第九章-瀝青材料要點

第九章-瀝青材料要點第一頁，共88頁。概述(1).瀝青的概念

瀝青是高分子碳氫化合物及其非金屬（氧、硫、氮）的衍生物所組成的復雜混合物。物態(tài)有固態(tài)、半固態(tài)、液態(tài)三種。第二頁，共88頁。固體和液體瀝青第三頁，共88頁。(2).瀝青的分類地瀝青焦油瀝青天然瀝青石油瀝青煤瀝青頁巖瀝青瀝青類型建筑工程和道路工程主要用石油瀝青，少量的煤瀝青。第四頁，共88頁。瀝青的分類瀝青地瀝青天然瀝青由地表或巖石中直接采集、提煉加工后得到的瀝青石油瀝青由提煉石油的殘留物制得的瀝青，其中包含石油中所有的重組份。焦油瀝青煤瀝青由煤焦油蒸餾后的殘留物制取的瀝青頁巖瀝青由頁巖焦油蒸餾后的殘留物制取的瀝青第五頁，共88頁。(3).瀝青的應用范圍

瀝青作為一種有機膠凝材料，具有良好的粘性和塑性，在建筑工程中主要用做：屋面

①.防潮、防水：地下防水其它防水工程

②.防腐工程------防腐蝕材料；

③.大量用于道路工程。第六頁，共88頁。7——綠豆砂保護層6一—防水卷材5----冷底油結合層4——找平層3一--保溫層；2----隔氣層1---鋼筋混凝土屋面板卷材屋面構造示意圖第七頁，共88頁。防腐電桿

第八頁，共88頁。瀝青路面攤鋪第九頁，共88頁。9.1.石油瀝青和煤瀝青石油瀝青---石油提煉以后的殘留物，或再經加工而得的產品。在常溫下，呈黑色或深褐色、不溶于水的固態(tài)、半固態(tài)或液態(tài)。第十頁，共88頁。9.1.1.1.石油瀝青的組分

化學組分極為復雜，化學分析也非常困難?！豆饭こ虨r青及瀝青混合料試驗規(guī)程》規(guī)定有：

三組分

四組分兩種分析方法。9.1.1.石油瀝青的組分與結構第十一頁，共88頁。三組分法---是將石油瀝青分離為:

油分樹脂瀝青質三組分分析法第十二頁，共88頁。石油瀝青三組分分析法的各組分性狀

性狀

組分外觀特征平均分子量碳氫比/原子比含量/%物化特征油分淡黃透明液體200～7000.5～0.745～60幾乎可溶于大部分有機溶劑，具有光學活性，常發(fā)現(xiàn)有熒光，相對密度約0.910～0.925樹脂紅褐色粘稠半固體800～30000.7～0.815～30溫度敏感性高，溶點低于100℃，相對密度大于1.000瀝青質深褐色固體微粒1000～50000.8～1.O5～30加熱不熔化，分解為硬焦炭，使瀝青呈黑色，相對密度1.100～1.500第十三頁，共88頁。不同組分對石油瀝青性能的影響不同。①.油分----賦予流動性，可以轉化為樹脂甚至瀝青質。

②.樹脂----使其具有一定塑性、可流動性和粘結性，含量增加，粘聚力和延伸性增加。③.瀝青質----決定其粘結力、粘度和溫度穩(wěn)定性，以及瀝青的硬度、軟化點等。第十四頁，共88頁。瀝青質飽和分芳香分膠質四組分分析法第十五頁，共88頁。四組分分析法性狀

組分外觀特征平均相對密度平均分子量主要化學結構飽和分無色液體0.89625烷烴、環(huán)烷烴芳香分黃色至紅色液體O.99730芳香烴、含S衍生物膠質棕色粘稠液體1.09970多環(huán)結構，含S、O、N衍生物瀝青質深棕色至黑色固態(tài)1.153400縮合環(huán)結構，含S、O、N衍生物第十六頁，共88頁。9.1.1.1石油瀝青的結構

