石油沥青的技术性质..

第九章防水材料本章教学目标掌握：石油沥青的主要技术性质。了解：防水卷材、防水涂料和密封材料的性能及应用。防水材料柔性防水刚性防水防水卷材防水涂料防水密封材料混凝土砂浆第一节防水材料的基本材料一、防水材料的基本材料沥青和合成高分子二、沥青材料的定义、特点及分类1、定义沥青是由高分子碳氢化合物及其非金属（C、N、S等）衍生物组成的极其复杂的混合物，在常温下呈现黑色或黑褐色的固体、半固体或液体状态的有机胶凝材料。2、特点（1）憎水材料，几乎不溶于水，而且本身构造致密，具有良好防水性能。（2）能抵抗一般酸、碱、盐类等侵蚀性液体的侵蚀，具有较好的抗腐蚀性。（3）与矿物材料表面具有很好的粘结力，能紧密粘附于其表面。（4）具有一定的塑性，能适应其基材的变形。3、沥青的分类（1）按产源分地沥青焦油沥青天然沥青石油沥青√煤沥青木沥青泥炭沥青页岩沥青（2）按用途分：道路（石油）沥青重交通道路石油沥青普通石油沥青建筑（石油）沥青防水防潮石油沥青中、低交通道路石油沥青状态颜色褐色或黑褐色常温下呈固态、半固态或粘性液态由许多高分子碳氢化合物及其非金属衍生物组成的复杂混合物用途成分石油沥青的主要技术性质在工程中广泛用于防水、防潮、防腐、水工建筑及道路工程。三、石油沥青1、组分（组丛）将沥青中按化学成分和物理力学性质相近的成分划分为若干个组，这些组就称为“组丛”。油分油状液体最轻40-60%流动性提高树脂粘稠物较轻15-30%塑性、粘结性提高地沥青质无定形固体粉末较重10-30%软化点、粘性、脆性提高蜡温度敏感性大，有害成分2、石油沥青的胶体结构油分、树脂和地沥青质是石油沥青的三大组分;其中油分和树脂可以互相溶解，树脂能浸润地沥青质，并在地沥青质的超细颗粒表面形成树脂薄膜。石油沥青的结构:以地沥青质为核心，周围吸附部分树脂和油分的互溶物而构成胶团，无数胶团分散在油分中而形成胶体结构。根据沥青中各组分的相对比例不同，胶体结构可分为:溶胶型、凝胶型和溶凝胶型三种类型。（1）溶胶结构地沥青质含量较少，胶团间完全没有引力或引力很小，在外力作用下随时间发展的变形特性与粘性液体一样。直馏沥青的结构多为溶胶结构。较好的自愈性和低温变形能力，粘性小，流动性大，温度稳定性较差。（2）凝胶结构凝胶结构地沥青质含量很多，胶团间有引力形成立体网状，地沥青质分散在网格之间，在外力作用下弹性效应明显。氧化沥青多属于凝胶结构。粘结性好，稳定稳定性较高，但塑性较差。（3）溶一凝胶结构介于溶胶与凝胶之间，并有较多的树脂，胶团间有一定吸引力，在常温下受力变形的最初阶段呈现出明显的弹性效应，当变形增加到一定数值后，则变为有阻尼的粘性流动。较好的温度稳定性和低温变形能力大部分优质道路沥青均配成溶～凝胶型结构，具有粘弹性和触变性，故亦称弹性溶胶。3、石油沥青的技术性质粘滞性塑性温度敏感性大气稳定性（1）石油沥青的粘滞性衡量指标定义影响因素石油沥青的粘滞性定义返回粘滞性－－又称粘性，反映石油沥青在外力作用下，抵抗变形的能力。石油沥青的粘滞性衡量指标液态沥青：用粘滞度表示，指液态沥青在一定温度(25℃或60℃）下，经规定直径的孔洞（3.5mm或10mm）漏下50mL所需要的时间，用符号Ctd表示。请观看粘滞度试验固态或半固态沥青：用针入度表示，指在温度为25℃的条件下，以质量100g的标准针，经5s沉入沥青中的深度（每深入0.1mm为1°）。粘滞度Ctd↑，粘滞性↑请观看针入度试验针入度↑，粘滞性↓返回返回返回石油沥青的粘滞性影响因素组分：地沥青质含量↑，粘滞性↑温度：温度↑，粘滞性↓返回（2）石油沥青的塑性衡量指标定义影响因素石油沥青的塑性定义塑性－－指石油沥青在外力作用下变形而不破坏，除去外力后，仍能保持变形后的形状的性质。返回衡量指标用延伸度表示，简称为延度。延伸度是将石油沥青标准试件在规定温度（25℃）和规定速度（5cm/s）的条件下在延度仪上进行拉伸，以试件拉断时的伸长值（cm）表示。