建筑材料 瀝青材料

1、第九章 瀝青材料概 述 瀝青： 有機(jī)膠凝材料，是高分子碳?xì)浠衔锖头墙饘傺苌锏幕旌衔铩?瀝青的特點(diǎn)熱塑性材料，加熱就軟化；憎水性材料，耐水、不溶于水；良好的粘結(jié)性和粘彈性；較強(qiáng)的耐腐蝕性。 種類地瀝青：天然瀝青，石油瀝青焦油瀝青：煤瀝青，頁(yè)巖瀝青第一節(jié) 石油瀝青一、石油瀝青的組份和結(jié)構(gòu) 定義定義：石油原油經(jīng)蒸餾等提煉各種輕油（如汽油、柴油等）及潤(rùn)滑油后的殘留物，或經(jīng)過(guò)加工而得的產(chǎn)品。是一種有機(jī)膠凝材料。常溫下有固體、半固體或粘性液體三種形態(tài)。（一）石油瀝青的組分與結(jié)構(gòu) 化學(xué)組成：83% 碳；10% 氫； 7% 氧, 氮 和硫； 微量的釩、鎳、鋁和硅。1.石油瀝青的組分 組分 l油分（芳香油和

2、飽和油）油分（芳香油和飽和油） 油狀液體，密度最小，加熱可以揮發(fā)，能溶于有機(jī)溶劑，它們賦予瀝青以流動(dòng)性。分子量為100 500 。l樹(shù)脂（瀝青脂膠）樹(shù)脂（瀝青脂膠） 粘稠狀液體（半固體），密度大于油分，屬于中性樹(shù)脂，能溶于有機(jī)溶劑（苯、汽油）。它們賦予瀝青以良好的粘結(jié)性、塑性和可流動(dòng)性，分子量為6501000 。l地瀝青質(zhì)（瀝青質(zhì)）地瀝青質(zhì)（瀝青質(zhì)） 固態(tài)無(wú)定性物質(zhì)，密度大于1，決定瀝青的溫度敏感性和粘性，其含量越高，瀝青軟化點(diǎn)越高，粘性越大，越硬脆。分子量為20006000。 2、石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu) 組分的相溶特性組分的相溶特性 油分與樹(shù)脂相溶；樹(shù)脂能浸潤(rùn)地瀝青質(zhì)；地瀝青質(zhì)對(duì)油分有憎液性。

3、膠體結(jié)構(gòu)膠體結(jié)構(gòu) 以地瀝青質(zhì)為核心構(gòu)成膠核；膠核周圍形成樹(shù)脂薄膜，薄膜外吸附一層油分構(gòu)成膠團(tuán)；無(wú)數(shù)膠團(tuán)分散在油分中而形成膠體結(jié)構(gòu)。 分散體結(jié)構(gòu)分散體結(jié)構(gòu) 分散相是吸附部分樹(shù)脂的地瀝青質(zhì)；分散介質(zhì)是溶有部分樹(shù)脂的油分。瀝青的膠體結(jié)構(gòu) 溶膠結(jié)構(gòu)油分較多，膠團(tuán)較少，溫度穩(wěn)定性差；膠團(tuán)相對(duì)運(yùn)動(dòng)自由，流動(dòng)性和塑性較好。 溶凝膠結(jié)構(gòu)介于溶膠結(jié)構(gòu)與凝膠結(jié)構(gòu)之間。 凝膠結(jié)構(gòu)油分與樹(shù)脂較少，地瀝青質(zhì)較多，溫度穩(wěn)定性好；膠團(tuán)相互連接成不規(guī)則空間網(wǎng)狀的凝膠結(jié)構(gòu)，彈性和粘性較高，流動(dòng)性和塑性較低。溶膠結(jié)構(gòu)凝膠結(jié)構(gòu)瀝青的膠體結(jié)構(gòu)二、石油瀝青的主要技術(shù)性質(zhì) 粘性概念：粘性反映石油瀝青材料抵抗外力或自重作用下變形的能力。評(píng)

4、價(jià)指標(biāo)：相對(duì)粘度和針入度。相對(duì)粘度越大或針入度越小，粘性越大。測(cè)定方法：標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)和針入度儀法。影響因素：u組成：地瀝青質(zhì)含量較高，油分含量較小但有時(shí)量樹(shù)脂，則粘性大；u溫度：在一定溫度范圍內(nèi)，粘性隨溫度升高而降低，反之則隨之增大。 瀝青的針入度試驗(yàn)規(guī)定的荷載、時(shí)間和溫度下進(jìn)行P針入度開(kāi)始時(shí)5秒后針入度儀 塑 性 概念概念 塑性指石油瀝青在外力作用時(shí)產(chǎn)生變形而不破壞，除去外力后，則仍保持變形后的形狀的性質(zhì)。也反映了瀝青的自愈合性能。評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)指標(biāo) 延度（伸長(zhǎng)度），延度越大，塑性越好。測(cè)定方法測(cè)定方法 把瀝青試樣制成8字型標(biāo)準(zhǔn)試模（中間最小截面積1cm2），在規(guī)定拉伸速度（5cm/min）和規(guī)

