第6章沥青.ppt

1、第一节沥青胶1 .石油沥青石油沥青是从石油原油中通过蒸馏提取各种轻油(例如汽油、狄塞尔油等)及润滑油后的残留物进行加工而成的。 1.1石油沥青的成分石油沥青是由许多高分子烃化合物及其非金属(主要为氧、硫、氮等)诱导体组成的复杂混合物。 把沥青胶中的化学成分和性质极为接近、与物理力学性质有一定关系的成分分为几组，把这些个的组称为“成分”。 沥青胶中各成分的主要特性如下： ()油分。 油从鹅黄色可以分为红褐色的油状液体，是沥青胶中分子量最小密度最小的成分，密度在0.71.0cm3之间。 在170度长时间加热的话油分会挥发。 油分可溶于石油精、二硫化碳、二氯甲烷、苯、四氧化碳、丙酮等有机溶剂，但不溶

2、于酒精。 油分会给沥青胶带来流变性。 ()树脂(沥青胶润滑工)。 沥青胶润滑工膏为黄色至黑褐色粘稠物质(半固体)，分子量大于油分(6001000 )，密度为1.01.1gcm3。 大部分沥青胶橡胶是中性树脂。 中性树脂可溶解于二氯甲烷、汽油、苯等有机溶剂中，但不易溶解于醇和丙酮中，或溶解度低，对沥青胶具有良好的粘接性、塑性、流变性. 中性树脂的含量越多，石油沥青的延度和粘合力等质量越好。 另外，沥青胶树脂中还含有少量的酸性树脂，即沥青胶酸和沥青胶酸无水物，是沥青胶中的表面活性物质。 改善石油沥青对矿物材料的润湿性，特别是提高对碳酸盐类岩石的密合性，有利于石油沥青的乳化性。 沥青胶的脂膏使石油沥

3、青具有良好的塑性和粘结性。 ()地沥青胶质(沥青胶质)。 地沥青胶质是从深褐色到黑色的固体不定形物质(固体粉末)，分子量比树脂大(1000以上)，密度比1 gcm3大，不溶于醇、正戊烷，但溶解于三氯甲烷和二硫化碳，染色力强，对光的易感性强，感光后不溶。 地沥青胶质是决定石油沥青温度易感性、粘性的重要组成部分，其含量越多，软化点越高，粘性越大，即越硬、越脆。 另外，与石油沥青中含有的沥青碳类似的碳物，在石油沥青中分子量最大。 降低石油沥青的粘合力石油沥青也含有蜡，在降低石油沥青的粘合性和塑性的同时，对温度特别敏感(即温度稳定性差)。 所以蜡是石油沥青的有害组分。 1.2石油沥青的胶体结构油分、树

4、脂和地沥青胶质是石油沥青三种成分，其中油分和树脂相互溶解，树脂被地沥青胶质润湿，可以在地沥青胶质的超微粒子表面形成树脂薄膜。 所以石油沥青的结构以地沥青质为核心，周围吸附一部分树脂和油分的相溶物构成胶体，无数胶体分散在油分中形成胶体结构。 根据沥青胶中各成分的相对比例，胶体结构可以分类为溶胶型、凝胶型、溶解凝胶型3种。 溶胶结构。 地沥青胶质含量少，胶团间完全没有重力或引力小，随外力发展的变形特性与粘性液体相同。 直馏沥青胶的结构以溶胶结构居多。 (2)凝胶结构。 凝胶结构地的沥青胶质含量多，凝胶间有引力形成立体网状，地沥青胶质分散在网格间，外力作用下弹性效应显着。 氧化沥青多属于凝胶结构。

