第九章-沥青材料要点课件.ppt

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1、9.沥青材料,概述(1).沥青的概念 沥青是高分子碳氢化合物及其 非金属（氧、硫、氮）的衍生物所组成的复杂混合物。物态有固态、半固态、液态三种。,固体和液体沥青,(2).沥青的分类,地沥青,焦油沥青,天然沥青,石油沥青,煤沥青,页岩沥青,沥青类型,建筑工程和道路工程主要用石油沥青，少量的煤沥青。,沥青的分类,(3).沥青的应用范围 沥青作为一种有机胶凝材料，具有良好的粘性和塑性，在建筑工程中主要用做：屋 面.防潮、防水：地下防水 其它防水工程.防腐工程-防腐蚀材料；.大量用于道路工程。,7绿豆砂保护层6一防水卷材5-冷底油结合层 4找平层3一-保温层；2-隔气层1-钢筋混凝土屋面板,卷材屋面构

2、造示意图,防腐电杆,沥青路面摊铺,9.1.石油沥青和煤沥青,石油沥青-石油提炼以后的残留物，或再经加 工而得的产品。在常温下，呈黑色或深褐色、不溶于水的固态、半固态或液态。,9.1.1.1.石油沥青的组分 化学组分极为复杂，化学分析也非常困难。公路工程沥青及沥青混合料试验规程规定有：三组分 四组分两种分析方法。,9.1.1.石油沥青的组分与结构,三组分法-是将石油沥青分离为:油 分 树 脂 沥青质,三组分分析法,石油沥青三组分分析法的各组分性状,性状,不同组分对石油沥青性能的影响不同。.油分-赋予流动性，可以转化为树脂甚至沥青质。.树脂-使其具有一定塑性、可流动性和粘结性，含量增加，粘聚力和延

3、伸性增加。.沥青质-决定其粘结力、粘度和温度稳定性，以及沥青的硬度、软化点等。,沥青质饱和分芳香分胶 质,四组分分析法,四组分分析法,性状,9.1.1.1石油沥青的结构 根据油份、树脂、地沥青质相对含量的多少划分为:溶胶结构：油份、树脂含量较高，地沥青质含量 较少，胶团膜厚 溶凝结构：介于两者之间 凝胶结构：油份、树脂含量较少，地沥青质含量 较多，胶团膜薄,1.物理常数 2.粘滞性 3.延性 4.温度敏感性,5.耐久性6.安全性7.其他性质,9.1.2.石油沥青的技术性质,技术性质主要包括如下内容(),9.1.2.石油沥青的技术性质,9.1.2.1.粘滞性(1).粘滞性-反映沥青的软硬、稀稠程

4、度。粘度是沥青首要考虑的技术指标之一。是划分沥青牌号的主指标。,(2).粘滞性表示与测定方法 液体石油沥青-用粘滞度表示：.液体沥青-粘滞度的测定方法：,粘滞度测定方法：在规定温度t(通常为20、25、30或60)；规定直径d(为3mm、5mm或10mm)的孔；流出50cm3沥青所需的时间秒数T。,.固体沥青-针入度的测定方法 规定温度25。C条件下，质量100g的标准针，规定时间5s内贯人试样中的深度(0.1mm)为1度)表示。图见9.3。针入度越大，表示沥青越软，粘度越小。温度升高，其粘性降低。,石油针入度测定仪,数显式,针入度的表征意义针入度是目前我国粘稠石油沥青的分级指标。标号：一般取

5、针入度的平均值。例如：90号沥青，针入度范围为80（.mm）110号沥青，针入度范围为801（.mm）,9.1.2.2.塑性(1).塑性（延性）概念也称为延性和脆性-当其受到拉伸作用时，能承受的塑性变形的总能力，用延度指标表示。(2).延度的测定方法 把沥青制成字形标准试样，在规定的拉伸速度(5cmmin)和规定温度(25)下拉断时的伸长长度。延度值愈大，表示沥青塑性愈好。见图94。,延度测定示意图,沥青延度测定示意图,SY-1.5A型自动控温数显延伸仪,主要技术参 数：1.延伸速度：50.25cm/min2.最大延伸度：1m1.5m2m3.工作电压：220V10%4.加热器功率：1-1.2K