5、定溫度（25C）下拉斷時(shí)的長(zhǎng)度，即為延度，用cm為單位表示。影響因素影響因素 u樹(shù)脂含量較多，其他組分含量適當(dāng)時(shí)，則塑性較大；u溫度升高，塑性增大；瀝青膜層厚度越厚，則塑性愈大。 延度瀝青延度試驗(yàn) 溫度穩(wěn)定性 概念概念 溫度穩(wěn)定性是指石油瀝青的粘性和塑性不隨溫度升降而發(fā)生較大變化的性能。評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)指標(biāo) 軟化點(diǎn)，它是瀝青材料由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)時(shí)的溫度。測(cè)定方法測(cè)定方法 環(huán)球法影響因素影響因素 地瀝青質(zhì)含量高，軟化點(diǎn)高，溫度穩(wěn)定性增大；瀝青中蠟含量高，減小其溫度穩(wěn)定性；加入礦物粉末填料（滑石粉、石灰石粉等）可提高其溫度穩(wěn)定性。 瀝青軟化點(diǎn)測(cè)量開(kāi)始時(shí)終止時(shí)鋼球溫度計(jì)鋼球樣品軟化點(diǎn)測(cè)量試驗(yàn)裝置溫度敏

6、感性 瀝青的溫度敏感性也可用瀝青的針入度隨溫度的變化來(lái)評(píng)價(jià)。 大氣穩(wěn)定性 概念概念 指石油瀝青在熱、陽(yáng)光、水分和空氣等大氣因素長(zhǎng)期作用下，抵抗老化使性能穩(wěn)定的程度。老化現(xiàn)象老化現(xiàn)象 在上述因素作用下，瀝青各組分發(fā)生遞變，油分和樹(shù)脂含量逐漸減小，而地瀝青質(zhì)含量逐漸增多，流動(dòng)性和塑性降低，硬脆性增大的過(guò)程。評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)指標(biāo) 蒸發(fā)后的質(zhì)量損失或蒸發(fā)后的針入度比，蒸發(fā)損失愈小或蒸發(fā)后針入度比愈大，則大氣穩(wěn)定性愈好，“老化”愈慢。測(cè)定方法測(cè)定方法 測(cè)量在160C下蒸發(fā)5小時(shí)后，瀝青的針入度與蒸發(fā)前針入度比值的百分?jǐn)?shù)，即為蒸發(fā)后針入度比。影響因素影響因素 石油瀝青中油分含量高，則大氣穩(wěn)定性差 大氣穩(wěn)定性評(píng)

7、價(jià)評(píng)價(jià)針入度比老化后瀝青的針入度老化前瀝青的針入度 其他性能溶解度 石油瀝青在三氯乙烯、四氯化碳或笨中溶解的百分率，以表示瀝青中有效物質(zhì)含量，即純凈程度。不溶解的物質(zhì)會(huì)降低瀝青的性能，應(yīng)加以限制。閃點(diǎn) 加熱瀝青至初次閃火（有藍(lán)色閃光）時(shí)的瀝青溫度。燃點(diǎn)或著火點(diǎn) 加熱瀝青，并與火接觸能持續(xù)燃燒5秒以上時(shí)的溫度。石油瀝青的技術(shù)性質(zhì) 三、石油瀝青的分類、標(biāo)準(zhǔn)與選用 1、石油瀝青的分類和標(biāo)準(zhǔn) 道路石油瀝青（有七個(gè)牌號(hào))牌號(hào)越大，粘性越?。ㄡ樔攵仍酱螅?；牌號(hào)越大，塑性越好（延度越大）；牌號(hào)越大，溫度敏感性越大（軟化點(diǎn)越低）。 建筑石油瀝青（有兩個(gè)牌號(hào)）牌號(hào)越小，粘性越大（針入度越?。慌铺?hào)越大，塑性越差

