第九章瀝青材料

1、n瀝青的分類瀝青按產(chǎn)源分為以下幾種: 頁巖瀝青煤瀝青焦油瀝青石油瀝青天然瀝青地瀝青瀝青土木工程中常用的主要是石油瀝青和少量煤土木工程中常用的主要是石油瀝青和少量煤瀝青。瀝青。組組 分分作作 用用油分油分淡黃色透明液體；淡黃色透明液體；賦予瀝青流動性。賦予瀝青流動性。樹脂樹脂粘稠半固體；粘稠半固體；增加瀝青粘結(jié)力和延伸性。增加瀝青粘結(jié)力和延伸性。地瀝青質(zhì)地瀝青質(zhì)固體粉末；固體粉末；決定瀝青的粘結(jié)力、粘度、溫度穩(wěn)定性決定瀝青的粘結(jié)力、粘度、溫度穩(wěn)定性油分地瀝青質(zhì)膠體結(jié)構(gòu)以地瀝青質(zhì)為核心，周圍吸附部分樹脂和油分，形成膠團，無數(shù)膠團分散在油分中形成膠體結(jié)構(gòu)。樹脂+油分二二. .石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)石油瀝

2、青的技術(shù)性質(zhì) 1粘滯性粘滯性 v 石油瀝青的粘滯性又稱粘性或稠度，它是反映瀝青材料內(nèi)部阻礙其相對流動的一種特性，是瀝青材料軟硬、稀稠程度的反映。v 粘滯性的大小與其組叢及溫度有關(guān)。1）當(dāng)?shù)貫r青質(zhì)含量較高，同時又有適量樹脂，而油分含量較少時，則粘滯性較大；2）在一定溫度范圍內(nèi)，當(dāng)溫度升高時，則粘滯性隨之降低，反之則增大。v 粘滯性的指標(biāo)：1）絕對粘度2）相對粘度(條件粘度) v 針入度反映了石油瀝青抵抗剪切變形的能力。粘稠石油瀝青的針入度是在規(guī)定溫度(25)條件下，以規(guī)定重量(100g)的標(biāo)準(zhǔn)針，在規(guī)定時間(5s)內(nèi)貫入試樣中的深度表示，單位以1/10mm計。v 粘滯度是液體瀝青在某特定溫度下經(jīng)

3、一定直徑的小孔流出50ml所需的時間，以秒表示。常用符號“CdtT”表示粘滯度，其中d為小孔直徑(mm)，t為試樣溫度，T為流出50ml瀝青的時間。d有10、5、3(mm)三種，t通常為25或60。0.1mm25或6050ml2 2塑性塑性 v 塑性指石油瀝青在外力作用下產(chǎn)生變形而不破壞，除去外力后，仍能保持變形后的形狀的性質(zhì)。v 石油瀝青的塑性與組叢、溫度和膜層厚度有關(guān)。1）當(dāng)其中樹脂含量較多，且其它組叢含量又適當(dāng)時，則塑性較好。2）溫度升高，則塑性增大，當(dāng)膜層增厚，塑性也增大，反之則塑性越差。當(dāng)膜層薄至1mm時，塑性近于消失，即接近于彈性。v 在常溫下，塑性較好的瀝青在產(chǎn)生裂縫時，也可能由

4、于特有的粘塑性而自行愈合，故塑性也反映了瀝青開裂后的自愈能力。瀝青之所以能配制成性能良好的柔性防水材料，很大程度上決定于瀝青的塑性。瀝青的塑性對沖擊振動荷載有定吸收能力，并能減少摩擦?xí)r的噪聲，故瀝青是一種優(yōu)良的道路路面材料。v 塑性的指標(biāo)延度。延度測定是把瀝青制成“8”字形標(biāo)準(zhǔn)試件，置于延度儀內(nèi)25水中，以5cmmin的速度拉伸，用拉斷時的伸長度來表示，單位用cm計。mm 3溫度敏感性(溫度穩(wěn)定性) v 溫度敏感性是指石油瀝青的粘滯性和塑性隨溫度升降而變化的性能。v 石油瀝青中地瀝青質(zhì)含量較多時，其溫度敏感性較小。瀝青中含蠟量較多時，則在溫度較高(60左右)時就發(fā)生流淌，在溫度較低時又易變硬開

