《土木工程材料》 課件 汪振雙 9. 合成高分子材料、10-功能材料、11. 瀝青及瀝青混合料

第9章合成高分子材料內(nèi)容二、建筑塑料及其制品三、建筑涂料四、膠黏劑五、建筑防水材料一、概述六、土工合成材料一、概述高分子化合物高分子化合物，又稱聚合物或高聚物，指的是分子量很大的有機(jī)物質(zhì)（分子量一般在104～106以上，分子量在10000以上就稱為高分子化合物）。以高分子化合物為主要成分的材料的稱為聚合物材料或高分子材料。

高分子建筑材料是以高分子化合物為基礎(chǔ)組成的材料，土木工程中涉及的高分子建筑材料主要有塑料、粘合劑、涂料、橡膠和化學(xué)纖維等。高分子建筑材料質(zhì)量輕、韌性高、耐腐蝕性好、功能多、易加工成型、具有一定的裝飾性等。因此，成為現(xiàn)代建筑領(lǐng)域廣泛采用的新材料。二、建筑塑料及其制品1、合成樹脂。樹脂在塑料中起粘結(jié)組分的作用，所以也稱為粘料。它是塑料的主要成分，約占塑料的40％～60％。

2.添加劑(1)填料。填料又稱填充劑，是塑料的另一重要組分，約占塑料重量的20％～50％。

(2)增塑劑。增塑劑是能夠增加樹脂的塑性、改善加工性、賦予制品柔韌性的一種添加劑。(3)穩(wěn)定劑。穩(wěn)定劑包括熱穩(wěn)定劑和光穩(wěn)定劑兩類。(4)潤滑劑。為防止塑料在成型過程中粘附在模具或其他設(shè)備上，所加入的少量物質(zhì)稱為潤滑劑。(5)固化劑。又稱硬化劑或交聯(lián)劑，是一類受熱能釋放游離基來活化高分子鏈，使它們發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)的一種添加劑。其主要作用是在聚合物分子鏈之間產(chǎn)生橫跨鏈，使大分子交聯(lián)。

建筑塑料的基本組成二、建筑塑料及其制品(1)按塑料受熱時的變化特點(diǎn)，塑料分為熱塑性塑料和熱固性塑料

(2)按塑料的功能和用途，塑料分為通用塑料、工程塑料和特種塑料分類塑料在土木工程中常用于制作塑料門窗、管材和型材等。

1）塑料門窗

塑料門窗分為全塑門窗及復(fù)合塑料門窗兩類，全塑門窗多采用改性聚氯乙烯樹脂制造。復(fù)合塑料門窗常用的種類為塑鋼門窗。

2）塑料管材

①硬質(zhì)聚氯乙烯（UPVC）塑料管

②聚乙烯（PE）塑料管

③聚丙烯（PP）塑料管和PPR塑料管

④聚丁烯（PB）塑料管

二、建筑塑料及其制品3）塑料地板塑料地板主要包括用于地面裝飾的各類塑料塊板和鋪地卷材。按材質(zhì)不同，塑料地板分為硬質(zhì)片材、半硬質(zhì)片材和軟質(zhì)卷材。按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)劃分為單層塑料地板和復(fù)合塑料地板。4）塑料墻紙塑料墻紙是以一定材料（如紙、纖維織物等）為基材，表面進(jìn)行涂塑后，再經(jīng)過印花、壓花或發(fā)泡處理等多種工藝而制成的一種墻面裝飾材料。二、建筑塑料及其制品二、建筑塑料及其制品5）泡沫塑料泡沫塑料是在聚合物中加入發(fā)泡劑，經(jīng)發(fā)泡、固化或冷卻等工序而制成的多孔塑料制品。6）玻璃鋼制品常見的玻璃鋼制品是用玻璃纖維及其織物為增強(qiáng)材料，以熱固性不飽和聚酯樹脂（UP）或環(huán)氧樹脂（EP）等為膠黏材料制成的一種復(fù)合材料。三、建筑涂料涂料的基本組成1）成膜物質(zhì)：成膜物質(zhì)也稱為基料，是涂料最主要的成分。其作用是將涂料中的其他組分粘結(jié)在一起，并能牢固地附著在基層表面形成連續(xù)、均勻、堅(jiān)韌的保護(hù)膜。2）顏料和填料：顏料主要起遮蓋和著色作用，有的顏色還有提高涂膜機(jī)械強(qiáng)度，減少收縮，提高涂膜抗老化能力等。3）溶劑：又稱稀釋劑，通常是用以溶解成膜物質(zhì)的易揮發(fā)性的有機(jī)液體。4）輔料：輔料又稱助劑或添加劑，是為了進(jìn)一步改善涂料的某些性能而加入的少量物質(zhì)。三、建筑涂料1）聚醋酸乙烯乳液涂料：是以聚醋酸乙烯乳液為基料的乳膠涂料。2）醋酸乙烯-丙烯酸酯涂料：是以乙-丙共聚乳液為基料的乳液型內(nèi)墻涂料。3）丙烯酸酯涂料：是以丙烯酸酯樹脂為基料的外墻涂料4）聚氨酯涂料：是以聚氨酯樹脂或聚氨酯與其他樹脂復(fù)合物為主要成膜物質(zhì)，加入填料、助劑組成的優(yōu)質(zhì)溶劑涂料。5）環(huán)氧樹脂厚質(zhì)地面涂料：是以環(huán)氧樹脂為基料的常溫固化涂料。該涂料與水泥混凝土等基層材料的粘結(jié)性能良好，涂膜堅(jiān)韌、耐磨，具有良好的耐化學(xué)腐蝕、耐油、耐水等性能以及優(yōu)良的耐老化和耐候性，裝飾性良好。常用建筑涂料三、建筑涂料4.聚氨酯涂料

