建筑材料第9章沥青材料

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1、第九章 沥青材料,沥青的特点与分类,9.2 石油沥青 9.3 沥青基防水材料 9.4 沥青混合料, 9.1,9.1.1 沥青的特点及用途,防潮防水防腐材料 胶凝材料，路面桥面材料,沥青材料的主要特点： 是复杂的有机材料，由一系列分子量不等的高分子聚合物组成; 主要成分是碳氢化合物及其非金属衍生物； 常温下呈固体、半固体及液体状态，颜色为褐色至黑色； 能溶于多种有机溶剂，如汽油、柴油、煤油、苯、醚、丙酮等； 不导电、不吸水、不透水、耐酸、耐碱和耐腐蚀； 与混凝土、石料、钢材、木材等有良好的粘结性； 是良好的胶凝材料、防水材料、防腐材料。,沥青在土木工程上的 主要用途,焦油沥青,地沥青,石油沥青：

2、由石油蒸馏后的残余物加工而得。 煤沥青：由煤焦油蒸馏后的残余物加工而得。,页岩沥青：油页岩炼油后的副产品。 木沥青：木焦油蒸馏后的残余物加工而得。,沥 青,9.1.2 沥青的分类 1.按产源不同分类 天然沥青：由沥青湖或含沥青的砂岩、砂等提炼而得。,中间基沥青：又称混合基沥青，其烃类成分和沥青性质 介于石蜡基沥青和环烷基沥青之间。 环烷基沥青：含较多的环烷烃和芳香烃，其芳香性高，含蜡量 一般小于2%，沥青的粘结性和塑性均较好。,沥 青,9.1.2 沥青的分类 2. 按原油基属分类 石蜡基沥青：含大量烷烃，石蜡含量较高，一般可达 5%10%。因蜡在常温下以结晶体存在， 故其粘结性和塑性较差。,直

3、馏沥青 蒸馏沥青,沥 青,9.1.2 沥青的分类 3. 按加工方法分类,氧化沥青 裂化沥青 酸洗沥青,加工方法不同对沥青的技 术性能有决定性影响。,一般来说，氧化深度较大 的沥青、石蜡被萃取拨出较多 的沥青，性能更好。,建筑石油沥青： 由原油蒸馏后的重油经氧化而制成的。主要用于建筑工程,中屋面及地下防水结构的胶结料、涂料以及制造油毡、油 纸和防腐绝缘材料等。 普通石油沥青： （又称多蜡沥青）是由石蜡基原油减压、蒸馏后的残渣经空 气氧化而得的。其蜡含量高，粘度低，塑性差，在建筑上很少 单独使用，一般可与建筑石油沥青掺配或经改性处理后使用。,沥 青,9.1.2 沥青的分类 4. 按用途分类 道路石

4、油沥青： 由石油蒸馏的残余物或由残余物氧化而得的，主要适用于铺筑 道路及制作屋面防水层的粘结剂，或制作防水纸及绝缘材料。,第九章 沥青材料 9.1 沥青的特点与分类,石油沥青,9.3 沥青基防水材料 9.4 沥青混合料, 9.2,9.2.1 概述,石油沥青是由石油原油经蒸馏提炼出各种轻质油（汽 油、柴油、煤油等）及润滑油后，其残留物再经加工而得 到的产品。,9.2.2 石油沥青的组成,石油沥青是由许多高分子碳氢化合物及其非金属（主要,为氧、硫、氮等）衍生物组成的复杂混合物。,沥青组成十分复杂，目前尚无准确界定。为研究方便， 一般将沥青中化学成分及性质极为接近，并且与物理力学性 质有一定关系的成

5、分，划分为若干个组分进行分析。 常用的分析方式有“三组分分析法”和“四组分分析法”。,“三组分”油分、树脂、沥青质。,“四组分”饱和分、芳香分、胶质、沥青质。,9.2.2 石油沥青的组成,淡黄色至红褐色油状液体；,沥青中分子量最小和密度最小的组； 密度介于0.71.0cm3之间。,在1700较长时间加热，油分可以挥发；,能溶于石油醚、二硫化碳、三氯甲烷、苯、四氧化碳,和丙酮等有机溶剂中，但不溶于酒精。,油分赋予沥青以流动性，影响沥青的柔软性、,热稳定性、抗裂性及施工难易程度。,油分,9.2.2 石油沥青的组成,树脂赋予沥青良好的粘结性、塑性和延展性。 树脂含量较高且其它组分适当时，沥青延展性好

