瀝青組分的轉(zhuǎn)化課件

一、概述：7.1

瀝青1.瀝青是一種暗褐色至黑色的有機膠凝材料，是由一些復(fù)雜的碳氫化合物及其非金屬衍生物組成的混合物，能溶于苯和二硫化碳，在常溫下呈固體、半固體或液體。按獲得方式分為：天然瀝青、石油瀝青和焦油瀝青。瀝青屬憎水性材料，它與礦物質(zhì)材料有較強的粘結(jié)力，具有良好的防水、抗?jié)B、耐化學(xué)腐蝕性，廣泛用于屋面或地下防水工程、防腐蝕工程、道面工程等。按獲取方式，瀝青可分為天然瀝青、石油瀝青和焦油瀝青三大類。2.瀝青材料分類：按產(chǎn)源及生產(chǎn)工藝分：地瀝青天然地瀝青、石油瀝青（蒸餾）

焦油瀝青木瀝青、煤瀝青（干餾）煤瀝青與石油瀝青的鑒別方法

煤瀝青的應(yīng)用煤瀝青具有很好的防腐能力、良好的粘結(jié)能力。因此可用于配制防腐涂料、膠粘劑、防水涂料，油膏以及制作油氈等。二、石油瀝青的組成和結(jié)構(gòu)1.組成：(1)原素組成：C、H化合物和O、S、N衍生物組成的混合物，此外，還含有微量元素。（不能反應(yīng)其性質(zhì)）(2)化學(xué)組分：*采用‘溶解吸附’的方法，分離為化學(xué)性質(zhì)相近和物理力學(xué)性質(zhì)有一定聯(lián)系的幾個組，稱之為組分。三組分分析法：瀝青質(zhì)、膠質(zhì)與油分油分、樹脂、瀝青質(zhì)（硅膠、溶劑）、蠟油分：淡黃透明的液體——流動性樹脂：紅褐色粘稠半固體——塑性、粘結(jié)性瀝青質(zhì)：深褐色固體粉末狀微?！獪囟确€(wěn)定性四組分分析法：瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、飽和分、芳香分其中，四組分分析法與瀝青的使用性能更為密切。瀝青質(zhì)：不溶于水的黑色或棕色的無定形固體，分子量1000～100000，顆粒粒徑5～30nm，含量5％～25％。膠質(zhì)：深棕色固體或半固體，有很好的粘附力，它是瀝青質(zhì)的擴散劑或膠溶劑，分子量500～50000，顆粒粒徑為1～5nm。芳香分是深棕色的黏稠液體，占40％～65％，分子量300～2000。飽和分：是淺色或無色液體，占5％～20％，分子量與方向分類似。（3）瀝青組分對其性能的影響瀝青質(zhì)：不溶于水的黑色或棕色無定形固體，分子量很大。含量提高可降低瀝青的溫度敏感性（高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性）；膠質(zhì)：深棕色固體或半固體，分子量大。膠質(zhì)含量增加，可使瀝

青塑性增加；飽和分、芳香分：液體、分子量較小。含量增大，瀝青粘性降低2.石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)

在瀝青膠體結(jié)構(gòu)中，瀝青質(zhì)為膠核，膠質(zhì)被吸附于其表面，并逐漸向外擴散形成膠團，膠團再分散于芳香分和飽和分中，形成穩(wěn)定的膠體體系。根據(jù)瀝青中各組分的含量和性質(zhì)，可將石油瀝青膠體結(jié)構(gòu)分為三種類型：（1）溶膠結(jié)構(gòu)：習(xí)慣上稱為液體瀝青，瀝青質(zhì)含量很少。具有較好的自愈性和低溫變形能力，但高溫穩(wěn)定性差；（2）溶－凝膠結(jié)構(gòu)：瀝青質(zhì)含量含量適當(dāng)。高溫具有較好的穩(wěn)定性，低溫具有較高的抗裂性；（3）凝膠結(jié)構(gòu)：膠質(zhì)含量很高。具有明顯的彈性，高溫具有良好的穩(wěn)定性，但低溫時變形性差。瀝青質(zhì)油分樹脂溶膠型結(jié)構(gòu)：瀝青質(zhì)量少，膠團距離遠，自由移動。（液）溶凝膠型結(jié)構(gòu)：瀝青質(zhì)含量適當(dāng)，膠團數(shù)量增多，之間有吸引力。屬于粘—彈性體（為塑性體）路用性能好。凝膠型結(jié)構(gòu)：瀝青質(zhì)含量很高，膠團形成空間網(wǎng)絡(luò)，吸引力大，屬于粘—彈性體，特點感溫性好，低溫變形差。三、石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)(1)粘滯性（簡稱粘性）：是指瀝青材料在外力作用下瀝青粒子產(chǎn)生相互位移時抵抗變形的能力。①影響粘性的因素：瀝青組分（瀝青質(zhì)含量大粘性大）、溫度（隨溫度升高而降低）；②粘性的表示方法及測定方法瀝青的粘性通常用粘度表示，而粘度的測定方法可分兩類：一類為“絕對粘度”，另一類為“相對粘度”，本節(jié)重點介紹相對粘度法中的針入度法和標(biāo)準(zhǔn)粘度法。針入度法：

