第七章 沥青和沥青混合 料7.1 7.1 沥沥 青青1 沥青的定义：沥青作为一种憎水性的有机胶凝材料，是由多 种有机化合物构成的复杂混合物。 2 2 沥青的物理性质：形状：在常温下是粘稠状的液体、半固体或固 体；颜色：呈辉亮褐色以至黑色；具有良好的不透水性、粘结性、塑性和抗冲击 性、耐化学腐蚀性，电绝缘体；能溶解于二硫化碳、苯等有机溶液。3 3 沥青按产源分类沥青按产源分类*在建筑工程中，石油沥青和煤沥青应 用较广泛.7.1.1 7.1.1 石油沥青石油沥青1 定义：石油沥青是石油经蒸馏等工序提炼出各种石油 产品（如汽油、煤油、柴油和润滑油等）后的残 留物，再经过加工而得到的物质。2 石油的组分：石油沥青是由多种高分子的碳氢化合物及其衍 生物组成的复杂混合物。 从化学上分析，沥青的主要成分是碳和氢； 从使用的角度出发，沥青的组分主要有油 分、 树脂和地沥青质。3 油分、 树脂和地沥青质的作用油分：是淡黄色至红褐色的粘性液体。它是决定沥青流动性的组分；树脂：为黄色至黑褐色的沾稠状半固体，它是 决定沥青塑性和粘结性的组分；地沥青质：是深褐色至黑褐色无定形固体粉末 ，它是决定沥青粘性和温度稳定性的组分。n思考：石油沥青的三大组分及其特性。石油沥青 的组分与其性质有何关系？（1）油分。 油分为淡黄色至红褐色的油状液体，是沥青中分子量最小 和密度最小的组分，密度介于0.71.0cm3之间。 在170较长时间加热，油分可以挥发。 油分能溶于石油醚、二硫化碳、三氯甲烷、苯、四氧化碳 和丙酮等有机溶剂中，但不溶于酒精。 油分的多少决定了沥青的流动性。()树脂（沥青脂胶）。 沥青脂胶为黄色至黑褐色粘稠状物质（半固体）; 分子量比油分大（6001000），密度为1.0 1.1gcm3。 沥青中树脂含量增加，石油沥青的延度和粘结力等品 质愈好。 （）地沥青质（沥青质）。地沥青质为深褐色至黑色固态无定形物质（固体粉 末）; 分子量比树脂更大（1000以上），密度大于1 gcm3 ，不溶于酒精、正戊烷，但溶于三氯甲烷和二硫化碳 ，染色力强， 对光的敏感性强，感光后就不能溶解 。 地沥青质是决定石油沥青温度敏感性、粘性的重要组 成部分。n石油沥青的组分与其性质的关系:油分赋予沥青以流动性。沥青树脂使石油沥青具有良好的塑性和粘 结性。地沥青质含量愈多，则软化点愈高，粘性 愈大，即愈硬脆。 4 石油沥青的胶体结构n 油分、树脂和地沥青质是石油沥青的三大组 分;其中油分和树脂可以互相溶解，树脂能浸润地 沥青质，并在地沥青质的超细颗粒表面形成树脂薄 膜。n石油沥青的结构:以地沥青质为核心，周围吸附部分树脂和油分的 互溶物而构成胶团，无数胶团分散在油分中而形成 胶体结构。根据沥青中各组分的相对比例不同，胶体结构可 分为:溶胶型、凝胶型和溶凝胶型三种类型。n（1）溶胶结构。地沥青质含量较少，胶团间完全没有引力或 引力很小，在外力作用下随时间发展的变形特性与粘性液体一 样。直馏沥青的结构多为溶胶结构。n（2） 凝胶结构。凝胶结构地沥青质含量很多，胶团间有引 力形成立体网状，地沥青质分散在网格之间，在外力作用下弹 性效应明显。氧化沥青多属于凝胶结构。n（3）溶一凝胶结构:介于溶胶与凝胶之间，并有较多的树脂 ，胶团间有一定吸引力，在常温下受力变形的最初阶段呈现出 明显的弹性效应，当变形增加到一定数值后，则变为有阻尼的 粘性流动。n 大部分优质道路沥青均配成溶凝胶型结构，具有粘弹性 和触变性，故亦称弹性溶胶。5 石油沥青的技术性质（1）防水性：石油沥青是憎水性的胶凝材料，本身 结构致密，不溶于水； （2）粘性：粘性是指沥青在外力作用下，抵抗变 形的能力。同时粘性也是沥青软硬、稀稠程 度的反映；石油中地沥青质含量较多时，粘 性较大；温度下降时，粘性较大。|粘滞性 对使用粘稠（半固体或固体）的石油沥青用针入度表 示，对液体石油沥青则用粘滞度表示。 