瀝青防水材料和瀝青混合料概述

1、瀝青防水材料和瀝青混合料概述瀝青防水材料瀝青混合料一、瀝青瀝青是公元前數(shù)干年就被發(fā)現(xiàn)并使用的一種建筑材料，但因瀝青的組成復(fù)雜，對其進行深入分析有一定困難，故直到現(xiàn)在，對瀝青的組成和許多性質(zhì)還沒有弄清楚。盡管如此，瀝青仍不斷地被人們利用來滿足各種要求。古代埃及將瀝青用作膠結(jié)材、防水劑和防腐劑等。從19世紀(jì)末期以后，將瀝青用于鋪路，從此以后，瀝青的應(yīng)用迅速發(fā)展起來。目前，建筑工程的防水材料，仍然以瀝青基防水材料為主。尤其在我國，平屋面仍較多地采用石油瀝青油氈防水層。預(yù)料瀝青的應(yīng)用還將得到進一步的發(fā)展。瀝青的種類天然瀝青石油瀝青焦油瀝青（焦油瀝青即煤瀝青，也稱柏油）二、石油瀝青的組分構(gòu)成瀝青的元素幾

2、乎全是碳元素（占8099，重量比）和氫元素（15以下，重量比），此外，還含有少量氧、氮、硫以及微量其他元素。碳和氫構(gòu)成所謂碳氫化合物及其衍生體，這些各種各樣的化合物復(fù)雜地混合在一起。目前還不能將各個成分分離出來。但已經(jīng)知道所含各種物質(zhì)，其碳和氫原子數(shù)之比CH約為，分子量約為2005000。通常，采用溶劑分離法從瀝青中提取化學(xué)性質(zhì)類似的組叢，進行性能和數(shù)量分析。這些組叢是：1油分2樹脂3瀝青質(zhì)4. 其他成分:瀝青中還可能含有少量瀝青碳、固定碳、石蠟等成分。三、石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)（一）吸水、透水性（二）粘度(粘滯性)針入度（三）粘結(jié)性（四）塑性(延性)延度（五）溫度敏感性(溫度穩(wěn)定性)軟化點（六）

3、大氣穩(wěn)定性（七）溶解度（純凈度）（八）閃點、燃點和自然發(fā)火溫度針入度、延度和軟化點合稱為瀝青的三大指標(biāo)。四、我國石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)我國現(xiàn)行的石油瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要有：SH05222000 道路石油瀝青GB/T4941998 建筑石油瀝青根據(jù)我國現(xiàn)行的石油瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，瀝青的質(zhì)量要求列于表53。從表中可以看到，石油瀝青都是以針入度指標(biāo)劃分瀝青牌號的，而每個牌號還應(yīng)保證相應(yīng)的延度和軟化點等技術(shù)要求。例如針入度指標(biāo)為2540的建筑石油瀝青，其牌號為30（即30號瀝青），相應(yīng)的延度應(yīng)小于3cm，軟化點不低于70等等。瀝青牌號愈高（即針入度愈大）、延度愈大、軟化點愈低。就是牌號愈高，粘度愈小，塑性愈好，但

4、熱穩(wěn)定性愈差。道路瀝青有七個牌號，主要供道路路面和車間地面用，一般是制成瀝青混凝土或瀝青砂漿后使用。根據(jù)使用要求和環(huán)境溫度選用牌號。建筑瀝青一般牌號較低，主要供制造瀝青油紙、瀝青油氈以及防水涂料和密封油膏等制品用。這些瀝青制品主要用于屋面及地下和溝槽防水工程。據(jù)測，高溫季節(jié)瀝青屋面表面溫度可高出當(dāng)?shù)刈罡邭鉁?530之多。為防止瀝青在夏季發(fā)生流淌，屋面用瀝青應(yīng)選用牌號較低，軟化點較高的瀝青，但牌號過低的瀝青，冬季硬脆開裂，且耐久性也差。所以，選用瀝青應(yīng)根據(jù)其具體情況綜合考慮。普通石油瀝青是含蠟成分較多的瀝青，故也稱多蠟瀝青，因性能差，在建筑工程中不宜直接使用。對多蠟瀝青可以經(jīng)過吹制氧化等方法改善

