第九章沥青和沥青混合料.ppt

第九章 沥青、防水材料和沥青混合料,沥青的定义：一系列分子量不等的高分子 聚合物组成的有机混合物质沥青的分类：地沥青、焦油沥青沥青特点： 粘结性、塑性、憎水性、不透水性 不导电性、耐蚀性沥青的应用：道路工程、防水工程、防腐工程,（一）、石油沥青的生产、组丛和结构 生产:,§9-1 石油沥青,分类： 按原油基属：石蜡基、环烷基、中间基 按加工方式：直馏、蒸馏、氧化、裂化、酸洗等 按状态：粘稠沥青、液体沥青 按用途： 道路石油沥青 建筑石油沥青 普通石油沥青,三组分分析法（溶解-稀释法） 油分：黄色液体，赋予沥青流动性 树脂：褐色粘稠体，赋予沥青塑性和粘结性 地沥青质：黑色固体，赋予沥青温度稳定性 石蜡：有害组丛 四组分分析法 饱和分、芳香分、胶质、沥青质,组丛：,沥青中物理力学性质相近的成分,结构： 结构形式:胶体结构 胶体结构类型: 溶胶型结构 - 油分树脂多,地沥青质少 凝胶型结构 - 油分树脂少,地沥青质多 溶凝胶型结构 - 三者适中 ——土木工程常用沥青结构 胶体结构划分依据:针入度指数,(二)、沥青技术性能,指标： 粘稠沥青：针入度（0.1mm）,P（25℃，100g，5s） 液体沥青：粘度（s），CdT ——针入度↑、粘度↓→粘性小,1、粘性（粘滞性）,定义：沥青内部阻碍其发生相对流动的性质,影响因素：地沥青质↑，油份↓→粘滞性↑ 温度↑→粘滞性↓,2、塑性（延展性）,定义：在外力作用下产生变形而不破坏的能力影响因素： 油分、树脂含量↑→塑性↑ 温度↑→塑性↑,指标：延度（mm） ——延度大→ 塑性好,3、温度稳定性（温度敏感性）,定义：粘性和塑性随温度升降而变化的性能,改善：增塑剂、橡胶、树脂、填料,指标：①软化点Tm 、脆化点Tg,影响因素：地沥青质↑、油份树脂↓→ Tg↑ 、Tm↑,实际要求：软化点高，脆化点低。

②针入度指数 评价原理：针入度（P）随温度变化（T）而变化 lgP=AT+K A——针入度-温度敏感系数 A值的计算原理：已知直线上两点，即可求得斜率值缺陷：A值为小数，应用不方便针入度指数（PI）概念的建立 原理：以针入度指数PI表示沥青的温度敏感性，假设20为最佳值，-10为最差值则： （20-PI）/（PI+10）可评价温度敏感性针入度指数的计算： PI=30/（1+50A）-10 针入度指数与沥青胶体结构类型： PI＞2，凝胶结构 PI＜-2，溶胶结构 -2＜ PI ＜2，溶凝胶结构,土木工程用沥青针入度指数的选择： 道路沥青： 通常： -2＜ PI 路面：-1＜ PI ＜1，→ 0.5＜ PI ＜1 灌浆材料： -3＜ PI ＜1 胶结剂： -2＜ PI ＜5——PI越大，高温稳定性越好。

低温性能需做改性处理,4、粘附性,定义： 石油沥青与其他材料界面粘结性能或抗剥落的能力影响因素： 沥青的组丛、被粘结材料的表面物理、化学性质评价方法： ＞ 13.2mm骨料，水煮法 ≤ 13.2mm骨料，水浸法,5、大气稳定性,定义： 沥青在光、热、水、气等环境因素作用下抵抗老化的性质老化原因： 油分 → 树脂→地沥青质老化结果： 变硬、变脆、易开裂评价方法： 蒸发质量损失率、加热前后针入度比、加热前后延度变化,6、施工安全性,定义：石油沥青在加热使用时，不易发生闪火或燃火的性质评价指标： 闪点： 燃点：,石油沥青组分、结构与性能之间的关系,三、石油沥青分类、标准与选用,1、分类 道路、建筑、普通石油沥青2、标号 —— 按针入度划分，并保证其他性能,3、选用依据： 工程性质、施工方法、环境温度4、应用：道路石油沥青 — 拌制混凝土、用于路面 和地坪，或防水防潮工程建筑石油沥青 — 建筑防水、防腐普通石油沥青 — 性能较差，少用,1、改性的目的——改善性能，延长使用寿命屋面防水：高温不流淌，抗老化，抗低温脆断。