根據油份、樹脂、地瀝青質相對含量的多少劃分為:溶膠結構：油份、樹脂含量較高，地瀝青質含量較少，膠團膜厚溶凝結構：

介于兩者之間凝膠結構：油份、樹脂含量較少，地瀝青質含量較多，膠團膜薄第十七頁，共88頁。1.物理常數(shù)2.粘滯性3.延性4.溫度敏感性5.耐久性6.安全性7.其他性質√√√√9.1.2.石油瀝青的技術性質技術性質主要包括如下內容(√)第十八頁，共88頁。9.1.2.石油瀝青的技術性質9.1.2.1.粘滯性(1).粘滯性------反映瀝青的軟硬、稀稠程度。粘度是瀝青首要考慮的技術指標之一。是劃分瀝青牌號的主指標。第十九頁，共88頁。(2).粘滯性表示與測定方法

液體石油瀝青------用粘滯度表示：①.液體瀝青------粘滯度的測定方法：第二十頁，共88頁。

粘滯度測定方法：在規(guī)定溫度t(通常為20℃、25℃、30℃或60℃)；規(guī)定直徑d(為3mm、5mm或10mm)的孔；流出50cm3瀝青所需的時間秒數(shù)T。第二十一頁，共88頁。②.固體瀝青-----針入度的測定方法

規(guī)定溫度25。C條件下，質量100g的標準針，規(guī)定時間5s內貫人試樣中的深度(0.1mm)為1度)表示。圖見9.3。針入度越大，表示瀝青越軟，粘度越小。

溫度升高，其粘性降低。第二十二頁，共88頁。石油針入度測定儀數(shù)顯式第二十三頁，共88頁。針入度的表征意義針入度是目前我國粘稠石油瀝青的分級指標。

標號：一般取針入度的平均值。例如：90號瀝青，針入度范圍為80～１００（０.１mm）110號瀝青，針入度范圍為80～１1０（０.１mm）第二十四頁，共88頁。9.1.2.2.塑性(1).塑性（延性）概念也稱為延性和脆性-----當其受到拉伸作用時，能承受的塑性變形的總能力，用延度指標表示。(2).延度的測定方法

把瀝青制成∞字形標準試樣，在規(guī)定的拉伸速度(5cm／min)和規(guī)定溫度(25℃)下拉斷時的伸長長度。延度值愈大，表示瀝青塑性愈好。見圖9．4。第二十五頁，共88頁。延度測定示意圖第二十六頁，共88頁。瀝青延度測定示意圖第二十七頁，共88頁。SY-1.5A型自動控溫數(shù)顯延伸儀主要技術參數(shù)：1.延伸速度：5±0.25cm/min2.最大延伸度：1m1.5m2m3.工作電壓：220V±10%4.加熱器功率：1-1.2KW第二十八頁，共88頁。9.1.2.3.溫度敏感性(1).溫度敏感性

指石油瀝青的粘滯性和塑性隨溫度升降而變化的性能，是瀝青的重要指標之一。常用軟化點指標來衡量。(2).溫度敏感性---軟化點的測定方法軟化點----是指瀝青由固態(tài)轉變?yōu)榫哂幸欢鲃有愿囿w的溫度，采用環(huán)球法測定(見圖9.5)。

第二十九頁，共88頁。

軟化點的具體測定方法

①.把瀝青試樣裝入規(guī)定尺寸(Φ16mm，高約6mm)的銅環(huán)內；

②.試樣上放置一標準鋼球(直徑9.53mm，質量3.5g)，浸入水中或甘油中；

③.升溫(5℃／min)加熱，使瀝青軟化下垂。?注意：初始溫度5℃加熱速度為5℃/min環(huán)球法測定第三十頁，共88頁。BSY-225石油瀝青軟化點測定儀

第三十一頁，共88頁。9.1.2.4大氣穩(wěn)定性(1).大氣穩(wěn)定性

石油瀝青在熱、陽光、氯氣和潮濕等因素長期綜合作用下抵抗老化的性能。在大氣因素作用下，瀝青中的低分子量組分會向高分子量組分轉化遞變，即：“老化”過程即油分

樹脂

地瀝青質(老化)即石油瀝青會隨時間進展變硬變脆，亦即“老化”。第三十二頁，共88頁。(2).大氣穩(wěn)定性表示方法以“蒸發(fā)損失百分率”和“蒸發(fā)后針入度比”來評定(P96)：第三十三頁，共88頁。(3).測定方法：①.測定瀝青試樣質量及針入度②.將試樣置于烘箱中，在160℃下加熱蒸發(fā)5h；③.冷卻后再測其質量和針入度代入公式計算第三十四頁，共88頁。以上四種性質是石油瀝青的主要性質，是鑒定建筑工程中常用石油瀝青品質的依據。

