第八章 瀝青材料

土木工程材料第8章

瀝青及防水材料目的要求掌握石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與選用了解防水卷材、防水涂料的種類(lèi)、特性、常用品種

概述特點(diǎn)：瀝青是有機(jī)膠結(jié)材料，在常溫下呈固體、半固體或粘稠液體，顏色為黑色或黑褐色，有良好的防水性、不導(dǎo)電、耐酸、耐堿、耐腐蝕。應(yīng)用：主要作為防水、防潮、防腐蝕材料用于屋面或地下防水工程、防腐蝕工程以及鋪筑道路。分類(lèi)：根據(jù)產(chǎn)源

天然瀝青地瀝青石油瀝青瀝青煤瀝青焦油瀝青木瀝青頁(yè)巖瀝青8.1石油瀝青一、石油瀝青的組分與結(jié)構(gòu)

一般將石油瀝青劃分為油分、樹(shù)脂和地瀝青質(zhì)三個(gè)組分，瀝青的許多性質(zhì)都是由三大組分的相對(duì)含量決定的，三組分的主要特征和作用見(jiàn)下表

組分性質(zhì)與狀態(tài)含量作用油分淺色液體，可溶于大部分溶劑，密度約0.91～0.9340%～60%使瀝青具有流動(dòng)性樹(shù)脂深色粘稠半固體，溫度敏感性強(qiáng)，密度1.0以上15%～30%使瀝青具有粘性和塑性，還可增加粘附性地瀝青質(zhì)深色固體顆粒，加熱不熔，不溶于溶劑10%～30%增加瀝青粘性、穩(wěn)定性石油瀝青的結(jié)構(gòu)

以地瀝青質(zhì)為核心，周?chē)讲糠謽?shù)脂后形成膠團(tuán)，無(wú)數(shù)膠團(tuán)分散在油分中而形成的膠體結(jié)構(gòu)。

瀝青三組分結(jié)構(gòu)示意圖（a）溶膠型結(jié)構(gòu)；（b）溶凝膠型結(jié)構(gòu)；（c）凝膠型結(jié)構(gòu)

二、石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)

粘滯性

指瀝青材料在外力作用下瀝青粒子產(chǎn)生相互位移時(shí)抵抗變形的性能，是我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)劃分瀝青牌號(hào)的主要性能指標(biāo)。

測(cè)定方法：針入度法表示：針入度針入度值愈小，表明瀝青的粘性愈大，瀝青愈硬。

塑性

指瀝青在受外力作用時(shí)產(chǎn)生變形而不破壞，除去外力后，仍保持變形后形狀的性質(zhì)。測(cè)定方法：延度儀—將瀝青制成8字形試件，在規(guī)定的條件下拉伸，其斷裂時(shí)的延伸長(zhǎng)度（cm）表示：延度延度值愈大，瀝青的塑性愈好。(a)延度儀(b)模具

延度儀及試樣模具示意圖

溫度穩(wěn)定性

指瀝青的粘性和塑性隨溫度的升降而變化的能力。測(cè)定方法：環(huán)與球法表示：軟化點(diǎn)（指瀝青受熱時(shí)由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢鲃?dòng)性狀態(tài)時(shí)的溫度）軟化點(diǎn)愈高，溫度穩(wěn)定性愈好，針入度和延度也愈小。

軟化點(diǎn)試驗(yàn)?zāi)途眯裕ù髿夥€(wěn)定性）

指石油瀝青在熱、陽(yáng)光、空氣和水分等因素的長(zhǎng)期綜合作用下抵抗老化的性能。測(cè)定方法：蒸發(fā)損失試驗(yàn)表示：蒸發(fā)損失和蒸發(fā)后針入度比（蒸發(fā)后針入度與原先針入度比）前者小而后者大則表示瀝青的大氣穩(wěn)定性好，即老化慢。

三、石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與選用

石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)道路石油瀝青和建筑石油瀝青都是按針入度指標(biāo)劃分牌號(hào)。同一品種石油瀝青材料中，牌號(hào)越小，瀝青越硬；牌號(hào)越大，瀝青越軟。同時(shí)隨著牌號(hào)增大，瀝青的粘度減?。ㄡ樔攵仍龃螅苄栽龃螅ㄑ佣仍龃螅?，溫度敏感性增大（軟化點(diǎn)降低）。建筑石油瀝青

3個(gè)標(biāo)號(hào)——40、30、10道路石油瀝青7個(gè)標(biāo)號(hào)——160、130、110、90、70、50、30按照性能分為A、B和C建筑石油瀝青

應(yīng)用：

多用來(lái)制作防水卷材、防水涂料、瀝青膠和瀝青嵌縫膏，用于建筑屋面和地下防水、溝槽防水防腐，以及管道防腐等工程。標(biāo)號(hào)選用：

一般屋面用的瀝青，軟化點(diǎn)應(yīng)比當(dāng)?shù)匚菝婵赡苓_(dá)到的最高溫度高20?C以上，亦即比當(dāng)?shù)刈罡邭鉁馗叱?0?C左右。一般地區(qū)可選用30號(hào)的石油瀝青，夏季炎熱地區(qū)宜選用10號(hào)石油瀝青。但嚴(yán)寒地區(qū)一般不宜使用10號(hào)石油瀝青，以防冬季出現(xiàn)脆裂現(xiàn)象。道路石油瀝青標(biāo)號(hào)選用：