6、W,9.1.2.3.温度敏感性,(1).温度敏感性指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能，是沥青的重要指标之一。常用软化点指标来衡量。(2).温度敏感性-软化点的测定方法软化点-是指沥青由固态转变为具有一定流动性膏体的温度，采用环球法测定(见图9.5)。,软化点的具体测定方法.把沥青试样装入规定尺寸(16mm，高约6mm)的铜环内；.试样上放置一标准钢球(直径9.53mm，质量3.5g)，浸入水中或甘油中；.升温(5min)加热，使沥青软化下垂。,注意：初始温度5 加热速度为5/min,环球法测定,BSY-225 石油沥青软化点测定仪,9.1.2.4 大气稳定性,(1).大气稳定性 石

7、油沥青在热、阳光、氯气和潮湿等因素长期综合作用下抵抗老化的性能。在大气因素作用下，沥青中的低分子量组分会向高分子量组分转化递变，即：“老化”过程 即油分 树脂 地沥青质(老化)即石油沥青会随时间进展变硬变脆，亦即“老化”。,(2).大气稳定性表示方法 以“蒸发损失百分率”和“蒸发后针入度比”来评定(P96)：,(3).测定方法：,.测定沥青试样质量及针入度,.将试样置于烘箱中，在160下加热蒸发5h；,.冷却后再测其质量和针入度,代入公式计算,以上四种性质是石油沥青的主要性质，是鉴定建筑工程中常用石油沥青品质的依据。此外，还有石油沥青的溶解度、闪点等性质。溶解度-石油沥青在三氯乙烯、四氯化碳或

8、苯中溶解的百分率。闪点-也称闪火点，加热时沥青产生的气体和空气的混合物，当遇火焰会发生闪光，即初次产生蓝色闪光时的沥青温度-为闪点。,9.1.3.石油沥青的技术标准,道路石油沥青 建筑石油沥青 防水防潮石油沥青 普通石油沥青,石油沥青类型（按用途分）,石油沥青的牌号 主要根据针入度、延度和软化点等指标划分，并以针入度值表示。不同品种沥青的技术标准列于表(9.2)。,牌号（即针入度），粘性；塑性越好(即延度)；温度敏感性越大(即软化点越低)。,延度值愈大(塑性愈大)，软化点愈低(温度敏感性愈大)。,石油沥青的技术标准建筑石油沥青技术标准 标号：按针入度值划分为40号、30号和10号三个标号。特点

9、：与道路石油沥青相比，针入度较小，延度较小，软化点较高。,建筑石油沥青技术标准,9.1.4.石油沥青的选用,(1).选用石油沥青的原则：.据工程类别(房屋、道路或防腐)；.当地气候条件；.所处工程部位(屋面、地下)等，合理选用不同品种和牌号的沥青。,在满足使用要求的前提下，一般尽量选用较大牌号的石油沥青，为什么？排号越大，粘性越小(针入度越大)，塑性越好(延度越大)，但温度敏感性越低(软化点越低)。,(2).石油沥青应用范围.建筑石油沥青:特点-粘性大，耐热性较好，但塑性较差，应用-制作防水卷材、防水涂料、沥青胶和沥青嵌缝膏，屋面和地下防水、沟槽防水防腐，以及管道防腐等工程；.道路石油沥青:塑

10、性较好，用于道路路面，车间地坪及地下防水工程。,.一般屋面用的沥青，软化点应比当地最高气温高出50左右。即比当地最高气温高出50左右。即：一般地区可选用30号的石油沥青，夏季炎热地区宜选用10号石油沥青。讨论：为什么？但严寒地区不宜，以防冬季出现脆裂现象。地下防水防潮层，可选用60号或100号石油沥青。为什么选用如此高标号？,两种建筑石油沥青的针入度、延度及软化点测定值,观察与讨论：请比较下列A、B两种建筑石油沥青的针入度、延度及软化点测定值。若于南方夏季炎热地区屋面选用何种沥青较合适，请讨论。,讨论 宜用B石油沥青，一般屋面用沥青应比当地屋面可能达到的最高温度高出2025，亦即比当地最高温度