6、。,树脂,黄色至黑褐色粘稠状物质（半固体）； 分子量比油分大（6001000）； 密度为1.01.1gcm3；,能溶于三氯甲烷、汽油和苯等有机溶剂，但在酒精,和丙酮中难溶解或溶解度很低。,9.2.2 石油沥青的组成,地沥青质是决定沥青温度敏感性、粘性的重要 组分。其含量愈多，沥青软化点愈高，粘性愈大， 愈硬脆。,沥青质,深褐色至黑色固态无定形物质（固体粉末）； 分子量比树脂更大（1000以上）； 密度大于1gcm3；,不溶于酒精、正戊烷，溶于三氯甲烷和二硫化碳； 染色力强，对光的敏感性强，感光后就不能溶解。,9.2.2 石油沥青的组成,石油沥青三组分分析法的各组分性状,9.2.2 石油沥青的组

7、成,石油沥青四组分分析法的各组分性状,9.2.3 石油沥青的主要技术性质,粘滞性描述沥青的软硬和稀稠程度。,1.粘滞性,粘滞性,粘稠沥青用针入度表示；,液体沥青则用粘滞度表示。,影响粘滞性的主要因素：沥青组分、温度。,建筑石油沥青按针入度划分牌号,9.2.3 石油沥青的主要技术性质 2. 塑性 塑性反映沥青材料的延展性和柔软性，用延度表示。,延度：,用“”字模在25水中测试；以5cmmin的速度拉伸，以拉断时的伸长cm数表示。,沥青中油分和地沥青质含量适当，树脂含量越多，延度越大。温度升高，塑性增加。,脆性指沥青从粘弹性转到弹脆性（玻璃态）过程中的某一规定状态的相应温度，主要反映沥青的低温变形

8、能力。 弗拉斯脆点试验,9.2.3 石油沥青的主要技术性质,指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。,用软化点表示。,3.温度敏感性,软化点： 试样装入铜环内，上置一标准钢球，浸入水 或甘油中，以规定速度加温让沥青软化，当 沥青软化下垂至规定距离时的温度即为其软 化点，以计。,针入度指数PI,9.2.3 石油沥青的主要技术性质,3.温度敏感性,针入度值的对数： lgP = A*T +K,（A为针入度温度敏感性系数，常为小数。）,针入度指数越大，表示沥青的温度敏感性越低。,9.2.3 石油沥青的主要技术性质 4.粘附性 指石油沥青与其它材料（主要指集料）的界面粘结性能和抗剥落性能。,水煮

9、法： 水浸法 ：,选取粒径为13.219mm，形状接近正方体的规则集料5个，经沥青充分裹覆后，在蒸馏水中沸煮3min，再按沥青膜剥落情况分5个等级来评价沥青与集料的粘附性。 选取9.513.2mm集料100g，与5.5g沥青在规定温度下拌合，配制成混合料，冷却后浸入80蒸馏水中保持30min，然后按剥落面积百分率评价其粘附性。,9.2.3 石油沥青的主要技术性质 5.大气稳定性 指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等大气因素的长期 综合作用下抵抗老化的性能，也是沥青材料的耐久性。,蒸发损失百分率,蒸发后针入度,蒸发前质量蒸发后质量 蒸发前质量,100,蒸发后针入度 蒸发前针入度,100,9.2.3

10、 石油沥青的主要技术性质,施工安全性通过测试沥青闪点和燃点控制。,6.施工安全性,闪点,规定加热条件下沥青与火焰接触初次闪光（火）的温度。 燃点,规定加热条件下沥青与火焰接触持续燃烧的温度。,9.2.5 石油沥青的选用 1.石油道路沥青 石油道路沥青分为：, ,重交通道路沥青 中、轻交通道路沥青 重交通道路 高速公路、一级公路、城市快速路及主干道； 中、轻交通道路 其它等级公路和城市道路。,9.2.5 石油沥青的选用,2.道路沥青的选用,石油沥青在道路工程中主要用作胶凝材料，与各级集料,形成沥青混合料铺筑路面。,道路石油沥青牌号越大，针入度越大，延展性越好。 选择石油沥青重点考虑的技术性质是高

11、温稳定性和低温 抗裂性，即避免石油沥青路面出现高温下流淌、低温下脆裂 以及拥包、推移、车辙等永久变形。,一般来说，南方高温地区宜选用低牌号石油沥青，如AH- 50、AH-70、A-60、A-100等；北方寒冷地区宜选用高牌号石 油沥青，如AH-90、AH-110、A-140、A-180等。,9.2.5 石油沥青的选用,3.建筑沥青的选用,这些石油沥青制品大部分用于屋面及地下防水、沟槽防水防腐蚀及管道防腐等工程。施工时制成的沥青胶膜较厚，加之本身为黑色易吸热，使其温度敏感性很大。选用时必须重点考虑工程环境及使用要求。如屋面防水层，高温季节沥青防水屋面的表面温度常常比当地最高气温高出2530。故其

