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文檔簡介
第4章瀝青材料4.1
石油瀝青4.2
煤瀝青4.3
乳化瀝青4.4
改性瀝青4.5
防水卷材4.6
防水涂料4.7
防水材料的選用與驗收4.8
建筑放水密封材料瀝青是一種有機膠凝材料,其內部組成是一些十分復雜的碳氫化合物及其非金屬(氧、硫)衍生物的混合物。按照來源的不同,瀝青可分為地瀝青和焦油瀝青兩大類。瀝青具有良好的憎水性、黏滯性和塑性,可防水、防潮,因而廣泛用于道路和水利工程。在道路建筑中最常用的是石油瀝青和煤瀝青兩類,其次是天然瀝青。4.1石油瀝青4.1.1概述1.石油瀝青生產工藝概述從油井開采出來的石油,一般簡稱原油,它是多種分子量大小不等的烴類(烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴等)的復雜混合物。煉油廠將原油分餾而提取汽油、煤油、柴油和潤滑油等石油產品后所剩殘渣,再進行加工可制得各種石油瀝青。其生產工藝流程如圖4-l所示。圖4-1石油瀝青生產工藝流程示意圖為了改善黏稠瀝青的使用性能,還可采取各種方式將其加工成液體瀝青、調和瀝青、乳化瀝青、混合瀝青及其他改性瀝青。(1)按原油成分分類原油的分類一般依“關鍵餾分特性”和“含琉量”,可分為石蠟基原油、環(huán)烷基原油和中間基原油,以及高硫原油(含硫量大于2%),含硫原油(含硫量0.5%~2%)和低硫原油(含硫量小于0.5%)。按原油成分分類石蠟基瀝青環(huán)烷基瀝青中間基瀝青這種瀝青因原油中含有大量烷烴,瀝青中含蠟量一般大于5%,有的高達10%以上。蠟在常溫下往往以結晶體存在,降低了瀝青的黏滯性和塑性。也稱瀝青基瀝青,含有較多的環(huán)烷烴和芳香烴,所以此種瀝青的芳香性高,含蠟量一般小于2%,瀝青的黏滯性和塑性均較高。也稱混合基瀝青,所含烴類成分和瀝青的性能一般均介于石臘基和環(huán)烷基瀝青之間。2.石油瀝青的分類(2)按加工方法分類按加工方法分類直餾瀝青氧化瀝青溶劑瀝青原油經(jīng)過常壓蒸餾、減壓蒸餾或深拔裝置提取各種輕質及中質石油產品而得到的瀝青,這種瀝青溫度穩(wěn)定性差,還需要進行氧化才能達到黏稠石油瀝青的性能指標。將常壓或減壓原油,或低稠度直餾瀝青在250~300℃的高溫下吹入空氣,經(jīng)數(shù)小時氧化可獲得常溫下為半固體或固體狀的瀝青,稱為氧化瀝青。氧化瀝青具有良好的溫度穩(wěn)定性。在道路工程中使用的瀝青,氧化程度不能太深,有時也稱為半氧化瀝青。這種瀝青是對含蠟量較高的原油采用萃取工藝,提煉出潤滑油原料后所余殘渣。在溶劑萃取過程中,一些石蠟成分溶解在萃取溶劑中隨之被拔出,因此,溶劑瀝青中石蠟成分相對減少,其性能較之由石蠟基原油生產的渣油或氧化瀝青有很大的改善。(3)按瀝青在常溫下的稠度分類根據(jù)用途的不同,要求石油瀝青具有不同的稠度,一般可分為黏稠瀝青和液體瀝青兩大類。黏稠瀝青在常溫下為半固體或固體狀態(tài)。如按針入度分級時,針入度小于40者為固體瀝青,針入度在40~300之間的呈半固體,而針入度大于300者為黏性液體狀態(tài)。液體瀝青在常溫下多呈黏稠液體或液體狀態(tài),并可按標準黏度分級劃分為慢凝、中凝和快凝液體瀝青。在生產應用中,在黏稠瀝青中摻入一定比例的溶劑,配制的稠度很低的液體瀝青,稱為稀釋瀝青。4.1.2石油瀝青的組成和結構1.元素組成石油瀝青是由多種碳氫化合物及其非金屬(氧、硫、氮)的衍生物組成的混合物,它的分子表達式通式為CnH2n+aObScNd,化學組成主要是碳(含量80%~87%)、氫(含量10%~15%),其次是非烴元素,如氧、硫、氮等(含量小于3%)。此外,還含有一些微量的金屬元素。2.石油瀝青的化學組分(1)三組分分析法石油瀝青的三組分分析法是將石油瀝青分離為油分、樹脂和瀝青質三個組分。因我國富產石蠟基或中間基瀝青,在油分中往往含有蠟,在分析時還應將油蠟分離。這種分析方法稱為溶解—吸附法。按三組分分析法所得各組分的性狀如表4-1所示。(2)四組分分析法四組分分析法瀝青質飽和分環(huán)烷芳香分瀝青中不溶于正庚烷而溶于甲苯中的物質;亦稱飽和烴,瀝青中溶于正庚烷,吸附于Al2O3譜柱下,能為正庚烷或石油醚溶解脫附的物質;亦稱芳香烴,瀝青經(jīng)上一步驟處理后,為甲苯所溶解脫附的物質;極性芳香分亦稱膠質,瀝青經(jīng)上一步驟處理后能為苯—乙醇或苯—甲醇所溶解的物質。對于多蠟瀝青,還可將飽和分和環(huán)烷芳香分用丁酮—苯混合溶液冷凍分離出蠟。一般認為,油分使瀝青具有流動性;樹脂使瀝青具有塑性,樹脂中含有少量的酸性樹脂(即地瀝青酸和地瀝青酸酐),是一種表面活性物質,能增強瀝青與礦質材料表面的黏附性;瀝青質能提高瀝青的黏滯性和熱穩(wěn)定性。(3)瀝青的含蠟量蠟組分的存在對瀝青性能的影響,是瀝青性能研究的一個重要課題。特別是在我國富產石蠟基原油的情況下,更是眾所關注?,F(xiàn)有研究認為:蠟對瀝青路用性能的影響,主要是由于瀝青中的蠟在高溫時使瀝青容易發(fā)軟,導致瀝青路面的高溫穩(wěn)定性降低,出現(xiàn)車轍。同樣,在低溫時會使瀝青變得脆硬,導致路面低溫抗裂性降低,出現(xiàn)裂縫。此外,蠟會使瀝青與石料黏附性降低,在水分的作用下,會使路面石子與瀝青產生剝落現(xiàn)象,造成路面破壞;更嚴重的是,含蠟瀝青會使瀝青路面的抗滑性降低,影響路面的行車安全性。對于瀝青含蠟量的限制,由于世界各國測定方法不同,所以限值也不一致,其范圍為2%~4%,《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》(JTGF40—2004)對瀝青含蠟量有明確規(guī)定。3.石油瀝青的結構(1)膠體理論根據(jù)膠體理論,瀝青中瀝青質是分散相,飽和分和芳香分是分散介質,但瀝青質不能直接分散在飽和分和芳香分中。膠質作為一種“膠溶劑”,瀝青吸附了膠質形成膠團而后分散于芳香分和飽和分中。所以瀝青的膠體結構以瀝青質為膠核,膠質被吸附在膠核表面,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。(2)膠體的結構類型膠體的結構類型溶膠結構溶—凝膠結構凝膠結構瀝青質含量較少,油分及樹脂含量較多,瀝青質在膠體結構中運動自如,如圖4-2a所示。這種結構瀝青黏滯性小,流動性大,塑性好,溫度穩(wěn)定性較差,是液體瀝青結構的特征。瀝青質含量少于凝膠結構,又含適量的油分和樹脂。在常溫下,這種結構的瀝青處于以上兩種結構之間,其性能介于兩者之間,如圖4-2b所示。油分和樹脂含量較少,瀝青質含量較多,膠團相互吸引力增大,相互移動較困難,如圖4-2c所示。這種結構的特點是彈性和黏性較高,溫度敏感性較小,流動性、塑性較低。
