Ch12 沥青&防水材料.ppt

Ch9沥青沥青&Ch12防水材料防水材料沥青n沥沥青青是是一一种种有有机机胶胶凝凝材材料料，它它是是由由一一些些极极其其复复杂杂的的高高分分子子碳碳氢氢化化合合物物及及其其非非金金属属（氧氧、氮氮、硫硫等等）衍衍生生物物所所组组成成的的混混合合物物。在在常常温温下下，沥沥青青呈呈褐褐色色或或黑黑褐褐色色的的固固体体、半半固固体体或或粘粘稠稠液液体体状状态态。它它具具有有把把砂砂、石石、粉粉料料等等矿矿物物质质材材料料胶胶结结成成为为一一个个整整体体的的能能力力，形形成成具具有有一一定定强强度度的的沥沥青青混混凝凝土土，因因此此，被被广广泛泛地地应应用用于于铺铺筑筑路路面面、防防渗渗墙墙等等道道路路和和水利工程中。水利工程中。n沥沥青青是是憎憎水水性性材材料料，几几乎乎不不溶溶于于水水，而而且且本本身身构构造造致致密密，具具有有良良好好的的防防水水性性、耐耐腐腐蚀蚀性性；它它能能与与混混凝凝土土、砂砂浆浆、砖砖、石石料料、木木材材、金金属属等等材材料料牢牢固固地地粘粘结结在在一一起起，且且具具有有一一定定的的塑塑性性，能能适适应应基基材材的的变变形形。因因此此，沥沥青青材材料料及及其其制制品品又又被被广广泛泛地地应应用用于于地地下下防防潮潮、防防水水和和屋屋面面防防水水等建筑工程中沥青材料。等建筑工程中沥青材料。n沥青的种类较多，按产源可分为：地地 沥沥 青青 焦油沥青焦油沥青沥沥青青天然沥青天然沥青石油沥青石油沥青 煤沥青煤沥青木沥青木沥青页岩沥青页岩沥青 石油沥青n一、石油沥青的组成及结构一、石油沥青的组成及结构n石油沥青是由多种碳氢化合物及其非金属（氧、硫、石油沥青是由多种碳氢化合物及其非金属（氧、硫、氮）的衍生物组成的混合物。它的组成主要是碳氮）的衍生物组成的混合物。它的组成主要是碳（80%87%）、氢（）、氢（10%15%）。）。n其它还有少量的氧、硫、氮等（其它还有少量的氧、硫、氮等（3%）以及微量）以及微量的金属元素，如镍、钒、铁、锰、钙、镁、钠等。的金属元素，如镍、钒、铁、锰、钙、镁、钠等。组分物理性状分子量密度g/cm3可溶性含量在沥青中的主要作用油分淡黄色至褐色的油状液体3005000.71.0溶于大多数有机溶液，不溶于酒精40 60%流动性塑性树脂（脂胶）黄色至黑褐色半固体50010001.01.1溶于三氯甲烷、汽油、苯15 30%塑性粘性地沥青质深褐色至黑色固体100060001.1不溶于汽油1030%温度敏感性粘性其它组分有其它组分有2 3%的沥青碳和似碳物，以及少量的蜡。的沥青碳和似碳物，以及少量的蜡。(a)(b)(c)图9-4 沥青的胶体结构示意图 a.溶胶型结构 b.溶凝胶型结构 c.凝胶型结构二、石油沥青的主要技术性质n1.粘滞性：粘滞性：粘性或稠度，粘性或稠度，它是反映沥青材料内部阻它是反映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。常用度的反映。常用针入度针入度表示。表示。n测测定定方方法法：粘粘滞滞性性应应以以绝绝对对粘粘度度表表示示，但但因因其其测测定定方方法法较较复复杂杂，故故工工程程中中常常用用相相对对粘粘度度（条条件件粘粘度度）来来表表示示粘粘滞滞性性，对对使使用用粘粘稠稠（半半固固体体或或固固体体）的的石石油油沥沥青青用用针针入入度度表表示示，对对液液体体石石油油沥沥青青则则用用粘粘滞滞度度表表示示。