5、裂。v 在工程使用時往往加入滑石粉、石灰石粉等礦物填料，以減小其溫度敏感性。v 溫度敏感性的指標(biāo)軟化點。瀝青軟化點一般采用“環(huán)與球”法測定。它是把瀝青試樣裝入規(guī)定尺寸(直徑15.88mm，高6mm)的銅環(huán)內(nèi)，試樣上放置一標(biāo)準(zhǔn)鋼球(直徑9.5mm，重3.5g)，浸入冰水或甘油中，以規(guī)定的速度升溫(5min)，當(dāng)瀝青軟化下垂至規(guī)定距離(25.4mm)時的溫度即為其軟化點，以攝氏度()計。4 4大氣穩(wěn)定性大氣穩(wěn)定性 v 大氣穩(wěn)定性是指石油瀝青在熱、陽光、氧氣和潮濕等大氣因素的長期綜合作用下抵抗老化的性能，也是瀝青材料的耐久性。v大氣穩(wěn)定性的指標(biāo)加熱質(zhì)量損失百分率，蒸發(fā)后針入度比5 5閃火點閃火點 v

6、 瀝青加熱后會產(chǎn)生可燃性氣體，與空氣混合容易產(chǎn)生閃火現(xiàn)象，開始閃火的溫度為閃火點。它反映瀝青的安全施工溫度。三三. .石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及選用石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及選用 1石油瀝青的分類與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)石油瀝青的分類與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) v 根據(jù)我國現(xiàn)行石油瀝青標(biāo)準(zhǔn)，在工程建設(shè)中常用的石油瀝青分道路石油瀝青，建筑石油瀝青，防水防潮石油瀝青和普通石油瀝青等。v 石油瀝青是按針入度指標(biāo)來劃分牌號的。v 在同一品種石油瀝青材料中，牌號愈小，瀝青愈硬；牌號愈大，瀝青愈軟。同時隨著牌號增加，瀝青的粘性減小(針入度增加)，塑性增加(延度增大)，而溫度敏感性增大(軟化點降低)。2 2石油瀝青的選用石油瀝青的選用 v 在選用瀝

7、青材料時，應(yīng)根據(jù)工程性質(zhì)(房屋、道路、防腐)及當(dāng)?shù)貧夂驐l件、所處工程部位(屋面、地下)來選用不同品種和牌號的瀝青。v 建筑石油瀝青粘性較大，耐熱性較好，但塑性較小，主要用作制造油氈、油紙、防水涂料和瀝青膠。它們絕大部分用于屋面及地下防水、溝槽防水、防腐蝕及管道防腐等工程。對于屋面防水工程，應(yīng)注意防止過分軟化。v 道路石油瀝青牌號較多，一般拌制成瀝青混凝土、瀝青拌合料或瀝青砂漿等使用。道路石油瀝青還可作密封材料、粘結(jié)劑及瀝青涂料等,此時宜選用粘性較大和軟化點較高的道路石油瀝青。v據(jù)高溫季節(jié)測試，瀝青屋面達到的表面溫度比當(dāng)?shù)刈罡邭鉁馗?530，為避免夏季流淌，屋面用瀝青材料的軟化點還應(yīng)比當(dāng)?shù)貧鉁叵?/p>

8、屋面可能達到的最高溫度高20以上。例如某地區(qū)瀝青屋面溫度可達65，選用的瀝青軟化點應(yīng)在85以上。但軟化點也不宜選擇過高，否則冬季低溫易發(fā)生硬脆甚至開裂。對一些不易受溫度影響的部位，可選用牌號較大的瀝青。v 普通石油瀝青含蠟較多，其一般含量大于5，有的高達20以上(稱多蠟石油瀝青)，因而溫度敏感性大，故在工程中不宜單獨使用，只能與其它種類石油瀝青摻配使用。3. 3. 石油瀝青的摻配與稀釋石油瀝青的摻配與稀釋 v 摻配瀝青一般是指以同種瀝青的不同標(biāo)號按一定比例互相摻配而制成的瀝青。v 施工中，若采用一種瀝青不能滿足配制所要求的軟化點時，可采用兩種或三種瀝青進行摻配。一般認為摻配時要注意同產(chǎn)源，即用