11、高出50左右。南方炎热地区气温相当高，A沥青软化点较低，难以满足要求，夏季易流淌。可选B，但B沥青延伸度较小，在严寒地区不宜使用，否则易出现脆裂现象。,.普通石油沥青(自学)温度敏感性大，达到液态时的温度与其软化点相差很小，且粘度较小，塑性较差，故不宜在建筑工程上直接使用。常用石油沥青的简易鉴别方法见表93。,9.1.5.沥青的掺配和改性,9.1.5.1.沥青的掺配 施工中，若采用一种牌号的沥青不能满足配制沥青胶所要求的软化点时，可用两种或三种沥青进行掺配。掺配原则-同源即同属石油沥青或同属煤沥青的才可掺配。,两种沥青掺配的比例的估算方法：T2T Q1 100 T2T 1 Q2100 Q1Q1

12、较软沥青用量，；Q2较硬沥青用量，；T 要求配制沥青的软化点，；T 1较软沥青软化点，；T2较硬沥青软化点，。,某防水工程需石油沥青30t，要求软化点不低于80，现有60号和10号石油沥青，测得他们的软化点分别是49和98，问这两种牌号的石油沥青如何掺配？解：软化点为49的石油沥青掺配比例不大于即30t石油沥青中应掺入不大于3036.711.0t的软化点为49的石油沥青软化点为98的石油沥青掺入不少于3011.0=19t。,9.1.5.2.氧化改性,氧化也称吹制，是在250一300高温下向残留沥青或渣油吹入空气，通过氧化作用和聚合作用，使沥青分子变大，提高沥青的粘度和软化点，从而改善沥青的性能

13、。工程使用的道路石油沥青、建筑石油沥青和普通石油沥青均为氧化沥青。,9.1.5.3 矿物填充料改性,为提高沥青的粘结能力和耐热性，降低沥青的温度敏感性，常在石油沥青中加入一定数量的矿物填充料进行改性。滑石粉；石灰石粉；石棉等。,常用的改性矿物填充料,(1).滑石粉 为含水硅酸镁(3MgO.SIO2.H2O)，易被沥青湿润，是很好的矿物填充料。(2).石灰石粉-碳酸钙：与沥青可形成稳定混合物。(3).石棉绒或石棉粉：为钠钙镁铁的硅酸盐，呈纤维状，掺入后可提高沥青的抗拉强度和热稳定性。,一般填充料的数量15。,9.1.5.4.聚合物改性,聚合物(包括橡胶和树脂)同石油沥青具有较好的相溶性，可赋予石

14、油沥青某些橡胶的特性，从而改善石油沥青的性能。SBS橡胶-丁苯橡胶的一种使用最普遍聚合物 APP树脂-聚丙烯,如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）,常温下具有橡胶特性-弹性 SBS的优点 高温下具有塑料特性-具可塑性,具有熔融流动性,.弹性好、延伸率大，延度可达2000；.低温柔性大大改善，冷脆点降低至-40；.热稳定性提高，耐热度达90一100；.耐候性好,SBS改性沥青特点,(2).APP改性沥青,APP-是聚丙烯(PolyproPylene缩写)的一种。APP改性石油沥青与石油沥青相比，其软化点高，延度大，冷脆点降低，粘度增大，具有优异的耐热性和抗老化性，尤其适用于气温较高的地区。主要用于

15、制造防水卷材。,天津市耀新科技发展有限公司,APP桥面专用防水卷材,SBS改性沥青防水卷材,9.1.6.煤沥青简介,煤沥青是炼焦厂或煤气厂的副产品。获得煤沥青的方式.烟煤在干馏过程中的挥发物质经冷凝而成的黑色粘性流体，称为煤焦油。.将煤焦油进行分馏加工提取.轻油、中油、重油和蒽油后所得的残渣，即为煤沥青。,据蒸馏温度不同，煤沥青可分为三种：低温煤沥青；煤沥青的类型 中温煤沥青；高温煤沥青。煤沥青与石油沥青的差别：.大气稳定性差：煤沥青中含挥发性成分和化学稳定性差的成分较多，在热、阳光、氧气等综合作用下，易硬脆。,.温度敏感性大：受热易软化，冬季易硬脆。.塑性差，容易因变形而开裂；.有毒性和臭味