5、性能。五、關(guān)于改性瀝青建筑工程上使用的瀝青性能要求比較全面。例如既要求在低溫條件下富有彈性和塑性，又要求在高溫條件下具有足夠的強度和熱穩(wěn)定性，還要求使用壽命長，抗老化性能好以及與摻合料，基體材料有較強的粘結(jié)力等等。但一般石油瀝青卻難以全面滿足這些要求。為此，常采用礦物材料，有時也采用橡膠或合成樹脂等材料改善瀝青的性能，這就是所謂的改性瀝青，而礦物材料、橡膠、合成樹脂等常被稱為瀝青的改性材料。1礦物材料改性瀝青用礦物材料改善瀝青的性能，是最普遍使用的方法。在瀝青中摻入品種、數(shù)量適當(dāng)?shù)哪ゼ毜V物材料，能明顯提高瀝青的粘結(jié)力和熱穩(wěn)定性。用于瀝青的礦物材料，要求能被瀝青浸潤并與瀝青有較強的吸附力而又不為

6、水所剝離。常用的礦物材料為粉狀或纖維狀，主要有：滑石粉（親油性的），石灰石粉（據(jù)資料，石灰石與瀝青之間除物理吸附外，還有化學(xué)吸附作用）、硅藻土、石棉和云母等。也有用白堊粉，水泥、磨細砂等。一般礦物填充料的摻量為2040，礦物填充料必須達到規(guī)定的磨細度。2橡膠瀝青橡膠和瀝青有較好的混容性，并能使瀝青具有橡膠的優(yōu)點，如高溫變形性小，低溫柔性好等。根據(jù)橡膠種類，采用不同的摻配混容的方法，制得的橡膠瀝青的性能有所不同。橡膠改性瀝青有：氯丁橡膠瀝青，丁基橡膠瀝青和再生橡膠瀝青等。3合成樹脂瀝青用樹脂改性瀝青，可以提高瀝青的溫度穩(wěn)定性、粘結(jié)性和不透氣性等性能?？赡苁怯捎谑蜑r青含芳香族化合物較少，某些樹脂

7、與瀝青的相容性較差，故能用于瀝青改性的樹脂品種并不多，目前有：古馬隆樹脂、聚乙烯、聚丙烯、酚醛樹脂及天然松香等。4不同牌號瀝青摻配與稀釋當(dāng)僅使用某一種牌號的瀝青不能滿足技術(shù)要求時，也可將不同牌號的瀝青摻配使用，以滿足要求。從某種意義上講，摻配也是一種改性措施。在進行摻配時，為了使瀝青膠體結(jié)構(gòu)不被破壞，應(yīng)注意選用表面張力相近和化學(xué)性質(zhì)相似的瀝青相配。試驗證明同產(chǎn)源的瀝青容易保證摻配后的瀝青膠體結(jié)構(gòu)的均勻性。所謂同產(chǎn)源是指同屬石油瀝青，或同屬煤瀝青（或煤焦油）。兩種瀝青的摻配比例可用下式估算：式中 Q1較軟瀝青用量，；Q2較硬瀝青用量，%；T摻配后所需求的瀝青軟化點，；T1較軟瀝青軟化點，；T2較

8、硬瀝青軟化點，。Q2100Q1根據(jù)估算的摻配比例，并在該比例附近再取23個比例，進行試配（即混合熬制），測定軟化點，然后繪制“摻配比例軟化點”曲線，利用曲線，找到所需軟化點瀝青的摻配比例。石油瀝青過于粘稠的，可用從石油中提煉的輕質(zhì)油類，如汽油、煤油或柴油進行稀釋。六、建筑上常用的瀝青制成品（一）冷底子油和乳化瀝青（二）瀝青瑪王帝脂（瀝青膠）（三）瀝青油紙和油氈（瀝青卷材）（四）瀝青防水、防腐涂料，（五）瀝青嵌縫油膏（六）瀝青混合料瀝青砂漿、混凝土七、瀝青混合料.分類1)按膠結(jié)材料種類分石油瀝青混合料煤瀝青混合料）按施工溫度分熱拌熱鋪混合料，即瀝青與礦質(zhì)骨料(簡稱礦料)在熱態(tài)下拌和，熱態(tài)下鋪筑。