(a)溶膠結構
(b)溶—凝膠結構(c)凝膠結構圖4-2瀝青的膠體結構示意圖(3)膠體結構類型的判定瀝青的膠體結構與其路用性能有密切關系。為工程使用方便,通常采用針入度指數(shù)法判定其類型。該法根據(jù)針入度指數(shù)PI值,按表4-2所示數(shù)據(jù)劃分膠體結構類型。4.1.3石油瀝青的技術性能1.黏滯性(黏性)黏滯性是指瀝青在外力作用下抵抗變形的能力。瀝青受到外力作用后表現(xiàn)的變形,是由于瀝青中組分膠團發(fā)生形變或膠團之間產生相互位移的原因。各種石油瀝青的黏滯性變化范圍很大,黏滯性的大小與組分及溫度有關。當瀝青質含量較高,又含適量的樹脂、少量的油分時,則黏滯性較大。在一定溫度范圍內,當溫度升高時,黏滯性隨之降低,反之則增大。黏滯性是與瀝青路面力學性能聯(lián)系最密切的一個指標,瀝青的黏性通常用黏度表示。在現(xiàn)代交通條件下,為防止路面出現(xiàn)車轍,瀝青的黏度是首要考慮的參數(shù)。(1)瀝青的絕對黏度(動力黏度)如果采用一種剪切變形的模型來描述瀝青在瀝青與礦質材料的混合料中的應用,可取一對互相平行的平面,在兩平面之間分布瀝青薄膜,薄膜與平面的吸附力遠大于薄膜內部膠團之間的作用力。當下層平面固定,外力作用于頂層,表面發(fā)生位移時(如圖4-3所示),按牛頓定律則可得到如下方程:F=圖4-3瀝青絕對黏度概念圖(2)瀝青的相對黏度(條件黏度)①針入度。針入度是測定黏稠石油瀝青黏滯性的常用技術指標,采用針入度儀測定(如圖4-4所示)。圖4-4針入度法測定黏稠瀝青針入度
示意圖瀝青的針入度是在規(guī)定溫度和時間內,附加一定質量的標準針垂直貫入試樣的深度,以0.1mm表示。試驗條件以P(T,m,t)表示,其中P為針入度,T為試驗溫度,m為荷重,t為貫入時間。針入度值越小,表示黏度越大。我國現(xiàn)行試驗方法《公路工程瀝青及瀝青混合試驗規(guī)程》(JTGE20—2011)規(guī)定:標準針和針連桿組合件總質量為50±0.05g,另加50±0.05g砝碼一只,試驗時總質量為100±0.05g,試驗溫度為25℃,標準針貫入時間為5s。例如某瀝青在上述條件時測得針入度為65(0.1mm),可表示為P(25℃,100g,5s)=65(0.1mm)我國現(xiàn)行使用的黏稠石油瀝青技術標準中,針入度是劃分瀝青技術等級的主要指標。針入度值越大,表示瀝青愈軟(稠度愈?。?。②黏度。黏度又稱黏滯度,是測定液體瀝青(包括液體石油瀝青和軟煤瀝青)黏滯性的常用技術指標,采用標準黏度計測定(如圖4-5所示)。1—瀝青試樣;2—活動球桿;3—液孔;4—水圖4-5標準黏度計測定液體瀝青示意圖我國現(xiàn)行試驗方法《公路工程瀝青及瀝青混合試驗規(guī)程》(JTGE20—2011)規(guī)定:液體狀態(tài)的瀝青材料,在標準黏度計中,于規(guī)定的溫度條件下(20℃,25℃,30℃或60℃),通過規(guī)定的流孔(直徑3mm,4mm,5mm及10mm)流出50mL體積所需的時間(s),以Ct,d表示,其中C為黏度,t為試驗溫度,d為流孔直徑。例如某瀝青在60℃時,自5mm孔徑流出50mL瀝青所需時間為100s,表示為C60,5=100s。在相同溫度和相同流孔條件下,流出時間愈長,表示瀝青黏度愈大。2.塑性塑性是指瀝青在外力作用下發(fā)生變形而不被破壞的能力。影響塑性大小的因素與瀝青的組分及溫度有關。瀝青中樹脂含量多,油分及瀝青質含量適當,則塑性較大。溫度升高,塑性增大,瀝青膜層愈厚,則塑性愈高。反之,塑性愈差。在常溫下,塑性好的瀝青不易產生裂縫,并可減少摩擦時的噪聲。同時它對于瀝青在溫度降低時抵抗開裂的性能有重要影響。我國現(xiàn)行試驗方法《公路工程瀝青及瀝青混合試驗規(guī)程》(JTGE20—2011)規(guī)定:瀝青的塑性用延度表示,用延度儀測定(如圖4-6所示)。瀝青延度是將瀝青試樣制成8字形標準試模(中間最小截面積為lcm2)在規(guī)定速度(5cm/min)和規(guī)定溫度(25℃或15℃)下拉斷時的長度,以厘米表示。1—試模;2—試樣;3—電機;4—水槽;
5—泄水孔;6—開關柄;7—指針;8—標尺圖4-6延度儀瀝青的延度越大,塑性越好,柔性和抗斷裂性越好。3.溫度穩(wěn)定性(感溫性)溫度穩(wěn)定性是指瀝青的黏滯性和塑性隨溫度升降而變化的性能。當溫度升高時,瀝青由固態(tài)或半固態(tài)逐漸軟化成黏流狀態(tài),當溫度降低時由黏流態(tài)轉變成固態(tài)甚至變脆。在工程上使用的瀝青,要求有較好的溫度穩(wěn)定性。①高溫敏感性用軟化點表示。瀝青材料在硬化點至滴落點溫度之間時,是一種黏滯流動狀態(tài)。在工程實際中,為保證瀝青不因溫度升高而產生流動,所以取滴落點和硬化點之間溫度間隔的87.21%為軟化點。我國現(xiàn)行試驗方法《公路工程瀝青及瀝青混合試驗規(guī)程》(JTGE20—2011)規(guī)定:瀝青軟化點一般采用環(huán)球法軟化點儀(如圖4-7所示)測定,即是將瀝青試樣裝入規(guī)定尺寸的銅環(huán)內(內徑18.9mm),試樣上放置標準鋼球(重3.5g)浸入水或甘油中,以規(guī)定的升溫速度(5℃/min)加熱,使瀝青軟化下垂至規(guī)定距離時的溫度(℃)。1—溫度計;2—上蓋板;3—立桿;4—鋼球;5—鋼球定位環(huán);6—金屬環(huán);7—中層板;8—下底板;9—燒杯圖4-7環(huán)球法軟化點儀軟化點愈高,表明瀝青的耐熱性愈好,即溫度穩(wěn)定性愈好。針入度是在規(guī)定溫度下瀝青的條件黏度,而軟化點則是瀝青達到規(guī)定條件黏度時的溫度。軟化點既是反映瀝青材料感溫性的一個指標,也是瀝青黏度的一種度量。以上所述及的針入度、延度、軟化點是評價黏稠石油瀝青路面性能最常用的經(jīng)驗指標,所以通稱“三大指標”。②低溫抗裂性用脆點表示。脆點是指瀝青材料由黏塑狀態(tài)轉變?yōu)楣腆w狀態(tài)達到條件脆裂時的溫度。我國規(guī)范《公路工程瀝青及瀝青混合試驗規(guī)程》