聚氨酯涂料是以聚氨酯樹脂或聚氨酯與其他樹脂復(fù)合物為主要成膜物質(zhì)，加入填料、助劑組成的優(yōu)質(zhì)溶劑涂料。5.環(huán)氧樹脂厚質(zhì)地面涂料

環(huán)氧樹脂厚質(zhì)地面涂料是以環(huán)氧樹脂為基料的常溫固化涂料。該涂料與水泥混凝土等基層材料的粘結(jié)性能良好，涂膜堅(jiān)韌、耐磨，具有良好的耐化學(xué)腐蝕、耐油、耐水等性能以及優(yōu)良的耐老化和耐候性，裝飾性良好。四、膠黏劑膠黏劑又稱黏結(jié)劑，用于把相同或不同的材料構(gòu)件粘合在一起。膠黏劑一般都是由多組分物質(zhì)所組成，常用膠黏劑的主要組成成分有黏料、填料和其他輔助材料。黏料是膠黏劑中最基本的黏結(jié)料組分，它的性質(zhì)決定了膠黏劑的性能、用途和使用工藝。一般膠黏劑以其名稱來命名。膠黏劑按照主要黏料、物理形態(tài)、硬化方法和被黏物材質(zhì)分類，其中膠黏劑的主要黏料有動物膠、植物膠、無機(jī)物及礦物、合成彈性體、合成熱塑性材料、合成熱固性材料、熱固性及熱塑性材料與彈性體復(fù)合。四、膠黏劑膠黏劑的特點(diǎn)工程實(shí)踐證明建筑膠黏劑是實(shí)用、可靠的，它逐步取代傳統(tǒng)的焊接、螺接、嵌接等連接方法，在建筑工程中發(fā)揮著重要作用。1）膠黏劑均勻涂覆在粘接面上，使應(yīng)力分布均勻。耐疲勞性要比鉚接，螺接高幾倍到十幾倍。沒有因焊縫而產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕和脆性破壞。2）能有效地應(yīng)用于不同種類的金屬和非金屬之間的粘接。適用于不同吻合、薄型、微小、復(fù)雜物件的連接。3）粘接材料對空氣、水等環(huán)境介質(zhì)有良好的密封性。粘接表面平滑，對于流線型工藝具有獨(dú)特的意義。能滿足防水堵漏、防腐、絕緣、保溫和隔音的要求。4）粘接工藝可極大提高工作效率和節(jié)約材料。粘接工藝比較簡單，對操作者的熟練程度要求不高。四、膠黏劑5）粘接一般可在室溫或中溫下進(jìn)行，節(jié)約能源，并且不影響材質(zhì)強(qiáng)度。6）選用功能性粘接劑，可賦于粘接縫以絕緣性、導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性、快速固結(jié)等性能。7）粘接劑的局限性：粘接劑70%以上是合成高聚物，其耐老化、耐環(huán)境侵蝕性差。粘接劑主要通過分子的作用來聯(lián)接被粘物體，其粘接強(qiáng)度有限。四、膠黏劑膠黏劑的基本組成材料

膠粘劑通常是以具有粘性或彈性的天然或合成高分子化合物為基本原料，加入固化劑、填料、增韌劑、稀釋劑、防老劑等添加劑而組成的一種混合物。1）粘結(jié)料：基料是使膠粘劑具有粘結(jié)特性的主要且必需的成分。基料通常是由一種高分子化合物或幾種高分子化合物混合而成，通常為合成橡膠或合成樹脂。2）固化劑：又稱硬化劑。3）填料：填料的加入可以增加膠粘劑的彈性模量，降低線膨脹系數(shù)，減少固化收縮率，增加電導(dǎo)率、粘度、抗沖擊性；提高使用溫度、耐磨性、膠結(jié)強(qiáng)度；改善膠粘劑耐水、耐介質(zhì)性和耐老化性等。但會增加膠粘劑的密度，增大粘度，而不利于涂布施工，容易造成氣孔等缺陷。4）增韌劑：樹脂固化后一般較脆，加入增韌劑后可提高沖擊韌性。5）稀釋劑：其作用是降低粘度，便于涂布施工，同時起到延長使用壽命的作用。6）改性劑：例如，提高膠粘強(qiáng)度可加入偶聯(lián)劑；為促進(jìn)固化反應(yīng)可加入促進(jìn)劑等。四、膠黏劑土木工程中常用的膠黏劑1）環(huán)氧樹脂膠粘劑：俗稱萬能膠，主要由環(huán)氧樹脂、固化劑、填料、稀釋劑、增韌劑等組成。環(huán)氧樹脂本身不能變成不溶的堅(jiān)硬固體，必須有固化劑的存在才能固化。固化劑是環(huán)氧樹脂膠粘劑的重要成分，其性質(zhì)和用量對膠粘劑的性能起著重要作用。2）聚醋酸乙烯乳液膠粘劑：由醋酸乙烯單體聚合而成，俗稱白乳膠。聚醋酸乙烯乳液膠粘劑在常溫下固化，具有良好的粘結(jié)強(qiáng)度，粘結(jié)層具有較好的韌性和耐久性，但耐熱性、耐水性較差，固化時收縮大。它使用方便、價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛的一種非結(jié)構(gòu)膠，適用于粘結(jié)陶瓷、玻璃、木材、塑料、混凝土、纖維織物、聚苯乙烯板等材料。9.3、工程塑料

