第八章沥青材料

1、土木工程材料土木工程材料第第8 8章章 沥青及防水材料沥青及防水材料目的要求目的要求掌握石油沥青的技术性质、技术标准与选用掌握石油沥青的技术性质、技术标准与选用了解防水卷材、防水涂料的种类、特性、常用了解防水卷材、防水涂料的种类、特性、常用品种品种 概述概述n特点特点：沥青是有机胶结材料，在常温下呈固体、半固体或粘稠：沥青是有机胶结材料，在常温下呈固体、半固体或粘稠液体，颜色为黑色或黑褐色，有良好的防水性、不导电、耐酸、液体，颜色为黑色或黑褐色，有良好的防水性、不导电、耐酸、耐碱、耐腐蚀。耐碱、耐腐蚀。n应用应用：主要作为防水、防潮、防腐蚀材料用于屋面或地下防水：主要作为防水、防潮、防腐蚀材料

2、用于屋面或地下防水工程、防腐蚀工程以及铺筑道路。工程、防腐蚀工程以及铺筑道路。n分类分类：根据产源：根据产源 天然沥青天然沥青 地沥青地沥青 石油沥青石油沥青 沥青沥青 煤沥青煤沥青 焦油沥青焦油沥青 木沥青木沥青 页岩沥青页岩沥青8.1 8.1 石油沥青石油沥青一、石油沥青的组分与结构一、石油沥青的组分与结构 一般将石油沥青划分为油分、树脂和地沥青质三个组分，沥青的许多性质都一般将石油沥青划分为油分、树脂和地沥青质三个组分，沥青的许多性质都是由三大组分的相对含量决定的，三组分的主要特征和作用见下表是由三大组分的相对含量决定的，三组分的主要特征和作用见下表 组分组分 性质与状态性质与状态 含量

3、含量 作用作用 油分油分浅色液体，可溶于大部分溶浅色液体，可溶于大部分溶剂，密度约剂，密度约0.910.93 40%60% 使沥青具有流动性使沥青具有流动性 树脂树脂深色粘稠半固体，温度敏感深色粘稠半固体，温度敏感性强，密度性强，密度1.0 以上以上 15%30% 使沥青具有粘性和塑性，使沥青具有粘性和塑性，还可增加粘附性还可增加粘附性地沥青质地沥青质 深色固体颗粒，加热不熔，深色固体颗粒，加热不熔，不溶于溶剂不溶于溶剂 10%30% 增加沥青粘性、稳定性增加沥青粘性、稳定性石油沥青的结构石油沥青的结构 以地沥青质为核心，周围吸附部分树脂后形成胶团，无数胶团分散以地沥青质为核心，周围吸附部分树

4、脂后形成胶团，无数胶团分散在油分中而形成的胶体结构。在油分中而形成的胶体结构。 沥青三组分结构示意图沥青三组分结构示意图（a）溶胶型结构；（）溶胶型结构；（b）溶凝胶型结构；（）溶凝胶型结构；（c）凝胶型结构）凝胶型结构 二、石油沥青的技术性质二、石油沥青的技术性质 n粘滞性粘滞性 指沥青材料在外力作用下沥青粒子产生相互位移时指沥青材料在外力作用下沥青粒子产生相互位移时抵抗变形的性能，是我国现行标准划分沥青牌号的主抵抗变形的性能，是我国现行标准划分沥青牌号的主要性能指标。要性能指标。 测定方法：针入度法测定方法：针入度法 表示：针入度表示：针入度 针入度值愈小，针入度值愈小， 表明沥青的粘性愈

5、大，沥青愈硬。表明沥青的粘性愈大，沥青愈硬。 n塑性塑性 指沥青在受外力作用时产生变形而不破坏，除去外指沥青在受外力作用时产生变形而不破坏，除去外力后，仍保持变形后形状的性质。力后，仍保持变形后形状的性质。 测定方法：延度仪测定方法：延度仪将沥青制成将沥青制成8字形试件，在规定的字形试件，在规定的 条件下拉伸，其断裂时的延伸长度（条件下拉伸，其断裂时的延伸长度（cm） 表示：延度表示：延度 延度值愈大，沥青的塑性愈好。延度值愈大，沥青的塑性愈好。 (a)延度仪延度仪 (b) 模具模具 延度仪及试样模具示意图延度仪及试样模具示意图 n温度稳定性温度稳定性 指沥青的粘性和塑性随温度的升降而变化的能