(JTGE20—2011)規(guī)定,采用弗拉斯法測定瀝青脆點。弗拉斯法使用的弗拉斯脆點儀如圖4-8所示,其核心部分稱作彎曲器,如圖4-9所示。1—外簡;2—夾鉗;3—硬塑料管;4—真空玻璃管;5—試樣管;6—橡膠管;7—橡膠管;8—通冷卻液管道;9—橡校管;10—溫度計;11—搖把圖4-8弗拉斯脆點儀
圖4-9彎曲器脆點試驗是將瀝青試樣涂在金屬片上,置于有冷卻設備的脆點儀內,搖動脆點儀的曲柄,使涂有瀝青的金屬片產生彎曲,隨制冷劑溫度降低,瀝青薄膜溫度逐漸降低,瀝青薄膜在規(guī)定彎曲條件下,產生斷裂時的溫度,即為脆點。在工程實際應用中,要求瀝青具有較高的軟化點和較低的脆點,否則容易發(fā)生瀝青材料夏季流淌或冬季變脆甚至開裂等現(xiàn)象。4.加熱穩(wěn)定性瀝青在過熱或過長時間加熱過程中,會發(fā)生輕餾分揮發(fā)、氧化、裂化、聚合等一系列物理及化學變化,使瀝青的化學組成及性能相應地發(fā)生變化。這種性質稱瀝青加熱穩(wěn)定性。為了解瀝青在路面施工及使用過程的耐久性,《公路工程瀝青及瀝青混合試驗規(guī)程》(JTGE20—2011)規(guī)定要進行瀝青的加熱質量損失和加熱后殘渣性能的檢測試驗。對于中、輕交通量用道路黏稠石油瀝青采用蒸發(fā)損失試驗,對于重交通量用道路黏稠石油瀝青采用瀝青薄膜加熱試驗(加熱烘箱如圖4-10所示,圖中尺寸數(shù)據(jù)單位mm),對于液體石油瀝青采用瀝青的蒸餾試驗。(a)薄膜加熱烘箱
(b)旋轉薄膜加熱烘箱1—轉盤;2—試樣;3—溫度計1—垂直轉盤;2—盛校瓶橘孔;
3—試驗溫度計圖4-10瀝青薄膜加熱烘箱(1)瀝青的蒸發(fā)損失試驗將50g瀝青試樣裝入盛樣皿(筒狀,內徑55mm,深35mm)內,置于烘箱內,在163℃下保持受熱時間5h,冷卻后測定質量損失,并測定殘留物的針入度。瀝青經(jīng)加熱損失試驗后由于瀝青中輕質餾分揮發(fā),不穩(wěn)定成分發(fā)生氧化、聚合等作用,導致殘留物性能與原始材料性能有很大差別,表現(xiàn)為針入度減小,軟化點升高和延度降低。在瀝青的蒸發(fā)損失試驗中,瀝青試樣的厚度約21mm,受熱時與空氣接觸面積較小,只有表面薄層的瀝青發(fā)生氧化,而在實際使用瀝青時,往往需要將瀝青與礦料在較高的溫度下拌和均勻,這就是說,實際使用的瀝青呈薄膜狀分布,瀝青與空氣接觸面積較大,所以對道路黏稠石油瀝青采用薄膜加熱試驗。(2)瀝青薄膜加熱試驗一定厚度的試樣在規(guī)定溫度條件下,經(jīng)規(guī)定時間加熱,測定試驗前后瀝青質量和性能的變化。該法是將50g瀝青試樣裝入盛樣皿(內徑140mm,深9.5~10mm)內,使瀝青成為厚約3.2mm的薄膜,瀝青薄膜在163℃的標準薄膜加熱烘箱中(如圖4-10所示)加熱5h后,取出冷卻,測定其質量損失,并按規(guī)定的方法測定殘留物的針入度、延度等技術指標。瀝青薄膜加熱試驗(簡稱TFOT)可與瀝青旋轉薄膜加熱試驗(簡稱RTFOT)互相代替。(3)液體石油瀝青蒸餾試驗該法是測定試樣受熱時,在規(guī)定溫度范圍內蒸出的餾分含量,以占試樣體積百分率表示。除非特殊需要,各餾分蒸餾的標準切換溫度為225℃,316℃,360℃。通過此試驗可了解液體瀝青含各溫度范圍內輕質揮發(fā)油的數(shù)量,并可根據(jù)殘留物的性能測定評估液體瀝青在道路路面中的性能。5.安全性閃點(閃火點)是指加熱瀝青揮發(fā)出可燃氣體與空氣組成的混合氣體在規(guī)定條件下與火接觸,產生閃光時的瀝青溫度(℃)。燃點(著火點)指瀝青加熱產生的混合氣體與火接觸能持續(xù)燃燒5s以上時的瀝青溫度。閃點、燃點溫度相差10℃左右?!豆饭こ虨r青及瀝青混合試驗規(guī)程》(JTGE20—2011)要求用克利夫蘭開口杯式閃點儀測定閃點(如圖4-11所示,圖中尺寸數(shù)據(jù)單位mm)。1—溫度計;2—溫度計支架;3—金屬試驗杯;4—加熱器具;5—試驗標準球;6—加熱板;7—試驗火焰噴嘴;8—試驗火焰調節(jié)開關;
9—加熱板支架;10—加熱器調節(jié)鈕圖4-11克利夫蘭開口杯式閃點儀6.溶解度瀝青的溶解度是指石油瀝青在三氯乙烯中溶解的百分率(即有效物質含量)。那些不溶解的物質為有害物質(瀝青碳、似碳物),會降低瀝青的性能,應加以限制。7.含水量瀝青中含有水分,施工中揮發(fā)太慢,影響施工速度,所以要求瀝青中含水量不宜過多。在加熱過程中,如水分過多,易產生“溢鍋”現(xiàn)象,引起火災,使材料損失。所以在熔化瀝青時應加快攪拌,促進水分蒸發(fā),控制加熱溫度。8.非常規(guī)的其他性能(1)針入度指數(shù)應用經(jīng)驗的針入度和軟化點試驗結果,提出一種能表征瀝青的感溫性和膠體結構的指標,稱為針入度指數(shù)。若以對數(shù)為縱坐標表示針入度,以橫坐標表示溫度,可得到如圖4-12所示的直線關系,該關系可以下式表示。lgP=AT十K圖4-12確定瀝青針入度指數(shù)用諾模圖據(jù)試驗研究認為,瀝青達到軟化點時,此時的針入度約等于800(0.1mm),如圖4-13所示。因此斜率A可由下式表示:A=[lg800-lgP(25℃,100g,5s)]/(T-25)針入度—溫度感應性系數(shù)A與針入度指數(shù)PI的關系繪制成諾模圖,如圖4-12所示。按針入度指數(shù)可將瀝青進行劃分,劃分情況如表4-2所示。(2)勁度模量勁度模量是表示瀝青的黏性和彈性聯(lián)合效應的指標。大多數(shù)瀝青在變形時呈現(xiàn)黏—彈性。