第九章沥青材料第九章沥青材料 v沥青是一种有机胶凝材料，高分子碳氢沥青是一种有机胶凝材料，高分子碳氢 化合物和非金属衍生物的混合物化合物和非金属衍生物的混合物沥 青v沥青是憎水材料，具有良好的粘结性、沥青是憎水材料，具有良好的粘结性、耐酸、碱、盐腐蚀性耐酸、碱、盐腐蚀性地 沥 青焦油沥青 天然沥青石油沥青煤沥青页岩沥青 一、石油沥青一、石油沥青 是石油原油经蒸馏提炼出各种轻质油品是石油原油经蒸馏提炼出各种轻质油品及润滑油以后的残留物，经加工而得及润滑油以后的残留物，经加工而得1 1、分类、分类按原油成分：石蜡基沥青、沥青基沥青、混合基沥青按原油成分：石蜡基沥青、沥青基沥青、混合基沥青按用途：道路沥青、建筑石油沥青、普通石油沥青按用途：道路沥青、建筑石油沥青、普通石油沥青状态状态颜色颜色褐色或黑褐色褐色或黑褐色常温下呈固态、半固态或粘性液态常温下呈固态、半固态或粘性液态由许多高分子碳氢化合物及其非金属衍生物组成的复杂混合物由许多高分子碳氢化合物及其非金属衍生物组成的复杂混合物用途用途成分成分组分组分石油沥青的三大组分石油沥青的三大组分组分组分状态状态作用作用 油分油分粘性液态粘性液态使沥青具有流动性使沥青具有流动性 树脂树脂粘稠状半固态粘稠状半固态使沥青具有塑性和粘结性使沥青具有塑性和粘结性 地沥青质地沥青质固态固态使沥青具有粘滞性和温度稳定性使沥青具有粘滞性和温度稳定性石油沥青的主要技术性质在工程中广泛用于防水、防潮、防腐、水工建筑及道路工程。在工程中广泛用于防水、防潮、防腐、水工建筑及道路工程。2 2、 石油沥青的组分、结构石油沥青的组分、结构 石油沥青的结构石油沥青的结构 a. 溶胶结构 b. 溶凝胶结构 c. 凝胶结构决定结构类型的因素决定结构类型的因素: : a. 组分的相对含量 b. 温度 溶胶结构凝胶结构地沥青质树脂质油分树脂质 沥青胶体结构示意图粘滞性粘滞性大大气气稳定性稳定性温度敏感性温度敏感性塑性塑性石油沥青石油沥青的的技术性质技术性质粘滞性粘滞性塑性塑性3 3、石油沥青的技术性质、石油沥青的技术性质石油沥青的粘滞性石油沥青的粘滞性衡量指标衡量指标定义定义影响因素影响因素石油沥青的粘滞性石油沥青的粘滞性定义定义返回返回粘滞性又称粘性，反映石油沥青在外力作用下，粘滞性又称粘性，反映石油沥青在外力作用下， 抵抗变形的能力。抵抗变形的能力。石油沥青的粘滞性石油沥青的粘滞性衡量指标衡量指标液态沥青：用粘滞度表示，指液态沥青在一定温度液态沥青：用粘滞度表示，指液态沥青在一定温度(25(25或或6060）下，经规定直径的孔洞（）下，经规定直径的孔洞（3.5mm3.5mm或或10mm10mm）漏下）漏下50mL50mL所需要的时间，用符号所需要的时间，用符号C Ct td dT T表示。表示。粘滞度粘滞度C Ct td dT T ，粘滞性，粘滞性返回返回 针入度针入度沥青标准针 沥青针入度测定示意图固态或半固态沥青：用针入度表示，指在温度为固态或半固态沥青：用针入度表示，指在温度为25的条的条件下，以质量件下，以质量100g的标准针，经的标准针，经5s沉入沥青中的深度（每深沉入沥青中的深度（每深入入0.1mm为为1）。）。针入度针入度 ，粘滞性，粘滞性石油沥青的粘滞性石油沥青的粘滞性影响因素影响因素u组分：组分：地沥青质地沥青质含量含量 ，粘滞性，粘滞性 u温度：温度温度：温度 ，粘滞性，粘滞性返回返回石油沥青的塑性石油沥青的塑性衡量指标衡量指标定义定义影响因素影响因素石油沥青的塑性石油沥青的塑性定义定义塑性指石油沥青在外力作用下变形而不破坏，塑性指石油沥青在外力作用下变形而不破坏， 除去除去外力后，仍能保持变形后的形状的性质。外力后，仍能保持变形后的形状的性质。返回返回衡量指标衡量指标用延伸度表示，简称为延度。延伸度是将石油沥青标准用延伸度表示，简称为延度。