6、力。指沥青的粘性和塑性随温度的升降而变化的能力。测定方法：环与球法测定方法：环与球法表示：软化点（指沥青受热时由固态转变为具有一定流表示：软化点（指沥青受热时由固态转变为具有一定流 动性状态时的温度）动性状态时的温度） 软化点愈高，温度稳定性愈好，软化点愈高，温度稳定性愈好， 针入度和延度也愈小。针入度和延度也愈小。 软软化化点点试试验验n耐久性（大气稳定性）耐久性（大气稳定性） 指石油沥青在热、阳光、空气和水分等因素的长期指石油沥青在热、阳光、空气和水分等因素的长期综合作用下抵抗老化的性能。综合作用下抵抗老化的性能。测定方法：测定方法： 蒸发损失试验蒸发损失试验表示：蒸发损失和蒸发后针入度比

7、（蒸发后针入度与原表示：蒸发损失和蒸发后针入度比（蒸发后针入度与原先针入度比）先针入度比） 前者小而后者大则表示沥青的大气稳定性好，即老前者小而后者大则表示沥青的大气稳定性好，即老化慢。化慢。 三、石油沥青的技术标准与选用三、石油沥青的技术标准与选用 n石油沥青的技术标准石油沥青的技术标准 道路石油沥青和建筑石油沥青都是按针入度指标划分牌号。道路石油沥青和建筑石油沥青都是按针入度指标划分牌号。同一品种石油沥青材料中，牌号越小，沥青越硬；牌号越大，沥同一品种石油沥青材料中，牌号越小，沥青越硬；牌号越大，沥青越软。同时随着牌号增大，沥青的粘度减小（针入度增大），青越软。同时随着牌号增大，沥青的粘度

8、减小（针入度增大），塑性增大（延度增大），温度敏感性增大（软化点降低）。塑性增大（延度增大），温度敏感性增大（软化点降低）。n建筑石油沥青建筑石油沥青 3 3个标号个标号4040、3030、1010n道路石油沥青道路石油沥青 7 7个标号个标号160160、130130、110110、9090、7070、5050、3030 按照性能分为按照性能分为A、B和和C建筑石油沥青建筑石油沥青n 应用：应用： 多用来制作防水卷材、防水涂料、沥青胶和沥青嵌缝膏，用多用来制作防水卷材、防水涂料、沥青胶和沥青嵌缝膏，用于建筑屋面和地下防水、沟槽防水防腐，以及管道防腐等工程。于建筑屋面和地下防水、沟槽防水防腐，

9、以及管道防腐等工程。n 标号选用：标号选用： 一般屋面用的沥青，软化点应比当地屋面可能达到的最高温一般屋面用的沥青，软化点应比当地屋面可能达到的最高温度高度高20C以上，亦即比当地最高气温高出以上，亦即比当地最高气温高出50C 左右。一般地左右。一般地区可选用区可选用30号的石油沥青，夏季炎热地区宜选用号的石油沥青，夏季炎热地区宜选用10号石油沥青。号石油沥青。但严寒地区一般不宜使用但严寒地区一般不宜使用10号石油沥青，以防冬季出现脆裂现号石油沥青，以防冬季出现脆裂现象。象。 道路石油沥青道路石油沥青n标号选用：标号选用： 气候条件气候条件 炎热炎热 稠度较高沥青稠度较高沥青 交通性质交通性质

10、 繁重的交通繁重的交通 沥青混合料的类型沥青混合料的类型 细粒式或砂粒式的混合料细粒式或砂粒式的混合料n等级选用：等级选用：沥青等级沥青等级适用范围适用范围A级沥青级沥青各个等级的公路，适用于任何场合和层次各个等级的公路，适用于任何场合和层次B级沥青级沥青（1）高速公路、一级公路沥青下面层及以下的层次，二级及）高速公路、一级公路沥青下面层及以下的层次，二级及二级以下公路的各个层次二级以下公路的各个层次（2）用作改性沥青、乳化沥青、改性乳化沥青、稀释沥青的）用作改性沥青、乳化沥青、改性乳化沥青、稀释沥青的基质沥青基质沥青C级沥青级沥青三级及三级以下的公路各个层次三级及三级以下的公路各个层次8.2