路面工程：高温抗剪强度高、不拥包、推移、抗车辙等永久变形；抗低温开裂；抗老化；较强的粘附性、抗疲劳应力、抗滑等四、沥青的改性及应用,2、常用的改性剂① 高聚物——如树脂类、橡胶类和树脂—橡胶合金共聚物② 微填料——炭黑、高钙粉煤灰、或火山灰、页岩粉等，采用的微填料应经活化、芳化等预处理，否则反而会劣化沥青性能③ 纤维类——聚乙烯纤维、聚酯纤维等人工合成纤维和矿质石棉纤维等④ 硫磷改性剂——硫在沥青中能提高沥青的高温抗变形能力，具有所谓“硫桥”作用，掺加低剂量（0.5～1.0%）即有明显效果—[树脂]→ 耐寒性、耐热性、粘性↑ 沥青—[橡胶]→ 高温变形性↓ 低温柔顺性↑ —[填料]→ 粘性、耐热性、温度稳定性↑,3、改性沥青的效果,,我国房屋建筑防水现状,§9-2 防水材料,屋面防水等级,1999年全国销售量 沥青防水卷材： 万平方米 改性沥青防水卷材：5600万平方米 高分子防水卷材：3100万平方米,应用一 防水卷材,一、沥青 防水卷材油毡：防水 ——— 高软化点沥青， 胎体 ——— 油纸、玻璃纤维布， 防粘隔离 — 滑石粉、云母片。

优点：防水性能较好、资源丰富、价格低廉缺点：低温脆裂、高温流淌， 抗拉强度低，延伸率小， 热施工毒气大，耐久性差二、改性沥青防水卷材,主要品种 国内销售量比例SBS改性沥青防水卷材 8APP改性沥青防水卷材 2,1、SBS改性沥青防水卷材防水 ——— 苯乙烯—丁二烯嵌段共聚物(SBS) 橡胶改性石油沥青胎体 ——— 沥青浸渍聚脂纤维无纺布，防粘隔离 ——— 细沙、矿物粒片、聚乙烯膜优点：90℃高温不流淌、-20℃低温不脆裂、 抗拉强度高(600N) 、延伸率大(30%) 、 优异的弹性、常温施工2、APP改性沥青防水卷材防水 ——— 无规聚丙烯(APP)改性石油沥青胎体 ——— 沥青浸渍的聚脂纤维无纺布，防粘隔离 ——— 细沙、矿物粒片、聚乙烯膜优点：-10℃低温不脆裂、120℃高温不流淌 抗拉强度高(600N)、延伸率大(30%)、 优良的耐老化性、常温施工三、合成高分子 防水卷材,1999年全国销售量　　三元乙丙橡胶防水卷材：400万平方米　　　氯化聚乙烯防水卷材：800万平方米　聚乙烯丙纶复合防水卷材：750万平方米　　　　聚氯乙烯防水卷材：300万平方米　　　　橡塑共混防水卷材：400万平方米,1、聚氯乙烯(PVC)防水卷材 产品：以增塑聚氯乙烯为基料的塑性卷材 特性：强度高(10MPa) 延伸率大(200%) 耐低温(-20℃)、耐老化。

