第八章 沥青材料

土木工程材料第8章

沥青及防水材料目的要求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、常用品种

概述特点：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、耐碱、耐腐蚀。应用：主要作为防水、防潮、防腐蚀材料用于屋面或地下防水工程、防腐蚀工程以及铺筑道路。分类：根据产源

天然沥青地沥青石油沥青沥青煤沥青焦油沥青木沥青页岩沥青8.1石油沥青一、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

组分性质与状态含量作用油分浅色液体，可溶于大部分溶剂，密度约0.91～0.9340%～60%使沥青具有流动性树脂深色粘稠半固体，温度敏感性强，密度1.0以上15%～30%使沥青具有粘性和塑性，还可增加粘附性地沥青质深色固体颗粒，加热不熔，不溶于溶剂10%～30%增加沥青粘性、稳定性石油沥青的结构

以地沥青质为核心，周围吸附部分树脂后形成胶团，无数胶团分散在油分中而形成的胶体结构。

沥青三组分结构示意图（a）溶胶型结构；（b）溶凝胶型结构；（c）凝胶型结构

二、石油沥青的技术性质

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。

测定方法：针入度法表示：针入度针入度值愈小，表明沥青的粘性愈大，沥青愈硬。

塑性

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。测定方法：延度仪—将沥青制成8字形试件，在规定的条件下拉伸，其断裂时的延伸长度（cm）表示：延度延度值愈大，沥青的塑性愈好。(a)延度仪(b)模具

延度仪及试样模具示意图

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力。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动性状态时的温度）软化点愈高，温度稳定性愈好，针入度和延度也愈小。

软化点试验耐久性（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综合作用下抵抗老化的性能。测定方法：蒸发损失试验表示：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）前者小而后者大则表示沥青的大气稳定性好，即老化慢。

三、石油沥青的技术标准与选用

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。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），塑性增大（延度增大），温度敏感性增大（软化点降低）。建筑石油沥青

3个标号——40、30、10道路石油沥青7个标号——160、130、110、90、70、50、30按照性能分为A、B和C建筑石油沥青

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。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度高20˚C以上，亦即比当地最高气温高出50˚C左右。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。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象。道路石油沥青标号选用：

气候条件炎热稠度较高沥青交通性质繁重的交通沥青混合料的类型细粒式或砂粒式的混合料等级选用：沥青等级适用范围A级沥青各个等级的公路，适用于任何场合和层次B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、稀释沥青的基质沥青C级沥青三级及三级以下的公路各个层次8.2防水卷材

防水卷材要满足建筑防水工程的要求，必须具备以下性能：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；优良的抗大气稳定性。种类：根据其主要防水组成材料可分为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

一、沥青防水卷材沥青防水卷材是用原纸、纤维织物或纤维毡等胎体浸涂沥青，表面撒布粉状、粒状或片状材料制成可卷曲的片状防水材料。沥青防水卷材仅适用于屋面防水等级为Ⅲ级（一般的工业与民用建筑，防水耐用年限为10年）和Ⅳ级（非永久性的建筑，防水耐用年限为5年）的屋面防水工程。

卷材名称特点适用范围石油沥青纸胎油毡传统的防水材料,其低温柔性差，防水层耐用年限较短,但价格较低三毡四油、二毡三油叠层铺设的屋面工程玻璃布沥青油毡抗拉强度高,胎体不易腐烂,材料柔韧性好,耐久性比纸胎油毡提高1倍以上多用作纸胎油毡的增强附加层和突出部位的防水层玻纤毡沥青油毡有良好的耐水性、耐腐蚀性和耐久性，柔韧性也优于纸胎沥青油毡常用于屋面或地下防水工程黄麻胎沥青油毡抗拉强度高，耐水性好，但胎体材料易腐烂常用作屋面增强附加层二、高聚物改性沥青防水卷材