16、，但防腐能力强，适用于木材的防腐处理；.因含酸、碱等表面活性物质较多，故与矿物材料表面的粘附力好。建筑工程上较少使用。但它抗腐性能好，故用于地下防水层或做防腐材料等。,黑龙江省伊春市中兴特种防腐材料厂枕木,油浸电杆生产设备,煤沥青与石油沥青的鉴别方法,9.2.沥青基防水材料,9.2.1.冷底子油与沥青胶1.什么是冷底子油?是用有机溶剂(汽油、柴油、煤油、苯等)与沥青溶合后制得的一种沥青溶液。在常温下使用，作为防水工程的底层,故称冷底子油。2.冷底子油的特点(1).粘度小，具有良好的流动性。(2).渗入基层快:涂刷在混凝土、砂浆或木材等基面上，渗入快，待溶剂挥发后，便与基面牢固结合。,冷底子油形

17、成的涂膜较薄，施工时在基层上先涂刷一道冷底子油，再刷沥青防水涂料或铺油毡。一般不单独使用。3.冷底子油的配合比及配制方法 冷底子油随配随用，参考的配合比(质量比)如下(1).快挥发性冷底子油 石油沥青：汽油30：70(2).慢挥发性冷底子油石油沥青：煤油或轻柴油40：60,冷底子油配制方法有：(1).热配法 是先将沥青加热熔化脱水后，待冷却至70时再缓慢加入溶剂，搅拌均匀即成。(2).冷配法 是将沥青打碎成小块后，按质量比加入溶剂中，不停地搅拌至沥青全部溶化为止。4.使用要求 冷底子油应涂刷于干燥的基面上，水泥砂浆找平层的含水率10。,9.3.1.2 沥青胶,1.什么是沥青胶 在沥青中掺入适量

18、的矿物质粉料(滑石粉、石灰石粉和石棉等)或再掺入部分纤维状填料配制而成的材料。2.沥青胶的特点 与纯沥青相比，具有较好的粘性、耐热性、柔韧性和抗老化性，主要用于粘贴卷材、嵌缝、接头、补漏及做防水层的底层。,3.沥青胶的类型(1).热沥青胶 粘结效果好，是普遍使用的一种胶结材料。因需现场加热，易造成环境污染；(2).冷沥青胶可常温下使用，施工方便但耗费溶剂成本高。4.配制方法与使用要求(1).热沥青胶的配制方法 将沥青加热至180一200，再加入2030已预热的干燥填料(滑石粉、石灰石粉等），热拌混合均匀，热用施工。,(2).冷沥青胶的配制方法 是将约50的沥青熔化脱水后，缓慢加入2530的溶剂

19、(如绿油、柴油等)，再掺入1030的填料，混合拌匀而制成。5.沥青胶的标号 以耐热度表示，分为：S60、S65、S70、S75、S80、S85六个标号。见表(9.6)。,石油沥青胶的质量要求,6.沥青胶的使用要求,在屋面防水工程中，按屋面工程技术规范(1).施工时注意同源原则，即所采用的沥青应与被粘贴的卷材的沥青种类一致。(2).炎热地区用10号或30号的建筑石油沥青配制。(3).地下防水用60号或100号沥青。(4).若采用一种沥青不能满足配制沥青胶所要求的软化点，可采用两种或三种沥青进行掺配。,7.施工时应注意事项.基层清洁干燥，并应涂刷12遍冷底子油。.粘贴油毡时，厚度应控制在12mm；

20、薄了，油毡不能很好地粘牢；厚了，油毡容易产生流淌现象。.直接用沥青胶做构筑物防水层时，一般应涂刷23遍以上，要求涂刷均匀，没有凹凸不平、起鼓或脱落现象。,9.2.2沥青防水卷材,.沥青防水卷-是我国目前产量最大的防水材料，成本较低，属低档防水材料。9.2.2.1石油沥青纸胎油毡、油纸(1).石油沥青油纸.石油沥青油纸概念 是采用低软化点石油沥青浸渍原纸所制成的一种无涂盖层的纸胎防水卷材。,.石油沥青油纸类型按原纸1m2的质量克数，油纸分两类 200号 油纸类型 350号。宽幅类型 915mm 幅宽类型 1000mm每卷面积20m20.3m2。,.应用范围及技术性能指标 油纸适用于建筑防潮和包装