氣候條件炎熱稠度較高瀝青交通性質(zhì)繁重的交通瀝青混合料的類(lèi)型細(xì)粒式或砂粒式的混合料等級(jí)選用：瀝青等級(jí)適用范圍A級(jí)瀝青各個(gè)等級(jí)的公路，適用于任何場(chǎng)合和層次B級(jí)瀝青（1）高速公路、一級(jí)公路瀝青下面層及以下的層次，二級(jí)及二級(jí)以下公路的各個(gè)層次（2）用作改性瀝青、乳化瀝青、改性乳化瀝青、稀釋瀝青的基質(zhì)瀝青C級(jí)瀝青三級(jí)及三級(jí)以下的公路各個(gè)層次8.2防水卷材

防水卷材要滿足建筑防水工程的要求，必須具備以下性能：良好的耐水性和高溫穩(wěn)定性；能在一定荷載、應(yīng)力或在一定變形條件下不斷裂，即具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、延伸性和抗斷裂性能；在低溫下保持良好的柔韌性；優(yōu)良的抗大氣穩(wěn)定性。種類(lèi)：根據(jù)其主要防水組成材料可分為瀝青防水卷材高聚物改性瀝青防水卷材合成高分子防水卷材

一、瀝青防水卷材瀝青防水卷材是用原紙、纖維織物或纖維氈等胎體浸涂瀝青，表面撒布粉狀、粒狀或片狀材料制成可卷曲的片狀防水材料。瀝青防水卷材僅適用于屋面防水等級(jí)為Ⅲ級(jí)（一般的工業(yè)與民用建筑，防水耐用年限為10年）和Ⅳ級(jí)（非永久性的建筑，防水耐用年限為5年）的屋面防水工程。

卷材名稱(chēng)特點(diǎn)適用范圍石油瀝青紙?zhí)ビ蜌謧鹘y(tǒng)的防水材料,其低溫柔性差，防水層耐用年限較短,但價(jià)格較低三氈四油、二氈三油疊層鋪設(shè)的屋面工程玻璃布瀝青油氈抗拉強(qiáng)度高,胎體不易腐爛,材料柔韌性好,耐久性比紙?zhí)ビ蜌痔岣?倍以上多用作紙?zhí)ビ蜌值脑鰪?qiáng)附加層和突出部位的防水層玻纖氈瀝青油氈有良好的耐水性、耐腐蝕性和耐久性，柔韌性也優(yōu)于紙?zhí)r青油氈常用于屋面或地下防水工程黃麻胎瀝青油氈抗拉強(qiáng)度高，耐水性好，但胎體材料易腐爛常用作屋面增強(qiáng)附加層二、高聚物改性瀝青防水卷材

瀝青改性劑：主要有SBS、APP、再生膠或廢膠粉等SBS改性石油瀝青性能最佳（延度2000％，冷脆點(diǎn)-38～-46C，耐熱度90～100C）APP改性石油瀝青性能也很好（延度200％～400％，冷脆點(diǎn)-25C，耐熱度110～130C）再生膠和廢膠粉改性石油瀝青性能一般（延度100％～200％，冷脆點(diǎn)-20°C，耐熱度85C）特點(diǎn)：克服了傳統(tǒng)瀝青防水卷材溫度穩(wěn)定性差、延伸率小的不足，具有高溫不流淌、低溫不脆裂、拉伸強(qiáng)度高、延伸率較大等優(yōu)異性能。

高聚物改性瀝青防水卷材適用于防水等級(jí)為Ⅰ級(jí)（特別重要的民用建筑和對(duì)防水有特殊要求的工業(yè)建筑，防水耐用年限為25年）、Ⅱ級(jí)（重要的工業(yè)與民用建筑、高層建筑、防水耐用年限為15年）和Ⅲ級(jí)的屋面防水工程。

卷材名稱(chēng)特點(diǎn)適用范圍SBS改性瀝青防水卷材耐高、低溫性能有明顯提高，卷材的彈性和耐疲勞性明顯改善單層鋪設(shè)的屋面防水工程或復(fù)合使用，適于寒冷地區(qū)和結(jié)構(gòu)變形頻繁的建筑APP改性瀝青防水卷材具有良好的強(qiáng)度、延伸性、耐熱性、耐紫外線照射及耐老化性能單層鋪設(shè)，適于紫外線輻射強(qiáng)烈及炎熱地區(qū)屋面使用PVC改性焦油瀝青防水卷材有良好的耐熱及耐低溫性能，最低開(kāi)卷溫度-180C有利于在冬季負(fù)溫度下施工再生膠改性瀝青防水卷材有一定的延伸性，且低溫柔性較好，有一定的防腐蝕能力，價(jià)格低廉屬低檔防水卷材變形較大或檔次較低的防水工程廢橡膠粉改性瀝青防水卷材比普通石油瀝青紙?zhí)ビ蜌值目估瓘?qiáng)度、低溫柔性均明顯改善疊層使用于一般屋面防水工程，宜在寒冷地區(qū)使用三、合成高分子防水卷材