此外，還有石油瀝青的溶解度、閃點等性質。

溶解度-----石油瀝青在三氯乙烯、四氯化碳或苯中溶解的百分率。

閃點-----也稱閃火點，加熱時瀝青產生的氣體和空氣的混合物，當遇火焰會發(fā)生閃光，即初次產生藍色閃光時的瀝青溫度---為閃點。第三十五頁，共88頁。9.1.3.石油瀝青的技術標準

道路石油瀝青√建筑石油瀝青√防水防潮石油瀝青普通石油瀝青√石油瀝青類型

（按用途分）第三十六頁，共88頁。石油瀝青的牌號

主要根據針入度、延度和軟化點等指標劃分，并以針入度值表示。不同品種瀝青的技術標準列于表(9.2)。牌號↗（即針入度↗），粘性↘；塑性越好(即延度↗)；溫度敏感性越大(即軟化點越低)。延度值愈大(塑性愈大)，軟化點愈低(溫度敏感性愈大)。第三十七頁，共88頁。石油瀝青的技術標準建筑石油瀝青技術標準

標號：按針入度值劃分為40號、30號和10號三個標號。

特點：與道路石油瀝青相比，針入度較小，延度較小，軟化點較高。第三十八頁，共88頁。建筑石油瀝青技術標準

試驗項目10號30號40號

針入度（25℃，100g,5s）/0.1mm10～2526～3536～50

延度（25℃，5cm/min）不小于/cm1.52.53.5

軟化點（環(huán)球法）不小于/℃957560

溶解度（三氯乙烯、四氯化碳、苯）不小于/%99.5

蒸發(fā)損失試驗（163℃、5h）質量損失不大于/%1

針入度比不小于/%65

閃點（COC）不小于/℃230第三十九頁，共88頁。9.1.4.石油瀝青的選用(1).選用石油瀝青的原則：

①.據工程類別(房屋、道路或防腐)；

②.當?shù)貧夂驐l件；

③.所處工程部位(屋面、地下)等，合理選用不同品種和牌號的瀝青。第四十頁，共88頁。

在滿足使用要求的前提下，一般盡量選用較大牌號的石油瀝青，為什么？

排號越大，粘性越小(針入度越大)，塑性越好(延度越大)，但溫度敏感性越低(軟化點越低)。第四十一頁，共88頁。(2).石油瀝青應用范圍

①.建筑石油瀝青:

特點----粘性大，耐熱性較好，但塑性較差，

應用----制作防水卷材、防水涂料、瀝青膠和瀝青嵌縫膏，屋面和地下防水、溝槽防水防腐，以及管道防腐等工程；

②.道路石油瀝青:

塑性較好，用于道路路面，車間地坪及地下防水工程。第四十二頁，共88頁。③.一般屋面用的瀝青，軟化點應比當?shù)刈罡邭鉁馗叱?0℃左右。即比當?shù)刈罡邭鉁馗叱?0℃左右。即：一般地區(qū)可選用30號的石油瀝青，夏季炎熱地區(qū)宜選用10號石油瀝青。討論：為什么？但嚴寒地區(qū)不宜，以防冬季出現(xiàn)脆裂現(xiàn)象。地下防水防潮層，可選用60號或100號石油瀝青。為什么選用如此高標號？第四十三頁，共88頁。編號針入度/0.01mm

(25℃，100g，5s)延度/cm

(25℃，5cm/min)