延伸度是将石油沥青标准试件在规定温度（试件在规定温度（25）和规定速度（）和规定速度（5cm/s）的条件下）的条件下在延度仪上进行拉伸，以试件拉断时的伸长值（在延度仪上进行拉伸，以试件拉断时的伸长值（cm）表示。）表示。延伸度延伸度 ，塑性，塑性返回返回石油沥青的塑性石油沥青的塑性影响因素影响因素组分：树脂含量组分：树脂含量 ，塑性，塑性温度：温度温度：温度 ，塑性，塑性返回返回拉伸速度：拉伸速度拉伸速度：拉伸速度 ，塑性，塑性 石油沥青的塑性石油沥青的塑性石油沥青的温度敏感性石油沥青的温度敏感性衡量指标衡量指标定义定义影响因素影响因素工程实际工程实际定义定义温度敏感性指石油沥青的粘滞性和塑性随温度温度敏感性指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。升降而变化的性能。返回返回温度敏感性小：温度敏感性小：粘滞性和塑性随温度的变化大粘滞性和塑性随温度的变化大粘滞性和塑性随温度的变化小粘滞性和塑性随温度的变化小石油沥青的温度敏感性石油沥青的温度敏感性温度敏感性大：温度敏感性大： 标准球标准球沥青沥青 沥青软化点测定示意图D=9.53H=25.4衡量指标衡量指标用软化点表示，指沥青受热由固态转变为具有一定流动性用软化点表示，指沥青受热由固态转变为具有一定流动性膏体时的温度（膏体时的温度（）。）。软化点软化点 ，温度敏感性，温度敏感性石油沥青的温度敏感性石油沥青的温度敏感性影响因素影响因素组分：地沥青质含量组分：地沥青质含量 ，温度敏感性，温度敏感性石蜡含量：石蜡含量石蜡含量：石蜡含量 ，温度敏感性，温度敏感性返回返回石油沥青的温度敏感性石油沥青的温度敏感性返回返回工程实际工程实际工程中应用的沥青软化点不能太低，否则夏季易产生变形，工程中应用的沥青软化点不能太低，否则夏季易产生变形，甚至流淌；但也不能太高，否则太硬，不易施工，冬季易发甚至流淌；但也不能太高，否则太硬，不易施工，冬季易发生脆裂现象。生脆裂现象。石油沥青的温度敏感性石油沥青的温度敏感性定义定义大气稳定性指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等大气大气稳定性指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等大气因素长期综合作用下，抵抗老化的性能。因素长期综合作用下，抵抗老化的性能。返回返回沥青的老化指沥青的老化指 沥青在大气因素的长期综合作用下，逐渐沥青在大气因素的长期综合作用下，逐渐失去粘滞性、塑性而变硬变脆的现象。失去粘滞性、塑性而变硬变脆的现象。石油沥青的大气稳定性石油沥青的大气稳定性组分组分:油分油分树脂树脂地沥青质地沥青质性能性能:密度密度 粘结力粘结力 塑性塑性 脆性脆性 甚至开裂甚至开裂,失去防失去防水能力水能力.测定方法测定方法沥青的大气稳定性通过测定加热损失、加热前后针入度、软沥青的大气稳定性通过测定加热损失、加热前后针入度、软化点等性质的改变值来表示。化点等性质的改变值来表示。返回返回石油沥青的大气稳定性石油沥青的大气稳定性指标指标: 蒸发前后针入度比蒸发前后针入度比; 蒸发损失率蒸发损失率其他性质其他性质: 闪点闪点; 溶解度溶解度工程实例分析工程实例分析 初步判断是因沥青材料老化及低温所致：初步判断是因沥青材料老化及低温所致： 从裂缝的形状来看，沥青老化低温引起的裂缝大多为从裂缝的形状来看，沥青老化低温引起的裂缝大多为横向，且裂缝几乎为等距离间距。这与该路面破损情况横向，且裂缝几乎为等距离间距。这与该路面破损情况吻合。该路已修筑多年，沥青老化后变硬、变脆，延伸吻合。该路已修筑多年，沥青老化后变硬、变脆，延伸性下降，低温稳定性变差，容易产生裂缝、松散。在冬性下降，低温稳定性变差，容易产生裂缝、松散。