四、膠黏劑3）氯丁橡膠膠粘劑：是以氯丁橡膠為主要組分，加入氧化鋅、氧化鎂、填料、抗老化劑和抗氧化劑等制成，是目前應(yīng)用最廣的一種橡膠型膠粘劑。4）丙烯酸酯粘接劑：類型很多，性能各異。它粘度低、室溫固化、使用方便；耐熱、耐油、耐老化、耐候、耐酸堿、耐溶劑性好，電氣性能好；能粘結(jié)多種材料，膠層無色透明；毒性低，殘膠容易清洗。丙烯酸酯粘接劑主要有-氰基丙烯酸酯粘接劑、第二代丙烯酸粘接劑、厭氧膠等。-氰基丙烯酸酯粘接劑是以-氰基丙烯酸酯單體為主要成分，R可為甲基(501膠)、乙基(502膠)、正丙基(503膠)、正丁基(504膠)等。-氰基丙烯酸酯反應(yīng)快，所以膠層脆性大，常用鄰苯二甲酸二丁酯和磷酸三苯酯提高膜的韌性。幾乎所有的材料都可用-氰基丙烯酸酯粘接劑粘接。第二代丙烯酸酯粘接劑是由丙烯酸酯類單體與接枝反應(yīng)物、甲基丙烯酸、彈性體、韌性樹脂等組成。其強(qiáng)度高、耐久性好、固化速度快、使用方便。廣泛用于應(yīng)急修補(bǔ)、裝配定位、堵漏等。厭氧膠是一種新型密封粘接劑，貯存時與空氣接觸不會固化，一旦隔絕空氣便很快聚合固化。它用于粘接、密封、緊固、防松等場合。9.3、工程塑料

五、建筑防水材料防水材料是指能防止雨水、地下水及其他水滲入建筑物或構(gòu)筑物的一類功能性材料。防水材料廣泛應(yīng)用于建筑工程，公路橋梁工程和水利工程。因此，建筑防水材料是指用于滿足建筑物防水、防滲、防潮功能的材料。建筑防水是保證建筑物發(fā)揮其正常功能的一項(xiàng)重要措施，是建筑功能材料中較為重要的材料體系之一。目前，建筑防水材料主要包括剛性防水材料、柔性防水材料、屋面瓦材和板材以及堵漏止水材料等，在建筑上使用的高分子建筑防水材料主要是柔性防水材料，如防水卷材和防水涂料。9.3、工程塑料

五、建筑防水材料高分子防水卷材高分子防水卷材是以原紙、纖維氈、纖維布或紡織物等材料中的一種或數(shù)種復(fù)合為胎基，浸涂石油瀝青、煤瀝青、高聚物改性瀝青等制成，或以合成高分子材料為基料，加入助劑、填充劑，經(jīng)過多種工藝加工而成的一類片狀可卷曲的防水材料。高分子防水卷材是土木工程中應(yīng)用最多的防水材料之一，為了滿足防水工程的要求，高分子防水卷材必須具有以下性能：耐水性溫度穩(wěn)定性機(jī)械強(qiáng)度柔韌性大氣穩(wěn)定性瀝青防水卷材、高聚物瀝青防水卷材、合成高分子卷材9.3、工程塑料

五、建筑防水材料防水涂料防水涂料又稱涂膜防水材料，一般是由瀝青、合成高分子聚合物、合成高分子聚合物與瀝青、合成高分子聚合物與水泥或無機(jī)復(fù)合材料等為主要成膜物質(zhì)，摻入適量的顏料、助劑、溶劑等加工制成的溶劑型、水乳型或反應(yīng)型的，在常溫下呈無固定形狀的黏稠狀液態(tài)或粉末狀的可液化固態(tài)，經(jīng)涂布能在結(jié)構(gòu)物表面結(jié)成連續(xù)、無縫、堅(jiān)韌的防水膜，能滿足工程不同部位防水、抗?jié)B要求的一類材料的總稱。9.4、建筑涂料

五、建筑防水材料防水涂料具有以下基本性能特點(diǎn)：在常溫下呈黏稠狀液體，經(jīng)涂布固化后能形成無接縫的防水涂膜；具有良好的耐水、耐候、耐酸堿特性和優(yōu)異的延伸性能，能適應(yīng)基層局部變形的需要；其拉伸強(qiáng)度可通過加貼胎體增強(qiáng)材料得以提高；可以涂刷、刮涂或機(jī)械噴涂，施工進(jìn)度快、操作簡單、以冷作業(yè)為主，勞動強(qiáng)度低、污染少，安全性能好；與防水密封材料配合使用，能較好地防止?jié)B水漏水；防水涂料固化后形成的涂膜防水層自重輕，故一些輕型、薄殼的異型屋面均采用涂膜防水。9.4、建筑涂料

六、土工合成材料

土工合成材料是一種新型的巖土工程材料，以人工合成的聚合物，即塑料、化學(xué)纖維、合成橡膠為原料，制造成各種類型的產(chǎn)品，置于土體內(nèi)部、表面或各層土體之間，發(fā)揮過濾、排水、隔離、加筋、防滲、防護(hù)等作用。9.4、建筑涂料

六、土工合成材料土工合成材料的過濾作用土工合成材料排水作用土工合成材料隔離作用土工合成材料加筋作用土工合成材料防滲作用土工合成材料防護(hù)作用土工合成材料作用9.4、建筑涂料

