沥青与防水材料

1、第八章 沥青与防水材料,一、石油沥青 （一）来源 原油 汽油 煤油 柴油 锭子油 机油 汽缸油 润滑油（黄油） 沥青,常压蒸馏 350 C,减压蒸馏 10180mmHg,沥青装置,二）石油沥青的组分,石油沥青是由多种高分子碳氢化合物及其非金属(主要为氧、硫、氮等)衍生物组成的复杂混合物。因为沥青的化学组成复杂，对组成进行分析很困难，且其化学组成也不能反映出沥青性质的差异，所以一般不作沥青的化学分析。通常将沥青划分为若干组份,1) 油分 4060,2) 树脂 1530,3) 沥青质 1030,4）沥青碳 23,5）石蜡,三）.石油沥青的技术性质,1粘滞性,石油沥青的粘滞性又称粘性或稠度，它是反映

2、沥青材料内部阻碍其相对流动的一种特性。是沥青材料软硬、稀稠程度的反映。各种石油沥青的粘滞性变化范围很大，粘滞性的大小与其组分及温度有关。当地沥青质含量较高，同时又有适量树脂，而油分含量较少时，则粘滞性较大；在一定温度范围内，当温度升高时，则粘滞性随之降低，反之则增大。 粘滞性用针入度表示。针入度越小，粘滞性越大。 针入度的测定方法：在规定温度(25)条件下，以规定重量(100g)的标准针，在规定时间(5s)内贯入试样中的深度表示，单位以1/10mm计,对于较稀的沥青，则用粘滞度表示：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“CdtT”表示粘滞度。 其中：d为小孔

3、直径(mm)， t为试样温度， T为流出50cm3沥青所需的时间（秒）， d 有10、5、3(mm)三种，t 通常为25或60,2塑性 石油沥青的塑性用延伸度表示。 测定时把沥青制成“8”字形标准试件，置于延伸度仪内 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,沥青塑性实验,3温度敏感性(温度稳定性性) 沥青的温度敏感性用软化点表示。 采用“环与球”法测定。它是把沥青试样装入规定尺寸(直径 15.88mm，高6mm)的铜环内，试样上放置一标准钢球 (直径9.5mm，重3.5g)，浸入水或甘油中，用规定的速度升 温 (5min)加热，当沥青软化下垂至规定距离(25

4、.4mm)时的温度称软化点，以摄氏度()计,沥青软化点实验,4大气稳定性 （抗老化,大气稳定性是指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等大气因素的长期综合作用下抵抗老化的性能，也是沥青材料的耐久性。在大气因素的综合作用下，沥青中各组丛会发生不断递变，低分子化合物将逐步转变成高分子物质，即油分和树脂逐渐减少，而地沥青质逐渐增多。因此，石油沥青随着时间的进展，流动性和塑性将逐渐减小，硬脆性逐渐增大，直至脆裂。这个过程称为石油沥青的“老化”。所以大气稳定性也称抗老化,5. 沥青防水性 憎水、致密、粘结力好、塑性好、价廉、抗老化 6. 耐腐蚀 10 HNO3 20 HCI 50 H2SO4 25 NaOH

5、可溶于四氯化碳 CCI4,四）.石油沥青的技术标准及选用,1石油沥青的分类与技术标准,根据我国现行石油沥青标准，在工程建设中常用的石油沥青分道路石油沥青，建筑石油沥青，防水防潮石油沥青和普通石油沥青等四种，各品种按技术性质划分牌号。 道路石油沥青、建筑石油沥青和普通石油沥青都是按针入度指标来划分牌号的。 在同一品种石油沥青材料中，牌号愈小，沥青愈硬；牌号愈大，沥青愈软。 牌号增加，沥青的粘性减小(针入度增加)，塑性增加(延度增大)，而温度敏感性增大(软化点降低,2石油沥青的选用,1)屋面： 重点是软化点 当地屋面最高气温20 C 例：泉州夏季气象温度36 C，屋面 50 C; 选择软化点:50