11、 防水卷材防水卷材 防水卷材要满足建筑防水工程的要求，必须具备以下防水卷材要满足建筑防水工程的要求，必须具备以下性能性能：良好的耐水性和高温稳定性；良好的耐水性和高温稳定性；能在一定荷载、应力或在一定变形条件下不断裂，即能在一定荷载、应力或在一定变形条件下不断裂，即具有良好的机械强度、延伸性和抗断裂性能；具有良好的机械强度、延伸性和抗断裂性能；在低温下保持良好的柔韧性；在低温下保持良好的柔韧性；优良的抗大气稳定性。优良的抗大气稳定性。 种类种类：根据其主要防水组成材料可分为：根据其主要防水组成材料可分为沥青防水卷材沥青防水卷材高聚物改性沥青防水卷材高聚物改性沥青防水卷材合成高分子防水卷材合成高

12、分子防水卷材 一、沥青防水卷材一、沥青防水卷材n沥青防水卷材是用原纸、纤沥青防水卷材是用原纸、纤维织物或纤维毡等胎体浸涂维织物或纤维毡等胎体浸涂沥青，表面撒布粉状、粒状沥青，表面撒布粉状、粒状或片状材料制成可卷曲的片或片状材料制成可卷曲的片状防水材料。状防水材料。n沥青防水卷材仅适用于屋面沥青防水卷材仅适用于屋面防水等级为防水等级为级（一般的工级（一般的工业与民用建筑，防水耐用年业与民用建筑，防水耐用年限为限为10年）和年）和级（非永久级（非永久性的建筑，防水耐用年限为性的建筑，防水耐用年限为5年）的屋面防水工程。年）的屋面防水工程。 卷材名称卷材名称 特特 点点 适用范围适用范围石油沥青纸胎

13、石油沥青纸胎油毡油毡 传统的防水材料传统的防水材料,其其低温柔性差，防水低温柔性差，防水层耐用年限较短层耐用年限较短,但但价格较低价格较低 三毡四油、三毡四油、二毡三油叠二毡三油叠层铺设的屋层铺设的屋面工程面工程玻璃布沥青油玻璃布沥青油毡毡 抗拉强度高抗拉强度高,胎体不胎体不易腐烂易腐烂,材料柔韧性材料柔韧性好好,耐久性比纸胎油耐久性比纸胎油毡提高毡提高1倍以上倍以上 多用作纸胎多用作纸胎油毡的增强油毡的增强附加层和突附加层和突出部位的防出部位的防水层水层玻纤毡沥青油玻纤毡沥青油毡毡 有良好的耐水性、有良好的耐水性、耐腐蚀性和耐久性，耐腐蚀性和耐久性，柔韧性也优于纸胎柔韧性也优于纸胎沥青油毡沥

14、青油毡 常用于屋面常用于屋面或地下防水或地下防水工程工程黄麻胎沥青油黄麻胎沥青油毡毡 抗拉强度高，耐水抗拉强度高，耐水性好，但胎体材料性好，但胎体材料易腐烂易腐烂 常用作屋面常用作屋面增强附加层增强附加层二、高聚物改性沥青防水卷材二、高聚物改性沥青防水卷材 沥青改性剂：沥青改性剂：主要有主要有SBS、APP、再生胶或废胶粉等、再生胶或废胶粉等nSBS改性石油沥青性能最佳（延度改性石油沥青性能最佳（延度2000，冷脆点，冷脆点-38-46 C，耐热度，耐热度90 100 C）nAPP改性石油沥青性能也很好（延度改性石油沥青性能也很好（延度200400，冷脆点冷脆点-25 C，耐热度，耐热度110

15、130 C）n再生胶和废胶粉改性石油沥青性能一般（延度再生胶和废胶粉改性石油沥青性能一般（延度100200，冷脆点，冷脆点-20 C，耐热度，耐热度85 C） 特点：特点： 克服了传统沥青防水卷材温度稳定性差、延伸率小的克服了传统沥青防水卷材温度稳定性差、延伸率小的不足，具有高温不流淌、低温不脆裂、拉伸强度高、延不足，具有高温不流淌、低温不脆裂、拉伸强度高、延伸率较大等优异性能。伸率较大等优异性能。 n高聚物改性沥青防高聚物改性沥青防水卷材适用于防水水卷材适用于防水等级为等级为级（特别级（特别重要的民用建筑和重要的民用建筑和对防水有特殊要求对防水有特殊要求的工业建筑，防水的工业建筑，防水耐用年