请观看延伸度试验延伸度↑，塑性↑返回石油沥青的塑性返回影响因素组分：树脂含量↑，塑性↑温度：温度↑，塑性↓返回拉伸速度：拉伸速度↑，塑性↑石油沥青的塑性（3）石油沥青的温度敏感性衡量指标定义影响因素工程实际定义温度敏感性－－指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。返回温度敏感性小：粘滞性和塑性随温度的变化大粘滞性和塑性随温度的变化小石油沥青的温度敏感性温度敏感性大：衡量指标用软化点表示，指沥青受热由固态转变为具有一定流动性膏体时的温度（℃）。请观看软化点试验软化点↑，温度敏感性↓返回石油沥青的温度敏感性返回影响因素组分：地沥青质含量↑，温度敏感性↓石蜡含量：石蜡含量↑，温度敏感性↑返回石油沥青的温度敏感性返回工程实际工程中应用的沥青软化点不能太低，否则夏季易产生变形，甚至流淌；但也不能太高，否则太硬，不易施工，冬季易发生脆裂现象。石油沥青的温度敏感性定义大气稳定性－－指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等大气因素长期综合作用下，抵抗老化的性能。测定方法沥青的大气稳定性通过测定加热损失、加热前后针入度、软化点等性质的改变值来表示。返回沥青的老化－－指在大气因素的综合作用下，沥青中各组分会发生不断递变，低分子化合物将逐步转变成高分子物质，即油分和树脂逐渐减少，而地沥青质逐渐增多。石油沥青随着时间的进展，流动性和塑性将逐渐减小，硬脆性逐渐增大，直至脆裂。（3）石油沥青的大气稳定性工程实例分析初步判断是因沥青材料老化及低温所致：从裂缝的形状来看，沥青老化低温引起的裂缝大多为横向，且裂缝几乎为等距离间距。这与该路面破损情况吻合。该路已修筑多年，沥青老化后变硬、变脆，延伸性下降，低温稳定性变差，容易产生裂缝、松散。在冬天，气温下降，沥青混合料受基层的约束而不能收缩，产生了应力，应力超过沥青混合料的极限抗拉强度，路面便产生开裂。每到冬天，某沥青路面总会出现一些裂缝，裂缝大多是横向的，且几乎为等距离间距的，在冬天裂缝尤其明显。4、石油沥青的技术标准及应用（１）石油沥青的技术标准根据我国现行石油沥青标准，在工程建设中常用的石油沥青分为:道路石油沥青、建筑石油沥青和普通石油沥青等，各品种按技术性质划分牌号。不同石油沥青的技术指标要求见下表9-1。从表9-1可以看出，道路石油沥青、建筑石油沥青和普通石油沥青都是按针入度指标来划分牌号的。在同一品种石油沥青材料中，牌号愈小，沥青愈硬；牌号愈大，沥青愈软。同时随着牌号增加，沥青的粘性减小（针入度增加），塑性增加（延度增大），而温度敏感性增大（软化点降低）。（2）石油沥青的应用在选用沥青材料时，应根据工程性质（房屋、道路、防腐）及当地气候条件、所处工程部位（屋面、地下）来选用不同品种和牌号的沥青。道路石油沥青牌号较多，主要用于道路路面或车间地面等工程，一般拌制成沥青混凝土、沥青拌合料或沥青砂浆等使用。建筑石油沥青粘性较大，耐热性较好，但塑性较小，主要用作制造油毡、油纸、防水涂料和沥青胶。它们绝大部分用于屋面及地下防水沟槽防水、防腐蚀及管道防腐等工程。对于屋面防水工程，应注意防止过分软化。为避免夏季流淌，屋面用沥青材料的软化点还应比当地气温下屋面可能达到的最高温度高20℃以上。但软化点也不宜选择过高，否则冬季低温易发生硬脆甚至开裂。对一些不易受温度影响的部位，可选用牌号较大的沥青。普通石油沥青含蜡较多，其一般含量大于5％，有的高达20％以上（称多蜡石油沥青），因而温度敏感性大，故在工程中不直单独使用，只能与其他种类石油沥青掺配使用。5、石油沥青的掺配与稀释当不能获得合适牌号的沥青时，可采用两种牌号的石油沥青掺配使用，但不能与煤沥青相掺。两种石油沥青的掺配比例可用下式估算：式中Ｑ1——较软石油沥青用量（％）；Ｑ2——较硬石油沥青用量（％）；Ｔ——掺配后的石油沥青软化点（℃）；Ｔ1——较软石油沥青软化点（℃）；Ｔ2——较硬石油沥青软化点（℃）。