9、常溫瀝青混合料，即采用乳化瀝青或稀釋瀝青與礦料在常溫下拌和、鋪筑。）按骨料級配類型分連續(xù)級配瀝青混合料，即混合料中的礦質(zhì)骨料是按級配原則，從大到小各級粒徑按比例搭配組成的。間斷級配瀝青混合料，即骨料級配組成中缺少一個或若干個粒徑檔次。）按混合料密實度分密級配瀝青混合料，壓實后剩余空隙率小于10。開級配瀝青混合料，指級配主要由粗骨料組成，細骨料較少，骨料相互撥開，壓實后剩余空隙率大于15的開式混合料。半開級配瀝青混合料，壓實后剩余空隙率在1015，也稱為瀝青碎石混合料。）按骨料最大粒徑分粗粒式瀝青混合料，指骨料最大粒徑為或的混合料。中粒式瀝青混合料，指骨料最大粒徑為16mm或19mm的混合料。細

10、粒式瀝青混合料，指骨料最大粒徑為或的混合料。砂粒式瀝青混合料，指骨料最大粒徑等于或小于的混合料。.瀝青混合料組成材料及結(jié)構(gòu)1)組成材料瀝青主要是道路石油瀝青。粗骨料碎石、破碎礫石和礦渣等。應(yīng)采取下列抗剝離措施：a. 采用干燥的磨細消石灰或生石灰粉、水泥作為填料的一部分，其用量為礦料總量的12。b. 在瀝青中摻加抗剝離劑。c. 將粗骨料用石灰漿處理后使用。細骨料天然砂機制砂石屑填料粒徑小于的礦質(zhì)粉末稱為填料巖石粉、水泥、石灰、粉煤灰2)組成結(jié)構(gòu)懸浮一密實結(jié)構(gòu)骨架一空隙結(jié)構(gòu)密實一骨架結(jié)構(gòu)(3)瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)1)高溫穩(wěn)定性馬歇爾穩(wěn)定度試驗車轍試驗2)低溫抗裂性3)耐久性4)抗滑性5)施工和易性

11、本章小結(jié)1. 基本概念: 油分、樹脂、瀝青質(zhì)、針入度（粘滯性）、延度（塑性）、軟化點（溫度敏感性）、溶解度、閃點、燃點和自然發(fā)火溫度等2. 石油瀝青與煤瀝青有和不同3. 瀝青的塑性、溫度敏感性、粘度等如何測試4. 瀝青的牌號如何確定5. 瀝青的摻配方法及計算公式6. 瀝青的改性7. 瀝青混合料1、天然瀝青流到地面，或浸入巖石之間的石油，在陽光、空氣等自然條件作用下，易揮發(fā)成分揮發(fā)掉以后，經(jīng)自然氧化、聚合而成的一種瀝青，其性質(zhì)與石油瀝青相似。2、石油瀝青是石油原油經(jīng)人工提煉多種油產(chǎn)品以后的殘留物，再經(jīng)加工而成的一種瀝青。石油瀝青的性質(zhì)受原油的種類和生產(chǎn)工藝的影響很大，故性質(zhì)有明顯差異。從石油原油

12、中提煉出各種產(chǎn)品的一般過程是這樣的：首先將原油在溫度約為350的脫鹽裝置中脫鹽，接著在常壓蒸餾塔內(nèi)分離出低沸點的餾分（例如汽油、煤油），將留在塔底的高沸點餾分進一步加熱后送入減壓蒸餾塔內(nèi)，在的壓力和350400的溫度下減壓蒸餾。分離出輕油和潤滑油等餾分后，留在塔底的便是高沸點的殘留物，這就是直餾瀝青。若再將空氣吹進上述直餾瀝青中，在230280下，因氧的作用，直餾瀝青發(fā)生脫氫、氧化、重縮合反應(yīng)，便得到高粘度、高彈性的硬質(zhì)瀝青，這就是吹制瀝青或氧化瀝青。若在瀝青中再配以適當(dāng)?shù)膿]發(fā)性溶劑，則制成稀釋瀝青。若將比較軟的直餾瀝青加少量乳化劑在水中乳化，則制成乳化瀝青。為得到一定粘度的瀝青。還可將軟硬兩

