第10章沥青材料

寒冷地区应用的沥青应考虑沥青的脆点。 沥青的软化点愈高，脆点愈低， 则沥青的温度敏感性越小。
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（四）大气稳定性（抗老化性） 1.定义：石油沥青在很多不利因素（热、阳光、氧气 和潮湿等）的长期综合作用下抵抗老化的性能。也是 沥青材料的耐久性的内容。 2.老化原因 在大气因素的综合作用下，沥青中各组分会发生递变， 低分子化合物成 →高分子物质， 即：油分 → 树脂 → 地沥青质（硬脆） 随着时间↑ ，流动性↓，塑性↓，粘性↑ ，逐渐硬 脆，直至脆裂。这个过程称为石油沥青的“老化”。
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第十章 沥青及其制品
一、 石油沥青 石油沥青是由石油原油经蒸馏提炼出各种轻质油 （如汽油、柴油等）及润滑油以后的残留物，再经过加 工而得的产品。 （一） 石油沥青的组成与结构 1.组成 沥青的化学成分极为复杂，而且沥青的元素组成与其物理 性质的关系不甚密切，因此通常利用“组分分析法”将沥青 的化学性质与物理-力学性质相近化合物作为 “组分”。认 识 几个“组分”的各自特性及其含量与石油沥青性质的关 系。
而沥青不一定能全面满足要求．尤其是温度稳定性差， 延伸率小，很难适应基层开裂及伸缩变形的要求，由此 必然影响到沥青防水材料的质量。所以常加入橡胶、树 脂等对沥青进行改性处理。
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一、改性机理 目前，沥青工作者一般认为，聚合物的掺入， 主要改变了体系的胶体结构。 不掺聚合物的沥青，可以看成是树脂包裹着地 沥青质分散在油分中形成的胶体体系。少量聚合物 (1％~2％)是可以溶解于沥青的低分子成分—油分 中，但掺量大时，聚合物便作为互不相关的独立颗 粒，分散在沥青之中，它们在混合物中的作用效果 颇类似于填料的作用。当掺量为5％~10％时，颗粒 尺寸增大，可以明显地看到由于聚集作用使其相互 接近。当浓度达10％~50％时，便形成硫松的网状结 构，聚合物含量超过25%，沥青即被包含在聚合物 的结构网中，同时发生相转变。
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（二）石油沥青的应用
工程性质（房屋、道路、防腐） 选用沥青材料 根据 当地气候条件 （品种和牌号） 所处工程部位（屋面、地下） 粘性大，耐热性好，塑性小。 制造油毡、油纸等防水材料和沥青胶。 用于屋面及地下防水沟槽防水、防腐蚀及 管道防腐等工程。 10号不易单独用于严寒地区（脆点高）
由于煤沥青的组分和石油沥青不同，故其性能也不同。
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二、煤沥青的性质(与石油沥青比) 温度敏感性大， 大气稳定性差， 塑性差。 与矿料表面的粘附力强, 防腐性好。
三、煤沥青与石油沥青的鉴别方法
鉴别方法 密度法 锤击法 燃烧法 溶液比色法 石油沥青 密度近似于 1. 0g／cm
3
煤沥青 大于 1. g／cm 10 声脆，韧性差
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第十章 沥青及其制品
沥青材料是一种有机胶结材料。是由高分子碳、氢化合物及其 非金属(氧、氮、硫等)衍生物组成的极复杂的混合物。呈黑色 或黑褐色的固体、半固体或液体状态。 沥青的特点： 1.憎水性材料，几乎完全不溶于水； 2.本身构造致密，不吸水； 3.与石料、砖、混凝土、木料等材料有较强的粘结力； 4.有良好的防潮、防水、抗渗性，及耐酸、碱、盐等腐蚀性。 应用： 作建筑工程的防潮、防水、防腐材料，更适合用于带有腐蚀性 介质的水溶液的作用环境，及作金属的防锈、防腐材料。
3
声哑，有弹性、韧性感
烟无色，基本无刺激性臭味 烟呈黄色，有刺激性臭味 将溶解后的溶液滴于滤纸 上，斑点呈棕色 方法同左。斑点有两圈，内黑外 棕
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四、煤沥青的应用 用于配制防腐涂料、胶粘剂、防水涂料，油膏 以及制作油毡等。
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10.3 高聚物改性石油沥青
建筑上使用的沥青必须具有一系列良好的性能。 1.在低温时应有弹性和塑性、抗裂性、抗冻性； 2.在高 温时要有足够的强度和稳定性； 3.在加工和使用时具有抗老化能力； 4.与各种矿物填充料和结构 表面要有较强的粘附力； 5.对基层变形有一定的适应性和耐疲劳性。
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3.表示方法： 延度 延度愈大，塑性愈好 延度测定是把沥青制成“８”字形标准试件， 置于延度仪内25℃水中，以 5cm／min的速度 拉伸，用拉断时的伸长度来表示，单位用cm 计。
延度
断裂 停止
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（三）温度敏感性 1.定义：是指石油沥青的粘性和塑性随温度变化而改 变的程度。没有一定的熔点。 2.影响因素： 组成结构 地沥青质↑ ，温度敏感性↓ 石蜡量↑，温度敏感性↑ T ↑，塑性↑，粘性 ↓，逐渐软化。 T ↓，塑性↓，粘性 ↑，逐渐硬脆。 屋面防水沥青材料应避免高温软化流淌，低温脆硬， 因而要求其具有较小的温度敏感性。 在工程中常加入滑石粉、石灰石粉等矿物填料，以减 小其温度敏感性。
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防水 防潮 石油 沥青
温度稳定性较高 用作油毡的涂覆材料及屋面与地下防 水的粘结材料。 3号：一般温度下的室内及地下工程防水； 4号：一般地 区可行走的缓坡屋面防水； 5号：一般地区暴露屋顶及气温较高地区的屋面防水； 6号：持别适用于寒冷地区的屋面及其它防水工程。
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建筑材料--沥青材料 3.表示方法：蒸发损失率 针入度比 蒸发损失率↓ 则表示沥青的大气稳定性愈好 针入度比↑