當形變量較小、荷載作用時間較短時,以彈性形變?yōu)橹?;反之,以黏性形變?yōu)橹鳌7丁さ隆げ栐谡撌鲳ぁ獜椥圆牧希r青)的抗變形能力時,以荷載作用時間t和溫度T作為應力σ與應變ε之比的函數(shù),即在一定荷載作用時間和溫度條件下,應力與應變的比值稱為勁度模量(簡稱勁度Sb),故勁度模量可表示為Sb=σ/ε瀝青的勁度Sb與溫度T、荷載作用時間t和瀝青流變類型(針入度指數(shù)PI)等參數(shù)有關,如下式所示:Sb=f(T,t,PI)按上述關系,范·德·波爾繪制成可以應用于實際工程的勁度模量諾模圖,如圖4-13所示,利用此圖求算瀝青的勁度模量時,需要有3個參數(shù):荷載作用時間或頻率;針入度指數(shù);溫度差(即路面實際溫度與環(huán)球法軟化點之間的溫差)。根據(jù)上述參數(shù)求其勁度模量,可作為實際工程中的參考數(shù)值。圖4-13針入度—溫度關系圖9.黏附性瀝青裹覆石料后的抗水性(即抗剝性)不僅與瀝青的性能有密切關系,而且亦與集料性能有關。當采用一種固定的瀝青時,不同礦物成分的石料的剝落度也有所不同。從堿性、中性直至酸性石料,隨著SiO2含量的增加,剝落度亦隨之增加。為保證瀝青混合料的強度,在選擇石料時應優(yōu)先考慮利用堿性石料,當?shù)厝狈A性石料必須采用酸性石料時,可摻加各種抗剝劑以提高瀝青與石料的黏附性。對瀝青與石料的黏附性試驗方法,《公路工程瀝青及瀝青混合試驗規(guī)程》(JTGE20—2011)規(guī)定采用水煮法和水浸法。10.老化瀝青在自然因素(熱、氧化、光和水)的作用下,產生“不可逆”的化學變化,導致路用性能劣化,通常稱之為“老化”。瀝青老化后,在物理力學性能方面,表現(xiàn)為針入度減少,延度降低,軟化點升高,絕對黏度提高,脆點降低等。在化學組分含量方面,表現(xiàn)為飽和分變化甚少,芳香分明顯轉變?yōu)槟z質(速度較慢)而膠質又轉變?yōu)闉r青質(速度較快),由于芳香分轉變?yōu)槟z質,不足以補償膠質轉變?yōu)闉r青質,所以最終是膠質顯著減少,而瀝青質顯著增加。4.1.4石油瀝青的技術標準1.道路石油瀝青的技術標準(1)道路石油瀝青分級道路石油瀝青分為A級,B級,C級三個等級,其適用范圍應符合表4-3所示的規(guī)定。(2)道路石油瀝青按針入度劃分道路石油瀝青按針入度劃分為160號,130號,110號,
90號,70號,50號,30號七個標號,同時對各標號瀝青的延度、軟化點、閃點、含蠟量、薄膜加熱試驗等技術指標也提出了相應的要求。具體要求如表4-4所示。2.道路液體石油瀝青的技術標準道路液體石油瀝青適用于透層、黏層及拌制冷拌瀝青混合料。按其凝結速度可分為快凝、中凝、慢凝三個等級,除黏度外,對蒸餾的餾分及殘留物性能、閃點和水分等亦提出相應的要求,技術要求如表4-5所示。4.2煤瀝青煤瀝青(俗稱柏油)是用煤干餾煉焦和制煤氣的副產品煤焦油煉制而成。根據(jù)煤干餾的溫度不同而分為高溫煤焦油(700℃以上)和低溫煤焦油(450~700℃)兩類。路用煤瀝青主要是由煉焦或制造煤氣得到的高溫煤焦油加工而得。4.2.1煤瀝青的化學組成和結構特點1.煤瀝青的化學組成煤瀝青的組成主要是芳香族碳氫化合物及其氧、硫和氮的衍生物的混合物,其元素組成主要為C,H,O,S和N。煤瀝青化學組分的研究,與石油瀝青研究方法相同,也是采用選擇性溶解等方法將煤瀝青劃分為幾個化學性質相近且與路用性能有一定聯(lián)系的組。我國采用葛氏法按如圖4-14所示流程劃分煤瀝青組分。圖4-14葛氏法煤瀝青化學組分分析如表4-6所示,為軟煤瀝青T-9各化學組分含量。2.煤瀝青結構煤瀝青和石油瀝青相類似,也是復雜的膠體分散系,游離碳和硬樹脂組成的膠體微粒為分散相,油分為分散介質,而軟樹脂為保護物質,它吸附于固態(tài)分散膠粒周圍,逐漸向外擴散,并溶解于油分中,使分散系形成穩(wěn)定的膠體物系。4.2.2煤瀝青的技術性能與技術標準煤瀝青與石油瀝青技術性能上差異溫度穩(wěn)定性差氣候穩(wěn)定性差塑性較差煤瀝青與礦
質材料表面
黏附性能好防腐性能好由于可溶性樹脂含量較多,受熱易軟化,故溫度穩(wěn)定性差。由于煤瀝青中含有較多不飽和碳氫化合物。在熱、陽光、氧氣等長期綜合作用下,煤瀝青的組分變化較大,易老化變脆。因含有較多的游離碳,所以在使用時易因受力變形而開裂。煤瀝青組分中含有酸堿等表面活性物質,故與礦質材料表面黏滯力較強。由于煤瀝青中含有酚、蒽、萘油等成分,所以防腐性好,故可用做地下防水層及防腐材料等。1.煤瀝青的技術指標①黏度。黏度表示煤瀝青的稠度。煤瀝青組分中油分含量減少、固態(tài)樹脂及游離碳量增加時,煤瀝青的黏度增高。煤瀝青的黏度測定方法與液體瀝青相同,亦是用道路瀝青標準黏度計測定。②蒸餾試驗餾出量及殘渣性能。煤瀝青中含有各沸點的油分,這些油分的蒸發(fā)將影響其性能。因而煤瀝青的起始黏滯度并不能完全表達其在使用過程中黏滯性的特征。為了預估煤瀝青在路面中使用過程的性能變化,在測定其起始黏度的同時,還必須測定煤瀝青在各流程中所含餾分及其蒸餾后殘留物的性能。煤瀝青蒸餾試驗應測定試樣受熱時,在規(guī)定溫度范圍內蒸出的餾分含量,以質量百分率表示。除非特殊需要,各餾分蒸餾的標準切換溫度為170℃,270℃,300℃。餾分含量的限定控制了煤瀝青由于蒸發(fā)而發(fā)生老化的情況,殘渣性能試驗保證了煤瀝青殘渣具有適宜的黏滯性。③煤瀝青焦油酸含量。煤瀝青的焦油酸(亦稱酚)含量是通過測定試樣總的蒸餾餾分與堿性溶液作用形成水溶性酚鹽物質的含量求得,以體積百分率表示。焦油酸溶解于水,易導致路面強度降低,同時它有毒,因此對其在瀝青中的含量必須加以限制。④含萘量。萘在煤瀝青中低溫時易結晶析出,使煤瀝青產生假黏度而失去塑性,而在常溫下易升華,并促使“老化”加速,同時萘也有毒,故對其含量應加以限制。煤瀝青的萘含量是試樣餾分中萘的含量,以質量百分率表示。⑤甲苯不溶物。煤瀝青的甲苯不溶物含量,是試樣在規(guī)定的甲苯溶劑中不溶物(游離碳)的含量,用質量百分率表示。⑥水分。與石油瀝青一樣,在煤瀝青中含有過量的水分會使煤瀝青在施工加熱時發(fā)生許多困難,甚至導致材料質量的劣化或造成火災。煤瀝青含水量的測定方法與石油瀝青相同。2.道路用煤瀝青技術要求用于鋪筑公路瀝青路面的道路煤瀝青的質量應符合表4-7所示的數(shù)據(jù)要求。