P25,100,5S=35°（0.1mm）

P46.1,50g,5s

單位：1°=1/10㎜總結(jié)：

1.粘稠瀝青針入度值愈大，表示瀝青愈軟，粘結(jié)性差；標(biāo)號高；⒉針入度值是瀝青標(biāo)號劃分的主要依據(jù)，針入度大，標(biāo)號大。⒊在南方瀝青針入度值宜選偏低標(biāo)號，穩(wěn)定性好。標(biāo)準(zhǔn)粘度法：CT.d(2)塑性：是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，仍保持變形后性狀的性質(zhì).

:影響塑性的因素：組分（瀝青質(zhì)含量增加，塑性降低，膠質(zhì)含量較多，塑性提高）、溫度（隨溫度升高，塑性增加）；②塑性的表示方法：延度

延性：規(guī)定條件下，瀝青拉斷的長度。試驗條件：25℃，V=5±0.25㎝/min(分鐘)

小結(jié)：延度大，塑性好。

塑性（“8”字試模）(3)溫度敏感性：是指石油瀝青的粘性和塑性隨溫度升高而變化的性能，主要包括石油瀝青的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性。瀝青由“玻璃態(tài)”——“高彈態(tài)”——“粘流態(tài)”反映了瀝青的粘性和塑性隨溫度變化而變化的過程。變化的溫度間隔越小，則溫度穩(wěn)定性越低。溫度穩(wěn)定性低的瀝青，在溫度降低時，很快變?yōu)榇嘤驳墓腆w，受外力作用極易產(chǎn)生裂縫；在溫度升高時，又很快變軟而流淌。①影響因素：組分（瀝青質(zhì)含量高，則可提高溫度敏感性）、摻入瀝青中的礦物顆粒的細度、性質(zhì)等、瀝青中蠟的含量。②表示方法高溫穩(wěn)定性：軟化點低溫抗裂性：脆點試驗：瀝青試樣逐漸軟化，直至瀝青接觸下底板的溫度。小結(jié)：軟化點高，熱穩(wěn)性好；瀝青在軟化點時的粘度相當(dāng)于針入度值800（1/10㎜），故計為軟化點是人為的“等粘溫度”軟化點試驗儀(4)粘附性：道路瀝青的主要功能之一是作為粘結(jié)劑將骨料粘結(jié)成為一個整體。瀝青與礦物質(zhì)骨料的粘附性影響瀝青路面的質(zhì)量和耐久性，因此，粘附性是瀝青的重要性質(zhì)之一。①影響因素：瀝青的性質(zhì)（組分影響粘性，粘性高的瀝青，粘附性好）、骨料的性質(zhì)（憎水性、親水性、表面狀況、酸堿性等）②表示方法：水煮法和水浸法瀝青的老化及組分的轉(zhuǎn)化

“老化”：瀝青在大氣的作用下，由于陽光、空氣，使之化學(xué)分子產(chǎn)生氧化、縮合，組分和結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化稱為老化。瀝青組分的轉(zhuǎn)化：組分從油分→樹脂→瀝青脂；膠體結(jié)構(gòu)從溶膠型→溶凝膠型→凝膠型這個轉(zhuǎn)化過程。