5、(3)溶一凝胶结构介于溶胶和凝胶之间，有很多树脂，凝胶之间有一定的吸引力，在常温下受力变形的最初阶段显示出明显的弹性效果，变形增加到一定的值，形成有衰减的粘性流动。 几乎所有的优质道路沥青胶都配有溶胶型结构，具有黏弹性和触变性，因此也称为弹性溶胶。 1.3石油沥青的技术性质(1)粘性石油沥青的粘性也称为粘性。粘性应该用绝对黏性系数表示，但由于其测定方法复杂，所以在工序中常用相对粘度(条件黏性系数)表示粘性，用针入度表示粘稠(半固体或固体)的石油沥青，用粘性度表示液体石油沥青。 粘稠的石油沥青的针入度，在规定温度(25 )的条件下，以规定质量(100 )的标准针，用在规定时间(s )内贯穿试样中

6、的深度表示，单位为1/10mm。 针入度反映了石油沥青对剪切变形的抵抗力。 针入度的值越小表示黏性系数越大。 (P317图6-1 )粘性度是以秒表示一定量的液体沥青胶在某温度下经由一定直径的小孔流出50cm3所需的时间。 常用符号“CdtT”表示粘性，其中为小孔直径(mm )、试样温度、50 cm3沥青胶流出的时间。 有10、mm三种，通常为25或60。 所谓()塑性塑性是指石油沥青不会因外力而破坏地变形，即使除去外力也能保持变形后的形状的性质。 由于沥青胶的塑性对冲击振动载荷具有一定的吸收能力，能够降低摩擦时的噪声，因此沥青胶是优良的道路路面材料。 石油沥青的塑性用延度表示。 延度越大，塑性

7、越好。 延度测定是将沥青胶制成“”字状的标准试样，放入延度修正内的25水中，以5cmmin的速度拉伸，用截断时的拉伸长度表示，单位用cm修正。 (P319图6-2 )、()温度易感性温度易感性是指石油沥青的粘性和塑性随温度升降而变化的性能。 由于沥青胶是高分子非晶质体热塑性物质，因此没有一定的熔点。 沥青胶的粘性和塑性随温度变化而变化。 石油沥青中地沥青质含量多时，其温度易感性小。 在工序中使用时，多添加滑石粉、石灰石粉等矿物填充剂来降低温度易感性。 如果沥青胶中含有的蜡量多，温度高(60左右)就发生流动，温度低就硬容易破裂。 温度易感性用软化点指标表示。 由于沥青胶材料从固体到液体有一定的相

8、变间隔，把其中的某一状态作为从固体到粘流化态的转变的起点，把相应的温度称为沥青胶的软化点。 一般用环和球法测定沥青胶的软化点。 将沥青胶试样放入规定尺寸(直径15.88mm、高度mm )的铜环内，在试样上放置标准钢球(直径9.53mm、质量3.5 )，浸在水或甘油中，以规定的速度升温(min )，沥青胶软化而下垂至规定距离(25.4mm )，此外， 沥青胶的脆点是反映温度易感性的另一个指标，它是沥青胶从高弹状态转变为玻璃态过程中某一规定状态的相应温度，该指标主要反映了沥青胶的低温变形能力。 在严寒地区使用的沥青胶必须考虑到沥青胶的脆弱。 沥青胶的软化点越高，脆点越低，沥青胶的温度易感性变小。

9、大气稳定性石油沥青是由于热、日光、氧和湿气等大气要素的长期综合作用而具有抗老化性能，被称为大气稳定性。 也是沥青胶材料的耐久性。 在大气因素的综合作用下，沥青胶中各成分不断变化，低分子化合物逐渐减少高分子物质，即油分和树脂，沥青胶物质逐渐增加。 石油沥青随着时间的推移，流变性和塑性逐渐减少，硬脆性逐渐增大变脆。 这个过程被称为石油沥青的“老化”。 因此，大气稳定性是沥青胶老化的耐受力。 石油沥青的大气稳定性通过加热蒸发损失百分率和加热前后的针入度比进行评价。 其测定方法为，先测定沥青胶试样的质量及其针入度，然后将试样装入电烤箱，在160下加热蒸发h，蒸发制冷后测定其质量和针入度。 计算蒸发损失