六、土工合成材料1）土工織物土工織物屬于透水的土工合成材料，以前稱為土工布，所用的原材料一般為丙綸、滌綸或其他合成纖維。2）土工膜制造土工膜的合成聚合物分為兩類：塑料類和合成橡膠類。塑料類主要有聚氯乙烯、低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯等；合成橡膠類主要有丁基橡膠、環(huán)氧丙烷橡膠、氯磺化乙烯等。3）其他土工合成材料也包括土工網(wǎng)、土工格柵、土工格室、土工席墊、土工模袋等。常用土工合成材料謝謝！第十章功能材料建筑功能材料是以材料的力學(xué)性能以外的功能為特征的材料，它賦予建筑物防水、絕熱、吸聲、隔音、采光等功能。絕熱材料功能材料防水材料吸聲和隔音材料采光材料……絕熱材料吸聲隔聲材料裝飾材料防火材料第十章功能材料在建筑中，習(xí)慣上把用于控制室內(nèi)熱量外流的材料叫做保溫材料把防止室外熱量進(jìn)入室內(nèi)的材料叫做隔熱材料膨脹蛭石泡沫玻璃10.1絕熱材料絕熱材料常以松散材、卷材、板材和預(yù)制塊等形式用于建筑物屋面、外墻和地面等的保溫及隔熱。可直接砌筑（如加氣混凝土）或放在屋頂及圍護(hù)結(jié)構(gòu)中作芯材，也可鋪墊成地面保溫層。微觀結(jié)構(gòu)影響材料導(dǎo)熱系數(shù)的因素材料組成孔隙率孔隙特征含水率導(dǎo)熱系數(shù)：金屬材料>非金屬材料>有機(jī)材料導(dǎo)熱系數(shù)：結(jié)晶結(jié)構(gòu)>微晶結(jié)構(gòu)>玻璃體結(jié)構(gòu)孔隙率大，材料導(dǎo)熱系數(shù)越小連通孔隙多，導(dǎo)熱系數(shù)大含水率增加，導(dǎo)熱系數(shù)增加10.1絕熱材料絕熱材料的性能主要體現(xiàn)在導(dǎo)熱性，指材料傳遞熱量的能力。材料的導(dǎo)熱能力用導(dǎo)熱系數(shù)表示。【案例分析】絕熱材料的應(yīng)用概況：某冰庫原采用水玻璃膠結(jié)膨脹蛭石而成的膨脹蛭石板做隔熱材料，經(jīng)過一段時間后，隔熱效果逐漸變差。后以聚苯乙烯泡沫作為墻體隔熱夾芯板，在內(nèi)墻噴涂聚氨酯泡沫層作絕熱材料，取得良好的效果。原因分析：水玻璃膠結(jié)膨脹蛭石板用干冰庫易受潮，受潮后其絕熱性能下降。而聚苯乙烯泡沫隔熱夾芯板和聚氨酯泡沫層均不易受潮，且有較好的低溫性能，故用于冰庫可取得好的效果。10.1絕熱材料

吸聲材料：一種能在較大程度上吸收由空氣傳遞的聲波能量的建筑材料。材料的吸聲系數(shù)越高，吸聲效果越好。10.2吸聲隔聲材料任何材料都有一定的吸聲能力，只是吸聲能力的大小不同而已。一般來說，堅(jiān)硬、光滑、結(jié)構(gòu)緊密的材料吸聲性能較差，反射聲能比較強(qiáng)；而粗糙松軟，具有相互貫通的內(nèi)外微孔的多孔吸聲材料，吸聲性能較好。

隔聲材料：隔聲材料是指把空氣中傳播的噪聲隔絕、隔斷、分離的一種材料、構(gòu)件或結(jié)構(gòu)。10.2吸聲隔聲材料隔聲材料的主要特點(diǎn)是隔聲減振效果極其顯著，使用非常方便，施工簡便，而且無毒無任何有機(jī)揮發(fā)物，并滿足最高阻燃標(biāo)準(zhǔn)。成本低、易使用、效果佳、重量輕、具有抗菌和抗銹功能等使其被大量用戶高度認(rèn)可?！景咐治觥磕乘囆g(shù)中心后排觀眾聽不到大提琴聲

某市藝術(shù)中心后排觀眾反映聽不到大提琴的聲音。據(jù)了解，該音樂廳采用2.5cm厚的GRG板，即纖維增強(qiáng)石膏板，因板太薄，剛性較差，抵抗低頻共振的能力差，當(dāng)音樂聲輻射到墻板時激起墻板的共振，從而吸收了低頻聲能。廣州歌劇院等采用了4cm厚的纖維增強(qiáng)石膏板，則有較理想的效果。

除材料厚度外，對于同一種多孔材料其孔隙率對低頻和高頻的吸聲效果也有差別。當(dāng)其表觀密度增大，孔隙率減小時，對低頻的吸聲效果有所提高，而對高頻的吸聲效果則有所降低。10.2吸聲隔聲材料10.3裝飾材料建筑裝飾材料，是指鋪設(shè)或涂裝在建筑物表面起裝飾和美化環(huán)境作用的材料。不同環(huán)境、不同部位，對裝飾材料的要求也不同，選用裝飾材料時，主要考慮的是裝飾效果，顏色、光澤、透明性等應(yīng)與環(huán)境相協(xié)調(diào)。常用的建筑裝飾材料包括塑料、金屬、石材、木材、陶瓷、玻璃、裝飾砂漿和裝飾混凝土等。防火材料是指具有防止或阻滯火焰蔓延性能的材料。建筑材料遇火后，其燃燒性能各不相同。一般可以將建筑材料和建筑構(gòu)件分為不燃、難燃、可燃三大類。不燃材料不會燃燒。難燃材料雖可燃燒，但具阻燃性，即難起火、難炭化，在火源移開后燃燒即可停止，故又稱阻燃材料。在難燃材料中，除少數(shù)本身具有阻燃功能外，在多數(shù)場合，都是采用阻燃劑、防火浸漬劑或防火涂料等對易燃材料進(jìn)行阻燃處理而制得的。從防火安全出發(fā)，在土木建筑中應(yīng)盡量采用防火材料代替易燃材料，以減小火災(zāi)荷載和降低火災(zāi)蔓延速度。防火磚防火漆玻鎂纖維防火板玻纖防火布10.4防火材料評價(jià)材料防火性能的方法很多，因材料種類、使用部位和在建筑物中的作用而不同，故在考慮其防火性能時又有不同的側(cè)重。不同的材料其燃燒性能的測定方法不同，如塑料的燃燒性能測定方法有氧指數(shù)法（OI）、熾熱棒法、水平燃燒法、垂直燃燒法、點(diǎn)著溫度的測定等；氧指數(shù)測定儀熾熱棒塑料燃燒性能試驗(yàn)機(jī)垂直水平燃燒儀點(diǎn)燃溫度測定儀10.4防火材料第11章瀝青及瀝青混合料內(nèi)容二、瀝青混合料三、礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)四、熱拌瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)一、瀝青材料定義