针针入度（或粘滞度）是石油沥青的重要技术指标之一。入度（或粘滞度）是石油沥青的重要技术指标之一。n针针入入度度反反映映了了石石油油沥沥青青抵抵抗抗剪剪切切变变形形的的能能力力。针针入入度度值值越越小小，表表明明粘粘度度越越大大。粘粘稠稠石石油油沥沥青青的的针针入入度度是是在在规规定定（25）条条件件下下，以以规规定定重重量量（100g）的的标标准准针针，在在规规定定时时间间（5s）内内贯贯入入试试样样中中的的深深度度表表示示，以以1/10mm为为单单位位计度。计度。1734586图-22 沥青针入度仪1.齿杆 2.连杆 3.揿扭 4.镜 5.试样 6.底脚螺丝7.度盘 8.转盘Sn影响粘度的因素：影响粘度的因素：n1 1、组成：、组成：当地沥青质含量较高，同时又有适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；量树脂，而油分含量较少时，则粘滞性较大；n2 2、温度：、温度：在一定温度范围内，当温度升高时，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。则粘滞性随之降低，反之则增大。2.塑性n塑性是指石油沥青在外力作用时产生变形而不破坏，塑性是指石油沥青在外力作用时产生变形而不破坏，除去外力后，则仍保持变形后的形状的性质。常用除去外力后，则仍保持变形后的形状的性质。常用延延度度表示。表示。n石石油油沥沥青青的的塑塑性性用用延延度度（伸伸长长度度）表表示示。延延度度愈愈大大，塑性愈好。塑性愈好。n塑性的测定方法：塑性的测定方法：沥青延度是把沥青试样制成沥青延度是把沥青试样制成 字形标字形标准试模（中间最小截面积准试模（中间最小截面积1cm2）在规定速度（每分钟在规定速度（每分钟5cm）和规定温度（和规定温度（25）下拉断时的长度，以）下拉断时的长度，以cm为单位表示。为单位表示。(b)(a)指针滑板标尺图-23 沥青延度仪及模a.延度仪 b.延度模具(b)Ln塑性的影响因素：塑性的影响因素：n组成：组成：石油沥青中树脂含量较多，且其他组分含量又石油沥青中树脂含量较多，且其他组分含量又适当时，则塑性较大。适当时，则塑性较大。n温度：温度：温度升高，则塑性增大，膜层愈厚则塑性愈高。温度升高，则塑性增大，膜层愈厚则塑性愈高。反之，膜层越薄，则塑性越差，当膜层薄至反之，膜层越薄，则塑性越差，当膜层薄至1 m，塑塑性近于消失，即接近于弹性。性近于消失，即接近于弹性。n在常温下，塑性较好的沥青在产生裂缝时，也可能由在常温下，塑性较好的沥青在产生裂缝时，也可能由于特有的粘塑性而自行愈合。故塑性还反映了沥青开于特有的粘塑性而自行愈合。故塑性还反映了沥青开裂后的自愈能力。沥青之所以能制造出性能良好的柔裂后的自愈能力。沥青之所以能制造出性能良好的柔性防水材料，很大程度上决定于沥青的塑性。沥青的性防水材料，很大程度上决定于沥青的塑性。沥青的塑性对冲击振动荷载有一定吸收能力，并能减少磨擦塑性对冲击振动荷载有一定吸收能力，并能减少磨擦时的噪声，故沥青是一种优良的道路路面材料。