12、软化点应比本地区屋面最高温度高2025，即比当地最高气温高出50以上。,建筑石油沥青主要用作：, 制造油纸、油毡、 防水涂料, 沥青嵌缝膏,9.2.5 石油沥青的选用,4.防水防潮沥青的选用,防水防潮沥青的最大特点是增加了保持其低温度稳定性的脆性指标。依牌号由低至高，其针入度指数增大，温度敏感性减小，脆性降低。其中3号石油沥青用于一般温度下的室内及地下结构部分的防水，4号适用于一般地区可行走的缓坡屋面防水，5号温度敏感性小，用于一般地区暴露屋顶或气温较高地区的屋面防水，6号温度敏感性最小且质地较软，主要用于寒冷 地区的屋面防水及其它防水防潮工程。,防水防潮石油沥青主要用作：, 油毡的涂覆材料,

13、 屋面和地下防水结构的粘结材料,9.2.5 石油沥青的选用,5.普通石油沥青的选用,普通石油含蜡量较高，又称多蜡石油沥青。这种沥青 针入度较大，塑性较差，与其它石油沥青相比，其温度敏 感性较大，到达液态时的温度与其软化点相差很小，故这 种沥青一般不单独用于建筑工程，有时可少量掺配在其它 沥青中使用。,9.2.6 石油沥青的掺配,1.掺配原则,使用普通石油沥青时，因蜡含量较高（一般含量大于5， 有的高达20以上），其温度敏感性较大。 当此类沥青性能不能满足工程要求时，需将其与其它两、三种 石油沥青掺配使用。,掺配的原则是同源相配。即同属石油沥青或同属煤沥青，,非同属不宜掺配。,9.2.6 石油沥

14、青的掺配 2.两种沥青的掺配计算,两种沥青的掺配比例计算式为：,Q2 = 100 Q1,100%,T2 T T2 T1,Q1 =,式中 1较软石油沥青用量（）； 2较硬石油沥青用量（）； 掺配后的石油沥青软化点（）； 1较软石油沥青软化点（）； 2较硬石油沥青软化点（）。 确定最终掺配比例方法：以估算的掺配比例和其邻近的比例（10）进行试配（混合熬制均匀），测定掺配后的沥青软化点，绘制“掺配比一软化点”关系曲线，然后可从曲线上确定出所要求的掺配比例。,9.2.7 石油沥青的改性,1.矿物填充料改性,在沥青中加入一定数量的矿物填充料，可以提高沥青的 粘性和耐热性，减小沥青的温度敏感性，同时也减少

15、沥青的 耗用量。矿物填充料改性主要适用于生产沥青胶。 常用的矿物填料有粉状和纤维状两种，如滑石粉、石灰,石粉、硅藻土、石棉绒和云母粉等。,沥青对矿物填充料有润湿和吸附作用，加量适当时，可 造成沥青以单分子状态排列在矿物颗粒（或纤维）表面，形 成牢固的沥青薄膜，即所谓的“结构沥青”。形成结构的沥青 具有较高的粘性和耐热性。,9.2.7 石油沥青的改性,2.聚合物改性,利用聚合物与石油沥青良好的相容性，可以对沥青防水 卷材、防水涂料和密封材料的耐寒性、耐热性、粘结性、抗 老化性等物理机械性能进行改良，使其更好地满足工程要求。,作为沥青改性剂使用最多的聚合物有：热塑性橡胶,（SBS）、丁苯橡胶(SBR)、乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）、 聚乙烯(PE)、聚丙烯(APP)等。,9.2.7 石油沥青的改性 3.热塑性橡胶（SBS）改性剂 热塑性橡胶改性剂是目前世界上使用最多的一种石油沥青改性剂。用其配,制的石油改性沥青使用量大约占全部改性沥青使用量的40%。,此类改性剂的代表品种是高分子共聚物苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共,聚物，简称SBS（Sryrene-Butadiene-Sryrene Block Copolymer）。,SBS的最大特点是弹性高、耐磨性好，高温下不软化，低温下不发脆，有,良好的弹性恢复性能。它的最大用途是作皮鞋底，即人们常说的“牛筋底”。,用SBS改性石油沥