瀝青是一種有機(jī)膠凝材料，它是復(fù)雜的高分子碳?xì)浠衔锛胺墙饘伲ㄑ?、硫、氮等）衍生物的混合物。在常溫下呈固體、半固體或液體狀態(tài)。特點(diǎn)顏色由黑褐色至黑色，能溶于多種有機(jī)溶液中。具有結(jié)構(gòu)致密、粘結(jié)力良好，不導(dǎo)電、不吸水，耐酸、耐堿、耐腐蝕等性能。一、瀝青材料分類瀝青天然瀝青煤瀝青石油瀝青地瀝青焦油瀝青木瀝青泥炭瀝青頁巖瀝青應(yīng)用

主要作為防水、防潮、防腐蝕材料，用于屋面或地下防水工程、防腐蝕工程、鋪筑道路以及貯水池、浴池及橋梁等防水防潮層。一、瀝青材料天然瀝青天然瀝青是石油在自然條件下，經(jīng)過千百萬年的時間，在溫度、壓力、氣體、無機(jī)物催化劑、微生物以及水分等綜合作用下氧化聚合而成的瀝青類物質(zhì)。由于它常年與自然環(huán)境共存，故其性質(zhì)特別穩(wěn)定。由瀝青、礦物質(zhì)、水分構(gòu)成。根據(jù)天然瀝青生成礦床的不同，可以分為：湖瀝青、巖瀝青、海底瀝青。

特立尼達(dá)湖瀝青（TriniadaLakeAsphalt）是世界上最為著名的天然瀝青之一，它產(chǎn)于南美洲加勒比海島國－風(fēng)景秀麗的特立尼達(dá)和多巴哥境內(nèi)的瀝青湖。該瀝青湖又叫彼奇湖，面積44萬平方米，深約82米，湖中瀝青儲量達(dá)1200萬噸，是世界上最大的天然瀝青產(chǎn)地。一、瀝青材料巖瀝青巖瀝青生成于巖石的夾縫中，縫寬很窄，僅數(shù)十厘米，深可達(dá)幾百米。天然巖瀝青是一種純天然的碳?xì)浠衔?，熔點(diǎn)在150℃以上，我國青海及克拉瑪依地區(qū)有所開采，但很少用于道路。美國北部猶他州的Uintah盆地的UNTAITE巖瀝青是世界上最為著名的巖瀝青。技術(shù)指標(biāo)數(shù)值軟化點(diǎn)，℃160～175針入度，250比重1.04～1.06閃點(diǎn)，25℃315＋一、瀝青材料石油瀝青

石油瀝青，常溫下呈現(xiàn)固體，半固體或黏性液體，是由石油原油或石油衍生物經(jīng)過常壓或減壓蒸餾，提煉出汽油、煤油、柴油、潤滑油等輕質(zhì)油分后的殘?jiān)?，?jīng)加工制成的一種產(chǎn)品。按用途分類石油瀝青道路石油瀝青特種石油瀝青建筑石油瀝青普通石油瀝青一、瀝青材料石油瀝青的基本組成

根據(jù)JTJ052-2000《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)有三組分和四組分分析法。三組分分析法：分為油分、樹脂和瀝青質(zhì)三大組分。油分：油分賦予瀝青以流動性，是瀝青中最不易老化的成分。在瀝青中起著潤滑和柔軟作用，油分含量越高，瀝青軟化點(diǎn)越低，針入度越大，稠度降低。樹脂：溫度變化敏感，熔點(diǎn)低于100℃。它賦予瀝青以良好的粘結(jié)性、可塑性和流動性。中性樹脂比例愈高，瀝青的延性和粘結(jié)力等品質(zhì)愈好。瀝青質(zhì)：含量愈高，瀝青溫度敏感性愈低，粘性愈大，也更硬脆。三組份分析法的優(yōu)點(diǎn)：組分界限很明確，組分含量能在一定程度上說明工程性能。

缺點(diǎn)：分析流程復(fù)雜，分析時間長。一、瀝青材料

石油瀝青中還含２～３％的瀝青碳和似碳物，是石油瀝青中分子量最大的。它降低石油瀝青的粘結(jié)力。石油瀝青中還含有蠟，它會降低石油瀝青的粘結(jié)性和塑性，同時對溫度特別敏感（即溫度穩(wěn)定性差）。所以蠟是石油瀝青的有害成分。四組分分析法：瀝青質(zhì)、飽和分、芳香分和膠質(zhì)。瀝青質(zhì)含量高，則瀝青粘度增大，溫度敏感性降低；飽和分含量高則使瀝青粘度降低；膠質(zhì)含量增加可使瀝青延度增大。一、瀝青材料石油瀝青的結(jié)構(gòu)