合成高分子防水卷材是以合成橡膠、合成樹(shù)脂或兩者的共混體為基礎(chǔ)，加入適量的助劑和填充料等，經(jīng)過(guò)特定工序所制成的防水卷材。合成高分子防水卷材具有拉伸強(qiáng)度和抗撕裂強(qiáng)度高、斷裂伸長(zhǎng)率、耐熱性和低溫柔性好、耐腐蝕、耐老化等一系列優(yōu)異的性能，是新型高檔防水卷材。目前多用于高級(jí)賓館、大廈、游泳池、廠房等要求有良好防水性的屋面、地下等防水工程。品種有橡膠系列（三元乙丙橡膠、丁基橡膠等）防水卷材、塑料系列（聚乙烯、聚氯乙烯等）和橡膠塑料共混系列防水卷材三大類(lèi)。

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《屋面工程技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，合成高分子防水卷材適用于防水等級(jí)為Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)的屋面防水工程。

卷材名稱(chēng)特點(diǎn)適用范圍三元乙丙橡膠防水卷材耐紫外、臭氧、濕和熱性能好；耐化學(xué)腐蝕；彈性和拉伸強(qiáng)度大，對(duì)粘結(jié)基層變形開(kāi)裂的適應(yīng)能力極強(qiáng)。壽命長(zhǎng)，但價(jià)格高防水要求高，耐用年限長(zhǎng)的工業(yè)與民用建筑聚氯乙烯防水卷材具有較高的抗拉和撕裂強(qiáng)度，伸長(zhǎng)率較大，耐老化性能好，原材料豐富，價(jià)格低，容易粘結(jié)單層鋪設(shè)或復(fù)合使用于外露或有保護(hù)層的防水工程氯化聚乙烯防水卷材具有良好的耐候、耐臭氧、耐熱老化、耐油、耐化學(xué)腐蝕及抗撕裂性能單層鋪設(shè)或復(fù)合使用，適合于紫外線強(qiáng)的炎熱地區(qū)三元丁橡膠防水卷材有較好的耐候、耐油性；抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率較高，耐低溫性能比三元乙丙橡膠防水卷材差單層或復(fù)合使用于要求較高的防水工程氯化聚乙烯—橡膠共混防水卷材不但具有氯化聚乙烯特有的高強(qiáng)度和良好的耐候、耐臭氧、耐熱老化性能，而且具有橡膠所特有的高彈性、高延伸率以及良好的低溫柔性。單層或復(fù)合使用于寒冷地區(qū)或變形較大的防水工程8.3防水涂料

種類(lèi)：按液態(tài)類(lèi)型分為溶劑型、水乳型和反應(yīng)型三種。溶劑型的粘結(jié)性好，但污染環(huán)境；水乳型價(jià)格低，但粘結(jié)性差些；反應(yīng)型組分多，施工復(fù)雜，污染環(huán)境。按成膜物質(zhì)分為瀝青類(lèi)、高聚物改性瀝青類(lèi)和合成高分子類(lèi)

一、瀝青類(lèi)防水涂料

指以瀝青為基料配制而成的水乳型或溶劑型防水涂料。瀝青類(lèi)防水卷材使用時(shí)常用瀝青膠粘貼，為了提高與基層的粘結(jié)力，常在基層表面涂刷一層冷底子油。冷底子油冷底子油是用建筑石油瀝青加入汽油、煤油、輕柴油溶合而配制成的瀝青溶液。用途：滲入到混凝土、砂漿等材料的毛細(xì)孔隙中，待溶劑揮發(fā)后，便與基面牢固結(jié)合，使基面具有一定的憎水性，為粘結(jié)同類(lèi)防水材料創(chuàng)造了有利條件。因多在常溫下用于防水工程的底層，故名冷底子油。

瀝青膠由瀝青摻入適量粉狀或纖維狀填充料拌制而成的混合物。用途：主要用于粘貼防水卷材、嵌縫、補(bǔ)漏及作為瀝青防水涂層、瀝青砂漿防水層的底層等。水乳性瀝青防水涂料主要適用于Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)防水等級(jí)的工業(yè)與民用建筑屋面、混凝土地下室和衛(wèi)生間防水等。這類(lèi)涂料對(duì)瀝青基本沒(méi)有改性或改性作用不大，彈性、延伸性、低溫柔韌性差，易引起滲漏。二、高聚物改性瀝青防水涂料

指以瀝青為基料，用合成高分子聚合物進(jìn)行改性，制成的水乳型或溶劑型防水涂料。特點(diǎn)：在