10、质量占原来质量的百分率，测定被称为蒸发损失百分率的蒸发后的针入度相对于原针入度的百分率，称为蒸发后的针入度比。蒸发损失百分率越小，蒸发后的针入度比越大，表示沥青胶的大气稳定性越好，即老化越慢。 这些个的四个性质是石油沥青材料的主要性质，前三个是区分石油沥青品种的依据。 此外，为了评价沥青胶质量、确保施工安全，还必须了解石油沥青的溶解度、燃点、燃点等性质。 1.4石油沥青的技术标准和应用()石油沥青的技术标准按照我国当前的石油沥青标准，工程建设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。 不同石油沥青技术指标的要求如表6-1、6-2、6-3所示。 从表6-

11、1、6-2、6-3可以看出，道路石油沥青、建筑石油沥青、普通石油沥青都是以针入度的指标来划分品牌的。 在同一品种的石油沥青材料中，品种越小，沥青胶越硬，品种越大，沥青胶越软。 随着云同步品牌的增加，沥青胶粘性减少(针入度增加)、塑性增加(延度增加)、温度易感性增加(软化点降低)、表6.1重交通道路石油沥青技术要求(GB50092-1996 )、表6.2道路石油沥青技术要求(GB50006) (2) 在选择石油沥青的应用沥青胶材料时，根据工程性质(房屋、道路、防腐)和当地的气候条件、地点的工程部位(屋顶、地下)选择不同品种和品种的沥青胶。 多为道路石油沥青品种，主要用于道路路面和工厂地板等工程，

12、将沥青胶混凝土、沥青胶混合材料和沥青砂浆等混合使用。 建筑石油沥青粘性大，耐热性好，但塑性小，主要用于油毡、油纸、防水涂料、沥青胶橡胶的生产。 大部分这些个用于屋顶和地下防水沟的防水、防腐及管道防腐等工程。 在屋顶防水施工方面，请注意防止过度软化。 为了避免夏潮，屋顶用沥青胶材料的软化点必须比当地气温下屋顶能达到的最高温度高20以上。 但是，软化点也不要选得太高。 冬天的低温又硬又脆，很容易裂开。 对于不易受温度影响的部分，可选择品牌较大的沥青胶。 普通的石油沥青含蜡量多，其一般含量大于5，有的高达20以上(称为多蜡石油沥青)，因此温度易感性大，工程中不能单独使用，只能与其他种类的石油沥青配合

13、使用。 2、煤沥青煤沥青是焦化厂或瓦斯气体厂的副产品。 关于烟煤干馏过程中的挥发物质，把凝聚的黑色粘性液体称为煤焦油，煤焦油通过分馏加工提取轻柴油、中油、重油、蒽酮油后，得到的残渣为煤沥青。 2.1煤沥青的特性煤沥青的主要成分分为油分、脂胶、游离碳等，多含有少量酸、碱物质。 由于煤沥青成分和石油沥青不同，其性能也不同，主要温度易感性大，大气稳定性差，塑性差。 煤沥青中的酸、碱物质都是表面活性素，含有大量表面活性素，与矿物表面的附着力好，防腐性好。 含有苯酚、蒽等有毒物质，防腐能力强，适用于木材的防腐处理。 2.2煤沥青和石油沥青的鉴别方法2.3煤沥青的应用煤沥青具有良好的防腐能力、良好的粘结能

14、力。 因此，可用于防腐涂料、胶粘剂、防水涂料、油浆的制备、油毡的制作等。 表6.4煤炭沥青胶和石油沥青的简易鉴别方法，3 .改性石油沥青3.1矿物填料改性沥青在沥青胶中添加了一定量的矿物填料，提高了沥青胶的粘性和耐热性，减少了沥青胶的温度易感性，同时减少了沥青的消费量，主要适合沥青的生产。 ()常用矿物填充剂矿物填充剂有粉状和纤维状两种，常用有滑石粉、石灰石粉、硅藻泥、石棉垫绒和云母粉等。由于矿物填充材料的改性反应历程沥青胶对矿物填充材料的润湿和吸附作用，沥青胶可在矿物粒子(或纤维)表面以单分子状态排列，形成结合力强的沥青胶薄膜，被称为“结构沥青胶”。 结构沥青胶具有较高的粘性和耐热性等，矿物