石油瀝青的結(jié)構(gòu)在瀝青中，油分與樹脂互溶，樹脂浸潤瀝青質(zhì)顆粒而在其表面形成薄膜，從而以地瀝青質(zhì)為核心，周圍吸附部分樹脂和油分，構(gòu)成膠團(tuán)。無數(shù)膠團(tuán)分散在油分中形成膠體結(jié)構(gòu)。石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)包括溶膠、凝膠、溶-凝膠結(jié)構(gòu)三種。溶膠結(jié)構(gòu)：地瀝青質(zhì)含量較少，膠團(tuán)間完全沒有引力或引力很小，在外力作用下隨時間發(fā)展的變形特性與粘性液體一樣。直餾瀝青的結(jié)構(gòu)多為溶膠結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：流動性和塑性較好，開裂后自行愈合能力較強(qiáng)，低溫時變形能力較強(qiáng)，但溫度穩(wěn)定性差，溫度過高會發(fā)生流淌。一、瀝青材料凝膠結(jié)構(gòu)：瀝青質(zhì)含量很多，膠團(tuán)間有引力形成立體網(wǎng)狀，瀝青質(zhì)分散在網(wǎng)格之間，在外力作用下彈性效應(yīng)明顯。氧化瀝青多屬于凝膠結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：彈性和粘性較高，溫度敏感性較小，流動性和塑性較差，開裂后自愈合能力較差。高溫穩(wěn)定性較好，低溫變形力差。溶-凝膠結(jié)構(gòu)：介于溶膠與凝膠之間，并有較多的樹脂，膠團(tuán)間有一定吸引力，在常溫下受力變形的最初階段呈現(xiàn)出明顯的彈性效應(yīng)，當(dāng)變形增加到一定數(shù)值后，則變?yōu)橛凶枘岬恼承粤鲃?。特點(diǎn)：高溫時具有低的感溫性，低溫時又具有較強(qiáng)的變形能力。大部分優(yōu)質(zhì)道路瀝青均配成溶～凝膠型結(jié)構(gòu)，具有粘彈性和觸變性，故亦稱彈性溶膠。一、瀝青材料(a)溶膠型結(jié)構(gòu)(b)溶凝膠型結(jié)構(gòu)(c)凝膠型結(jié)構(gòu)黏滯性小，流動性大，塑性好，但穩(wěn)寫性差。彈性和黏滯性較高，流動性和塑性較，溫度敏感性小。性能介于溶膠結(jié)構(gòu)和凝膠結(jié)構(gòu)之間。大多數(shù)優(yōu)質(zhì)石油瀝青屬于此結(jié)構(gòu)。一、瀝青材料瀝青的主要技術(shù)性質(zhì)密度瀝青密度指在規(guī)定溫度條件下，單位體積的質(zhì)量。我國現(xiàn)行試驗(yàn)規(guī)程中規(guī)定的溫度為15℃。也可能用相對密度表示。相對密度指在規(guī)定溫度下，瀝青質(zhì)量與同體積水質(zhì)量之比。熱脹系數(shù)瀝青在溫度上1℃時長度或體積的變化，分別用線脹系數(shù)和體脹系數(shù)表示。熱脹系數(shù)越大，瀝青路面在夏季越易泛油，冬季因收縮而易產(chǎn)生開裂。粘滯性反映瀝青內(nèi)部阻礙其相對流動的特性。常用測試方法：粘滯度、針入度一、瀝青材料塑性

瀝青在外力作用下產(chǎn)生變形的性質(zhì)。石油瀝青的塑性與其組分有關(guān)，瀝青中樹脂含量多，且其他組分含量適當(dāng)時，則塑性大。同一瀝青的塑性隨溫度升高而增大。在常溫下塑性好的瀝青，對裂縫有自行愈合能力。故塑性反映了瀝青抵抗開裂和開裂后裂縫的愈合能力。而且塑性對沖擊荷載有緩沖作用，還能減少磨擦噪聲。所以瀝青是良好的柔性防水材料，也是良好的柔性道路路面材料。瀝青的塑性以延度表示。延度愈大，表示塑性愈好。延度試驗(yàn)是把瀝青制成橫8字形標(biāo)準(zhǔn)試件，在規(guī)定速度（5cm／min）和規(guī)定溫度（25℃）下，以拉斷時延伸的長度（cm）表示，拉得愈長，即延度愈大。一、瀝青材料延度在規(guī)定的溫度條件下，按規(guī)定的速率拉伸瀝青試件至斷裂時的長度，單位cm。一、瀝青材料溫度穩(wěn)定性

瀝青材料的粘滯性、塑性等隨溫度的變化而變化的性能，稱為瀝青材料的溫度敏感性，簡稱感溫性。瀝青一般為多種化合物的混合物，故沒有一定熔點(diǎn)。如果將它慢慢加熱，則會逐漸軟化而成為粘性液體；當(dāng)溫度降低時，又逐漸由粘流態(tài)凝固成半固態(tài)、固態(tài)，甚至變硬變脆。不同的瀝青，這種變化的程度不同。工程要求瀝青隨溫度變化而發(fā)生性能變化的幅度應(yīng)較小，也即溫度敏感性要小，以盡可能避免出現(xiàn)冬天變脆，夏天變粘甚至流淌等情形。所以溫度敏感性是瀝青的重要性質(zhì)之一。一、瀝青材料石油瀝青的感溫性與其組分有關(guān)，一般，瀝青質(zhì)含量較多的，其感溫性較小；瀝青中的蠟含量較多的，其感溫性較大。所以在溫度升高時，多蠟瀝青首先發(fā)生流淌，而溫度降低時又變脆。故此，多蠟瀝青不能直接用于建筑工程。在瀝青中摻入滑石粉、石灰石粉或其他礦物填料，能有效地降低瀝青的溫度敏感性。測定瀝青溫度敏感性的試驗(yàn)方法很多，我國以軟化點(diǎn)指標(biāo)標(biāo)志瀝青的感溫性，此外，還有低溫時常用到的脆點(diǎn)。一、瀝青材料軟化點(diǎn)測試示意圖

