раза) повышения адгезии битума с поверхностью минеральных материалов не произойдет, однако увеличение сцепления на несколько единиц и даже десятков процентов вполне реально. Подобное улучшение свойств битума в обычных условиях достигается использованием дополнительных дорогостоящих ПАВ, усложняющих технологию приготовления и повышающих стоимость асфальтобетона. В случае же предварительного вспенивания битума эффект сцепления обусловлен теми ПАВ, которые входят в состав самого битума.
Как правило, прочность сцепления битумных пленок с поверхностью минерального материала может зависеть от многих случайных факторов, а также от метода ее оценки. Показатели прочности сцепления органических веществ с поверхностью оценивают различными методами, особенности которых зависят от специфики работы клеевых соединений. Относительно асфальтобетона, оценка устойчивости пленки битума на поверхности минерального зерна производится визуально по методике, основанной на отслаивающем действии воды [2]. Такой метод не позволяет количественно установить величину показателя сцепления. В связи с этим, для определения величины сцепления вязкого и вспененного битума к поверхности минерального материала нами был использован метод красителей.
Оценка показателя сцепления методом красителей заключается в отслаивании битумной пленки от поверхности минерального материала под воздействием воды и определения величины покрытой битумом поверхности материала по адсорбции красителя метиленового голубого, обладающего способностью избирательно адсорбироваться на поверхности зерна, не адсорбируясь на битуме.
Нами проводилась оценка сцепления вяжущего в вязком и вспененном состоянии к поверхности отсева дробления кварцитопесчаника и гранита (в чистом виде и с добавлением минерального порошка). Согласно полученным данным наибольшая сохранность пленок битума на поверхности минерального материала наблюдается при вспенивании битума 3 % воды (от массы битума) и 4 % (от массы минерального материала), что согласуется с данными [3].
При использовании вспененного битума имеет место более равномерное распределение вяжущего в смеси, сопровождающееся покрытием всех минеральных частиц тонкой битумной пленкой. Однако, объяснение этого явления объясняется не снижением вязкости битума во вспененном состоянии, так как она находится в тех же пределах, что и вязкость обычного битума. Лучшее обволакивание минеральных зерен битумом будет достигаться при быстром смачивании им поверхности минерального материала. Смачивание минерального материала вяжущим будет тем лучше, чем ниже его поверхностное натяжение [1], поэтому применение вспененных битумов предпочтительнее, так как при вспенивании поверхностное натяжение битума снижается. Кроме того, повышенная адгезия вспененного битума с минеральной поверхностью обусловлена предварительной концентрацией активных соединений в поверхностном слое вяжущего, что предопределяет повышение его активности к химическому взаимодействию.