在冬天，气温下降，沥青混合料受基层的约束而不能收缩，天，气温下降，沥青混合料受基层的约束而不能收缩，产生了应力，应力超过沥青混合料的极限抗拉强度，路产生了应力，应力超过沥青混合料的极限抗拉强度，路面便产生开裂。面便产生开裂。每到冬天，某沥青路面总会每到冬天，某沥青路面总会出现一些裂缝，裂缝大多是横出现一些裂缝，裂缝大多是横向的，且几乎为等距离间距的，向的，且几乎为等距离间距的，在冬天裂缝尤其明显。在冬天裂缝尤其明显。 石油沥青的标准、选用、掺配石油沥青的标准、选用、掺配质量标准道路石油沥青建筑石油沥青普通石油沥青200180140 100甲100乙60甲60乙3010756555针入度针入度 (25100g)(1/10)mm201300161 20012116091120811205180418025401025756555延度(25)/cm-1001009060704031.521.51软化点(环球法)/ 304535453848425242524555455570956080100其他略 石油沥青的技术标准牌号牌号: :按针入度划分按针入度划分, ,同时保证其他性能同时保证其他性能. . 石油沥青的选用石油沥青的选用条件条件:根据工程性质要求根据工程性质要求,使用部位使用部位,环境条件等选用环境条件等选用.原则原则:满足使用条件前提下满足使用条件前提下,选择牌号大的选择牌号大的,以延长使用寿命以延长使用寿命.石油沥青的掺配石油沥青的掺配 P1,P2: 分别为高软化点沥青和低软化点沥青的用量分别为高软化点沥青和低软化点沥青的用量,% T1,T2: 分别为高软化点沥青和低软化点沥青的软化点分别为高软化点沥青和低软化点沥青的软化点, T: 要求达到的沥青软化点要求达到的沥青软化点, 二、煤沥青二、煤沥青由由煤干馏得到的煤焦油经再加工而得到的产品煤干馏得到的煤焦油经再加工而得到的产品主要化学成分：未饱和的芳香族碳氢化合物及主要化学成分：未饱和的芳香族碳氢化合物及非金属衍生物的复杂混合物；组分有油分、固态非金属衍生物的复杂混合物；组分有油分、固态或液态树脂及游离碳等。或液态树脂及游离碳等。 煤沥青的特点煤沥青的特点(与石油沥青相比与石油沥青相比) a.密度大于石油沥青密度大于石油沥青; b.塑性差塑性差:自由碳和固体树脂含量高自由碳和固体树脂含量高; c.温度稳定性差温度稳定性差:可溶性树脂含量高可溶性树脂含量高; d.大气稳定性差大气稳定性差:易挥发的油分及化学不稳定成分含量高易挥发的油分及化学不稳定成分含量高; e.有毒有毒,有臭味有臭味,防腐能力强防腐能力强:含有酚和蒽等易挥发的有毒含有酚和蒽等易挥发的有毒成分成分; f.与矿质材料的粘结力大与矿质材料的粘结力大:表面活性物质较多表面活性物质较多. 煤沥青与石油沥青的鉴别煤沥青与石油沥青的鉴别方法方法煤沥青煤沥青石油沥青石油沥青密度密度大于大于1.1 g/m3 接近接近1.0 g/m3 锤击锤击音清脆音清脆,韧性差韧性差音哑音哑,有弹性有弹性,韧性韧性好好燃烧燃烧烟呈黄色烟呈黄色,有刺激气味有刺激气味烟无色烟无色,无刺激气无刺激气味味溶液颜溶液颜色色溶于溶于30至至50倍汽油或煤油倍汽油或煤油,滴于滤纸上滴于滤纸上,斑点分两圈斑点分两圈,呈内黑外棕或黄色呈内黑外棕或黄色同法溶解同法溶解,斑点均斑点均匀散开匀散开,呈棕色呈棕色 三、沥青改性三、沥青改性 以纯沥青为主制成的各种制品，在低温下的塑性和韧以纯沥青为主制成的各种制品，在低温下的塑性和韧性差、高温下的强度和稳定性低，且易老化使用寿命短的性差、高温下的强度和稳定性低，且易老化使用寿命短的缺点。因而更多使用改性沥青基材料。缺点。因而更多使用改性沥青基材料。1、氧化改性、氧化改性2、矿物填充料改性、矿物填充料改性3、聚合物改性、聚合物改性第二节防水材料一 防水卷材1 、沥青防水卷材、沥青防水卷材纸胎石油沥青防水卷材（简称油毡）是用低软化点石油沥青浸渍原纸，然后再用高软化点石油沥青涂盖油纸两面，再涂或撒以粉状或片状隔离材料制成。