15、填充材料的配合量适当，一般配合量为时，可形成适当的结构沥青胶膜层。 3.2树脂改性沥青胶用树脂改性石油沥青可以改善沥青胶的耐寒性、耐热性、粘合性和不透气性。 生产卷材、密封材料、防水涂料等产品时需要。 常用的树脂有古马隆树脂、聚乙烯管、多甲基乙烯、酚醛树脂及天然松香等。 在3.3橡胶改性沥青()氯丁橡胶改性沥青石油沥青中配合氯丁橡胶，可以大幅度改善气密性、低温柔软性、耐药性、耐光性、耐臭氧杀菌性、耐候性和阻燃性等。 氯丁橡胶的配合方法有溶剂法和水磨粉机法。 溶剂法是将氯丁橡胶溶解在甲苯等规定溶剂中形成溶液后，配合到液状沥青胶中均匀混合即可。 水乳法是将橡胶和石油沥青分别制成乳液，然后均匀混合使

16、用。 (2)丁基橡胶改性沥青胶丁基橡胶沥青的制备方法类似于氯丁橡胶沥青。 ()热塑性苯乙烯环氧丁烷橡胶(SBS )改性沥青SBS热塑性橡胶兼具橡胶和塑料的特性，常温下具有橡胶的弹性，高温下像塑料一样熔融流动，成为可塑材料。 因此，采用橡胶改性沥青胶，耐高、低温性能均显着提高。 ()再生胶改性沥青再生胶配合在石油沥青中，同样可以大幅度提高石油沥青的气密性、低温柔软性、耐光性、热和臭氧杀菌性、耐候性，而且价格低廉。 第二节沥青胶类防水材料1 .沥青胶防水卷材原纸和浸渍了在玻璃布、棉布、棉麻织物等面团儿中浸渍了石油沥青(或焦油沥青胶)的卷筒状材料的卷材(有胎卷材)。 将石棉、橡胶粉等配合到沥青胶材料

17、中，碾压而制成的辊状材料称为辊压卷材(轮胎卷材)。 这两种卷材统称为沥青胶防水卷材。 1.1将使用普通原纸的基层油毡和油纸低软化点沥青胶浸渍原纸制作的无涂层的纸轮胎防水卷材称为油纸，进一步以高软化点沥青胶对油纸的两面进行涂层，如果散布隔离材料，则以被称为油毡的原纸1m2的质量克数， 油毡分为200、350和500三种符号，油纸分为200和350两种符号。 1.2新型沥青胶防水卷材新型沥青胶防水卷材主要有麻布毡、石棉布毡、纤维玻璃布毡、合成纤维布毡等。 这些个毡的制作方法与纸轮胎毡相同，但其极限拉伸强度、耐久性等远优于纸轮胎毡，适用于要求防水性、耐久性和防腐性的工程。 SBS改性沥青柔性油毡是近

18、年来生产的弹性体沥青胶防水卷材，以聚酯类化合物纤维非织造布为胎体，以橡胶改性沥青为面层，以塑料薄膜为分离器，在油毡表面上附着磨粒。 其抗撕裂强度比纤维玻璃轮胎毡大1517倍，抗刺穿性大1519倍，既可在欧珀莱胶粘剂进行冷贴工程，又可在汽油喷雾器进行热熔工程，是目前性能最好的毡之一。 2 .沥青胶系防水涂料2.1乳化沥青胶乳化沥青胶为沥青胶用微粒(粒径m左右)分散于有乳化剂的水中的乳胶体。 调制时，首先在水中加入少量乳化剂，将沥青胶热熔融后，缓慢注入，高速搅拌到云同步中，使沥青胶分散在微粒中，使乳化剂均匀分布在溶解后的水中。 乳化剂分子的一端强烈吸附在沥青胶微粒的表面上，另一端与水分子很好地结合，产生有益的桥梁作用