6、2070 C (2)地下防水工程： 重点是塑性、抗裂，一般选择30、60，加玻纤布 （3）道路交通： 二级公路以下和一般道路石油沥青路面或车间地面，一般选用中轻交通量石油沥青。拌制成沥青混凝土 、沥青拌合料或沥青砂浆等使用,对于高速公路、一级公路和主干道则选用重交通量石油沥青 例：泉州城市主干道安吉路，采样用AH-110 普通石油沥青含蜡较多，其一般含量大于5，有的高达20以上(称多蜡石油沥青)，因而温度敏感性大，故在工程中不宜单独使用，只能与其它种类石油沥青掺配使用,3. 石油沥青的掺配,两种沥青掺配的比例可用下式估算： 较软沥青 较硬沥青100Q1 式中： T0 要求沥青软化点； T1 较

7、软沥青软化点； T2 较硬沥青软化点； Q1 较软沥青用量； Q2 较硬沥青用量,二 煤沥青,煤沥青是生产焦炭和煤气的副产物。烟煤在于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，再经分馏加工提取轻油、中油、重油及葸油之后所得残渣即为煤沥青。 根据蒸馏程度不同，煤沥青分为低温沥青、中温沥青和高温沥青三种。土木工程中所采用的煤沥青多为粘稠或半固体的低温沥青,煤沥青的特点,1 温度敏感性较大 其组分中所含可溶性树脂多，由固态或粘稠态转变为粘流态(或液态)的温度间隔较窄，夏天易软化流捎，冬天易脆裂。 2 大气稳定性较差 所含挥发性成分和化学稳定性差的成分较多，在热、阳光、氧气等长期综合作用下

8、，煤沥青的组成变化较大易硬脆。 3 塑性较差 所含游离碳较多，容易因变形而开裂。 4 粘附力较强 因为含表面活性物质较多。 5 防腐性好 含酚、蒽（en）,毒性较大、臭气大,三、改性石油沥青,改性沥青是掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂(改性剂)，或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青混合料,矿物填料改性沥青,在沥青中加入一定数量的矿物填充料，可以提高沥青的粘性和耐热性，减小沥青的温度敏感性，主要适用于生产沥青胶,矿物填料有粉状和纤维状两种，常用的填料有滑石粉、石灰石粉、硅藻土、石棉绒、云母粉、磨细砂、粉煤灰、水泥、商岭土、白垩粉

9、等,掺入沥青中的矿物填料能被沥青包裹而形成稳定的混合物的前提是： 沥青能润湿矿物填料； 沥青与矿物填料之间具有较强的吸附力， 不为水所剥离,橡胶改性沥青,橡胶是石油沥青的重要改性材料，它与石油沥青有很好的混溶性，能使沥青兼具橡胶的很多优点，如高温变形性小，低温柔性好，克服了沥青热淌冷脆的缺点，提高了其强度、延伸率和耐老化性等,氯丁橡胶改性沥,石油沥青中掺人氯丁橡胶后，可使其气密性、低温柔性、耐化学腐蚀性、耐光、耐臭氧性、耐候性和耐燃性等得到大大改。氯丁橡胶掺入的方法有溶剂法和水乳法,丁基橡胶改性沥,丁基橡胶沥青的配制方法与氯丁橡胶沥青类似，且稍简单些。将丁基橡胶碾切成小片，在搅拌时把小片加热到