組分的轉(zhuǎn)化：瀝青組分的轉(zhuǎn)化（老化）是必然的，故使用壽命比砼路面短。這是瀝青的主要缺點之一。四.建筑石油瀝青的選用原則

建筑石油瀝青主要用于屋面及地下防水、溝槽防水和防腐工程。選用的原則為：·高溫地區(qū)及受日曬部位，為了防止瀝青受熱軟化，應(yīng)選用牌號較低的瀝青·對于寒冷地區(qū)，不僅要考慮冬季低溫時瀝青易脆斷而且要考慮受熱軟化，故宜選用中等牌號的瀝青·對不受大氣影響的部位，可選用牌號較高的瀝青·當(dāng)缺乏所需牌號的瀝青時，可用不同牌號的瀝青進行摻配。

某一牌號的石油瀝青往往不能滿足工程技術(shù)要求，因此，需用不同牌號瀝青進行摻配。在摻配時，為了不使摻配后的瀝青膠體結(jié)構(gòu)破壞，應(yīng)選用表面張力相近和化學(xué)性質(zhì)相似的瀝青。試驗證明同產(chǎn)源（所謂同產(chǎn)源是指同屬石油瀝青或同屬煤瀝青）的瀝青容易保證摻配后的瀝青膠體結(jié)構(gòu)的均勻性。兩種瀝青摻配的比例可用下式估算：Q1＝100（T2－T）／（T2－T1）Q2＝100－Q1式中

Q1—較軟瀝青用量，％Q2—較硬瀝青用量，％T—摻配后的瀝青軟化點，℃

T1—較軟瀝青的的軟化點，℃

T2—較硬瀝青的的軟化點，℃

[例1]

怎樣劃分石油瀝青的牌號？牌號大小與瀝青主要技術(shù)性質(zhì)之間的關(guān)系怎樣？？解:石油瀝青按針入度指標(biāo)來劃分牌號，牌號數(shù)字約為針入度的平均值。常用的建筑石油瀝青和道路石油瀝青的牌號與主要性質(zhì)之間的關(guān)系是：牌號愈高，其粘性愈?。ㄡ樔攵仍酱螅?，塑性愈大（即延度越大），溫度穩(wěn)定性愈低（即軟化點愈低）。[評注]嚴格地講，石油瀝青的牌號是按瀝青的針入度、延度和軟化點指標(biāo)來劃分的。

【例2】某建筑工程屋面防水，需用軟化點為75℃的石油瀝青，但工地僅有軟化點為95℃和25℃的兩種石油瀝青，問應(yīng)如何摻配？解：摻配時較軟石油瀝青（軟化點為25℃）用量為：

較硬石油瀝青（軟化點為95℃）用量為：

Q2=100%-Q1=71.4%7.2瀝青基防水材料一、防水材料分類：1.防水材料品種繁多，按其基本成分，可分為：

2.按其形狀和用途，防水材料又可分為：3.新型防水材料總的發(fā)展趨勢是：①向橡膠基和樹脂基防水材料或高聚物改性瀝青系列發(fā)展；②油氈的胎體由紙?zhí)ハ蚧w胎方面發(fā)展；③密封材料和防水涂料由低塑性產(chǎn)品向高彈性、高耐久性產(chǎn)品的方向發(fā)展；④防水層的構(gòu)造亦由多層向單層防水發(fā)展；(5)施工方法則由熱熔法向冷黏貼法發(fā)展。通常將防水涂料、防水卷材、密封材料等稱作柔性防水材料，而將摻有防水劑等的防水混凝土、防水砂漿稱作剛性防水材料。二.防水卷材防水卷材是一種可卷曲的片狀防水材料，是土木工程防水材料的重要品種之一。根據(jù)其主要防水組成材料可分為瀝青防水卷材、高聚物改性瀝青防水卷材和合成高分子防水卷材三大類。1.防水卷材的基本性能要求防水卷材必須具備以下性能，才能滿足防水工程的要求。①水性②溫度穩(wěn)定性③強度、抗斷裂性及延伸性④柔韌性⑤大氣穩(wěn)定性2.瀝青防水卷材凡用原紙或玻璃布、石棉布、棉麻織品等胎料浸漬石油瀝青（或焦油瀝青）制成的卷狀材料，稱為浸漬卷材（有胎卷材）。將石棉、橡膠粉等摻入瀝青材料中，經(jīng)碾壓制成的卷狀材料稱為輥壓卷材（無胎卷材）。這兩種卷材通稱瀝青防水卷材。（1）油氈和油紙油氈一般用于多層防水層的各層；油紙一般用于建筑防潮或多層防水層的最下層。（2）高聚物改性瀝青防水卷材