时的噪声，故沥青是一种优良的道路路面材料。3.温度敏感性 n温温度度敏敏感感性性是是指指石石油油沥沥青青的的粘粘滞滞性性和和塑塑性性随随温温度度升升降降而而变变化的性能（曾称为耐热性）。常用化的性能（曾称为耐热性）。常用软化点软化点表示表示n由于沥青是一种高分子非晶态热塑性物质，故没有一定的由于沥青是一种高分子非晶态热塑性物质，故没有一定的熔点。当温度升高时，沥青由固态或半固态逐渐软化，使熔点。当温度升高时，沥青由固态或半固态逐渐软化，使沥青分子之间发生相对滑动，即产生粘性流动，称为粘流沥青分子之间发生相对滑动，即产生粘性流动，称为粘流态。与此相反，随温度降低又逐渐由粘流态凝固为固态，态。与此相反，随温度降低又逐渐由粘流态凝固为固态，甚至变硬变脆，成为玻璃态。建筑工程要求沥青随温度变甚至变硬变脆，成为玻璃态。建筑工程要求沥青随温度变化时，其粘滞性及塑性变化幅度应较小，即宜选用温度稳化时，其粘滞性及塑性变化幅度应较小，即宜选用温度稳定性高的沥青。定性高的沥青。n温度敏感性的测定方法：温度敏感性的测定方法：温度敏感性通常以软化点指标表示。温度敏感性通常以软化点指标表示。由于沥青材料从固态至液态有一定的变态间隔，故规定以其由于沥青材料从固态至液态有一定的变态间隔，故规定以其中某一状态作为从固态转变到粘流态的起点，相应的温度则中某一状态作为从固态转变到粘流态的起点，相应的温度则称为沥青的软化点。软化点一般采用称为沥青的软化点。软化点一般采用“环与球法环与球法”测定。它测定。它是把沥青试样装入规定尺寸的铜环内，试样上放置一标准钢是把沥青试样装入规定尺寸的铜环内，试样上放置一标准钢球（直径球（直径9.5mm，重重3.5g），），浸入水或甘油中，以规定的浸入水或甘油中，以规定的速度升温（速度升温（5/min），），当沥青软化下垂至规定距离当沥青软化下垂至规定距离（25.4mm）时的温度即为其软化点，以摄氏度（时的温度即为其软化点，以摄氏度（）计。）计。16 25 51 13 25.4 51dLh1 3002515.99.5 15.88(b)13 25.4 51dLh1 300图-24 沥青软化点测定仪(单位：mm)a.软化点测定仪装置图 b、c.试验前后钢球位置图 n温度敏感性的影响因素：温度敏感性的影响因素：石油沥青中地沥青质石油沥青中地沥青质含量较多时，其温度敏感性较小。在工程使用含量较多时，其温度敏感性较小。在工程使用时往往加入滑石粉、石灰石粉等矿物填料，以时往往加入滑石粉、石灰石粉等矿物填料，以减小其温度敏感性，沥青中含蜡量较多时，则减小其温度敏感性，沥青中含蜡量较多时，则会产生温度较高（会产生温度较高（60左右）时就发生流淌，左右）时就发生流淌，在温度较低时又易变硬开裂。故多蜡沥青不宜在温度较低时又易变硬开裂。故多蜡沥青不宜用于建筑工程中。用于建筑工程中。4.大气稳定性 n大气稳定性是指石油沥青在热、阳光、氧大气稳定性是指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等因素的长期综合作用下低抗老气和潮湿等因素的长期综合作用下低抗老化的性能，也是指沥青材料的耐久性。化的性能，也是指沥青材料的耐久性。老化的原理：n在阳光、空气和热的综合作用下，沥青各组分会不断递在阳光、空气和热的综合作用下，沥青各组分会不断递变。