軟化點

環(huán)球法

/℃A30572B222.5101兩種建筑石油瀝青的針入度、延度及軟化點測定值

觀察與討論：

請比較下列A、B兩種建筑石油瀝青的針入度、延度及軟化點測定值。若于南方夏季炎熱地區(qū)屋面選用何種瀝青較合適，請討論。第四十四頁，共88頁。討論

宜用B石油瀝青，一般屋面用瀝青應比當?shù)匚菝婵赡苓_到的最高溫度高出20～25℃，亦即比當?shù)刈罡邷囟雀叱?0℃左右。南方炎熱地區(qū)氣溫相當高，A瀝青軟化點較低，難以滿足要求，夏季易流淌。可選B，但B瀝青延伸度較小，在嚴寒地區(qū)不宜使用，否則易出現(xiàn)脆裂現(xiàn)象。第四十五頁，共88頁。④.普通石油瀝青(自學)溫度敏感性大，達到液態(tài)時的溫度與其軟化點相差很小，且粘度較小，塑性較差，故不宜在建筑工程上直接使用。常用石油瀝青的簡易鑒別方法見表9．3。第四十六頁，共88頁。第四十七頁，共88頁。9.1.5.瀝青的摻配和改性9.1.5.1.瀝青的摻配

施工中，若采用一種牌號的瀝青不能滿足配制瀝青膠所要求的軟化點時，可用兩種或三種瀝青進行摻配。

摻配原則-----同源即同屬石油瀝青或同屬煤瀝青的才可摻配。第四十八頁，共88頁。兩種瀝青摻配的比例的估算方法：T2－TQ1＝×100％T2－T1

Q2＝100－Q1Q1—較軟瀝青用量，％；Q2—較硬瀝青用量，％；T—要求配制瀝青的軟化點，℃；T1—較軟瀝青軟化點，℃；T2—較硬瀝青軟化點，℃。第四十九頁，共88頁。某防水工程需石油瀝青30t，要求軟化點不低于80℃，現(xiàn)有60號和10號石油瀝青，測得他們的軟化點分別是49℃和98℃，問這兩種牌號的石油瀝青如何摻配？解：軟化點為49℃的石油瀝青摻配比例不大于

即30t石油瀝青中應摻入不大于30×36.7％＝11.0t的軟化點為49℃的石油瀝青

軟化點為98℃的石油瀝青摻入不少于30－11.0=19t。第五十頁，共88頁。9.1.5.2.氧化改性

氧化也稱吹制，是在250一300℃高溫下向殘留瀝青或渣油吹入空氣，通過氧化作用和聚合作用，使瀝青分子變大，提高瀝青的粘度和軟化點，從而改善瀝青的性能。

工程使用的道路石油瀝青、建筑石油瀝青和普通石油瀝青均為氧化瀝青。第五十一頁，共88頁。9.1.5.3礦物填充料改性為提高瀝青的粘結能力和耐熱性，降低瀝青的溫度敏感性，常在石油瀝青中加入一定數(shù)量的礦物填充料進行改性。

滑石粉；石灰石粉；石棉等。常用的改性礦物填充料第五十二頁，共88頁。(1).滑石粉為含水硅酸鎂(3MgO.SIO2.H2O)，易被瀝青濕潤，是很好的礦物填充料。(2).石灰石粉----碳酸鈣：與瀝青可形成穩(wěn)定混合物。(3).石棉絨或石棉粉：為鈉鈣鎂鐵的硅酸鹽，呈纖維狀，摻入后可提高瀝青的抗拉強度和熱穩(wěn)定性。一般填充料的數(shù)量≮15％。

第五十三頁，共88頁。9.1.5.4.聚合物改性

聚合物(包括橡膠和樹脂)同石油瀝青具有較好的相溶性，可賦予石油瀝青某些橡膠的特性，從而改善石油瀝青的性能。

SBS橡膠--丁苯橡膠的一種使用最普遍聚合物

APP樹脂---聚丙烯如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）第五十四頁，共88頁。常溫下具有橡膠特性----彈性

SBS的優(yōu)點高溫下具有塑料特性----具可塑性具有熔融流動性①.彈性好、延伸率大，延度可達2000％；②.低溫柔性大大改善，冷脆點降低至-40℃；③.熱穩(wěn)定性提高，耐熱度達90一100℃；④.耐候性好SBS改性瀝青特點第五十五頁，共88頁。(2).APP改性瀝青