16、限为耐用年限为25年）、年）、级（重要的工业级（重要的工业与民用建筑、高层与民用建筑、高层建筑、防水耐用年建筑、防水耐用年限为限为15年）和年）和级级的屋面防水工程。的屋面防水工程。 卷材名称卷材名称 特特 点点 适用范围适用范围SBS改性沥青改性沥青防水卷材防水卷材 耐高、低温性能有明显提高，耐高、低温性能有明显提高，卷材的弹性和耐疲劳性明显改卷材的弹性和耐疲劳性明显改善善 单层铺设的屋面防单层铺设的屋面防水工程或复合使用，水工程或复合使用，适于寒冷地区和结适于寒冷地区和结构变形频繁的建筑构变形频繁的建筑APP改性沥青改性沥青防水卷材防水卷材 具有良好的强度、延伸性、具有良好的强度、延伸性、

17、耐热性、耐紫外线照射及耐老耐热性、耐紫外线照射及耐老化性能化性能 单层铺设，适于紫单层铺设，适于紫外线辐射强烈及炎外线辐射强烈及炎热地区屋面使用热地区屋面使用PVC改性焦油改性焦油沥青防水沥青防水卷材卷材 有良好的耐热及耐低温性能，有良好的耐热及耐低温性能，最低开卷温度最低开卷温度-180C 有利于在冬季负温有利于在冬季负温度下施工度下施工再生胶改性沥再生胶改性沥青防水卷青防水卷材材 有一定的延伸性，且低温柔有一定的延伸性，且低温柔性较好，有一定的防腐蚀能力，性较好，有一定的防腐蚀能力，价格低廉属低档防水卷材价格低廉属低档防水卷材 变形较大或档次较变形较大或档次较低的防水工程低的防水工程废橡胶

18、粉改性废橡胶粉改性沥青防水沥青防水卷材卷材 比普通石油沥青纸胎油毡的比普通石油沥青纸胎油毡的抗拉强度、低温柔性均明显改抗拉强度、低温柔性均明显改善善 叠层使用于一般屋叠层使用于一般屋面防水工程，宜在面防水工程，宜在寒冷地区使用寒冷地区使用三、合成高分子防水卷材三、合成高分子防水卷材 n合成高分子防水卷材是以合成橡胶、合成树脂或两者合成高分子防水卷材是以合成橡胶、合成树脂或两者的共混体为基础，加入适量的助剂和填充料等，经过的共混体为基础，加入适量的助剂和填充料等，经过特定工序所制成的防水卷材。特定工序所制成的防水卷材。n合成高分子防水卷材具有拉伸强度和抗撕裂强度高、合成高分子防水卷材具有拉伸强度

19、和抗撕裂强度高、断裂伸长率、耐热性和低温柔性好、耐腐蚀、耐老化断裂伸长率、耐热性和低温柔性好、耐腐蚀、耐老化等一系列优异的性能，是新型高档防水卷材。目前多等一系列优异的性能，是新型高档防水卷材。目前多用于高级宾馆、大厦、游泳池、厂房等要求有良好防用于高级宾馆、大厦、游泳池、厂房等要求有良好防水性的屋面、地下等防水工程。水性的屋面、地下等防水工程。n品种有橡胶系列（三元乙丙橡胶、丁基橡胶等）防水品种有橡胶系列（三元乙丙橡胶、丁基橡胶等）防水卷材、塑料系列（聚乙烯、聚氯乙烯等）和橡胶塑料卷材、塑料系列（聚乙烯、聚氯乙烯等）和橡胶塑料共混系列防水卷材三大类。共混系列防水卷材三大类。 n根据国家标准根

20、据国家标准屋面工程技屋面工程技术规范术规范的规的规定，合成高分定，合成高分子防水卷材适子防水卷材适用于防水等级用于防水等级为为级、级、级和级和级的屋面防水级的屋面防水工程。工程。 卷材名称卷材名称 特点特点 适用范围适用范围 三元乙丙三元乙丙橡胶防水橡胶防水卷材卷材 耐紫外、臭氧、湿和热性能好；耐耐紫外、臭氧、湿和热性能好；耐化学腐蚀；弹性和拉伸强度大，对粘化学腐蚀；弹性和拉伸强度大，对粘结基层变形开裂的适应能力极强。寿结基层变形开裂的适应能力极强。寿命长，但价格高命长，但价格高 防水要求高，耐防水要求高，耐用年限长的工业用年限长的工业与民用建筑与民用建筑 聚氯乙烯聚氯乙烯防水卷材防水卷材 具

