第8章防水材料

鉴别方法 密度 锤击 燃烧 煤沥青 >1.1(约为1.25） >1.1(约为1.25） 音清脆，韧性差 烟呈黄色，有刺激味 难溶于汽油或煤油中， 呈黄绿色 接近1.0 接近1.0 音哑，富有弹性，韧性好 烟无色，无刺激性臭味 石油沥青
地沥青质↑→软化点↑，温度敏感性↓ ； 石腊↑→温度敏感性↑ ； 加入矿物粉末填料（滑石粉、石灰石粉等）可减小其温度敏感性。软化点测定试验装置来自温度计钢球 样品
沥青软化点测定
钢 球
开始时
终止时
沥青的针入度、延度、软化点是划分沥青牌号的主要依 据，称为沥青的三大技术指标。 （观看三大技术指标的实验动画，见土木工程材料CAI）
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溶胶结构
溶凝胶结构
凝胶结构
沥青的胶体结构
8.1.2 石油沥青的技术性质
粘性（粘滞性） 塑性（延性） 温度敏感性 大气稳定性 其他性能
8.1.2石油沥青的技术性质
一、粘滞性（粘性） 是指沥青在外力作用下抵抗变形的能力。它反映了沥青软硬、稀 稠的程度。 1、评价指标： （1）液体沥青——用粘度表示。 粘度是液体沥青在规定的温度下，从规定直径的孔流出50ml体积， 所需的时间秒数。 在温度和流孔直径相同的条件下，流出时间（T）愈长，表示沥 青粘度愈大。 （2）固体、半固体沥青——用针入度表示。 针入度是指在25℃条件下，以质量100g的标准针，经5s沉入沥青 中的深度（0.1mm=1度）。 显然，针入度↑→沥青越软，粘性↓。 2、影响因素： （1）组分：沥青质多，有适量树脂而油分少时→粘性↑ （2）温度：t↑→粘性↓
油分（芳香油和饱和油） 油分（芳香油和饱和油）—— 油状液体，密度最小，它
们赋予沥青以流动性。含量↑→粘度↓，便于施工。 树脂（沥青脂胶） 树脂（沥青脂胶）——粘稠状液体（半固体），密度大于 油分。它们赋予沥青以良好的粘结性、塑性和可流动性，含 量↑→塑性↑。 地沥青质（沥青质） 地沥青质（沥青质）——固态无定性物质，密度大于1， 决定沥青的耐热性、粘性和脆性。含量↑→软化点↑粘性↑硬脆
中轻油 重油
TOWER DISTILLATION REFINERY
蒸馏塔
RESIDUUM OR
PROCESS UNIT ASPHALT CEMENTS
储存 GAS石油气
STORAGE PETROLEUM SAND AND WATER
TUBE 加热管 HEATER
CONDENSERS AND COOLERS
石油沥青是石油原油经过蒸馏提炼出汽油、煤油、柴油、润滑油 等产品后得到的残留物，或再经加工得到的产品。
Refinery Operation 石油蒸馏过程
LIGHT DISTILLATE PUMPING STATION
轻油
FIELD STORAGE
过滤储存
泵站
MEDIUM DISTILLATE HEAVY DISTILLATE
T2 − T Q1 = ×100%, Q2 = 100% − Q T2 − T1
二、沥青的改性 1、矿物填充料改性 为提高沥青的粘结能力和耐热性，降低温度敏感性，经常在石油 沥青中加入一定数量的粉状或纤维状矿物填充料进行改性。常用 的有：滑石粉、石灰石粉、云母粉、硅藻土粉和石棉等。 2、聚合物改性（包括橡胶和合成树脂） 橡胶具有显著的高弹性、可挠性、不透水性；用合成树脂可改进 沥青的耐寒性、耐热性、抗老化性、粘结性等。目前使用最普遍 的是SBS橡胶和APP树脂： （1）SBS改性沥青——SBS是丁苯橡胶的一种，是以丁二烯、苯 乙烯为单体经聚合反应形成的共聚物，一种热塑性弹性体（简称 SBS）。 SBS改性沥青具有弹性好、延度大、低温柔韧性与热稳 定性高、耐候性好等优点，是目前世界上应用最广的改性沥青之 一。 （2）APP改性沥青——APP是无规聚丙烯均聚物，是聚丙烯（PP） 的一种。经APP改性后的沥青软化点高，延度大，具有优良的耐 热性和耐老化性，尤其适用于气温较高的地区。
四、大气稳定性（也称抗老化性）
指石油沥青在大气因素（热、阳光，空气和水分等）的长期综合 作用下抵抗老化的性能。 1、沥青的老化：在大气因素综合作用下，沥青中的低分子量组 分会向高分子量组分转化递变，即油分→树脂→地沥青质，逐渐 失去粘性、塑性，而变脆变硬的现象称为沥青的老化。 2、评定：沥青的大气稳定性用蒸发损失及蒸发后针入度比来评 定。蒸发损失越小、蒸发后针入度比越大，则表示沥青的大气稳 定性越好，即“老化”越慢。 大气稳定性的好坏，反映了沥青的使用寿命的长短。大气稳定性 好的沥青，耐老化，使用寿命长。 测量在160° 下蒸发5小时后， 测定方法 测量在160°C下蒸发5小时后，沥青的针入度与蒸发 前针入度比值的百分数，即为蒸发后针入度比。 前针入度比值的百分数，即为蒸发后针入度比。 石油沥青中油分、树脂含量高，则大气稳定性好。 影响因素 石油沥青中油分、树脂含量高，则大气稳定性好。