低分子化合物将逐步转变成高分子物质，递变的次变。低分子化合物将逐步转变成高分子物质，递变的次序是油分序是油分树脂树脂地沥青质。地沥青质。n其结果是：油分和树脂逐渐减少，而地沥青质逐渐增多。其结果是：油分和树脂逐渐减少，而地沥青质逐渐增多。因此，使石油沥青随着时间的进展而流动性和塑性逐渐因此，使石油沥青随着时间的进展而流动性和塑性逐渐减小，硬脆性逐渐增大，直至脆裂。这个过程称为石油减小，硬脆性逐渐增大，直至脆裂。这个过程称为石油沥青的沥青的“老化老化”。大气稳定性的测试和评价n大气稳定性常以蒸发损失和蒸发后针入度比来评定。大气稳定性常以蒸发损失和蒸发后针入度比来评定。n先测定沥青试样的重量及其针入度，然后将试样置于加热损失试验专用的烘箱先测定沥青试样的重量及其针入度，然后将试样置于加热损失试验专用的烘箱中，在中，在163下蒸发下蒸发5h，待冷却后再测定其重量及针入度。待冷却后再测定其重量及针入度。n蒸发损失百分数愈小和针入度比愈大，则表蒸发损失百分数愈小和针入度比愈大，则表示大气稳定性愈高，示大气稳定性愈高，“老化老化”愈慢。愈慢。小结n针入针入度延度软化点度延度软化点n粘性塑性温度稳定性粘性塑性温度稳定性n油分脂胶地沥青质油分脂胶地沥青质石油沥青的选用 n根据根据工程性质工程性质（房屋、道路、防腐）及（房屋、道路、防腐）及当地气当地气候条件候条件、所处工程部位所处工程部位（屋面、地下）选用。（屋面、地下）选用。n在满足上述要求的前提下，尽量选用牌号高的在满足上述要求的前提下，尽量选用牌号高的石油沥青，以保证有较长的使用年限。这是因石油沥青，以保证有较长的使用年限。这是因为牌号高的沥青比牌号低的沥青含油分多，其为牌号高的沥青比牌号低的沥青含油分多，其挥发、变质所需时间较长，不易变硬，所以抗挥发、变质所需时间较长，不易变硬，所以抗老化能力强，耐久性好。老化能力强，耐久性好。石油沥青的掺配使用n当当某某一一牌牌号号的的石石油油沥沥青青不不能能满满足足工工程程技技术术要要求求时时，可可采采用用两两种种品品牌牌的的石石油油沥沥青青进进行行掺掺配配。在在进进行行掺掺配配时时，为为了了不不使使掺掺配配后后的的沥沥青青胶胶体体结结构构破破坏坏，应应选选用用表表面面张张力相近和化学性质相似的沥青。力相近和化学性质相似的沥青。n掺配方法：两种沥青掺配的比例可用下式估算：掺配方法：两种沥青掺配的比例可用下式估算：二、煤沥青 n煤煤沥沥青青是是炼炼焦焦厂厂的的副副产产品品。烟烟煤煤在在干干馏馏过过程程中中的的挥挥发发物物质质，经经冷冷凝凝而而成成黑黑色色粘粘性性液液体体称称为为煤煤焦焦油油，煤煤焦焦油油经经分分馏馏加加工工提提取取轻轻油油、中中油油、重重油油、蒽蒽油油以以后后，所所得得残渣即为煤沥青。残渣即为煤沥青。n煤沥青的分类：煤沥青的分类：根据蒸馏程度不同，煤沥青分为低温根据蒸馏程度不同，煤沥青分为低温沥青、中温沥青和高温沥青沥青、中温沥青和高温沥青3种。建筑上所采用的煤沥种。建筑上所采用的煤沥青多为粘稠或半固体的低温沥青。青多为粘稠或半固体的低温沥青。（一）煤沥青的组成n煤煤沥沥青青主主要要是是由由芳芳香香族族碳碳氢氢化化合合物物，及及非非金金属属衍衍生生物物组组成成的的混混合合物物。