8、（延度越?。慌铺?hào)越大，溫度敏感性越?。ㄜ浕c(diǎn)越高）。 普通石油瀝青（有三個(gè)牌號(hào)）由于含蠟較多，溫度敏感性大，粘性較小，塑性較差。 2、石油瀝青的選用 選用原則：根據(jù)工程性質(zhì)與要求、適用部位、環(huán)境條件等因素選用，在滿足適用條件的前提下，應(yīng)選用牌號(hào)較大的石油瀝青，以保證使用壽命。 道路瀝青道路瀝青拌制瀝青混凝土、瀝青拌和料或?yàn)r青砂漿；密封材料、粘結(jié)劑以及瀝青涂料。 建筑石油瀝青建筑石油瀝青制造油紙，油氈、防水涂料和瀝青膠，絕大部分用于屋面、地下防水、溝槽防水防腐蝕及管道防腐等工程。 普通石油瀝青普通石油瀝青在建筑上不宜直接使用，可以采用吹氣氧化法改善其性能。 第二節(jié) 瀝青防水卷材一、瀝青改性及改

9、性材料土木工程中使用的瀝青要求：在低溫下應(yīng)有彈性和塑性；在高溫下要有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；在加工和使用中具有抗老化能力；與礦物和結(jié)構(gòu)表面有較強(qiáng)的粘附力；以及對(duì)構(gòu)件變形的適應(yīng)性和耐疲勞性。瀝青材料本身難以滿足這些性能要求，需用其他材料改性。（一）用于瀝青改性的材料 脂肪胺 改善瀝青的濕潤(rùn)性，增加在濕基面上的粘結(jié)力。 烴 有機(jī)溶劑，改變?yōu)r青的粘度。 彈性體再生橡膠粉丁二烯苯乙烯丁二烯嵌段共聚物（SBS樹(shù)脂）丁二烯苯乙烯橡膠乳液（SBR）天然橡膠乳液 塑性體乙烯醋酸乙烯脂（EVA）苯乙烯脂 礦物粉末 滑石粉、石灰石粉、膨潤(rùn)土、水泥等。（二）性能改善 抗疲勞裂縫 抗熱裂縫 抗變形能力 熱敏感性 粘結(jié)性

10、高溫粘度 延度 脆性斷裂 耐久性（抗老化）改性瀝青的軟化點(diǎn)隨老化溫度的變化軟化點(diǎn) 橡膠改性瀝青 橡膠有：氯丁橡膠、丁氰橡膠、再生橡膠等。改性機(jī)理：橡膠分子加入到瀝青中，改變了瀝青中分散介質(zhì)的組成，促進(jìn)瀝青分子相互排斥，并改變了分散相的結(jié)構(gòu)，形成彈性結(jié)構(gòu)網(wǎng)。改性效果：氣密性、低溫柔性、耐化學(xué)腐蝕性、耐光、耐臭氧、耐氣候和耐燃燒性等得到大大改善和提高。摻入方法：溶劑法和乳液法 樹(shù)脂改性瀝青 樹(shù)脂有： 古馬隆樹(shù)脂、聚乙烯樹(shù)脂、聚丙烯樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂和天然松香等。改性機(jī)理：與橡膠相同。改性效果： 氣密性、低溫柔性、耐化學(xué)腐蝕性、耐光、耐臭氧、耐氣候和耐燃燒性得到大大改善。 摻入方法：溶劑法或乳液法。 礦

11、物填充料改性瀝青 礦物填充料的品種： 滑石粉、石灰石粉、硅藻土、云母粉、石棉絨、粉煤灰、水泥等。作用機(jī)理： 由于瀝青對(duì)礦物填充料的潤(rùn)濕和吸附作用，瀝青分子可能成單分子裝排列在礦物顆粒（或纖維）表面，形成結(jié)合力牢固的瀝青薄膜，因而又稱為“結(jié)構(gòu)瀝青”。改性作用： 提高了粘性和耐熱性等。 二、瀝青防水卷材 卷材防水是常用的一種防水構(gòu)造形式。 瀝青防水卷材包括以織物、纖維氈、金屬箔為胎基，兩面浸涂瀝青材料而制成的各種卷材和以橡膠或其他高分子聚合物為改性材料制成的各種卷材。 瀝青玻璃布卷材是用石油瀝青涂蓋在玻璃布兩面，并撒以粉狀防粘物料而制成，是一種無(wú)機(jī)纖維為胎基的瀝青防水卷材。 瀝青玻璃氈卷材是以無(wú)定向玻璃纖維交織而成的薄氈為胎基，用優(yōu)質(zhì)氧化瀝青或改性瀝青浸涂薄氈兩面，再以礦物粉、砂或片狀礫作為撒布材料制成的卷材。 彈性瀝青單層油氈是以改性瀝青浸涂在玻璃纖維氈、聚酯加聚酰胺的合成纖維氈為胎基而制成的具有彈性的瀝青單層油氈。 自粘結(jié)改性瀝青防水卷材是用鋁箔、高密度聚氯乙烯和改性瀝青經(jīng)壓延而成的一種卷材。第三節(jié) 瀝青防水涂料乳化瀝青 概念概念 將瀝青微粒在