2、三元乙丙橡胶防水卷材产品：以三元乙丙橡胶为主的防水片材特性：耐老化、高温、耐低温(-30℃)， 抗拉强度较高(2.2MPa)、 延伸率大(200%)应用：耐日光、耐腐蚀的屋面或地下工程,3、氯化聚乙烯—橡胶共混防水卷材产品：以氯化聚乙烯—橡胶共混、 无织物增强的硫化型防水卷材特性：较高的强度(6-7MPa)、耐老化， 高延伸率(250-400%)、高弹性、 低温柔顺性应用二 防水涂料,应用：复杂表面 缺点：膜层厚度难保持均匀一致一、沥青基防水涂料 冷底子油： 沥青+汽油 乳化沥青： 水+乳化剂+沥青 应用： 沥青类防水施工打底,使亲水基层具有憎水表面，利于亲水材料与憎水材料结合乳化沥青——将粘稠沥青加热至流动态，高速搅拌，形成微滴，分散在有乳化剂+稳定剂的水中，形成均匀稳定的乳状液应用 建筑屋面、混凝土地下室和卫生间防水道路工程中，用于修筑路面，拌制沥青混凝土或沥青碎石，拌制加固土二、聚合物改性沥青防水涂料 特性：柔韧性、抗裂性、拉伸强度、 耐高低温性能、使用寿命好 产品：再生橡胶改性、SBS橡胶改性、 水乳型氯丁橡胶沥青防水涂料,三、合成高分子防水涂料 成膜物质：合成橡胶、合成树脂 特性：高弹性、高耐久、耐高低温 产品：聚氨脂防水涂料 有机硅防水涂料,应用三 建筑密封材料,一、性能要求 水密性、粘结性、弹塑性 耐高低温性、耐老化性二、分类 按形态──不定型的密封膏 定型的密封条 按性能──弹性、非弹性,三、密封膏 1、沥青嵌缝油膏 配制：沥青+改性材料+稀释剂+填充料 应用：填缝、粘结油毡 2、有机硅橡胶密封膏（硅酮密封膏） 特性：耐热、耐寒、耐候、 广谱粘结性、耐拉压疲劳好,3、丙烯酸脂密封膏 粘结性好、耐老化、耐腐蚀； 弹性、延性较小。

四、密封条 由塑料、橡胶经挤出成型而得,定义 矿物集料与沥青拌合而成的混合料的总称包括沥青混凝土混合料和沥青碎石混合料 沥青混凝土混合料AC——适当比例的粗集料、细集料及填料与沥青在严格控制条件下拌合压实后空隙率＜10%的沥青混合料 沥青碎石混合料AM——适当比例的粗骨料、细骨料及少量填料或不掺填料拌合压实后空隙率≥10%的沥青混合料,§9-3 路面用沥青混合料,沥青混合料的技术特点物理力学性能——较高的抵抗荷载的能力、高温稳定性、低温柔韧性、水稳定性施工和易性——平整无接缝、减震吸声、行车舒适交通安全——具一定粗糙度、无强烈反光耐久性——在环境光、热、水、气等因素作用下保持性能,沥青混合料的分类 按最大粒径分类（1）粗粒式沥青混合料（Dm为26.6mm或31.5mm）（2）中粒式 ——（Dm为16 mm 或19 mm）（3）细粒式 ——（Dm为9.5mm或13.2mm）（4）砂粒式沥青混合料——（Dm≤4.75mm） 也称沥青石屑或沥青砂,按路面压实度分类密实式沥青混合料——剩余空隙率＜5%；半密实式——空隙率为5%～10%；半开式——剩余空隙率＞10%；（沥青碎石)开级配——剩余空隙率＞15%；（开式）间断级配,按施工温度分类热拌热铺沥青混合料（热态拌合、热态铺筑）；常温沥青混合料——乳化沥青、稀释沥青， （常温下操作，冷施工）,一、沥青混合料的强度理论和组成结构,1、沥青混合料强度理论 沥青路面破坏形式高温时塑性变形过剩——抗剪强度不足低温脆裂——抗拉强度不足，变形能力差因此研究沥青混合料的抗剪强度和抗变形能力。