13、種瀝青以適當(dāng)比例混合而制得混合瀝青。3、焦油瀝青（煤瀝青）是從煉焦或生產(chǎn)煤氣中得來的煤焦油再經(jīng)蒸餾提煉后的殘留物。與石油瀝青相比，焦油瀝青粘結(jié)性能和防腐蝕性能更好，而抗水性、溫度穩(wěn)定性和氣候穩(wěn)定性較差。加熱后有刺鼻臭昧，且有毒。主要用于鋪筑路面和防腐涂料。工程中要注意煤瀝青和石油瀝青不能混摻使用，以防產(chǎn)生沉渣而變質(zhì)，所以需要將二者區(qū)別開來。煤瀝青與石油瀝青的鑒別油分：是不能被硅藻土等吸附的較輕的成分，油分為紅色粘稠而澄清的液體，可溶于大部分溶劑，但不溶于酒精，比重小于1。油分賦予瀝青以流動性，是瀝青中最不易老化的成分。在瀝青中起著潤滑和柔軟作用，油分含量越高，瀝青軟化點越低，針入度越大，稠度降

14、低。樹脂為質(zhì)量比較重而又能被硅藻土吸附的組分。樹脂是暗褐色粘稠狀物質(zhì)，比重大于1，大部分為中性樹脂，能溶于汽油、苯等有機溶劑，但難溶于酒精和丙酮。樹脂對溫度變化敏感，熔點低于100。它賦予瀝青以良好的粘結(jié)性、可塑性和流動性。中性樹脂比例愈高，瀝青的延性和粘結(jié)力等品質(zhì)愈好。另外，樹脂中含有少量由油分氧化產(chǎn)生的酸性樹脂，能為堿皂化，是瀝青中的表面活性物質(zhì)，它提高了瀝青對礦物材料尤其碳酸鹽巖石的粘附性，也有利于石油瀝青的乳化分散。總之樹脂賦予瀝青良好性能。瀝青質(zhì):不溶于石油醚而溶于四氯化碳的組叢稱為瀝青質(zhì)。瀝青質(zhì)為黑色脆性粉末，是瀝青黑色的來源。加熱不溶解而成為堅硬的焦炭。能溶于三氯甲烷，不溶于酒精

15、。瀝青質(zhì)含量愈高，瀝青溫度敏感性愈低，粘性愈大，也更硬脆。瀝青碳：是能溶于二硫化碳而不溶于四氯化碳的成分，為黑色固體，它使瀝青的粘結(jié)性下降，但大部分瀝青中通常不含瀝青碳，瀝青碳是瀝青高度加熱或深度氧化生成的物質(zhì)。固定碳：是不溶于二硫化碳的成分，為黑色固體，也使瀝青的粘結(jié)性下降，是瀝青質(zhì)老化后的產(chǎn)物，大部分瀝青中不含有固定碳。石蠟：視瀝青產(chǎn)源不同，瀝青中可能含有數(shù)量不等的石蠟。蠟是石油瀝青中的有害成分，會降低石油瀝青的粘結(jié)性、塑性和溫度穩(wěn)定性。對多蠟瀝青可采用氯鹽處理，高溫吹氧和減壓蒸餾以及溶劑脫蠟等方法加以脫蠟處理，以改善瀝青的性能。吸水、透水性：瀝青幾乎不溶于水，且本身結(jié)構(gòu)致密，吸水率極低，

16、透水性也很小，透水系數(shù)僅為2.11014ms5.31014ms。瀝青為高分子材料，具有一定彈塑性，能適應(yīng)材料或構(gòu)件的變形，在瀝青與礦物填充材料粘結(jié)良好的情況下，石油瀝青制品具有很高的不透水性，因而被廣泛用作建筑工程的防潮、防水材料。粘度：各種石油瀝青的粘性相差很大，而且瀝青的粘度隨溫度升高而明顯降低，在溫度一定時，瀝青質(zhì)含量較高、油分含量較少的瀝青粘度較大。測定瀝青粘度的試驗方法很多，可根據(jù)瀝青粘度選擇相應(yīng)的試驗方法。工程上對粘稠的石油瀝青采用針入度儀測定，以針入度值間接表示瀝青粘度。針入度值愈小，表明粘度愈大。針入度試驗是在規(guī)定溫度（25）條件下，以規(guī)定重量（100g）的標(biāo)準(zhǔn)針，在5秒鐘時間