其其主主要要组组分分为为油油分分、树树脂脂和和游游离离碳碳。其其中中油油分分有有利利于于煤煤沥沥青青的的流流动动性性，使使粘粘性性降降低低；树树脂脂中中的的硬硬树树脂脂具具有有石石油油沥沥青青中中地地沥沥青青质质的的特特性性，而而软软质质树树脂脂使使煤煤沥沥青青具具有有塑塑性性；一一定定量量的的游游离离碳碳，会会提提高高煤煤沥沥青青的的粘粘性性和和降低其温度敏感性。降低其温度敏感性。（二）煤沥青的特性 n1.温度敏感性大。温度敏感性大。夏天易软化流淌而冬天易脆裂。n2.大大气气稳稳定定性性较较差差。在热、阳光、氧气等长期综合作用下，煤沥青的组成变化较大，易硬脆。n3.塑性较差。塑性较差。含较多的游离碳，易变形开裂。n4.粘附性好。粘附性好。与矿料表面的粘附力较好。n5.防腐性好。防腐性好。因含酚、蒽等有毒物质，防腐蚀能力较强，故适用于木材的防腐处理。（三）煤沥青与石油沥青的简易鉴别方法 煤沥青与石油沥青简易鉴别方法鉴别方法石油沥青煤沥青密度法约1.0g/cm3大于1.10g/cm3锤击法声哑，有弹性、韧性感声脆，韧性差燃烧法烟为无色，基本无刺激性臭味烟呈黄色，有刺激性臭味溶液比色法用3050倍汽油或苯溶解后，将溶液滴于滤纸上，斑点呈棕色溶解方法同左，斑点有两圈，内黑外棕石油沥青煤沥青石油沥青煤沥青三、改性石油沥青 n建建筑筑上上使使用用的的沥沥青青必必需需具具有有一一定定的的物物理理性性质质和和粘粘附附性性；在在低低温温条条件件下下应应有有良良好好的的弹弹性性和和塑塑性性；在在高高温温条条件件下下要要有有足足够够的的强强度度和和稳稳定定性性；在在加加工工使使用用条条件件下下具具有有抗抗“老老化化”能能力力；与与各各种种矿矿料料和和结结构构表表面面有有较较强强的的粘粘附附力力；对对构构件件变变形形的适应性和耐疲劳性等。的适应性和耐疲劳性等。n通常，石油加工厂制备的沥青不一定能全面满足这些要求，通常，石油加工厂制备的沥青不一定能全面满足这些要求，致使目前沥青防水屋面渗漏现象严重，使用寿命短。为此，致使目前沥青防水屋面渗漏现象严重，使用寿命短。为此，常用橡胶、树脂和矿物填料等进行改性。橡胶、树脂和矿常用橡胶、树脂和矿物填料等进行改性。橡胶、树脂和矿物填料等通称为石油沥青改性材料。物填料等通称为石油沥青改性材料。n（一）橡胶改性沥青（一）橡胶改性沥青n1.氯氯丁丁橡橡胶胶改改性性沥沥青青。2.丁丁基基橡橡胶胶改改性性沥沥青青。3.再再生生橡橡胶胶改改性性沥沥青青。4.热热塑塑性丁苯橡胶（性丁苯橡胶（SBS）改性沥青。改性沥青。n（二）树脂改性沥青（二）树脂改性沥青n常用的树脂有：古马隆脂、聚乙烯、聚丙烯、酚醛树脂及天然松香等。常用的树脂有：古马隆脂、聚乙烯、聚丙烯、酚醛树脂及天然松香等。n（三）橡胶和树脂共混改性沥青（三）橡胶和树脂共混改性沥青n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。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。n（四）矿物填充料改性沥青（四）矿物填充料改性沥青n常用矿物填充料有滑石粉、石灰石粉、硅藻土、石棉和云母粉等。常用矿物填充料有滑石粉、石灰石粉、硅藻土、石棉和云母粉等。