《建筑材料》教学课件-沥青及其防水制品

沥青及其防水材料,石油沥青焦油沥青高聚物改性沥青沥青基及改性沥青及防水材料,一种憎水性的有机胶凝材料。在常温下呈黑色或黑褐色的粘稠状液体、半固体或固体,沥青具有良好的不透水性、粘结性、抗冲击性，隔潮防水性、耐化学腐蚀性及电绝缘性等。广泛用于地下、屋面防潮、防水，及筑路、木材防腐、金属防锈工程。,按产源分,地沥青,焦油沥青,天然沥青石油沥青,煤沥青木沥青页岩沥青,煤、木、页岩干馏后得焦油，再经加工得到得沥青类物质。,石油经长期地球物理因素作用，轻质组分挥发和缩聚而成的沥青类物质,石油蒸馏后的残余物,第1节石油沥青,石油经蒸馏提炼出各种轻油（如汽油、柴油等）及润滑油以后的残留物，再经加工而得的产品。,石油沥青,一、石油沥青的组成,(一)化学组成由多种C、H化合物及其非金属(O、N、S)衍生物组成的及其复杂的混合物(主要C8087%,H=1015%)。(二)组分将石油沥青中化学、物理力学性质相近的成分或化合物作为一个组分(或组丛)，研究石油沥青的性质。,石油沥青,二、石油沥青的结构,(一)胶体结构理论以地沥青质为核，树脂吸附于其表面，逐渐向外扩张，并溶于油分中，形成以地沥青质为核心的沥青胶团，无数胶团通过油分结合成胶体结构。沥青中各组分化学结构和含量不同，可形成以下三种胶体结构,溶胶型结构溶-凝胶型凝胶型,溶胶结构：油分和树脂，塑性、温感大，黏性小，开裂后的自愈能力强，胶团之间没有或很少有吸引力。凝胶结构：地沥青质，胶团外围膜层较薄，分子引力较大，不易产生滑动，塑性、温感小，黏性大，自愈能力差。建筑石油沥青多属此种结构。溶-凝胶结构：沥青中地沥青质含量适宜，胶团之间有一定的吸引力，性质介于溶胶与凝胶结构之间。道路石油沥青多属于此种结构。,(二)高分子溶液理论高分子溶液理论认为：沥青是以高分子量的地沥青质为溶质，以低分子量的沥青脂（树脂和油分）为溶剂的高分子溶液。,三、石油沥青的技术性质,(一)黏性(黏滞性)在外力或自重作用下，沥青低抗变形的能力。反映胶团间引力大小，即胶体结构致密程度。1.因素：地沥青质黏性大；温度黏性。2.表示方法：(1)针入度(固体或半固体)25，100g试针，5s,自由贯入深度(1/10mm)。(2)标准黏性计(液体沥青)在标准温度下，50ml液体沥青通过规定直径的小孔所用的时间(s),在外力作用下，产生变形，去除外力，仍保持变形后形状的性质。塑性大，沥青开裂后其自愈能力大。1.因素：树脂塑性；温度塑性。2.表示方法8字试件，25，5cm/min，试件拉断时伸长值(cm),(二)塑性,(三)温度敏感性(感应性),黏性和塑性随温度变化的程度。1.因素：地沥青质温感；石蜡温感。2.表示方法：反映沥青状态改变时温度。在规定试验条件下，沥青受热软化下垂至规定距离(25.4mm)时的温度()。,沥青是非晶体高分子物质，没有固定熔点，温度，其状态发生连续的变化，塑性，黏性，逐渐软化，此时的沥青如液体一样发生黏性流动。在这一过程中不同的沥青，其塑性和黏性变化程度也不同。如果性质变化程度小，则此沥青的温度敏感性小；反之，温度敏感性大。用于屋面防水的沥青材料，为了避免温度，发生流淌，或温度，发生硬脆，应用温度敏感性小的沥青。,沥青试样质量m1针入度1,160，5h,沥青试样质量m2针入度2,在众多不利因素(如阳光、热、空气等)综合作用下，沥青性能稳定程度。1.老化沥青中低分子组分向高分子组分转变，即油分和树脂减少，地沥青质增加，沥青的塑性降低，黏性增大，逐步硬脆、开裂现象称为沥青的“老化”。2.表示方法,(四)大气稳定性,蒸发损失率=(m1-m2)/m1，大气稳定性针入度比=2/1，大气稳定性,闪点：沥青加热至挥发的可燃气体遇火着火的最低温度；燃点：若继续加热，一经引火，燃烧能继续的最低温度。