油毡分为200号、350号和500号三种标号；每一标号又分粉毡和片毡两种。 定义及分类定义及分类200号适用于简易防水防水、临时性建筑防水、建筑防潮及包装等；350号和500号粉毡适用于多层、叠层防水，片毡适用于单层防水。应用应用为了克服纸胎沥青油毡耐久性差、抗拉强度低等缺点，可用玻璃布等代替纸胎。玻璃布胎油毡的抗拉强度、耐久性等均优于纸胎油毡，柔韧性好、耐腐蚀性强，适用于耐久性、耐蚀性、耐水性要求高的工程。发展发展油毡油毡2、 高聚物改性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是以纤维织物或塑料薄膜为胎体，以合成高分子聚合物改性沥青为涂盖层，以粉状、粒状、片状或薄膜材料为防粘隔离层制成的防水卷材。定义定义高聚物改性沥青防水卷材克服了沥青防水卷材温度稳定性差、延伸率小的缺点，具有高温不流淌、低温不脆裂、拉伸强度高、延伸率较大等优良性能。常见的改性沥青防水卷材有SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物）、APP(无规聚丙烯)等。特性及品种特性及品种SBS改性沥青防水卷材改性沥青防水卷材SBS改性沥青防水卷材改性沥青防水卷材弹性体弹性体SBS改性沥青防水卷材改性沥青防水卷材3、 合成高分子防水卷材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料，加入适量的化学助剂和填充料等，经特定工序制成的。定义定义 合成高分子防水材料具有拉伸强度和抗撕裂强度高、断裂伸长率大、耐热性和低温柔性好、耐腐蚀、耐老化等一系列优异的性能，是新型高档防水材料。常见的有三元乙丙橡胶防水卷材、聚氯乙烯防水卷材、氯化聚乙烯防水卷材、氯化聚乙烯-橡胶共混防水卷材等。特性及品种特性及品种氯化聚乙烯橡胶共混防水卷材氯化聚乙烯橡胶共混防水卷材氯化聚乙烯防水卷材氯化聚乙烯防水卷材 防水涂料是指常温下呈黏稠状态，涂布在结构物表面，经溶剂或水分挥发，或各组分间的化学反应，形成具有一定弹性的连续、坚韧的薄膜，使基层表面与水隔绝，起到防水和防潮作用的物质。定义定义二二 防水涂料防水涂料防水涂料按成膜物质的主要成分分为沥青类、高聚物改性沥青类和合成高分子三类；按涂料的介质分为溶剂型、水乳型和反应型三类。分类分类单组分聚胺脂防水涂料单组分聚胺脂防水涂料硅橡胶防水涂料硅橡胶防水涂料建筑密封材料（又称嵌缝材料）是指能够承受位移以达到气密、水密目的的而嵌入建筑接缝中的材料。定义定义三三 建筑密封材料建筑密封材料密封材料具有良好的粘结性、耐老化性和温度适应性；并具有一定的强度、弹塑性，能够长期经受被粘构件的收缩与振动而不破坏。密封材料能连接和填充建筑上的各种接缝、裂缝和变形缝。特性及品种特性及品种第三节第三节 沥青混合料沥青混合料3 3 沥青混合料的组成结构沥青混合料的组成结构 1 1 概述概述2 2 组成材料组成材料4 4 沥青混合料的技术性质沥青混合料的技术性质 5 5 沥青混合料的技术指标沥青混合料的技术指标 6 6 沥青混合料的配合比设计沥青混合料的配合比设计 创新能力培养创新能力培养创造性思维点拨创造性思维点拨沥沥青青路面的水路面的水损损害害 人们常可看到一种现象，以相同沥青混合料铺人们常可看到一种现象，以相同沥青混合料铺筑的道路，多雨、地下水较多的地段往往损坏更快、筑的道路，多雨、地下水较多的地段往往损坏更快、更严重。请予以讨论。更严重。请予以讨论。常见问题及解答常见问题及解答 6-1 6-1 为什么石油沥青使用若干年后会逐渐变得脆为什么石油沥青使用若干年后会逐渐变得脆硬，甚至开裂？硬，甚至开裂？ 6-2 6-2 为什么石油沥青与煤沥青不能随意混合？为什么石油沥青与煤沥青不能随意混合？ 6-1 6-1 解答解答6-2 6-2 解答解答