4.3乳化瀝青4.3.1概述乳化瀝青是指瀝青的顆粒微粒(1pm左右),在機械破碎攪拌力的作用下,使瀝青以微粒狀均勻穩(wěn)定地分散在水溶液之中的乳狀液(亦稱瀝青乳液),其外觀為茶褐色,在常溫下具有較好的流動性。乳化瀝青特點可冷態(tài)施工。黏稠瀝青通常要加熱至160~180℃施工,而乳化瀝青可以在常溫下進行噴灑、貫入或拌和攤鋪,現(xiàn)場無需加熱,簡化了施工程序,操作簡便,節(jié)省能源。與濕集料拌和,具有足夠的黏滯力。無毒、無嗅保護環(huán)境,減少污染,施工安全。節(jié)省資源、降低成本。穩(wěn)定性差,貯存期不超過半年,貯存溫度在0℃以上。乳化瀝青修筑路面,成型期較長。4.3.2乳化瀝青的組成材料1.瀝青瀝青是乳化瀝青組成的主要材料,占55%~70%。在選擇作為乳化瀝青用的瀝青時,首先要考慮它的易乳化性。一般說來,相同油源和工藝的瀝青,針入度較大者易于形成乳液。但針入度的選擇,應根據(jù)乳化瀝青在路面工程中的用途來決定。另外,瀝青中活性組分的含量與瀝青乳化難易性有直接關系,通常認為瀝青中瀝青酸總量大于1%的瀝青,采用通用乳化劑和一般工藝即容易形成乳化瀝青。2.乳化劑乳化劑是乳化瀝青形成的關鍵材料。瀝青乳化劑是表面活性劑的一種類型,從化學結構上考察,它是一種“兩親性”分子,分子的一部分具有親水性,而另一部分具有親油性,這兩個基團具有使互不相溶的瀝青與水連接起來的特殊功能。乳化劑按其親水基在水中是否電離而分為離子型和非離子型兩大類:乳化劑離子型非離子型兩性離子型陽離子型陰離子型乳化瀝青的品種和適用范圍如表4-8所示的規(guī)定。3.穩(wěn)定劑穩(wěn)定劑有機穩(wěn)定劑無極穩(wěn)定劑常用的有聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、羧甲基纖維素納、糊精、MF廢液等。這類穩(wěn)定劑可提高乳液的貯存穩(wěn)定性和施工穩(wěn)定性。常用的有氯化鈣、氯化鎂、氯化銨和氯化鉻等。這類穩(wěn)定劑可提高乳液的貯存穩(wěn)定性。穩(wěn)定劑對乳化劑的協(xié)同作用必須通過試驗來確定,并且穩(wěn)定劑的用量不宜過多,一般為瀝青乳液的0.1%~0.15%。4.水水是乳化瀝青的主要組成部分。水在乳化瀝青中起著潤濕、溶解及化學反應的作用,因此要求乳化瀝青中的水應當純凈,不含其他雜質,每升水中氧化鈣含量不得超過80mg。水的用量一般為30%~70%。4.3.3乳化瀝青的形成機理根據(jù)乳狀液理論,由于瀝青與水這兩種物質的表面張力相差較大,將瀝青分散于水中,則會因表面張力的作用使已分散的瀝青顆粒重新聚集結成團塊。欲使已分散的瀝青能穩(wěn)定均勻地存在(實際上是懸?。┯谒校仨毷褂萌榛瘎?。瀝青能夠均勻穩(wěn)定地分散在乳化劑水溶液中的原因乳化劑降低界面能的作用。界面膜的保護作用。界面電荷穩(wěn)定作用。4.3.4乳化瀝青技術性能與技術要求乳化瀝青在使用中,與砂石骨料拌和成型后,在空氣中逐漸脫水,水膜變薄,使瀝青微??繑n,將乳化劑薄膜擠裂而凝成連續(xù)的瀝青黏結膜層。成膜后的乳化瀝青具有一定的耐熱性、黏滯性、抗裂性、韌性及防水性。道路用乳化石油瀝青技術要求如表4-9所示。4.3.5乳化瀝青在集料表面的分裂機理分裂是指從乳液中分裂出來的瀝青微滴在集料表面聚結成一層連續(xù)的瀝青薄膜,這一過程稱為分裂(俗稱破乳)。乳液產生分裂的外觀特征是它的顏色由棕褐色變成黑色。1.與集料表面的吸附作用與集料表面
的吸附作用陰離子乳液(瀝青微滴帶負電荷)與帶正電荷堿性集料(石灰石、玄武巖等)具有較好的黏滯性。陽離子乳液(瀝青微滴帶正電荷)與帶負電荷的酸性集料(花崗巖、石英巖等)具有好的黏滯性。陽離子乳液(瀝青微滴帶正電荷)與帶負電荷的酸性集料有較好的黏滯性。同時與堿性集料也有較好的親和力。2.水分的蒸發(fā)作用灑布在路上的乳化瀝青,水分蒸發(fā)速度的快慢與溫度、濕度、風速等條件有關。在溫度較高、有風的環(huán)境中,水分蒸發(fā)較快,反則較慢。通常當瀝青乳液中水分蒸發(fā)到瀝青乳液的80%~90%時,乳化瀝青即開始凝結。4.3.6乳化瀝青的應用乳化瀝青用于修筑路面施工方法灑布法拌和法如透層、黏層、表面處治或貫入式瀝青碎石路面;如瀝青碎石或瀝青混合料路面。4.4改性瀝青4.4.1概述改性瀝青是指摻加橡膠、樹脂、高分子聚合物、磨細的橡膠粉或其他填料等外摻劑(改性劑),或采取對瀝青輕度氧化加工等措施,使瀝青的性能得以改善而制成的瀝青結合料。改性劑是指在瀝青中加入的天然的或人工的有機或無機材料,可溶融分散在瀝青中,改善或提高瀝青路面性能(與瀝青發(fā)生反應或裹覆在集料表面上)的材料。4.4.2改性瀝青的分類及其特性1.熱塑性橡膠類改性瀝青SBS常用于路面瀝青混合料,SBS類改性瀝青最大特點是高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性能都好,且有良好的彈性恢復性能、抗老化性能。SBS使瀝青軟化點提高最大,使5℃延度大幅度增大,且薄膜加熱后的針入度比保留90%以上。2.橡膠類改性瀝青此類瀝青通常稱為橡膠瀝青,其中使用最多的是丁苯橡膠(SBR)和氯丁橡膠(CR)。SBR是世界上應用最廣泛的改性劑之一,尤其是膠乳形式的SBR。CR具有極性,常摻入煤瀝青中使用,已成為煤瀝青的改性劑。SBR改性瀝青最大特點是低溫性能得到改善,所以主要適宜在寒冷氣候條件下使用。例如青藏二級汽車專用公路上就鋪筑了橡膠瀝青路面。3.熱塑性樹脂類改性瀝青聚乙烯(PE)、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和乙烯—乙酸乙烯共聚物(EVA)等在道路瀝青的改性中被應用過,這一類熱塑性樹脂的共同特點是加熱后軟化,冷卻時變硬。此類改性劑的最大特點是使瀝青結合料在常溫下黏度增大,從而使高溫穩(wěn)定性增加,但是并不能使瀝青混合料的彈性增加,且加熱后易離析,再次冷卻時產生眾多的彌散體。不過這些局限性一定程度上已被接受。例如浙江杭州錢江二橋就使用了ESSO公司的EVA改性瀝青鋪筑橋面。4.摻加天然瀝青的改性瀝青天然瀝青是石油經(jīng)過歷史上長期的、長達億萬年的沉積、變化,在熱、壓力、氧化、觸媒、細菌的綜合作用下生成的瀝青類物質。通常可摻加的天然瀝青有湖瀝青(如特立尼達湖瀝青TLA)、巖石瀝青(如美國的GUson)和海底瀝青(如BMA)等。摻加TLA的混合瀝青有良好的高溫穩(wěn)定性及低溫抗裂性能,耐久性好;摻加巖石瀝青的有抗剝離、耐久性好、高溫抗車轍、抗老化特點;BMA適用于重交通道路、飛機場跑道、抗磨耗層等,最小鋪筑厚度可減薄到2cm,由此降低工程造價。5.其他瀝青改性劑其他瀝青