APP-----是聚丙烯(PolyproPylene縮寫)的一種。APP改性石油瀝青與石油瀝青相比，其軟化點高，延度大，冷脆點降低，粘度增大，具有優(yōu)異的耐熱性和抗老化性，尤其適用于氣溫較高的地區(qū)。主要用于制造防水卷材。第五十六頁，共88頁。天津市耀新科技發(fā)展有限公司APP橋面專用防水卷材第五十七頁，共88頁。SBS改性瀝青防水卷材第五十八頁，共88頁。9.1.6.煤瀝青簡介煤瀝青是煉焦廠或煤氣廠的副產品。獲得煤瀝青的方式①.煙煤在干餾過程中的揮發(fā)物質經冷凝而成的黑色粘性流體，稱為煤焦油。②.將煤焦油進行分餾加工提?、?輕油、中油、重油和蒽油后所得的殘渣，即為煤瀝青。第五十九頁，共88頁。據蒸餾溫度不同，煤瀝青可分為三種：低溫煤瀝青；煤瀝青的類型中溫煤瀝青；高溫煤瀝青。

煤瀝青與石油瀝青的差別：①.大氣穩(wěn)定性差：煤瀝青中含揮發(fā)性成分和化學穩(wěn)定性差的成分較多，在熱、陽光、氧氣等綜合作用下，易硬脆。第六十頁，共88頁。②.溫度敏感性大：受熱易軟化，冬季易硬脆。③.塑性差，容易因變形而開裂；④.

有毒性和臭味，但防腐能力強，適用于木材的防腐處理；⑥.因含酸、堿等表面活性物質較多，故與礦物材料表面的粘附力好。

建筑工程上較少使用。但它抗腐性能好，故用于地下防水層或做防腐材料等。第六十一頁，共88頁。黑龍江省伊春市中興特種防腐材料廠

枕木第六十二頁，共88頁。油浸電桿生產設備第六十三頁，共88頁。鑒別方法煤瀝青石油瀝青密度>1.1(約為1.25）接近1.0錘擊音清脆，韌性差音啞，富有彈性，韌性好燃燒煙呈黃色，有刺激味煙無色，無刺激性臭味溶液顏色用30-50倍的汽油或煤油溶解后，將溶液滴于濾紙上，斑點分為內外兩圈，城內黑外棕或黃色溶解方法同左，斑點完全均勻散開，呈棕色。煤瀝青與石油瀝青的鑒別方法第六十四頁，共88頁。9.2.瀝青基防水材料9.2.1.冷底子油與瀝青膠1.什么是冷底子油?是用有機溶劑(汽油、柴油、煤油、苯等)與瀝青溶合后制得的一種瀝青溶液。在常溫下使用，作為防水工程的底層,故稱冷底子油。2.冷底子油的特點(1).粘度小，具有良好的流動性。(2).滲入基層快:涂刷在混凝土、砂漿或木材等基面上，滲入快，待溶劑揮發(fā)后，便與基面牢固結合。第六十五頁，共88頁。冷底子油形成的涂膜較薄，施工時在基層上先涂刷一道冷底子油，再刷瀝青防水涂料或鋪油氈。一般不單獨使用。3.冷底子油的配合比及配制方法冷底子油隨配隨用，參考的配合比(質量比)如下

(1).快揮發(fā)性冷底子油石油瀝青：汽油＝30：70

(2).慢揮發(fā)性冷底子油石油瀝青：煤油或輕柴油＝40：60第六十六頁，共88頁。冷底子油配制方法有：(1).熱配法是先將瀝青加熱熔化脫水后，待冷卻至70℃時再緩慢加入溶劑，攪拌均勻即成。(2).冷配法是將瀝青打碎成小塊后，按質量比加入溶劑中，不停地攪拌至瀝青全部溶化為止。4.使用要求冷底子油應涂刷于干燥的基面上，水泥砂漿找平層的含水率＜10％。第六十七頁，共88頁。9.3.1.2瀝青膠1.什么是瀝青膠在瀝青中摻入適量的礦物質粉料(滑石粉、石灰石粉和石棉等)或再摻入部分纖維狀填料配制而成的材料。2.瀝青膠的特點與純?yōu)r青相比，具有較好的粘性、耐熱性、柔韌性和抗老化性，主要用于粘貼卷材、嵌縫、接頭、補漏及做防水層的底層。第六十八頁，共88頁。3.瀝青膠的類型(1).熱瀝青膠粘結效果好，是普遍使用的一種膠結材料。因需現(xiàn)場加熱，易造成環(huán)境污染；(2).冷瀝青膠可常溫下使用，施工方便．但耗費溶劑成本高。4.配制方法與使用要求(1).熱瀝青膠的配制方法將瀝青加熱至180一200℃，再加入20％~30％已預熱的干燥填料(滑石粉、石灰石粉等），熱拌混合均勻，熱用施工。第六十九頁，共88頁。(2).冷瀝青膠的配制方法是將約50％的瀝青熔化脫水后，緩慢加入25~30％的溶劑(如綠油、柴油等)，再摻入10％~30％的填料，混合拌勻而制成。