粘稠石油沥青的针入度:是在规定温度（25）条件下，以规定 质量（100）的标准针，在规定时间（s）内贯入试样中的深 度来表示，单位以1/10mm计。针入度反映了石油沥青抵抗剪切 变形的能力。针入度值越小，表明粘度越大。 粘滞度: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50cm3所需的时间，以秒表示。 常用符号“Cdt T”表示粘滞度，其中为小孔直径（mm）， 为试样温度，为流出50 cm3沥青的时间。有10、mm 三种，通常为25或60。（3）塑性n 塑性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。n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。n 石油沥青的塑性用延度表示。延度愈大，塑性 愈好。n延度测定是把沥青制成“”字形标准试件，置于 延度仪内25水中，以 5cmmin的速度拉伸，用 拉断时的伸长度来表示，单位用cm计。（4）温度敏感性：沥青的粘性和塑性的大 小都与温度高低有很大关系，随着温度的升 高，粘性降低，塑性增加。因此，我们把沥青的粘性和塑性随温度的 变化而变化的性能称为温度敏感性。n石油沥青中地沥青质含量较多时，其温度 敏感性较小。沥青中含蜡量较多时，则会产 生温度较高（60左右）时就发生流淌，在 温度较低时又易变硬开裂。n在工程中使用时往往加入石灰石粉等矿物 填料，以减小其温度敏感性。（5）大气稳定性（亦称抗老化性）： 大气稳定性是指沥青长期在阳光、空 气、温度等综合作用下，性能稳定的 程度。沥青的老化：是指沥青在阳光、空气和温度的长期综 合作用下，渐渐失去粘性、塑性，而变硬变脆的现象。 大气稳定性的好坏，反映了沥青使用寿命的长短和 耐久性的好坏。防止办法：1）增加石油中地沥青质的含量；2）降 低沥青中石蜡杂质的含量；3）设计中尽量选择小牌号 的沥青；4）加入石灰石粉等矿物填料进行改性处理。4石油沥青的分类及其应用： （1）石油沥青分三种：建筑沥青，道 路沥青以及普通石油沥青。建筑石油沥青：建筑石油沥青粘性较大，耐热性较 好，但塑性较小，主要用作制造油毡、油纸、防水涂 料和沥青胶。它们绝大部分用于屋面及地下防水沟槽 防水、防腐蚀及管道防腐等工程。对于屋面防水工程 ，应注意防止过分软化；道路石油沥青：道路石油沥青牌号较多，主要用于 道路路面或车间地面等工程，一般拌制成沥青混凝土 、沥青拌合料或沥青砂浆等使用；普通石油沥青：含石蜡量比较高，性能较差，在建 筑工程中一般不单独使用，可与其他沥青掺和使用n思考： 怎样划分石油沥青的牌号？牌号大小与 沥青主要技术性质之间的关系怎样？n解 : n石油沥青按针入度指标来划分牌号，牌号数字 约为针入度的平均值。n常用的建筑石油沥青和道路石油沥青的牌号与 主要性质之间的关系是：牌号愈高，其粘性愈小 （针入度越大），塑性愈大（即延度越大），温 度稳定性愈低（即软化点愈低）。n评注严格地讲，石油沥青的牌号是按沥青的 针入度、延度和软化点指标来划分的。 一般来说，牌号越大，针入度和延性越大，而软 化点降低，因此，牌号高的沥青易软化，即温度 敏感性大，但塑性良好，质地柔软；低牌号的沥 青，其性能相反； 牌号小的沥青一般用于温热或受热部位； 牌号中等的沥青，使用于寒冷或受晒、冬冻、 地下防潮的部位； 高牌号的沥青应用于一些不易受温度影响的部 位。思考： 土木工程中选用石油沥青牌号的原 则是什么？在地下防潮工程中，如何选择石 油沥青的牌号？5 ，石油沥青的掺配与稀释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，但不能与煤沥青相掺。两 种石油沥青的掺配比例可用下式估算：式中 1较软石油沥青用量（）；2较硬石油沥青用量（）；掺配后的石油沥青软化点（）；1较软石油沥青软化点（）；2较硬石油沥青软化点（）。