10、100C的溶剂中(不得超过110t)，制成浓溶液。同时将沥青加热脱水熔化成液体状沥青。通常在100左右把两种液体按比例混合搅拌均匀并进行浓缩15-20min。丁基橡胶在混合物中的含量一般为24。也可以将丁基橡胶和石油沥青分别制备成乳液，然后再按比例把两种乳液混合即成。丁基橡胶沥青具有优异的耐分解性，并有较好的低温抗裂性能，多用于道路路面工程和制作密封材料及涂料,热塑性丁苯橡胶(SBS)改性沥青,SBS（苯乙烯、丁二烯）热塑性橡胶兼有橡胶和塑料的特性，常温下具有橡胶的弹性，在高温下又能像塑料那样熔融流动，成为可塑的材料。所以采用SBS橡胶改性沥青其耐高、低沮性能均有较明显提高，制成的巷材弹性和耐

11、疲劳性也大大提高，是目前应用矗成功和用量最大的一种改性沥青。SBS的掺入量一般为5%-10，此类改性沥青主要用于制作防水卷材，也可用于制作防水涂料等,再生橡胶改性沥青,再生橡胶掺人石油沥青中，同样可大大提高石油沥青的气密性、低温柔性、耐火性、耐热性、粘结性和不透气性。在生产卷材、密封材料和防水涂料等产品时均需应用,橡胶和树脂共混改性沥青,同时用橡胶和树脂来改善石油沥青的性质，可使沥青兼具橡胶和树脂的特性。由于树脂比橡胶便宜，橡胶和树脂又有较好的混溶性，故能取得较满意的综合效果。 在加热熔融状态下，沥青与高分子聚合物之间会发生相互侵入和扩散，沥青分子填充在聚合物大分子的间隙内，同时聚合物分子的某

12、些链节扩散进入沥青分子中，从而形成凝聚网状混合结构，由此而获得较优良的性能。这种改性沥青可用于生产卷材、片材、密封材料和防水涂料等,沥青混合料是沥青混凝土混合料和沥青碎石混合料的总称。沥青混凝土棍合料是由适当比例的粗骨料、细骨料及填料与沥青在严格控制条件下拌和，压实后剩余空隙宰小于10的混合料，简称沥青混凝土；沥青碎石琨合料是由适当比例的粗骨料细骨料及少量填料(或不加填料)与沥青拌和、压实后剩余空隙率在10以上的混合料，简称沥青碎石。沥青混合料主要用于道路工程铺筑路面,四、 沥青混合料,五、 防水涂料,防水涂料是一种流态或半流态物质，涂布在基层表面，固化成膜后形成有一定厚度和弹性的连续薄膜使基

13、层表面与水隔绝起到防水、防潮作用。防水涂料特别适合于各种结构复杂的屋面、面积相对狭小的厕浴间；地下工程等的防水施工，以及屋面渗漏维修。所形成的防水膜完整、无接缝、施工十分方便，而且大多数采用冷施工，不必加热熬制，改善了劳动条件。 防水涂料按液态类型可分为溶剂型、水乳型和反应型三种；按成膜物质的主要成分可分为沥青类、高聚物改性沥青类及合成高分子类,一）防水涂料的基本性能要求,1. 固体含量 防水涂料中所含固体的比例。固体含量多少与成膜厚度及涂膜质量密切相关。 2. 耐热度 防水涂料成膜后的防水薄膜在高温下不发生软化变形和不流淌的性能。它反映防水涂膜的耐高温性能。 3. 柔性 防水涂料成膜后的膜层

14、在低温下保持柔韧性的性能。它反映防水涂料在低温下的施工和使用性能,4.不透水性 不透水性指防水涂料膜在一定水压(静水压或动水压)和一定时间内不出现渗漏的性能，是防水涂料满足防水功能要求的重要指标。 5.延伸性 延伸性指防水涂膜适应基层变形的能力。防水涂料成膜后必须具有一定的延伸性，以适合应由于温差、于湿等因素造成的基层变形，来保证防水效果,二）常用防水涂料,沥青基防水涂料,沥青基防水涂料的成膜物质就是石油沥青,冷底子油,用石油沥青直接溶于汽油、煤油、柴油等有机溶剂中成为溶剂型沥青涂料，它涂刷后徐膜很薄，不宜单独作防水涂料用，但它的粘度小，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

