При выдерживании образцов асфальтобетона на открытом испытательном стенде изменение в течение года происходит так же, как и других показателей: циклически с амплитудой колебания между максимальными температурами растрескивания зимой и минимальными ее значениями летом. Причем во вторую зиму максимальные значения температур растрескивания асфальтобетонов были на 1-2 °С более высокими, чем в первую зиму. Температура растрескивания асфальтобетонов на битумах марки БНД 60/90 со структурой золь -гель и близкой к гелю через полгода старения в естественных условиях повысилась на 6 °С, асфальтобетонов на битуме марки БН 60/90 со структурой, близкой к золю, -на 3 °С, асфальтобетонов на остаточном менее вязком битуме марки БН 130/200 в процессе старения на открытом стенде в течение полугода изменилась на 5 °С. Через 4 года выдерживания в асфальтобетоне на битуме со структурой, близкой к золю, повысилась на 5,5 °С, в асфальтобетонах на битумах со структурой золь -гель -на 8 °С и со структурой, близкой к гелю,- на 10,5 °С. В асфальтобетоне на маловязком битуме со структурой золь за 4 года повысилась на 6 °С.
Результаты исследований старения, таким образом, позволили обнаружить ряд важных особенностей в протекании этого процесса в битумах, учет которых становится совершенно необходимым для получения объективного представления об эксплуатационной пригодности битумов. Испытание на старение битумов при выдерживании их в изотермическом режиме, что чаще всего применяют при изучении старения, не обеспечивает необходимых условий для фазовых превращений с участием тех структурных элементов, которые обусловливают изменение свойств битумов при эксплуатационных температурных режимах.
Структурные усадочные явления при старении битумов
Вследствие фазовых превращений в битумах уменьшается их объем. Склонность битумов при старении к объемному сжимающему деформированию, то есть к уплотнению или усадке, из-за невозможности свободного перемещения покрытия всегда при повышенных температурах будет вызывать деформацию ползучести, а при низких температурах — возникновение растягивающих напряжений. Как деформации ползучести, так и напряжения, обусловленные усадкой битумов, приводят к преждевременному растрескиванию покрытий. Кроме того, усадка битумов при старении является одной из главных причин, препятствующих в летние месяцы (при нагревании асфальтобетонов) закрытию трещин, образовавшихся в покрытии зимой. Несложные расчеты показывают, что для образования в асфальтобетонном покрытии поперечных трещин шириной 5 мм через каждые 20 м его линейная усадочная деформация должна быть равна 0,025%, а объемная усадка битума в асфальтобетоне- 0,18%. Экспериментальные значения усадки при старении битумов соизмеримы с представленными расчетными данными. Так, только за счет окисления битумов и изменения пенетрации при 25 °С от 200 до 30×0,1 мм его плотность возрастает от 1006 до 1025 кг/м3, то есть примерно на 2%. Уплотнение, которое сопровождает химические превращения битумов — реакции дегидрополиконденсации, обусловлено заменой межмолекулярных физических связей между низкомолекулярными компонентами химическими связями этих элементов в макромолекулах. Если допустить, что старение идет только за счет химических превращений, то ширина трещины в покрытии может достигнуть 50 мм. Однако усадка в покрытиях, особенно в первые годы эксплуатации, связана также с фазовыми превращениями в битумах.