,(五)其它性质,(一)标准土木工程中使用的石油沥青有：建筑石油沥青、防水防潮石油沥青、普通石油沥青、道路石油沥青（即中、轻交通量道路石油沥青）、重交通量道路石油沥青等。沥青的牌号主要根据针入度、延度、软化点等划分，并用针入度值表示（防水防潮石油沥青除外）。同种石油沥青中，牌号愈大，针入度愈大(黏性愈小)、延度愈大(塑性愈大)、软化点愈低(温度敏感性愈大)、使用寿命愈长。,四、石油沥青的标准、选用、掺配,根据工程性质要求(房屋、防腐、道路)、使用部位、环境条件等进行，在满足使用条件前提下，应选大牌号的，以保证使用寿命较长。屋面防水工程，沥青的软化点应高于屋面温度2025，并适当考虑屋面坡度。建筑石油沥青的黏性较大、温感较小、塑性较小。主要用于生产或配制屋面与地下防水、防腐蚀等工程用的各种沥青防水材料(油毡、玛蹄脂等)。严寒地区屋面不宜单独使用l0号沥青。防水防潮石油沥青的温度稳定性优于建筑石油沥青。道路石油沥青多用于配制沥青砂浆、混凝土，用于路面、车间地面等。普通石油沥青含蜡多(5%)，温感大，不宜单用。,(二)石油沥青的选用,式中P1高软化点沥青的用量，%；P2低软化点沥青的用量，%T要求达到的软化点。T1高软化点沥青软化点值，；T2低软化点沥青软化点值，；,根据计算出的掺配比例，及其5%l0%的邻近掺配比例，分别进行不少于三组的试配试验，绘制出掺配比例软化点曲线，从曲线上确定实际掺配比例。,P1T1+P2T2=TP1+P2=1,(三)石油沥青的掺配,第2节煤沥青,煤沥青是煤焦油经蒸馏提炼出各种油分后的残余物。它的主要化学成分为芳香族化合物及其非金属(氧、硫、氮等)的衍生物组成的极其复杂和高度缩合的混合物煤沥青与石油沥青比较有如下特点：密度大，一般为1.11.26g/cm3塑性差。由于含有较多的自由碳和硬树脂，受力后易开裂，尤其在低温下易硬脆温度感应性大。由于含有较多可溶性的树脂，表现出热稳定性较低大气稳定性差。由于含有不饱和的芳香烃，它在周围介质(热、光、氧气等)作用下，老化过程较快与矿物质材料粘附力强有毒、有臭味，但防腐能力强煤沥青一般用于地下防水工程和防腐工程，以及道路用沥青混凝土。石油沥青和煤沥青不能混合使用，它们的制品也不能相互粘贴或直接接触,第3节高聚物改性沥青,应用于工程上的沥青必须具备较好的综合性能，以满足使用要求。如在低温下，具有一定的弹性和塑性；在高温下，应具有足够的强度、热稳定性及抗老化能力。常用树脂、橡胶等高分子材料对沥青进行改性，以达到使用要求。,高聚物改性沥青,一、树脂改性沥青,（一）PVC改性煤焦油将PVC在强烈搅拌下加入熔化的煤焦油中均化而成。高稳和低柔，抗拉、延伸、耐蚀、不透水和抗老化也有改善。（二）APP改性沥青将APP加入熔化沥青中，经强烈搅拌均化而成。软化点，低柔、化稳、冲击、抗老化（三）SBS改性沥青将SBS加入熔化沥青中，经强烈搅拌均化而成。具有热不粘冷不脆、塑性好、抗老化及稳定性高等优良性能。掺15%，常温下具橡胶弹性，延伸率200%，热塑性范围-25+100，低温柔性,二、橡胶改性沥青,高聚物改性沥青,橡胶是沥青的主要改性材料，因为沥青和橡胶的混溶性好，可使沥青具有类似橡胶的很多优点。如在高温下变形小，低温下具有一定的柔韧性。常用的橡胶有再生废橡胶和氯丁橡胶，此外还可使用丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶等,第4节沥青基及改性沥青基防水材料,沥青基及改性沥青基防水材料,建筑防水工程中，除直接使用沥青或改性沥青外，更多的是使用以它们为主的防水制品。一、基层处理剂(一)冷底子油组成：10号或30号石油沥青(3040%)+稀释剂(6070%)应用：涂刷基层材料表面，提高防水层与基底粘结力。注意防火。(二)乳化沥青组成：沥青+乳化剂+水（乳化过程+成膜过程）应用：用于防水底层，以代替冷底子油；也用于粘贴玻璃纤维网，拌制沥青砂浆和混凝土，防水防潮涂料。