15、后，便与基材牢固结合，使基层具有一定的憎水性，为粘结同类防水材料创造了有利条件。因多在常温下用作防水工程的打底材料，故名冷底子油。通常是采用30-40的30号或10号石油沥青与60-70的有机溶剂(常用汽油)配置而成,乳化沥青,熔化的沥青以细流的方式分散于有乳化剂的水中。 乳化沥青可常温施工，水分蒸发后成膜,六、防水卷材,防水卷材是土木工程防水材料的重要品种之一。其种类有沥青防水卷材、高聚物改性沥青防水卷材和合成高分子防水卷材。沥青防水卷材属传统的防水卷材，在性能上存在着一些缺陷，有的甚至是致命的缺点。与工程建设发展的需求不相适应，正在逐渐被淘汰，如石油沥青纸胎油毡，基本上已在防水工程中停止使

16、用。但由于沥青防水卷材价格低廉，贷源充足，对胎体材料进行改进后，性能有所改善，故在防水工程中仍有一定的使用量。而高聚物改性沥青防水卷材和合成高分子防水卷材由于其性能优异，应用日益广泛，是防水卷材的发展方向,一）防水卷材的基本性能要求,1. 耐水性,在水的作用下和被水浸润后其性能基本不变，在压力水作用下具有不透水性。常用不透水性、吸水性等指标表示,2. 温度稳定性,在高温下不流淌，不起泡，不滑动，以及低温下不脆裂的性能。即在一定的温度变化下，保持原有性能的能力。常用耐热度、耐热性等指标表示,3. 强度、抗断裂性及延伸性,防水卷材承受一定荷载、应力，或在一定变形的条件下不断裂的性能。常用拉力、拉伸

17、强度和断裂伸长率等指标表示,4. 柔韧性,在低温条件下，保持柔韧性的性能。它对于保证施工不脆裂十分重要。常用柔度、低温弯折性等指标表示,5.大气稳定性,在阳光、热、臭氧及其他化学侵蚀介质筹因素的长期综合作用下，抵抗老化变质的能力。常用耐老化性、热老化保持率等指标表示,二）常用防水卷材 1、石油沥青纸胎油毡,石油沥青纸胎油毡是采用低软化点石油沥青浸渍原纸，然后用高软化点石油沥青涂盖油纸两面，再涂或撒隔离材料所制成的一种纸胎防水卷材。 纸胎油毡价格低，目前在我国防水工程中仍占主导地位。但总体而言，纸胎油毡低温柔性差，胎体易腐烂，耐用年限短，属限制淘汰产品，而SBS改性沥青油毡及APP改性沥青油毡则

18、属改造提高产品。 目前大部分发达国家已淘汰了纸胎，以玻璃布胎体和玻纤毡胎体为主,2、石油沥青玻璃纤维胎油毡,玻纤胎油毡系采用玻璃纤维毡为胎基，浸涂石油沥青，在其表面涂撒以矿物材料或涂盖聚乙烯膜等隔离材料所制成的一种防水卷材。 以玻纤毡为胎体的油毡与玻璃布油毡的特性差不多，应用范围也基本相同。只是玻纤毡的纵横向拉力比玻璃布要均匀得多，用于我们或地下防水的一些部位，要比以玻璃布为胎体的油毡具有更大的适应性。沥青玻璃纤维胎油毡可采用冷沥青粘法施工，也可用热沥青粘结法进行施工,三) 高聚物改性沥青防水卷材,高聚物改性防水卷材则是在传统沥青防水卷材的基础上，将填充、改性材料等添加剂掺入沥青材料或其他主体