以估算的掺配比例和其邻近的比例（５％～10％）进行试配（混合熬制均匀），测定掺配后沥青的软化点，然后绘制“掺配比一软化点”关系曲线，即可从曲线上确定出所要求的掺配比例。121221100%100QQTTTTQ例某建筑工程屋面防水，需用软化点为75℃的石油沥青，但工地仅有软化点为95℃和25℃的两种石油沥青，问应如何掺配？解:掺配时较软石油沥青（软化点为25℃）用量为：较硬石油沥青（软化点为95℃）用量为：Q2=100%-Q1=71.4%以估算的掺配比例和其邻近的比例（５％～10％）进行试配（混合熬制均匀），测定掺配后沥青的软化点，然后绘制“掺配比一软化点”关系曲线，即可从曲线上确定出所要求的掺配比例。%6.28%10025957595%1001221TTTTQ四、煤沥青煤沥青是炼焦厂或煤气厂的副产品。烟煤在干馏过程中的挥发物质，经冷凝而成黑色粘性液体称为煤焦油，煤焦油经分馏加工提取轻油、中油、重油、蒽油以后，所得残渣即为煤沥青。1、煤沥青的组分煤沥青的主要组分为油分、软树脂、硬树脂、游离碳等，常含有少量酸、碱物质。2、特性（1）温度敏感性大（2）大气稳定性较差（3）塑性较差（4）防腐性好含酚、蒽等有毒物质，防腐蚀能力较强。（5）与矿料表面的粘附力较好煤沥青中的酸、碱物质都是表面活性物质，含表面活性物质较多。3、煤沥青与石油沥青的鉴别方法4、煤沥青的应用煤沥青具有很好的防腐能力、良好的粘结能力。因此可用于配制防腐涂料、胶粘剂、防水涂料，油膏以及制作油毡等。表9-5煤沥青与石油沥青简易鉴别方法鉴别方法石油沥青煤沥青密度法密度近似于1.0g／cm3大于1.10g／cm3锤击法声哑，有弹性、韧性感声脆，韧性差燃烧法烟无色，基本无刺激性臭味烟呈黄色，有刺激性臭味溶液比色法用30~50倍汽油或煤油溶解后，将溶液滴于滤纸上，斑点呈棕色溶解方法同左。斑点有两圈，内黑外棕五、改性石油沥青1、矿物填料改性沥青在沥青中加入一定数量的矿物填充料，可以提高沥青的粘性和耐热性，减小沥青的温度敏感性，同时也减少了沥青的耗用量，主要适用于生产沥青胶。（１）常用矿物填料矿物填料有粉状和纤维状两种，常用的有滑石粉、石灰石粉、硅藻土、石棉绒和云母粉等。（２）矿物填充料改性机理由于沥青对矿物填充料的润湿和吸附作用，沥青可以单分子状态排列在矿物颗粒（或纤维）表面，形成结合力牢固的沥青薄膜，称之为“结构沥青”。结构沥青具有较高的粘性和耐热性等，但是矿物填充料的掺入量要适当，一般掺量为２０％～４０％时，可以形成恰当的结构沥青膜层。2、树脂改性沥青用树脂改性石油沥青，可以改善沥青的耐寒性、耐热性、粘结性和不透气性。在生产卷材、密封材料和防水涂料等产品时均需应用。常用的树脂有：古马隆树脂，聚乙烯，聚丙烯，酚醛树脂及天然松香等。3、橡胶改性沥青（１）氯丁橡胶改性沥青石油沥青中掺入氯丁橡胶后，可使其气密性、低温柔性、耐化学腐蚀性、耐光、耐臭氧性、耐燃性等得到大大改善。氯丁橡胶掺入的方法有溶剂法和水乳法。溶剂法是先将氯丁橡胶溶于一定的溶剂（如甲苯）中形成溶液，然后掺入液态沥青中并混合均匀即可。水乳法是将橡胶和石油沥青分别制成乳液，然后混合均匀即可使用。（2）丁基橡胶改性沥青丁基橡胶沥青的配制方法与氯丁橡胶沥青类似。（３）热塑性丁苯橡胶（SBS）改性沥青SBS热塑性橡胶兼有橡胶和塑料的特性，常温下具有橡胶的弹性，在高温下又能像塑料那样熔融流动，成为可塑的材料。所以采用ＳＢＳ橡胶改性沥青，其耐高、低温性能均有较明显提高。（４）再生橡胶改性沥青再生橡胶掺入石油沥青中，同样可大大提高石油沥青的气密性，低温柔性，耐光、热和臭氧性，以及耐候性，且价格低廉。第二节防水卷材一、沥青防水卷材纸胎石油沥青防水卷材（简称油毡）是用低软化点石油沥青浸渍原纸，然后再用高软化点石油沥青涂盖油纸两面，再涂或撒以粉状或片状隔离材料制成。1、定义2、分类（1）标号油毡分为200号、350号和500号三种标号；每一标号又分粉毡和片毡两种。（2）胎基浸渍卷材（有胎卷材）：凡用原纸或玻璃布、石棉布、棉麻织品等胎料浸渍石油沥青（或焦油沥青）制成的卷