17、從試件表面貫入內(nèi)部的深度表示。并規(guī)定以110mm記作1，以此類推。針入度試驗是人為規(guī)定的一種粘度測定方法，但因操作方便而被廣泛采用。對于液體瀝青，其粘度測定則是在一定溫度條件下，以50mm3的瀝青從規(guī)定容器中按規(guī)定方式流出所需的時間（秒）表示。粘結(jié)性：大多數(shù)瀝青制品都摻入了礦物填充料或其他材料，所以，實際上瀝青是粘附在礦物填充料或其他材料的表面上的。而且，瀝青與填充料兩者之間應(yīng)有充分的粘結(jié)強度，這種粘結(jié)性主要決定于瀝青的表面張力及其粘度。一般說來，在具有適當(dāng)粘度的條件下，表面張力愈小愈好。在一定的溫度范圍內(nèi)，瀝青的表面張力隨溫度的升高而降低，粘結(jié)性還隨瀝青中瀝青質(zhì)的含量增加而提高。所以，一般吹

18、制瀝青的粘結(jié)力比直餾瀝青的粘結(jié)力大。塑性：石油瀝青的塑性與其組分有關(guān)，瀝青中樹脂含量多，且其他組分含量適當(dāng)時，則塑性大。同一瀝青的塑性隨溫度升高而增大。在常溫下塑性好的瀝青，對裂縫有自行愈合能力。故塑性反映了瀝青抵抗開裂和開裂后裂縫的愈合能力。而且塑性對沖擊荷載有緩沖作用，還能減少磨擦噪聲。所以瀝青是良好的柔性防水材料，也是良好的柔性道路路面材料。瀝青的塑性以延度表示。延度愈大，表示塑性愈好。延度試驗是把瀝青制成橫8字形標(biāo)準(zhǔn)試件，在規(guī)定速度（5cmmin）和規(guī)定溫度（25）下，以拉斷時延伸的長度（cm）表示，拉得愈長，即延度愈大。溫度敏感性是瀝青材料的粘滯性、塑性等隨溫度的變化而變化的性能，稱

19、為瀝青材料的溫度敏感性，簡稱感溫性，瀝青的感溫性對其施工和使用都有重要的影響。瀝青一般為多種化合物的混合物，故沒有一定熔點。如果將它慢慢加熱，則會逐漸軟化而成為粘性液體；當(dāng)溫度降低時，又逐漸由粘流態(tài)凝固成半固態(tài)、固態(tài)，甚至變硬變脆。不同的瀝青，這種變化的程度不同。工程要求瀝青隨溫度變化而發(fā)生性能變化的幅度應(yīng)較小，也即溫度敏感性要小，以盡可能避免出現(xiàn)冬天變脆，夏天變粘甚至流淌等情形。所以溫度敏感性是瀝青的重要性質(zhì)之一。石油瀝青的感溫性與其組分有關(guān)，一般，瀝青質(zhì)含量較多的，其感溫性較??；瀝青中的蠟含量較多的，其感溫性較大。所以在溫度升高時，多蠟瀝青首先發(fā)生流淌，而溫度降低時又變脆。故此，多蠟瀝青不