9、同屬石油瀝青或同屬煤瀝青來摻配。 兩種瀝青摻配的比例可用下式估算： v 當(dāng)瀝青過于粘稠影響使用時，可以加入溶劑進行稀釋，但必須采用同一產(chǎn)源的油料作稀釋劑。如石油瀝青采用汽油、煤油、柴油等石油產(chǎn)品系列的輕質(zhì)油料作稀釋劑，而煤瀝青則采用煤焦油、重油等煤產(chǎn)品系列的油料作稀釋劑。 煤瀝青是生產(chǎn)焦炭和煤氣的副產(chǎn)物。煙煤在蒸餾過煤瀝青是生產(chǎn)焦炭和煤氣的副產(chǎn)物。煙煤在蒸餾過程中的揮發(fā)物質(zhì)，經(jīng)冷凝而成黑色粘性液體稱為煤焦油，程中的揮發(fā)物質(zhì)，經(jīng)冷凝而成黑色粘性液體稱為煤焦油，再經(jīng)分餾加工提取輕油、中油、重油及葸油之后所得殘再經(jīng)分餾加工提取輕油、中油、重油及葸油之后所得殘渣即為煤瀝青。渣即為煤瀝青。 根據(jù)蒸餾程度

10、不同，煤瀝青分為低溫瀝青、中溫瀝根據(jù)蒸餾程度不同，煤瀝青分為低溫瀝青、中溫瀝青和高溫瀝青三種。土木工程中所采用的煤瀝青多為粘青和高溫瀝青三種。土木工程中所采用的煤瀝青多為粘稠或半固體的低溫瀝青。稠或半固體的低溫瀝青。v 煤瀝青的主要組分為油分、脂膠、游離碳等，還含有少量煤瀝青的主要組分為油分、脂膠、游離碳等，還含有少量酸、堿物質(zhì)，與石油瀝青相比，其具有如下特點：酸、堿物質(zhì)，與石油瀝青相比，其具有如下特點： 溫度穩(wěn)定性較差：其組分中所含可溶性樹脂多，由固態(tài)或粘稠態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)(或液態(tài))的溫度間隔較窄，夏天易軟化流淌，冬天易脆裂。 大氣穩(wěn)定性較差：所含揮發(fā)性成分和化學(xué)穩(wěn)定性差的成分較多，在熱、陽光

11、、氧氣等長期綜合作用下，煤瀝青的組成變化較大易硬脆。塑性較差：所含游離碳較多，容易因變形而開裂。因為含表面活性物質(zhì)較多，所以與礦料表面粘附力較強。防腐性好：因含有酚、蒽等有毒性和臭味的物質(zhì)，防腐能力較強，故適用于木材的防腐處理。但防水性不如石油瀝青，因為酚易溶于水。 密度大，為1.251.28g/cm3。v 煤瀝青與石油瀝青的外觀和顏色大體相同，使用中必煤瀝青與石油瀝青的外觀和顏色大體相同，使用中必須注意區(qū)分，以防摻混使用而產(chǎn)生沉渣變質(zhì)，失去膠凝性。須注意區(qū)分，以防摻混使用而產(chǎn)生沉渣變質(zhì)，失去膠凝性。方法石油瀝青煤瀝青比重法1，浮于水1，沉入水中錘擊法有彈性感，音啞，有韌性音脆燃燒法煙為無色，