改性劑多價金屬
皂化物炭黑多價金屬與一元羧酸所形成的鹽類稱為金屬皂。將一定的金屬皂溶解在瀝青中,可使延度增加,脆點降低,明顯提高與集料的黏附性能,增加瀝青混合料的強度,提高瀝青路面的柔性和疲勞強度。炭黑是由石油、天然氣等碳氫化合物經(jīng)高溫不完全燃燒而生成的高含碳量粉狀物質,在改性好的SBS改性瀝青中混入炭黑綜合改性,可使改性瀝青的黏度增大,回彈性能提高。玻纖格柵將一種自黏結型的玻璃纖維格柵,用專門的攤鋪機鋪設,鋪在瀝青混合料層中,耐熱性、黏滯性好。這些格柵對提高高溫抗車轍能力及低溫抗裂性能都有良好效果,同時還可防治瀝青路面的反射性裂縫。4.4.3改性瀝青的應用和發(fā)展目前,改性瀝青可用于做排水或吸音磨耗層及其下面的防水層;在老路面上做應力吸收膜中間層,以減少反射裂縫,在重載交通道路的老路面上加鋪薄或超薄的瀝青面層,以提高耐久性;在老路面上或新建一般公路上做表面處治,以恢復路面使用性能或減少養(yǎng)護工作量等。我國現(xiàn)在正處于高等級公路的大規(guī)模建設時期,使用改性瀝青時,應當特別注意路基、路面的施工質量,以避免產生路基沉降和其他早期損壞。否則,使用改性瀝青就達不到應有的效果。
SBS改性瀝青無論在高溫、低溫、彈性等方面都優(yōu)于其他改性劑瀝青,所以我國改性瀝青的發(fā)展方向應該以SBS作為主要方向。尤其是現(xiàn)在,SBS的價格比以前有了大幅度的降低,僅成本這一項,它就比PE、EVA有競爭力。明確這一點十分重要。4.5防水卷材防水卷材是一種可卷曲的片狀制品。尺寸大,施工效率高,防水效果好和耐用年限長。要求產品應具有良好的延伸性、耐高溫性以及較高的抗拉強度、抗撕裂能力。按組成材料分為氧化瀝青防水卷材、高聚物改性瀝青防水卷材、合成高分子防水卷材三大類。4.5.1瀝青防水卷材瀝青防水卷材是在基胎(原紙或纖維織物等)上浸涂瀝青后,在表面撒布粉狀或片狀隔離材料制成的一種防水卷材。1.主要品種的性能及應用(1)石油瀝青紙?zhí)シ浪聿募執(zhí)ビ蜌窒挡捎玫蛙浕c石油瀝青浸漬原紙,用高軟化點瀝青涂蓋油紙的兩面,再撒以隔離材料而制成的一種紙?zhí)ビ蜌?。《石油瀝青紙?zhí)ビ蜌?、油紙》(GB
326—2007)規(guī)定:油氈按卷重和物理性能分Ⅰ型,Ⅱ型,Ⅲ型,幅寬為
1000mm,其他規(guī)格可由供需雙方商定。每卷油氈的總面積為(20±0.3)mm2;油氈的物理性能如表4-10所示。由于瀝青材料的溫度敏感性大,低溫柔性差,易老化,因而使用年限較短。其中Ⅰ型和Ⅱ型油氈適用于輔助防水、保護隔離層、臨時性建筑防水、防潮及包裝等,Ⅲ型油氈用于防水等級為Ⅲ級的屋面工程的多層防水。(2)石油瀝青玻璃纖維油氈(玻纖油氈)和玻璃布油氈玻纖油氈是采用玻璃纖維薄氈為胎基,浸涂石油瀝青,表面撒以礦物粉料或覆蓋以聚乙烯薄膜等隔離材料制成的一種防水卷材。其指標應符合《石油瀝青玻璃纖維油氈》
(GB/T14686—2008)的規(guī)定,柔性好(在0~10℃時彎曲無裂紋),耐化學微生物腐蝕、壽命長。用于防水等級為III級的屋面工程。玻璃布油氈是采用玻璃布為胎基,浸涂石油瀝青,表面撒以礦物粉料或覆蓋以聚乙烯薄膜等隔離材料制成的一種防水卷材。根據(jù)《石油瀝青玻璃布油氈》(JC/T84—1996)規(guī)定,寬為1000mm,分為一等品和合格品兩個等級。每卷油氈的總面積為(20±0.3)mm2。具有拉力大及耐霉菌性好特點,適用于要求強度高及耐霉菌性好的防水工程,柔韌性也比紙?zhí)ビ蜌趾?,易于在復雜部位粘貼和密封。主要用于鋪設地下防水、防潮層,金屬管道的防腐保護層。(3)瀝青復合胎柔性防水卷材瀝青復合胎柔性防水卷材是指以瀝青(用橡膠、樹脂等高聚物改性)為基料,以兩種材料復合為胎體,細砂、礦物粒(片)料、聚酯膜、聚乙烯膜等為覆面材料,以浸涂、滾壓工藝而制成的防水卷材。按胎體分為瀝青聚酯氈、玻纖網(wǎng)格布復合胎柔性防水卷材,瀝青玻纖氈、玻纖網(wǎng)格布復合胎柔性防水卷材,瀝青滌棉無紡布、玻纖網(wǎng)格布復合胎柔性防水卷,材瀝青玻纖氈、聚乙烯膜復合胎柔性防水卷材。規(guī)格尺寸有長10m,7.5m;寬1000mm,1100mm;厚度3mm,4mm。按物理性能分為一等品(B)和合格品(C)。其性能指標應符合《瀝青復合胎柔性防水卷材》(JC/T690—2008)的規(guī)定。(4)鋁箔面油氈鋁箔面油氈是以玻璃纖維氈為胎基,浸涂氧化瀝青,表面用壓紋鋁箔貼面,底面撒以細顆粒礦物料或覆蓋以聚乙烯(PE)膜制成的防水卷材。具有美觀效果及能反射熱量和紫外線的功能,能降低屋面及室內溫度,阻隔蒸汽的滲透,用于多層防水的面層和隔氣層。其性能指標應符合《鋁箔面石油瀝青防水卷材》(JC/T504—2007)的規(guī)定。2.石油瀝青防水卷材的驗收、儲存、運輸和保管不同規(guī)格、標號、品種、等級的產品不得混放。卷材應保管在規(guī)定的溫度(粉氈和玻璃氈≤45℃,片氈≤50℃)環(huán)境下。紙?zhí)ビ蜌趾筒AЮw維油氈要求立放,高度不得超過兩層,所有搭接邊的一端必須朝上;玻璃布胎油氈可以同一方向平放堆置成三角形,碼放不超過10層,并應遠離火源,置于通風、干燥的室內,防止日曬、雨淋和受潮。用輪船和鐵路運輸時,卷材必須立放,高度不得超過兩層,短途運輸可平放,不宜超過4層,不得傾斜、橫壓,必要時應加蓋苫布;人工搬運要輕拿輕放,避免出現(xiàn)不必要的損傷。產品質量保證期為一年。檢驗內容:外觀不允許有孔洞、硌傷,胎體不允許出現(xiàn)露胎或涂蓋不勻、裂紋、折紋、皺折、裂口,缺邊不許超標,每卷允許有一個接頭,較短的一段不應小于2.5m,接頭處應加長150mm。反映物理性能縱向拉力、耐熱度、柔度、不透水性等指標應符合技術要求。