观察与讨论： 建筑石油沥青的选用 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20～25℃，亦即比当地最高温度高出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。
8.1.3 石油沥青的技术标准与选用 一、石油沥青的技术标准
1、品种：石油沥青按用途分为道路石油沥青、建筑石 油沥青、防水防潮和普通石油沥青。 2、牌号：从表中可看出，石油沥青的牌号主要是根据 针入度、延度和软化点等指标划分的，并以针入度值 表示。 3、同一品种石油沥青牌号与其性能之间的关系是： 牌号↑→针入度↑（即粘性↓脆性↓）、延度↑ 牌号↑→针入度↑（即粘性↓脆性↓）、延度↑（即 塑性↑）、软化点↓（即温度敏感性↑ 塑性↑）、软化点↓（即温度敏感性↑）、使用寿命 （耐久性）↑ （耐久性）↑（牌号越大，油分、树脂含量越多，老 化越慢）。
蒸发试验
烘箱外观
石油沥青的技术性质
此外为全面评定沥青质量和保证安全，还需了解沥青的 溶解度、闪点等性质：
溶解度 石油沥青在三氯乙烯、四氯化碳或笨中溶解的百分率，以表 示沥青中有效物质含量，即纯净程度。不溶解的物质会降低 沥青的性能，应加以限制。 闪点 加热沥青至初次闪火（有蓝色闪光）时的沥青温度。 燃点或着火点 加热沥青，并与火接触能持续燃烧5秒以上时的温度。
道路石油沥青标准
二、石油沥青的选用
选用原则：根据工程类别、气候条件和所处工程部位等因素合理 选用原则：根据工程类别、气候条件和所处工程部位等因素合理 选用。在满足使用要求的前提下，应尽量选用较大牌号的沥青， 以保证较长的使用年限。 1、道路沥青： 特点：针入度延度大、软化点低。多用于拌制沥青砂浆和沥青混 凝土，用于道路路面及厂房地面及地下防水工程等。 2、建筑沥青： 特点：针入度小、软化点高，但延度小（塑性差）。多用于屋面 和地下防水工程以及作为建筑防腐材料。 一般屋面防水用沥青的软化点应比本地区屋面可能达到的最高温 度高20～25℃，亦即比最高气温高50℃左右。一般地区可选30号、 度高20～25℃，亦即比最高气温高50℃左右。一般地区可选30号、 夏季炎热地区宜选用10号石油沥青。 夏季炎热地区宜选用10号石油沥青。 3、防水防潮石油沥青：软化点高，温度稳定性好，适用于寒冷 、防水防潮石油沥青：软化点高，温度稳定性好，适用于寒冷 地区的防水防潮工程。 4、普通石油沥青：含蜡量高，性能较差，在建筑中一般不单独 、普通石油沥青：含蜡量高，性能较差，在建筑中一般不单独 使用，可与其他沥青掺配使用。
沥青的针入度试验
规定的荷载、时间和温度下进行
P针入度
开始时
5秒后
针入度仪
二、塑性 塑性是指在外力作用下，产生变形而不破坏的能力。 1、作用：沥青之所以能制造出性能良好的柔性防水材料，很大 程度上决定于沥青的塑性。塑性大的沥青防水层能随建筑物而变 形，防水层不破裂。若一旦破裂，由于塑性大，具有较强的自愈 合能力。 2、评价指标：延度 沥青的延度是将沥青试样制成8字形标准试件（中间最小断面为 1cm2），在规定的试验温度（25℃）和拉伸速度（5cm/min）条 件下，拉断时的长度伸长值（以cm计）。 延度↑→沥青的塑性↑ 3、影响因素： （1）组分：树脂↑→塑性↑ （2）温度：t↑→塑性↑
8.1.4沥青的掺配与改性 8.1.4沥青的掺配与改性
一、沥青的掺配 当单独用一种牌号的沥青不能满足工程要求的软化点时，可用相 同产源的两种或三种沥青掺配使用。掺配量可按下式估算：
式中： Q1—低软化点沥青掺量，%； 低软化点沥青掺量，% Q2—高软化点沥青掺量，% 高软化点沥青掺量，% T1—低软化点沥青的软化点,℃ T2—高软化点沥青的软化点,℃ T1—低软化点沥青的软化点,℃ T2—高软化点沥青的软化点,℃ T—要求沥青的软化点，℃ 要求沥青的软化点，℃ 如用三种沥青时，可先算出两种沥青的配比，再与第三种沥青进 行配比计算。 根据估算的掺配比例及其邻近比例（±5%）进行试配，绘制“ 根据估算的掺配比例及其邻近比例（±5%）进行试配，绘制“掺 配比-软化点” 配比-软化点”曲线，从曲线上确定实际掺配比例。
延度试验
在250C下，以5cm/min的速度测量
厘米刻度
模具
沥青样品
延度仪
延度
沥青延度试验
石油沥青的技术性质
三、温度敏感性 指沥青的粘性与塑性随温度升降而变化的性质。 1、作用：温度敏感性小（即温度稳定性好）的沥青，其粘性、 塑性随温度的变化较小。用于屋面防水工程的沥青，要求温度敏 感性小，以免高温下流淌、低温下脆裂，失去防水功能。 2、评价指标：软化点 指沥青由固态转变为具有一定流动性膏体时的温度。 软化点↑→沥青的耐热性（热稳定性）↑，即温度敏感性↓ 测定方法 ：环球法 影响因素
冷凝器
沥青
石油
AIR BLOWN ASPHALT