5.瀝青膠的標號以耐熱度表示，分為：S－60、S－65、S—70、S—75、S—80、S—85六個標號。見表(9.6)。第七十頁，共88頁。石油瀝青膠的質量要求第七十一頁，共88頁。6.瀝青膠的使用要求在屋面防水工程中，按《屋面工程技術規(guī)范》(1).施工時注意同源原則，即所采用的瀝青應與被粘貼的卷材的瀝青種類一致。(2).炎熱地區(qū)用10號或30號的建筑石油瀝青配制。(3).地下防水用60號或100號瀝青。(4).若采用一種瀝青不能滿足配制瀝青膠所要求的軟化點，可采用兩種或三種瀝青進行摻配。第七十二頁，共88頁。7.施工時應注意事項①.基層清潔干燥，并應涂刷1—2遍冷底子油。②.粘貼油氈時，厚度應控制在1~2mm；薄了，油氈不能很好地粘牢；厚了，油氈容易產生流淌現(xiàn)象。③.直接用瀝青膠做構筑物防水層時，一般應涂刷2—3遍以上，要求涂刷均勻，沒有凹凸不平、起鼓或脫落現(xiàn)象。第七十三頁，共88頁。9.2.2瀝青防水卷材.瀝青防水卷-----是我國目前產量最大的防水材料，成本較低，屬低檔防水材料。

9.2.2.1石油瀝青紙?zhí)ビ蜌?、油?/p>

(1).石油瀝青油紙

①.石油瀝青油紙概念是采用低軟化點石油瀝青浸漬原紙所制成的一種無涂蓋層的紙?zhí)シ浪聿摹５谄呤捻?，?8頁。②.石油瀝青油紙類型按原紙1m2的質量克數(shù)，油紙分兩類200號

油紙類型350號。寬幅類型915mm

幅寬類型1000mm每卷面積20m2±0.3m2。第七十五頁，共88頁。③.應用范圍及技術性能指標油紙適用于建筑防潮和包裝，也可用于多層防水層的下層。其性能指標應符合《石油瀝青紙?zhí)ビ蜌?、油紙》GB326—89的規(guī)定(表9.7)。(2).石油瀝青紙?zhí)ビ蜌症?紙?zhí)ビ蜌指拍畈捎玫蛙浕c石油瀝青浸漬原紙，后用高軟化點石油瀝青涂蓋油紙兩面，再涂或撒隔離材料所制成的一種紙?zhí)シ浪聿?。第七十六頁，?8頁。②.紙?zhí)ビ蜌诸愋桶丛?m2的質量克數(shù)，分為三個標號：200號

油氈標號類型350號500號200號油氈適用于簡易防水、臨時性建筑防水、建筑防潮及包裝；350號和500號油氈適用于屋面、地下、水利等工程的多層防水。第七十七頁，共88頁。7——綠豆砂保護層6一—防水卷材5----冷底油結合層4——找平層3一--保溫層；2----隔氣層1---鋼筋混凝土屋面板卷材屋面構造示意圖第七十八頁，共88頁。9.2.2.2石油瀝青玻璃布油氈1.石油瀝青玻璃布油氈是用玻璃纖維經紡織而成的玻璃纖維布為胎體，浸涂石油瀝青并在兩面涂撒隔離材料所制成的一種防水卷材。優(yōu)于紙?zhí)ビ蜌?。玻璃布油氈幅?000mm，每卷面積10mm2±0.3mm2。一等品按物理性能分為：合格品。第七十九頁，共88頁。2.應用工程范