固態(tài)液態(tài)硬化點(diǎn)滴落點(diǎn)TR&B(℃)條件粘度粘度變化一、瀝青材料測定軟化點(diǎn)的方法也很多，國內(nèi)外一般都采用環(huán)球法。此法是把瀝青試樣裝入規(guī)定尺寸的小銀環(huán)內(nèi)，試樣上放置一標(biāo)準(zhǔn)小鋼珠，一起浸入水或甘油中，以規(guī)定的升溫速度加熱，使瀝青軟化并在鋼珠重力作用下下垂，將瀝青下垂到規(guī)定距離時的溫度定為瀝青軟化點(diǎn)（℃）。軟化點(diǎn)溫度愈高，瀝青熱穩(wěn)定性愈好，也即溫度敏感性愈小。一、瀝青材料大氣穩(wěn)定性

石油瀝青在溫度、陽光、氧氣和干濕等因素的長期綜合作用下，其流動性、塑性逐漸減小，硬脆性增大甚至脆裂破壞。這個過程稱瀝青的老化。大氣穩(wěn)定性也就是瀝青的抗老化性能。瀝青的抗老化性能試驗(yàn)，是將瀝青試件置于專用烘箱中加熱，在156℃溫度下讓其蒸發(fā)5小時，待其冷卻后測定重量損失和針入度損失值，以此作為抗老化指標(biāo)。重量損失百分率愈小，蒸發(fā)后與蒸發(fā)前針入度比值愈大，則表示大氣穩(wěn)定性愈好，抗老化性能愈高。一、瀝青材料一、瀝青材料溶解度（純凈度）

溶解度是指石油瀝青在三氯乙烯、四氯化碳或苯中溶解的百分率，以表示石油瀝青中有效物質(zhì)含量，也即純凈程度。因?yàn)槟切┎蝗芪锶鐬r青碳、固定碳等實(shí)質(zhì)是一些瀝青老化的最終產(chǎn)物，會降低瀝青的性能，應(yīng)視為不利成分而加以限制，即要求溶解度高為好。閃點(diǎn)、燃點(diǎn)和自然發(fā)火溫度加熱瀝青時，其可燃性蒸氣和空氣的混合氣體與火苗接觸而著火，著火后又馬上熄滅，這個著火的最低溫度稱為瀝青的閃點(diǎn)。如對瀝青繼續(xù)加熱，經(jīng)引火后，發(fā)生的火焰不會馬上熄滅而繼續(xù)燃燒，這時的最低溫度稱為燃點(diǎn)。閃點(diǎn)和燃點(diǎn)關(guān)系瀝青加熱作業(yè)時的安全操作。一、瀝青材料燃點(diǎn)通常比閃點(diǎn)高，對道路瀝青，燃點(diǎn)比閃點(diǎn)一般約高3℃～6℃。建筑石油瀝青的閃點(diǎn)約為230℃，在熬制瀝青時，一般控制溫度為185℃～200℃。當(dāng)加熱瀝青超過一定高溫后，那么，即使外部沒有火源，停留在瀝青表面的蒸氣和空氣的混合物也會自然發(fā)火。所以，在熱加工瀝青時，一定要注意控制溫度，不使瀝青過熱，發(fā)生著火危險(xiǎn)。一、瀝青材料石油瀝青的技術(shù)要求與選用（1）建筑石油瀝青的技術(shù)要求與選用建筑石油瀝青按其針入度值劃分為40號、30號、10號三個標(biāo)號。牌號越高，針入度越大、延度越大、軟化點(diǎn)越低。

應(yīng)用：主要用于屋面及地下防水、溝槽防水與防腐、管道防腐等工程。還可用于制作油氈、油紙、防水涂料和瀝青膠等建筑材料。

注意：用于屋面的瀝青材料的軟化點(diǎn)應(yīng)比本地區(qū)屋面最溫度高20℃以上。一、瀝青材料（2）道路石油瀝青的技術(shù)要求與選用

道路石油瀝青按《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40－2004)分為30、50、70、90、110、130和160七個標(biāo)號。按技術(shù)性能分為A、B、C三個等級：道路瀝青的牌號較多，選用時應(yīng)根據(jù)地區(qū)氣候條件、施工季節(jié)氣溫、路面類型、施工方法等按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。道路石油瀝青還可作密封材料和粘結(jié)劑以及瀝青涂料等。一、瀝青材料改性瀝青瀝青改性的必要性和作用：普通石油瀝青材料在低溫條件下容易變硬發(fā)脆，產(chǎn)生裂縫，感溫性強(qiáng)；長期受太陽光中的紫外線作用，夏季高溫軟化，以致熱解流淌，反復(fù)的熱脹冷縮可引起瀝青內(nèi)應(yīng)力的變化。在氧和臭氧等的綜合作用下，瀝青中化學(xué)組分不斷轉(zhuǎn)變，先是油質(zhì)揮發(fā)，瀝青脂膠的含量減少，塑性下降，脆性增加，粘結(jié)力減低，產(chǎn)生龜裂而“老化”。對瀝青進(jìn)行改性，可以提高瀝青的強(qiáng)度、塑性、耐熱性、粘結(jié)性和抗老化性。常用橡膠、樹脂和礦物填料等改性。橡膠、樹脂和礦物填料等通稱為石油瀝青的改性材料。一、瀝青材料改性瀝青按改性劑的不同，一般將其分為四類。（1）橡膠改性瀝青橡膠是瀝青的重要改性材料。它和瀝青有較好的混溶性，并能使瀝青具有橡膠的很多優(yōu)點(diǎn)，如高溫變形性小，低溫柔性好。由于橡膠的品種不同，摻入的方法也有所不同，而各種橡膠瀝青的性能也有差異。現(xiàn)將常用的幾種分述如下。氯丁橡膠改性瀝青瀝青中摻入氯丁橡膠后，可使其氣密性、低溫柔性、耐化學(xué)腐蝕性和耐氣候性等得到改進(jìn)。氯丁橡膠改性瀝青的生產(chǎn)方法有溶劑法和水乳法。溶劑法是先將氯丁橡膠溶于一定的溶劑中形成溶液，然后摻入瀝青中，混合均勻即成為氯丁橡膠改性瀝青。水乳法是將橡膠和石油瀝青分別制成乳液，再混合均勻即可使用。氯丁橡膠改性瀝青可用于路面的稀漿封層和制作密封材料和涂料等。一、瀝青材料丁基橡膠改性瀝青