4.5.2高聚物改性瀝青防水卷材高聚物改性瀝青卷材是以合成高分子聚合物改性瀝青為涂蓋層,纖維織物或纖維氈為基胎,粉狀、粒狀、片狀或薄膜材料為防黏隔離層制成的防水卷材,具有高溫不流淌,低溫不脆裂,拉伸強度高,延伸率較大等優(yōu)異性能,是重點發(fā)展的一類中檔產品。1.常用高聚物改性瀝青防水卷材(1)彈性體改性瀝青防水卷材彈性體改性瀝青防水卷材是以SBS熱塑性彈性體作為改性劑,以聚酯氈或玻纖氈為胎基,兩面覆蓋以聚乙烯膜(PE)、細砂(S)、粉料或礦物粒(片)料(M)制成的卷材,簡稱SBS卷材,是大力推廣使用的防水卷材品種。《彈性體改性瀝青防水卷材》(GB18242—2008)規(guī)定:按所用增強材料(胎基)和覆面隔離材料不同,SBS卷材分為聚酯氈—聚乙烯膜、玻纖氈—聚乙烯膜、聚酯氈—細砂、聚酯氈—礦物粒、玻纖氈—細砂、玻纖氈—礦物粒六個品種。卷材幅寬1000mm,聚酯氈的厚度有3mm,4mm兩種,玻纖氈的厚度有2mm,3mm,4mm三種。分為I型,II型,其物理力學性能如表4-11所示。SBS卷材屬高性能的防水材料,能保持瀝青防水的可靠性和橡膠的彈性,提高了柔韌性、延展性、耐寒性、黏附性、耐氣候性,具有良好的耐高、低溫性能,可形成高強度防水層。耐穿刺、硌傷、撕裂和疲勞,出現(xiàn)裂縫能自我愈合,能在寒冷氣候熱熔搭接,密封可靠。SBS卷材廣泛應用于各種領域和類型的防水工程。最常用于以下工程:工業(yè)與民用建筑的常規(guī)及特殊屋面防水;工業(yè)與民用建筑的地下工程的防水、防潮及室內游泳池等的防水;各種水利設施及市政工程防水。(2)塑性體(APP)改性瀝青防水卷材塑性體改性瀝青防水卷材是指以聚酯氈或玻纖氈為胎基,無規(guī)聚丙烯(APP)或聚烯烴類聚合物作為改性劑,兩面覆以隔離材料所制成的防水卷材,簡稱APP卷材。卷材的品種、規(guī)格、外觀要求同SBS卷材;其物理力學性能應符合《塑性體改性瀝青防水卷材》(GB18243—2008)的規(guī)定,如表4-12所示。APP卷材具有良好的防水性能、耐高溫性能和較好的柔韌性,能形成高強度、耐撕裂、耐穿刺的防水層,耐紫外線照射,壽命長。采用熱熔法黏結,可靠性強。APP卷材廣泛用于各種領域和類型的防水,尤其是工業(yè)與民用建筑的屋面及地下防水,地鐵、隧道和高架橋上瀝青混凝土橋面的防水,須用專用膠粘劑黏結。(3)冷自黏橡膠改性瀝青防水卷材這種卷材是以SBS和SBR等彈性體及瀝青材料為基料,并摻入增塑增黏材料和填充材料,采用聚乙烯膜或鋁箔為表面材料或無表面覆蓋層,底表面或上下表面涂覆硅質隔離、防黏的材料,制成的可自行黏結的防水材料,可節(jié)省膠粘劑?!蹲责ぞ酆衔锔男詾r青防水卷材》(GB23441—2009)規(guī)定:每卷面積有20m2,10m2,5m2三種,寬度有920mm和
1000mm兩種,厚度有2.2mm,1.5mm,2.0mm三種。按表面材料分為聚乙烯膜、鋁箔、無膜三種。具有良好的柔韌性、延展性,適應基層變形能力強,不需要膠粘劑。采用聚乙烯膜作為覆面材料時,適用于非外露的屋面防水;采用鋁箔作為覆面材料時,適用于外露的防水工程,具有防水、熱反射的效果,耐高溫性好。2.高聚物改性瀝青防水卷材的驗收外觀要求:成卷卷材應卷緊整齊,端面縮進或伸出不得超過10mm;成卷卷材在規(guī)定溫度下展開,在距卷芯1.0m長度外,不應有10mm以上的裂紋和黏結;胎基應浸透,不應有未被浸透的條紋;卷材表面應平整,不允許有空洞、缺邊、裂口,礦物粒(片)應均勻并且緊密黏附于卷材表面;每卷接頭不多于1個,較短一段不應少于2.5m,接頭應剪切整齊,加長150mm,以備黏結用。物理性能應檢驗拉力、最大拉力時的延伸率、耐熱度、低溫柔性、不透水性等指標。3.高聚物改性瀝青防水卷材的卷重、面積、厚度SBS卷材、APP卷材的卷重、面積、厚度如表4-13所示。4.高聚物改性瀝青防水卷材的儲存、運輸與保管不同品種、等級、標號、規(guī)格的產品應有明顯標記,不得混放。卷材應存放在遠離火源、通風、干燥的室內,防止日曬、雨淋和受潮。卷材必須立放,高度不得超過兩層,不得傾斜或橫壓,運輸時平放不宜超過4層。在正常儲運條件下,存期自生產日起為一年。應避免與化學介質及有機溶劑等有害物質接觸。4.5.3合成高分子類防水卷材合成高分子類防水卷材是以合成樹脂、合成橡膠或橡膠—塑料共混體等為基料,加入適量的化學助劑和添加劑,經(jīng)過混煉(塑煉)壓延或擠出成型、定型、硫化等工序制成的防水卷材(片材),屬高檔防水材料?!陡叻肿臃浪牧希浩摹罚℅B18173.1―2006)規(guī)定了其類別及主要性能,見表4-14、表4-15所示。1.合成高分子類防水卷材的品種(1)三元乙丙橡膠防水卷材(EPDM)這種卷材是以三元乙丙橡膠或摻入適量丁基橡膠為基料,加入各種添加劑而制成的高彈性防水卷材。有硫化型(JL)和非硫化型(JF)兩類。規(guī)格:厚度有1.0mm,1.2mm,1.5mm,1.8mm,2.0mm;寬度1.0m,1.2m;長度20m。三元乙丙橡膠防水卷材的耐老化性能好、使用壽命長(30~50年)、耐紫外線、耐氧化、彈性好、質輕、適應變形能力強,拉伸性能、抗裂性優(yōu)異,耐高、低溫性好,能在嚴寒或酷熱環(huán)境中使用,應用歷史較長,應用技術成熟,是一種重點發(fā)展的高檔防水卷材。三元乙丙橡膠防水卷材在工業(yè)及民用建筑的屋面工程中,可用于外露防水層的單層或多層防水,如易受震動、易變形的建筑防水工程,有剛性保護層或倒置式的屋面及地下室、橋梁、隧道防水。(2)聚氯乙烯防水卷材(PVC卷材)PVC卷材是以聚氯乙烯樹脂為主要基料制成的防水卷材。按有無復合層分為N類(無復合層)、L類(纖維單面復合層)、W類(織物內增強)。按理化性能分為Ⅰ型、Ⅱ型。具體性能要求應符合《聚氯乙烯防水卷材》(GB12952—2011)的規(guī)定。PVC卷材的拉伸強度高,伸長率大,對基層的伸縮和開裂變形適應性強;卷材幅面寬,可焊接性好;具有良好的水蒸氣擴散性,冷凝物容易排出;耐穿透、耐腐蝕、耐老化;低溫柔性和耐熱性好??捎糜诟鞣N屋面防水、地下防水及舊屋面維修工程。(3)氯化聚乙烯—橡膠共混防水卷材它以氯化聚乙烯樹脂和丁苯橡膠的混合體為基料,加入各種添加劑加工而成,簡稱共混卷材,屬硫化型高檔防水卷材。卷材的厚度有1.0mm,1.2mm,1.5mm,1.8mm,2.0mm,幅寬有1000mm,1200mm,長度為20m,其物理性能應符合《高分子防水卷材》(GB18173.1—2006)的規(guī)定。具有高伸長率和高強度,耐臭氧性能和耐低溫性能好,耐老化性、耐水和耐腐蝕性強。性能優(yōu)于單一的橡膠類或樹脂類卷材,對結構基層的變形適應能力大,適用于屋面的外露和非外露防水工程,地下室防水工程,水池、土木建筑的防水工程等。2.合成高分子卷材的驗收、儲存、運輸外觀不允許出現(xiàn)裂紋、氣泡、機械損傷、折痕、穿孔、雜質及異常黏著等缺陷;允許在20m長度內有一接頭,并加長