①彈性體改性瀝青防水卷材（SBS卷材）②塑性體改性瀝青防水卷材（APP卷材）（3）合成高分子防水卷材①三元乙丙(EPDM)橡膠防水片(卷)材②聚氯乙烯(PVC)防水卷材③氯磺化聚乙烯防水卷材三、防水涂料

防水涂料是一種流態(tài)或半流態(tài)物質(zhì)，涂布在基層表面，固化成膜后形成有一定厚度和彈性的連續(xù)薄膜，使基層表面與水隔絕，起到防水、防潮作用。1.防水涂料的基本性能要求防水涂料的品種不同，其性能也各不相同。但無論何種防水涂料要滿足防水工程的要求，必須具備以下基本性能：①固體含量②耐熱度③柔性④不透水性⑤延伸性2.常用防水涂料

瀝青基防水涂料1)冷底子油2）瀝青膠3)石灰乳化瀝青4)膨潤土瀝青乳液高聚物改性瀝青防水涂料1)再生橡膠改性瀝青防水涂料2)氯丁橡膠改性瀝青防水涂料3)SBS改性瀝青防水涂料2）合成高分子防水涂料①聚氨酯防水涂料②硅橡膠防水涂料③丙烯酸酯防水涂料四、密封材料

在土木工程中，為了保證建筑物的水密性和氣密性，在建筑物構(gòu)件的接臺部位及接縫(伸縮縫、施工縫、變形縫)處，需填充具有一定彈性、黏結(jié)性及密封性的材料，即建筑密封材料。密封材料分為定形和不定形兩種。1.密封材料的基本性能要求為了保證防水密封的效果，除了要求密封材料具有水密性和氣密性之外，還應(yīng)具有良好的黏結(jié)性，良好的耐高、低溫性和耐老化性能以及一定的彈塑性和拉伸一壓縮循環(huán)性能。密封材料還應(yīng)具有良好的施工性，具體體現(xiàn)在以下三個方面：①擠出性②抗下垂性③自流平性(4)密封膏應(yīng)有適當(dāng)?shù)墓袒俣?.常用密封材料①聚氨酯密封膏②聚硫橡膠密封膏③丙烯酸類密封膏④有機硅橡膠{硅酮)密封膏⑤聚氯乙烯膠泥(PVC膠泥)7.3瀝青混合料

瀝青混合料是由礦料與瀝青結(jié)合料拌和而成的混合料的總稱。瀝青混合料中礦質(zhì)混合料（簡稱礦料）起骨架作用，瀝青與填料起膠結(jié)和填充作用。一、瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)及其對性能的影響1.瀝青混合料的分類工程上最常用的瀝青混合料有兩類：1）瀝青混凝土混合料2）瀝青碎石混合料瀝青混合料的分類還可以從不同角度進行，下面介紹常用的幾種分類方式：1)按膠結(jié)材料種類分按膠結(jié)料種類分為石油瀝青混合料和煤瀝青混合料。2)按施工溫度分①熱拌熱鋪瀝青混合料②常溫瀝青混合料3)按骨料級配類型分①連續(xù)級配瀝青混合料②間斷級配瀝青混合料4)接混合料密實度分①密級配瀝青混合料②開級配瀝青混合料③半開級配瀝青混合料5)按骨料最大粒徑分①粗粒式瀝青混合料②中粒式瀝青混合料③細粒式瀝青混合料④砂粒式瀝青混合料二、瀝青混合料組成材料及結(jié)構(gòu)1.組成材料：瀝青混合料的組成材料有瀝青、粗骨料、細骨料和填料。2.組成結(jié)構(gòu)：瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)有以下三類：①懸浮一密實結(jié)構(gòu)，②骨架一空