沥青改性剂：主要有SBS、APP、再生胶或废胶粉等SBS改性石油沥青性能最佳（延度2000％，冷脆点-38～-46C，耐热度90～100C）APP改性石油沥青性能也很好（延度200％～400％，冷脆点-25C，耐热度110～130C）再生胶和废胶粉改性石油沥青性能一般（延度100％～200％，冷脆点-20°C，耐热度85C）特点：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、延伸率较大等优异性能。

高聚物改性沥青防水卷材适用于防水等级为Ⅰ级（特别重要的民用建筑和对防水有特殊要求的工业建筑，防水耐用年限为25年）、Ⅱ级（重要的工业与民用建筑、高层建筑、防水耐用年限为15年）和Ⅲ级的屋面防水工程。

卷材名称特点适用范围SBS改性沥青防水卷材耐高、低温性能有明显提高，卷材的弹性和耐疲劳性明显改善单层铺设的屋面防水工程或复合使用，适于寒冷地区和结构变形频繁的建筑APP改性沥青防水卷材具有良好的强度、延伸性、耐热性、耐紫外线照射及耐老化性能单层铺设，适于紫外线辐射强烈及炎热地区屋面使用PVC改性焦油沥青防水卷材有良好的耐热及耐低温性能，最低开卷温度-180C有利于在冬季负温度下施工再生胶改性沥青防水卷材有一定的延伸性，且低温柔性较好，有一定的防腐蚀能力，价格低廉属低档防水卷材变形较大或档次较低的防水工程废橡胶粉改性沥青防水卷材比普通石油沥青纸胎油毡的抗拉强度、低温柔性均明显改善叠层使用于一般屋面防水工程，宜在寒冷地区使用三、合成高分子防水卷材

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，经过特定工序所制成的防水卷材。合成高分子防水卷材具有拉伸强度和抗撕裂强度高、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水性的屋面、地下等防水工程。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）和橡胶塑料共混系列防水卷材三大类。

根据国家标准《屋面工程技术规范》的规定，合成高分子防水卷材适用于防水等级为Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级的屋面防水工程。

卷材名称特点适用范围三元乙丙橡胶防水卷材耐紫外、臭氧、湿和热性能好；耐化学腐蚀；弹性和拉伸强度大，对粘结基层变形开裂的适应能力极强。寿命长，但价格高防水要求高，耐用年限长的工业与民用建筑聚氯乙烯防水卷材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，价格低，容易粘结单层铺设或复合使用于外露或有保护层的防水工程氯化聚乙烯防水卷材具有良好的耐候、耐臭氧、耐热老化、耐油、耐化学腐蚀及抗撕裂性能单层铺设或复合使用，适合于紫外线强的炎热地区三元丁橡胶防水卷材有较好的耐候、耐油性；抗拉强度和伸长率较高，耐低温性能比三元乙丙橡胶防水卷材差单层或复合使用于要求较高的防水工程氯化聚乙烯—橡胶共混防水卷材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。单层或复合使用于寒冷地区或变形较大的防水工程8.3防水涂料

种类：按液态类型分为溶剂型、水乳型和反应型三种。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；反应型组分多，施工复杂，污染环境。按成膜物质分为沥青类、高聚物改性沥青类和合成高分子类

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。沥青类防水卷材使用时常用沥青胶粘贴，为了提高与基层的粘结力，常在基层表面涂刷一层冷底子油。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。因多在常温下用于防水工程的底层，故名冷底子油。

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合物。用途：主要用于粘贴防水卷材、嵌缝、补漏及作为沥青防水涂层、沥青砂浆防水层的底层等。水乳性沥青防水涂料主要适用于Ⅲ级和Ⅳ级防水等级的工业与民用建筑屋面、混凝土地下室和卫生间防水等。这类涂料对沥青基本没有改性或改性作用不大，弹性、延伸性、低温柔韧性差，易引起渗漏。二、高聚物改性沥青防水涂料

指以沥青为基料，用合成高分子聚合物进行改性，制成的水乳型或溶剂型防水涂料。特点：在