12、有刺激性氣味煙為黃色，有刺激性臭氣味溶液顏色法均勻的棕色內(nèi)圈為黑色，外圈為棕色溶液顏色法采用30倍的溶劑溶解后，取1滴滴到濾紙上。& 礦物填料改性瀝青礦物填料改性瀝青 v 在瀝青中加入一定數(shù)量的礦物填充料，可以提高瀝青的粘性和耐熱性，減小瀝青的溫度敏感性。礦物填料有粉狀和纖維狀兩種，常用的填料有滑石粉、石灰石粉、硅藻土、石棉絨、云母粉、磨細砂、粉煤灰、水泥、商嶺土、白堊粉等。v 摻入的礦物填料能被瀝青包裹而形成穩(wěn)定的混合物的前提是： 瀝青能潤濕礦物填料；瀝青與礦物填料之間具有較強的吸附力，且不為水所剝離 。 一般由共價鍵或分子鍵結(jié)合的礦物屬憎水性(即親油性)的材料，如滑石粉等，對瀝青的親和力大

13、于對水的親和力，所以滑石粉顆粒表面所包裹的瀝青不會被水所剝離。雖然由離子鍵結(jié)合的礦物屬親水性礦物、不親油，如碳酸鹽、硅酸鹽、云母等，但由于瀝青中含有酸性樹脂，它是一種表面活性物質(zhì)，能夠與礦物顆粒表面產(chǎn)生較強的物理吸附作用。故這些礦物填料也能與瀝青形成穩(wěn)定的混合物。& 橡膠改性瀝青橡膠改性瀝青 橡膠是石油瀝青的重要改性材料，它與石油瀝青有很好的混溶性，能使瀝青兼具橡膠的很多優(yōu)點，如高溫變形性小，低溫柔性好，克服了瀝青熱淌冷脆的缺點，提高了其強度、延伸率和耐老化性等。1）氯丁橡膠改性瀝青可明顯改善氣密性、低溫柔性、耐化學(xué)腐蝕性、耐光、耐臭氧性、耐候性和耐燃可明顯改善氣密性、低溫柔性、耐化學(xué)腐蝕性、

14、耐光、耐臭氧性、耐候性和耐燃性等。性等。2）丁基橡膠改性瀝青優(yōu)異的耐分解性，并有較好的低溫抗裂性。優(yōu)異的耐分解性，并有較好的低溫抗裂性。3）熱塑性丁苯橡膠(SBS)改性瀝青 耐高、低溫性能均有較明顯提高，制成的卷材彈性和耐疲勞性也大大提高，是目耐高、低溫性能均有較明顯提高，制成的卷材彈性和耐疲勞性也大大提高，是目前應(yīng)用較成功和用量最大的一種改性瀝青。前應(yīng)用較成功和用量最大的一種改性瀝青。& 再生橡膠改性瀝青再生橡膠改性瀝青 再生橡膠摻人石油瀝青中，同樣可大大提高石油瀝青的氣密性、低溫柔性、耐火性、耐熱性、粘結(jié)性和不透氣性。在生產(chǎn)卷材、密封材料和防水涂料等產(chǎn)品時均需應(yīng)用。 由于石油瀝青中含芳香性

15、化合物較少，使得樹脂和石油瀝青的相溶性較差，故可用的改性瀝青用樹脂品種較少。常用的樹脂有：古馬隆樹脂，聚乙烯，聚丙烯，酚醛樹脂及天然松香等。& 樹脂改性瀝青樹脂改性瀝青 & 橡膠和樹脂共混改性瀝青橡膠和樹脂共混改性瀝青 v 同時用橡膠和樹脂來改善石油瀝青的性質(zhì)，可使瀝青兼同時用橡膠和樹脂來改善石油瀝青的性質(zhì)，可使瀝青兼具橡膠和樹脂的特性。由于樹脂比橡膠便宜，橡膠和樹脂又具橡膠和樹脂的特性。由于樹脂比橡膠便宜，橡膠和樹脂又有較好的混溶性，故能取得較滿意的綜合效果。有較好的混溶性，故能取得較滿意的綜合效果。v 在加熱熔融狀態(tài)下，瀝青與高分子聚合物之間會發(fā)生相在加熱熔融狀態(tài)下，瀝青與高分子聚合物之間會發(fā)生相互侵入和擴散，