针入度 廷度 软化点 评价沥青质量的 主要指标， 决定沥青牌号的主要依据。
施工中安全操作的温度用闪点、燃点表示。闪点是与火焰 接触闪火时的最低温度 ；燃点是一经引火，燃烧就将继续 下去的最低温度 。施工熬制沥青的温度不得超过闪点。
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主要组分 1.油分 特征 粘性液体 在沥青中的主要作用 油分↑ 流动性↑，粘性↓ 温度感应性↑ 塑性↑ 温度感应性↑
2.树脂
粘稠半固体
树脂↑
3.地沥青质
粘性↑ 硬而脆的 地沥青质↑ 温度感应性↓ 固体粉末 塑性和韧性↓ 脆性↓
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2. 石油沥青的胶体结构 油分 树脂 和树脂可以互相溶解， 和地沥青质互不相溶, 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。 溶质 胶体结构 溶剂
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针入度指数 针入度 防水防潮沥青 按 划分牌号， 针入度指数表示。 用 软化点 脆点
牌号愈大，则针入度指数愈大，温度敏感性愈小、 脆点愈低、应用温度范围愈宽、使用寿命 愈长。 这种沥青的软化点比30号建筑石油沥青高15~30℃， 而其它性能与30号建筑石油 沥青基本相同，故质量 优于建筑石油沥青。
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温度25℃ 重量100g的标准针 时间5s灌入试样的深度 无量纲 以1/10mm为一个单位
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(2) 对液体石油沥青则用粘度表示。 粘度是将一定量的液体沥青，在某温度下经一定直 径的小孔流出50ml所需的时间，以s表示。 Cd T 常用符号 t 表示粘度 其中ｄ—小孔直径mm; ｔ—试样温度，ｔ为25℃或 60℃。 Ｔ—流出50 ml沥青的时间。 流出时间越长，粘度越大
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（二）塑性 1.定义：指石油沥青在外力作用下产生变形而不破 坏，除去外力后，仍能保持变形后的形状的性质。 组成结构 2. 影响因素： 树脂↑，塑性↑ 温 温度 度↑，塑性↑ 塑性大的沥青，随建筑物变形而变形，不开裂。 若一旦开裂，由于其塑性大，具有自愈合能力， 因此可以制成柔性防水卷材。 沥青的塑性对冲击振动荷载有一定吸收能力， 并能减少摩擦时的噪声，故沥青是一种优良的 道路路面材料。
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3.表示方法： 软化点 以５℃／min的速度升温，当沥青软化下垂至规定距离 25.4mm时的温度即为其软化点，以℃计。
软化点↑ ，温度敏感性↓
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另外，沥青的脆点是反映温度敏感性的另一个指 标，它是指沥青从高弹态转到玻璃态过程中的某 一规定状态的相应温度。 脆点 反映沥青的低温变形能力。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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三、石油沥青的标准、选用及掺配 （一）石油沥青的标准 在工程建设中常用的石油沥青分 建筑石油沥青 针入度 道路石油沥青 主要按 延度 来划分牌号 普通石油沥青 针入度
用针入度表示
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）
（三） 石油沥青的掺配 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。掺配比例可用下式估算：
Q1 = T2 − T ×100% T2 − T1
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（℃）。
Q2 = 100 − Q1
估算的掺配比例 其邻近的比例 （+５％～10％）
进行试配
测定软化点
绘制“掺配比—软化点” 关系曲线，
确定出所要求的掺配比例。
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10.2煤沥青
煤沥青是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。 一、煤沥青的组分 油分 树脂（硬树脂、软树脂） 主要组分 游离碳
以地沥青质为核心，周围 吸附部分树脂 溶有部分树脂的油分
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油分 树脂 地沥青质
胶体结构分为
1.溶胶结构 2.溶--凝胶 结构 3.凝胶结构
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地沥青质含量较少，粘性 小，开裂后可自愈。
溶胶结构
溶--凝胶 结构
介于溶胶与凝胶之间，具有粘 弹性和触变性，故亦称弹性溶 胶。
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为了解释聚合物的改性作用，可以提出一些假设。 我们不妨把聚合物沥青看作是一种复合材料，其中沥青 起着基体的作用，聚合物为分散相。复合材料本身作为 一个统一的整体，其中各种颗粒的粘合可以认为是各种 成分通过表面结合(粘接)所产生的相互间的力学作用。 制成的复合物，其性能通常都胜过各单一成分的平均或 综合性能，也就是说，都体现了共同作用的效果。 当聚合物浓度不大时，混合物可看作是分散强化复 合材料，强化作用是由于微细的分散颗粒阻止了基体中 的位移运动所致。强化程度与颗粒对位移运动所产生的 阻力成正比。当分散相含量占体积的比例为2％~4％ 时，可以观察到有这种作闻。如果再看一下聚合物含 量为3％~5％的聚合物沥青混合物的性能，可以发现冷 脆点显著降低，而变形性并未增大。显然，脆点之所以 降低，是由于强度增长所致。