乳化沥青可在常温下施工。,乳化过程：热熔沥青在有乳化剂的水中强烈搅拌，使微小的沥青颗粒(16m)均匀分散在含有乳化剂的水溶液中所得到的稳定的悬浮体。乳化沥青的成膜由于水分蒸发，沥青微粒相互靠拢，使微粒间接触面积增大，逐渐使沥青微粒形成连续相而成膜。成膜速度主要与空气的温度与湿度、风速、基层的干燥情况等有关。,二、沥青胶(沥青玛蹄脂),沥青基及改性沥青基防水材料,组成：沥青(10号或30号)+矿物质粉(纤维)。掺入填料为了提高粘结性、耐热性、大气稳定性、柔韧性和抗裂性。技术性质：(1)耐热性(用耐热度表示)(2)粘结性(3)柔韧性标号：按耐热度、粘结力和柔韧性划分标号，用耐热度表示应用：主要用于粘贴防水卷材，也用于防水涂层、沥青砂浆防水层的底层及接头密封等。选用时应根据屋面坡度及历年室外最高气温等条件来选择。,技术性质(1)耐热性(用耐热度表示)将用2mm厚沥青胶粘合的两张油纸放在45斜面上，在一定温度放5h，沥青胶不应流淌，油纸不应相互滑动时的最高恒温温度即为耐热度。(2)粘结性在两张油纸之间涂2mm厚沥青胶慢慢撕开，若油纸与沥青胶脱离的面积粘结面积的1/2，则粘结性合格。(3)柔韧性在油纸上涂2mm厚的沥青胶，绕规定直径的圆棒，在2s内匀速绕成半圆，然后检查弯曲拱面处。若无裂纹，则为合格。,石油沥青玛蹄脂的技术要求(GB50207-94),沥青基及改性沥青基防水材料,三、改性沥青基建筑密封材料,(一)建筑防水沥青嵌缝油膏1.组成石油沥青+改性材料+填充材料，制成的一种用于建筑防水接缝的冷用膏状材料。常用的改性材料为废橡胶粉、桐油、磺化鱼油等。2.应用用于各种屋面板、空心板及墙板等的防水密封；也可用于混凝土跑道、车道、桥梁及各种构筑物的伸缩缝、施工缝等的防水密封。,1.组成基料(煤焦油)+PVC+增塑剂+稳定剂+填充料，在140下塑化而成。2.性质具有良好的粘结性、防水性、弹塑性、耐热性、低温柔韧性及抗老化性，延伸率较大，成本较低，属中低档防水密封材料。3.应用用于屋面、墙板、楼板接缝，也可表面涂布作为防水层，当接缝较宽时不宜使用。可以热用，也可以冷用。,(二)PVC建筑防水接缝材料,(三)SBS改性沥青弹性密封膏,1.组成石油沥青+SBS+软化剂+防老化剂配制而成。具有更高的回弹性、耐热性、低温柔韧性，是一种各项性能比较理想的密封油膏。2.应用用于各种建筑物的屋面、墙板接缝、水工、地下建筑、混凝土公路路面的接缝防水；也适用于建筑物裂缝的维修，并可作屋面防水层。,以沥青或改性沥青为基料，经加工而成的有胎卷材(浸渍卷材)或无胎卷材（辊压卷材）。(一)石油沥青油毡和油纸油纸：以低软化点沥青浸渍原纸而制成的卷材。油毡：以高软化点沥青涂敷油纸的两面，撒一隔材料而成。标号：1m2原纸克数划分。油毡分200、350、500；油纸分200、350油毡技术要求：不透水性、耐热性、柔性、拉力等应用：油毡用于多层防水。油纸用于防潮及防水底层，防潮包装。另外：胎用材料还有玻璃布、麻布、玻璃纤维。这类卷材性能优于纸胎油毡。,四、沥青及改性沥青防水卷材,1.组成：10石油沥青+再生橡胶+填料，混炼压延而成的无胎防水卷材。2.性质：抗拉强度、弹性、低温柔韧性高，抗渗、耐腐蚀。3.应用建筑物沉降缝、变形缝及对延伸性、低温柔性要求高的防水、防腐工程,(二)沥青再生胶油毡,1.组成：热塑性弹性体改性沥青涂盖在经沥青浸渍后的胎基两面，撒以隔离材料而成。胎基材料：聚脂无纺布、玻璃纤维毡、麻布或PE膜。国内生产的主要为SBS改性沥青柔性防水卷材。2.性质具有良好的不透水性和低温柔性，可于-15-25下仍保持其柔韧性；还具有抗拉强度高、延伸率较大、耐腐蚀性及耐热性高等优点。3.应用适用于屋面、地下及卫生间等防水防潮，及游泳池、隧道、蓄水池等，更适用于寒冷地区建筑物防水，并可用于I级防水工程。2mm的一般用于多层防水；4mm可作单层