21、有较高的抗拉和撕裂强度，伸长具有较高的抗拉和撕裂强度，伸长率较大，耐老化性能好，原材料丰富，率较大，耐老化性能好，原材料丰富，价格低，容易粘结价格低，容易粘结 单层铺设或复合单层铺设或复合使用于外露或有使用于外露或有保护层的防水工保护层的防水工程程 氯化聚乙氯化聚乙烯防水卷烯防水卷材材 具有良好的耐候、耐臭氧、耐热老具有良好的耐候、耐臭氧、耐热老化、耐油、耐化学腐蚀及抗撕裂性能化、耐油、耐化学腐蚀及抗撕裂性能 单层铺设或复合单层铺设或复合使用，适合于紫使用，适合于紫外线强的炎热地外线强的炎热地区区 三元丁橡三元丁橡胶防水卷胶防水卷材材 有较好的耐候、耐油性；抗拉强度有较好的耐候、耐油性；抗拉强

22、度和伸长率较高，耐低温性能比三元乙和伸长率较高，耐低温性能比三元乙丙橡胶防水卷材差丙橡胶防水卷材差 单层或复合使用单层或复合使用于要求较高的防于要求较高的防水工程水工程 氯化聚乙氯化聚乙烯烯橡胶橡胶共混防水共混防水卷材卷材 不但具有氯化聚乙烯特有的高强度不但具有氯化聚乙烯特有的高强度和良好的耐候、耐臭氧、耐热老化性和良好的耐候、耐臭氧、耐热老化性能，而且具有橡胶所特有的高弹性、能，而且具有橡胶所特有的高弹性、高延伸率以及良好的低温柔性。高延伸率以及良好的低温柔性。 单层或复合使用单层或复合使用于寒冷地区或变于寒冷地区或变形较大的防水工形较大的防水工程程8.3 8.3 防水涂料防水涂料 种类种类

23、：n按液态类型按液态类型分为分为溶剂型溶剂型、水乳型水乳型和和反应型反应型三种。三种。 溶剂型的粘结性好，但污染环境；溶剂型的粘结性好，但污染环境； 水乳型价格低，但粘结性差些；水乳型价格低，但粘结性差些； 反应型组分多，施工复杂，污染环境。反应型组分多，施工复杂，污染环境。n按成膜物质按成膜物质分为分为沥青类沥青类、高聚物改性沥青类高聚物改性沥青类和和合成高分子类合成高分子类 一、沥青类防水涂料一、沥青类防水涂料 指以沥青为基料配制而成的水乳型或溶剂型防水涂料。指以沥青为基料配制而成的水乳型或溶剂型防水涂料。 沥青类防水卷材使用时常用沥青胶粘贴，为了提高沥青类防水卷材使用时常用沥青胶粘贴，为

24、了提高与基层的粘结力，常在基层表面涂刷一层冷底子油。与基层的粘结力，常在基层表面涂刷一层冷底子油。n冷底子油冷底子油 冷底子油是用建筑石油沥青加入汽油、煤油、轻柴冷底子油是用建筑石油沥青加入汽油、煤油、轻柴油溶合而配制成的沥青溶液。油溶合而配制成的沥青溶液。 用途：渗入到混凝土、砂浆等材料的毛细孔隙中，待溶用途：渗入到混凝土、砂浆等材料的毛细孔隙中，待溶剂挥发后，便与基面牢固结合，使基面具有一定的憎剂挥发后，便与基面牢固结合，使基面具有一定的憎水性，为粘结同类防水材料创造了有利条件。因多在水性，为粘结同类防水材料创造了有利条件。因多在常温下用于防水工程的底层，故名冷底子油。常温下用于防水工程的底层，故名冷底子油。 n沥青胶沥青胶 由沥青掺入适量粉状或纤维状填充料拌制而成的混由沥青掺入适量粉状或纤维状填充料拌制而成的混合物。合物。 用途：主要用于粘贴防水卷材、嵌缝、补漏及作为沥用途：主要用于粘贴防水卷材、嵌