20、能直接用于建筑工程。在瀝青中摻入滑石粉、石灰石粉或其他礦物填料，能有效地降低瀝青的溫度敏感性。測定瀝青溫度敏感性的試驗方法很多，我國以軟化點指標(biāo)標(biāo)志瀝青的感溫性，此外，還有低溫時常用到的脆點。測定軟化點的方法也很多，國內(nèi)外一般都采用環(huán)球法。此法是把瀝青試樣裝入規(guī)定尺寸的小銀環(huán)內(nèi)，試樣上放置一標(biāo)準(zhǔn)小鋼珠，一起浸入水或甘油中，以規(guī)定的升溫速度加熱，使瀝青軟化并在鋼珠重力作用下下垂，將瀝青下垂到規(guī)定距離時的溫度定為瀝青軟化點（）。軟化點溫度愈高，瀝青熱穩(wěn)定性愈好，也即溫度敏感性愈小。脆點：指瀝青從高彈態(tài)轉(zhuǎn)變到玻璃態(tài)過程中的某一規(guī)定狀態(tài)的相應(yīng)溫度。費拉斯(Frass)脆點：涂于金屬片的試樣薄膜在特定條

21、件下，因被冷卻和彎曲而出現(xiàn)裂紋時的溫度，以表示。大氣穩(wěn)定性：石油瀝青在溫度、陽光、氧氣和干濕等因素的長期綜合作用下，其流動性、塑性逐漸減小，硬脆性增大甚至脆裂破壞。這個過程稱瀝青的老化。大氣穩(wěn)定性也就是瀝青的抗老化性能。瀝青的抗老化性能試驗，是將瀝青試件置于專用烘箱中加熱，在156溫度下讓其蒸發(fā)5小時，待其冷卻后測定重量損失和針入度損失值，以此作為抗老化指標(biāo)。重量損失百分率愈小，蒸發(fā)后與蒸發(fā)前針入度比值愈大，則表示大氣穩(wěn)定性愈好，抗老化性能愈高。溶解度（純凈度）：溶解度是指石油瀝青在三氯乙烯、四氯化碳或苯中溶解的百分率，以表示石油瀝青中有效物質(zhì)含量，也即純凈程度。因為那些不溶物如瀝青碳、固定碳

22、等實質(zhì)是一些瀝青老化的最終產(chǎn)物，會降低瀝青的性能，應(yīng)視為不利成分而加以限制，即要求溶解度高為好。閃點、燃點和自然發(fā)火溫度：加熱瀝青時，其可燃性蒸氣和空氣的混合氣體與火苗接觸而著火，著火后又馬上熄滅，這個著火的最低溫度稱為瀝青的閃點。如對瀝青繼續(xù)加熱，經(jīng)引火后，發(fā)生的火焰不會馬上熄滅而繼續(xù)燃燒，這時的最低溫度稱為燃點。閃點和燃點關(guān)系瀝青加熱作業(yè)時的安全操作。燃點通常比閃點高，對道路瀝青，燃點比閃點一般約高36。建筑石油瀝青的閃點約為230，在熬制瀝青時，一般控制溫度為185200。當(dāng)加熱瀝青超過一定高溫后，那么，即使外部沒有火源，停留在瀝青表面的蒸氣和空氣的混合物也會自然發(fā)火。所以，在熱加工瀝青

23、時，一定要注意控制溫度，不使瀝青過熱，發(fā)生著火危險。瀝青混合料是瀝青混凝土混合料和瀝青碎石混合料的總稱。由適當(dāng)比例的粗骨料、細骨料及填料與瀝青拌和、壓實，剩余空隙率小于10的混合料，簡稱瀝青混凝土；剩余空隙率在10以上的混合料，簡稱瀝青碎石混合料。懸浮一密實結(jié)構(gòu)連續(xù)型密級配骨料各級骨料懸浮于次級骨料及瀝青膠漿之間高溫穩(wěn)定性差骨架一空隙結(jié)構(gòu)連續(xù)型開級配骨料細骨料很少，甚至沒有。粘結(jié)力較弱密實一骨架結(jié)構(gòu)間斷型密級配骨料較強的粘結(jié)力較高的抗剪強度高溫穩(wěn)定性指在夏季高溫(通常取60)條件下，經(jīng)車輛荷載反復(fù)作用后不產(chǎn)生車轍和波浪等病害的性能。馬歇爾穩(wěn)定度試驗馬歇爾穩(wěn)定度：標(biāo)準(zhǔn)尺寸試件在規(guī)定溫度和加荷速度下，在馬歇爾試驗儀中最大的破壞荷載(kN)；流值：達到最大破壞荷載時試件的垂