19、材料中，经混炼、压延或挤出成型而成的卷材。沥青防水卷材由于温度稳定性差、延伸率小，很难适应基层开裂及伸缩变形的要求，而高聚物改性沥青防水卷材则克服了传统沥青防水卷材的不足，具有高温不流淌、低温不脆裂、拉伸强度较高、延伸率较大等优异性能。常用的该类防水卷材有SBS改性沥青防水卷材和APP改性沥青防水卷材等,SBS改性沥青卷材,1、SBS改性沥青防水卷材 JC/T560-94弹性体沥青防水卷材,SBS改性沥青防水卷材是用SBS改性沥青浸滞胎基，两面涂以SBS沥青涂盖层，上表面撒以细砂、矿物粒（片）料或覆盖聚乙烯膜，下表面撒以细砂或覆盖聚乙烯膜所制成的一类卷材。 该类卷材使用聚酯毡和玻纤毡两种胎基。

20、聚酯毡（长丝聚酯无纺布）机械性能很好，耐水性、耐腐蚀性也很好，是各种胎基中最高级的。玻纤毡耐水性、耐腐蚀性好，价格低，但强度低，无延展性。 SBS改性沥青防水卷材的最大特点是低温柔性好，冷热地区均适用，特别适用于寒冷地区，可用于特别重要及一般防水等级的屋面、地下防水工程、特殊结构防水工程。施工可采用热熔法，亦可采用冷粘法,APP改性沥青防水卷材 JC/T599-94塑性体沥青防水卷材,APP改性沥青防水卷材属塑性体沥青防水卷材中的一种。它是用APP改性沥青浸渍胎基（玻纤毡、聚酯毡），并涂盖两面，上表面撒以细砂、矿物粒（片）料或覆盖聚乙烯膜，下表面撒以砂或覆盖聚乙烯膜的一类防水卷材。 APP改性

21、沥青防水卷材的性能接近SBS改性沥青卷材。其最突出的特点是耐高温性能好，130高温下不流淌，特别适合高温地区或太阳辐射强烈地区使用。另外，APP改性沥青防水卷材热熔性非常好，特别适合热熔法施工，也可用冷粘法施工,五）合成高分子防水片材,合成高分子防水卷材是随着合成高分子材料的发展而出现的以合成橡胶、合成树脂或两者共混体系为基料，加入适量化学助剂，经塑炼、混炼、压延或挤出成型、硫化、定型等工序加工制成的可卷取的无胎防水卷材。这种防水卷材拉伸强度和抗撕裂强度高，断裂伸长率极大，耐热性和低温柔性好，耐腐蚀，耐老化，适宜冷粘施工，性能优异，是目前大力发展的新型高档防水卷材。级防水构造必须有一道合成高分

22、子防水卷材。合成高分子防水卷材很多，最具有代表性的有合成橡胶类的三元乙丙橡胶防水卷材、合成树脂的聚氯乙烯防水卷材和氯化聚乙烯橡胶共混防水卷材,三元乙丙橡胶防水卷材,三元乙丙(乙烯、丙稀、双环戊二烯三种单体共聚而成) 三元乙丙橡胶防水卷材具有以下显著特点：A. 耐老化性能最好，使用寿命长（3050年以上）。B. 拉伸强度高（7.0MPa以上），断裂伸长率极大（450以上），对粘结基层变形开裂的适应跟踪能力极强。C. 耐高低温性能好。其中脆性温度在-40以下。三元乙丙橡胶防水卷材是目前性能最优的防水卷材，广泛适用于防水要求高、耐用年限长的工业与民用建筑的防水工程，特别适用于屋面工程作单层外露防水,聚氯乙烯（PVC）塑料防水卷材,聚氯乙烯防水卷材是以聚氯乙烯树脂为主要原料，掺加填充料和适量的改性剂、增塑剂及其他助剂，经混炼、压延或挤出成型而成的防水卷材。 PVC防水卷材根据其基料的组成及特性分为S型和P型。S型是以煤焦油与聚氯乙烯树脂混溶料为基料的柔性卷材；P型是以增塑聚氯乙烯为基料的塑性卷材。在卷材的实际生产中，S型卷材的PVC树脂掺有较多的废