防水材料n一、沥青基防水材料一、沥青基防水材料n（一）沥青防水卷材（一）沥青防水卷材n石石油油沥沥青青纸纸胎胎油油纸纸系系用用低低软软化化点点石石油油沥沥青青浸浸渍渍原原纸纸而而成成。按按原原纸纸1m2的的质质量量克克数数分分为为200和和350两两个个标标号号。主主要要用用于多层防水层的下层、隔蒸汽层、防潮层及包装等。于多层防水层的下层、隔蒸汽层、防潮层及包装等。n油油毡毡用用油油纸纸浸浸渍渍高高软软化化点点沥沥青青而而成成。按按其其原原纸纸纸纸胎胎每每1m2质量克数分为质量克数分为200、350和和500号号3个标号。个标号。n根根据据屋屋面面工工程程技技术术规规范范的的规规定定，沥沥青青防防水水卷卷材材仅仅适适用用于于屋屋面面防防水水等等级级为为级级（指指一一般般的的工工业业与与民民用用建建筑筑，防防水水耐耐用用年年限限为为10年年）和和级级（指指非非永永久久性性的的建建筑筑，防防水水耐耐用用年年限限为为5年年）的防水工程。的防水工程。（二）沥青胶n定定义义：沥沥青青胶胶（又又称称沥沥青青玛玛蹄蹄子子）是是沥沥青青和和适适量量粉粉状状或或纤纤维维状矿质填充料的均匀混合物。状矿质填充料的均匀混合物。n用用途途：粘粘贴贴防防水水卷卷材材，防防水水涂涂层层、沥沥青青砂砂浆浆防防水水层层的的底底层层以以及接头填缝材料等。及接头填缝材料等。n沥青胶的性质取决于沥青和填充料的性质及其配合比。常用沥青胶的性质取决于沥青和填充料的性质及其配合比。常用配合比为沥青配合比为沥青70%90%，矿粉，矿粉10%30%。一般矿粉。一般矿粉越多，沥青胶的耐热性越好，粘结力越大，但柔韧性降低，越多，沥青胶的耐热性越好，粘结力越大，但柔韧性降低，施工流动性也变差。施工流动性也变差。（三）沥青基防水涂料 n1.冷冷底子油。底子油。n（1）石油沥青：汽油）石油沥青：汽油=3070n（2）石油沥青：煤油或轻柴油）石油沥青：煤油或轻柴油=4060n2.乳化沥青。乳化沥青。n3.橡胶沥青防水涂料。橡胶沥青防水涂料。橡胶和树脂基防水材料 n（一）橡胶基防水卷材（一）橡胶基防水卷材n1.三元乙丙橡胶防水卷材。三元乙丙橡胶防水卷材。2.氯丁橡胶防水卷材。氯丁橡胶防水卷材。n3.三元乙丙三元乙丙丁基橡胶防水卷材。丁基橡胶防水卷材。4.丁基橡胶防水卷材。丁基橡胶防水卷材。n5.再生橡胶防水卷材。再生橡胶防水卷材。n（二）树脂基防水卷材（二）树脂基防水卷材n1.聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVC）防水卷材。防水卷材。n2.氯化聚乙烯（氯化聚乙烯（CPE）防水卷材。防水卷材。n（三）橡塑共混型防水卷材（三）橡塑共混型防水卷材密封材料密封材料n1.丙烯酸类密封材料。丙烯酸类密封材料。n2.聚氨脂密封膏。聚氨脂密封膏。n3.聚硫橡胶密封膏。聚硫橡胶密封膏。n4.氯丁橡胶密封膏。氯丁橡胶密封膏。n5.聚氯乙烯嵌缝接缝膏。聚氯乙烯嵌缝接缝膏。n6.塑料油膏。塑料油膏。合成高分子防水涂料合成高分子防水涂料n橡胶系、树脂系和橡塑共混型三大类橡胶系、树脂系和橡塑共混型三大类n1.聚氨酯（聚氨酯（PU）防水涂料。防水涂料。n2.丙烯酸系防水涂料。丙烯酸系防水涂料。n3.硅橡胶涂渗性防水涂料。硅橡胶涂渗性防水涂料。