150mm,備作搭接;接頭處要求剪切平整,最短段不小于2.5m。物理性能應檢驗斷裂拉伸強度、拉斷伸長率、低溫彎折、不透水性等技術要求。合成高分子卷材的運輸與保管同高聚物改性瀝青防水卷材。4.5.4新型防水保溫隔熱一體的屋面防水材料聚氨酯硬泡體是一種高分子材料,在聚氨酯噴涂過程中,產生高閉孔率的硬泡體化合物,將防水和保溫功能集于一體,可現(xiàn)場噴涂施工,快速發(fā)泡成型,具有優(yōu)良的保溫隔熱功能,同時具有良好的防水性能。1.聚氨酯硬泡體的技術特點技術特點防水保溫
一體化工程可
靠性高質量輕,可降低荷載節(jié)能效率高,保溫隔熱防水性能好設計簡單,施工維修方便無氟發(fā)泡,適應環(huán)境保護的要求使用專用設備噴涂在基面上,保證防水保溫性能的整體優(yōu)良。現(xiàn)場噴涂,無需預制搭接,形成無接縫殼體,和各種基面的黏滯性好,集保溫防水于一體,具有很好的可靠性。按規(guī)定密度不低于55kg/m3,如噴涂厚度為25~30mm時,每平方米質量約2kg,非常適用于輕型框架建筑和大跨度的廠房和高層建筑。聚氨酯硬泡體防水保溫材料的熱導率可達到0.018~0.024W/(m·K),有良好的保溫隔熱性能,閉孔率可達95%以上,防水性能良好。采用現(xiàn)場噴涂,防水保溫一次完成,對施工部位沒有特殊要求,簡化設計,施工操作方便,縮短工期。耐環(huán)境溫度的范圍-50~150℃,且耐弱酸、弱堿等化學物質的腐蝕。使用年限可達20年,集產品、施工于一體,降低維修量和造價。2.聚氨酯硬泡體的技術性能及用途一般情況下聚氨酯硬泡體的材料采用雙組分分裝的桶裝形式,在儲運過程中,不允許混裝雙組分,應立放,存放期不許超過3~6個月。聚氨酯硬泡體防水保溫技術主要用于防水等級為Ⅰ~Ⅳ級工業(yè)與民用建筑的平屋面、斜屋面,墻體及大跨度的金屬網(wǎng)架結構與異形屋面的防水保溫,還適用于舊屋面的維修和改造。其技術標準應符合《硬泡聚氨酯保溫防水技術規(guī)范》
(GB50404—2007)的相關要求。4.6防水涂料4.6.1瀝青類防水涂料1.冷底子油冷底子油是將建筑石油瀝青(30號、10號或60號)加入汽油、柴油或將煤瀝青(軟化點為50~70℃)加入苯,溶合而成的瀝青溶液。一般不單獨作為防水材料使用,作為打底材料與瀝青膠配合使用,增加瀝青膠與基層的黏滯力。常用配合比為:①石油瀝青:汽油=30:70;②石油瀝青:煤油或柴油=40:60。2.瀝青膠(瑪蹄脂)瀝青膠是為了提高瀝青的耐熱性,降低瀝青層的低溫脆性,在瀝青材料中加入填料進行改性而制成的液體。粉狀填料有石灰石粉、白云石粉、滑石粉、膨潤土等,纖維狀填料有木質纖維、石棉屑等。該產品主要有耐熱性、柔韌性、黏滯力三種技術指標,如表4-16所示。瀝青膠的標號應根據(jù)屋面的歷年最高溫度及屋面坡度進行選擇,見表4-17所示。瀝青與填充料應混合均勻,不得有粉團、草根、樹葉、砂土等雜質。施工方法有冷用和熱用兩種。熱用比冷用的防水效果好;冷用施工方便,不會燙傷,但耗費溶劑。瀝青膠用于瀝青或改性瀝青類卷材的黏結、瀝青防水涂層和瀝青砂漿層的底層。3.水性瀝青基防水涂料水性瀝青基防水涂料是指乳化瀝青及在其中加入各種改性材料的水乳型防水材料。屬于低檔防水涂料,主要用于Ⅲ~Ⅳ級防水等級的屋面防水及廁浴間、廚房防水。水性瀝青基防水涂料主要品種有AE-1,AE-2型兩大類。AE-1型是以石油瀝青為基料,用石棉纖維或其他礦物填充料改性的水性瀝青厚質防水涂料,如水性瀝青石棉防水涂料、水性瀝青膨潤土防水涂料,價格低廉,可以在潮濕基層上施工;AE-2型是用化學乳化劑配成的乳化瀝青,摻入氯丁膠乳或再生橡膠等橡膠改性的水性瀝青基薄質防水涂料,其性能指標應符合《水性瀝青基防水涂料》(JC408—1998)的規(guī)定,按其質量分為一等品和合格品,見表4-18所示。4.6.2高聚物改性瀝青防水涂料1.再生膠改性瀝青防水涂料JG-1型是溶劑型再生膠改性瀝青防水膠粘劑。以渣油(200號或60號道路石油瀝青)與廢開司粉(廢輪胎里層帶線部分磨成的細粉)加熱熬制,加入高標號的汽油而制成。執(zhí)行《溶劑型橡膠瀝青防水涂料》(JC/T852—1999)的規(guī)定,見表4-19所示。JG-2型是水乳型的雙組分防水冷膠料,屬反應固化型。A液為乳化橡膠,B液為陰離子型乳化瀝青,分別包裝,現(xiàn)用現(xiàn)配,在常溫下施工,使用簡單,具有優(yōu)良的防水、抗?jié)B性能。溫度穩(wěn)定性好,但涂層薄,需多道施工(低于5℃不能施工),加襯中堿玻璃絲或無紡布可做防水層。性能指標見表4-18。2.氯丁橡膠改性瀝青防水涂料有溶劑型和水乳型兩類,可用于II,Ⅲ,IV級屋面防水。溶劑型氯丁橡膠改性瀝青防水涂料是將氯丁橡膠和石油瀝青溶于芳烴溶劑(苯或二甲苯)中形成一種混合膠體溶液,具有較好的耐高、低溫性能,黏滯性好,干燥成膜速度快,按抗裂性及低溫柔性可分為一等品和合格品。其性能指標應符合《溶劑型橡膠瀝青防水涂料》(JC/T852—1999)的規(guī)定,見表4-19。3.檢驗及應用高聚物改性瀝青防水涂料適用于民用及工業(yè)建筑的屋面工程、廁浴間、廚房的防水;地下室、水池的防水、防潮工程;以及舊油氈屋面的維修。在實際使用時應檢驗涂料的固體含量、延伸性、柔韌性、不透水性、耐熱性等技術指標,合格后才能用于工程。水乳型氯丁橡膠改性瀝青防水涂料由陽離子氯丁膠乳和陰離子瀝
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