丁基橡膠改性瀝青的配制方法與氯丁橡膠瀝青類似，而且較簡單一些。將丁基橡膠碾切成小片，在攪拌條件下把小片加到100℃的溶劑中(不得超過110℃)，制成濃溶液。同時將瀝青加熱脫水熔化成液體狀瀝青。通常在100℃左右把兩種液體按比例混合攪拌均勻進(jìn)行濃縮15min～20min，達(dá)到要求性能指標(biāo)。丁基橡膠在混合物中的含量一般為2%～4%。同樣也可以分別將丁基橡膠和瀝青制備成乳液，然后再按比例把兩種乳液混合即可。丁基橡膠改性瀝青具有優(yōu)異的耐分解性，并有較好的低溫抗裂性能和耐熱性能，多用于道路路路面工程和制作密封材料和涂料。SBS改性瀝青

SBS是熱塑性彈性體苯乙烯—丁二烯嵌段共聚物，它兼有橡膠和樹脂的特性，常溫下具有橡膠的彈性，高溫下又能像樹脂那樣熔融流動，成為可塑的材料。SBS改性瀝青具有良好的耐高溫性、優(yōu)異的低溫柔性和耐疲勞性，SBS改性瀝青具有以下特點(diǎn)。(1)彈性好，延伸率大，延度可達(dá)2000%。(2)低溫柔性大大改善，冷脆點(diǎn)降至-40℃。(3)熱穩(wěn)定性提高，耐熱度達(dá)90～100℃。(4)耐候性好。

SBS改性瀝青是目前應(yīng)用最成功和用量最大的一種改性瀝青。SBS的摻量一般為3%～10%。主要用于制作防水卷材和鋪筑高等級公路路面等。一、瀝青材料（2）樹脂改性瀝青

用樹脂改性石油瀝青，可以改進(jìn)瀝青的耐寒性、耐熱性、粘結(jié)性和不透氣性。由于石油瀝青中含芳香性化合物很少，故樹脂和石油瀝青的相容性較差，而且可用的樹脂品種也較少。常用的樹脂有古馬隆樹脂、聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)，無規(guī)聚丙烯APP等。古馬隆樹脂改性瀝青

古馬隆樹脂又名香豆桐樹脂，呈粘稠液體或固體狀，淺黃色至黑色，易溶于氯化烴、酯類、硝基苯等，為熱塑性樹脂。將瀝青加熱熔化脫水，在150℃～160℃情況下，把古馬隆樹脂放人熔化的瀝青中，并不斷攪拌，再把溫度升至185℃～190℃，保持一定時間，使之充分混合均勻，即得到古馬隆樹脂瀝青。樹脂摻量約40%。這種瀝青的粘性較大。聚乙烯樹脂改性瀝青

在瀝青中摻入5%～10%的低密度聚乙烯，采用膠體磨法或高速剪切法即可制得聚乙烯樹脂改性瀝青。聚乙烯樹脂改性瀝青的耐高溫性和耐疲勞性有顯著改善，低溫柔性也有所改善。一般認(rèn)為，聚乙烯樹脂與多蠟瀝青的相容性較好，對多蠟瀝青的改性效果較好。一、瀝青材料

APP改性瀝青

APP是聚丙烯的一種，根據(jù)甲基的不同排列。聚丙基分無規(guī)聚丙烯、等規(guī)聚丙烯和間規(guī)聚丙烯三種。APP即無規(guī)聚丙烯，其甲基無規(guī)地分布在主鏈兩側(cè)。無規(guī)聚丙烯為黃白色塑料，無明顯熔點(diǎn)，加熱到150℃后才開始變軟。它在250℃左右熔化，并可以與石油瀝青均勻混合。APP改性瀝青與石油瀝青相比，其軟化點(diǎn)高，延度大，冷脆點(diǎn)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。（3）橡膠和樹脂改性瀝青

橡膠和樹脂同時用于改善瀝青的性質(zhì)，使瀝青同時具有橡膠和樹脂的特性。且樹脂比橡膠便宜，橡膠和樹脂又有較好的混溶性，故效果較好。橡膠、樹脂和瀝青在加熱融熔狀態(tài)下，瀝青與高分子聚合物之間發(fā)生相互侵入和擴(kuò)散，瀝青分子填充在聚合物大分子的間隙內(nèi)，同時聚合物分子的某些鏈節(jié)擴(kuò)散進(jìn)入瀝青分子中，形成凝聚的網(wǎng)狀混合結(jié)構(gòu)，故可以得到較優(yōu)良的性能。配制時，采用的原材料品種、配比和制作工藝不同，可以得到很多性能各異的產(chǎn)品。主要有卷、片材，密封材料，防水涂料等。一、瀝青材料（4）礦物填料改性瀝青

為了提高