21、，也可用于多层防水层的下层。其性能指标应符合石油沥青纸胎油毡、油纸GB32689的规定(表9.7)。(2).石油沥青纸胎油毡.纸胎油毡概念采用低软化点石油沥青浸渍原纸，后用高软化点石油沥青涂盖油纸两面，再涂或撒隔离材料所制成的一种纸胎防水卷材。,.纸胎油毡类型按原纸1m2的质量克数，分为三个标号：200号 油毡标号类型 350号 500号200号油毡适用于简易防水、临时性建筑防水、建筑防潮及包装；350号和500号油毡适用于屋面、地下、水利等工程的多层防水。,7绿豆砂保护层6一防水卷材5-冷底油结合层 4找平层3一-保温层；2-隔气层1-钢筋混凝土屋面板,卷材屋面构造示意图,9.2.2.2石油

22、沥青玻璃布油毡,1.石油沥青玻璃布油毡 是用玻璃纤维经纺织而成的玻璃纤维布为胎体，浸涂石油沥青并在两面涂撒隔离材料所制成的一种防水卷材。优于纸胎油毡。玻璃布油毡幅宽1000mm，每卷面积10mm2 0.3mm2。一等品按物理性能分为：合格品。,2.应用工程范围 用于地下防水、防腐层，以及屋面防水层及管道(热管道除外)的防腐保护层。9.2.2.3石油沥青玻璃纤维胎油毡1.玻纤胎油毡 采用玻璃纤维薄毡为胎基，浸涂石油沥青，在其表面涂撤以矿物材料或覆盖聚乙烯膜等隔离材料所制成的一种防水卷材。,2.玻纤胎油毡类型 玻纤胎油毡按每10m2标称质量(kg)分三个标号.15号 玻纤胎油毡 25号 35号玻纤

23、胎油毡幅宽为1000mm。15号油毡每卷面积为20m2 0.2m2，25号、35号每卷面积为10m2 0.2m 2。,3.玻璃纤维胎油毡特点及应用范围 与玻璃布油毡相比，纵横向拉力比玻璃布要均匀得多，用于屋面或地下防水，要比以玻璃布为胎体的油毡具有更大的适应性。沥青玻璃纤维油毡可采用冷粘法施工，也可用热沥青粘结法进行施工,9.2.2.4沥青防水卷材使用简介,沥青防水卷材防水层可采用：二毡三油一砂 或 三毡四油一砂的结构。屋面防水施工工艺为：清理基层 涂刷冷底子油或乳化沥青刷热沥青胶 铺贴油毡 撒绿豆砂保护层。,7绿豆砂保护层6一防水卷材5-冷底油结合层 4找平层3一-保温层；2-隔气层1-钢筋

24、混凝土屋面板,卷材屋面构造示意图,9.2.3沥青防水涂料,指以沥青为基料配制而成的水乳型或溶剂型防水涂料。溶剂型防水涂料-冷底子油，一般不单独使用。水乳型防水涂料-水性沥青基防水涂料，以乳化沥青为基料的防水涂料。乳化沥青-以水为分散介质，并借助于乳化剂的作用将沥青微粒(10m)分散成乳液型稳定的分散体系。,沥青防水涂料使用原理 当乳化沥青涂刷于材料表面后，水分逐渐散失，沥青微粒靠拢而将乳化剂薄膜挤破，从而相互团聚而粘结，最后成膜。水性沥青等防水涂料分类详见书：,9.2.4建筑防水沥青嵌缝油膏,建筑防水沥青嵌缝膏：以石油沥青为基料，加入改性材料、稀释剂、填料等配制而成的黑色膏状嵌缝材料。应用范围：用于防水工程嵌填各种变形缝、分隔缝、墙板板缝，密封细部构造及卷材搭接缝等部位。,板缝的油膏嵌缝的做法,