【例】某建筑工程屋面防水，需用软化点为75 的石油沥青，但 工地仅有软化点为95和25的 两种石油沥青，问应如何掺配？ 解： 掺配时较软石油沥青（软化点为25）用量为：较硬石油沥青（软化点为95）用量为：Q2=100%-Q1=71.4%n补充内容： 煤沥青n煤沥青是炼焦厂或煤气厂的副产品。烟煤在干馏 过程中的挥发物质，经冷凝而成黑色粘性液体称为 煤焦油，煤焦油经分馏加工提取轻油、中油、重油 以后，所得残渣即为煤沥青。n煤沥青的特性：n主要表现在温度敏感性大，大气稳定性较差，塑 性较差。n煤沥青中的酸、碱物质都是表面活性物质，由于 含表面活性物质较多，故与矿料表面的粘附力较好 ；防腐性好。n因含酚等有毒物质，防腐蚀能力较强，故适用于 木材的防腐处理。n 煤沥青与石油沥青的鉴别方法n煤沥青的应用煤沥青具有很好的防腐能力、良好的粘结 能力。因此可用于配制防腐涂料、胶粘剂、 防水涂料，油膏以及制作油毡等。7.1.2 改性沥青土木工程中应用的沥青有下述要求：高温下具有足够的强度；低温下具有良好的柔韧性；良好的抗老化性能；与各种矿物材料具有良好的粘结性。q沥青改性的目的：使沥青具有 良好的综合性能，满足工程使用 的需要n沥青改性的方法： （1）矿物填充料改性：在沥青中加入一定数量的 矿物填充料，相应提高沥青的粘性和耐热性，并增 强沥青抗老化性能； （2）聚合物改性：在沥青中加入聚合物，提高沥 青的强度、塑性、抗老化性能等； （3）其他改性：1）再生橡胶改性沥青；2）橡胶和树脂共混改性沥青等。n7.2 沥青基防水材料n1. 沥青防水卷材n凡用原纸或玻璃布、石棉布、棉麻织品等胎料浸 渍石油沥青（或焦油沥青）制成的卷状材料，称为 浸渍卷材（有胎卷材）。将石棉、橡胶粉等掺入沥 青材料中，经碾压制成的卷状材料称为辊压卷材（ 无胎卷材）。这两种卷材通称沥青防水卷材。n1.1 油毡和油纸n油毡一般用于多层防水层的各层；n油纸一般用于建筑防潮或多层防水层的最下层。1.2 新型有胎沥青防水卷材其中SBS改性沥青柔性油毡是近年来生 产的一种弹性体沥青防水卷材，是目前性 能最佳的油毡之一。其抗拉强度、耐久性 等都比纸胎油毡好得多，适用于防水性、 耐久性和防腐性要求较高的工程。 1.3 APP改性沥青防水卷材 主要适合于高温或有强烈太阳辐射地区的 建筑物防水。 1.4 合成高分子防水卷材主要用于屋面防水，也用于水池、堤坝等 防水工程。n2. 沥青基防水涂料n2.1 乳化沥青n 乳化沥青是沥青以微粒（粒径 m左右）分散在有乳化剂的水中而成 的乳胶体。n 乳化沥青可涂刷或喷涂在材料表面作 为防潮或防水层，也可粘贴玻璃纤维毡 片（或布）作屋面防水层，或用于拌制 冷用沥青砂浆和沥青混凝土。n2.2橡胶沥青防水涂料n 橡胶沥青防水涂料是以沥青为基料，加 入改性材料橡胶和稀释剂及其他助剂等而制 成的粘稠液体。n 橡胶沥青防水涂料的特点是耐水性强。 适用于基层易开裂的屋面防水层。n又因其耐化学腐蚀性好，故也可作木材、 金属管道等的防腐涂层。3. 沥青胶与冷底子油 3.1沥青胶n沥青胶是在熔（溶）化的沥青中加入粉状 或纤维状的填充料经均匀混合而成。n沥青胶有热用和冷用的两种，一般工地施 工是热用。配制热用沥青胶时，先将矿粉加 热到100110，然后慢慢地加入已熔化的 沥青中，继续加热并搅拌均匀即成。n热用沥青胶用于粘结和涂抹石油沥青油毡 。n冷用时需加入稀释剂将其稀释后于常温下 施工应用，它可以涂刷成均匀的薄层3.2冷底子油n冷底子油是用汽油、煤油、柴油、工 业苯等有机溶剂与沥青材料溶合制得的 沥青涂料。n它能渗入到混凝土、砂浆、木材等材 料的毛细孔隙中，待溶剂挥发后，便与 基材牢固结合，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。n因它多在常温下用作防水工程的打底