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1、沥青材料沥宵材料是由一些极其复杂的高分子碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金届（氧、硫、 氮）衍生物所组成的黑色或黑褐色的固体、半固体或液体的混合物，憎水性材料，结构致 密，几乎完全不溶丁水、不吸水，具有良好的防水性，因此广泛用丁土木工程的防水、防 潮和防渗；沥宵届丁有机胶凝材料，与砂、石等矿质混合料具有非常好的粘结能力，所制 得的沥宵混凝土是现代道路工程最重要的路面材料。沥宵地沥宵天然沥宵石油沥宵焦油沥宵煤沥宵木沥宵1贞岩沥宵石油沥青的组成与结构1. 元素组成石油沥宵是由多种碳氢化合物及非金届（氧、硫、氮）衍生物组成的混合物，其元素 组成主要是碳（80%87%）、氢（10%15%）;其余是非轻元
2、素，如氧、硫、氮等（ 3%）; 此外，还含有一些微量的金届元素。2. 组分组成通常将沥宵分离为化学性质相近、与其工程性能有一定联系的几个化学成分组，这些 组就称为“组分”。我国现行规程中有三组分分析法和四组分两种分析法两种。石油沥宵的三组分分析法将石油沥宵分离为油分、树脂和沥宵质三个组分。1）油分 为淡黄色透明液体，赋予沥宵流动性，油分含量的多少直接影响着沥宵的柔 软性、抗裂性及施工难度。我国国产沥宵在油分中往往含有蜡，在分析时还应将油、蜡分 离。蜡的存在会使沥宵材料在高温时变软，产生流淌现象；在低温时会使沥宵变得脆硬，从而造成开裂。由丁蜡是有害成分，故常采用脱蜡的方法以改善沥宵的性能。2）
3、树脂 为红褐色粘稠半固体，温度敏感性高，熔点低丁 100C,包括中性树脂和酸 性树脂。中性树脂使沥宵具有一定塑性、可流动性和粘结性，其含量增加，沥宵的粘结力和延伸性增加；酸性树脂含量不多，但活性大，可以改善沥宵与其它材料的浸润性、提高 沥宵的可乳化性。3）沥宵质 为深褐色固体微粒，加热不熔化，它决定着沥宵的粘结力、粘度和温度稳 定性，以及沥宵的硬度、软化点等。沥宵质含量增加时，沥宵的粘度和粘结力增加，硬度 和温度稳定性提高。石油沥青的技术性质1、粘滞性粘滞性是反映沥宵材料内部阻碍其相对流动的一种特性。各种石油沥宵粘滞性的变化 范围很大，与沥宵组分和温度有关。粘度是反映沥宵粘滞性的指标，是沥宵最
4、重要的技术 性质指标之一，是沥宵等级（标号）划分的主要依据。测定沥宵相对粘度的主要方法有标 准粘度计法和针入度法。1）标准粘度计法该法适用丁液体石油沥宵、较稀的石油沥宵、煤沥宵、乳化沥宵等的粘度测定。标准 粘度是在规定温度（20C、25C、30C或60C）条件下，规定直径（3mm、4mm、5mm或 10mm）的孔口流出50cm3沥宵所需的时间秒数，常用符号“ CdT ”表示，其中t为试样温 度、d为流孔直径、T为流出50cm3沥宵所需的时间。按上述方法，在相同温度和相同流孔 的条件下，流出时间越长，表示沥宵粘度越大。2）针入度法该法适用丁粘稠（固体、半固体）石油沥宵的粘度测定。在规定温度25C
5、T,以规定重量100g的标准针、经历规定时间5s贯入试样中的深度（以l/ 10mm为单位）来表示， 符号为P（25C, 100g, 5s）。针入度值反映了沥宵抵抗剪切变形的能力， 其值越大，表示沥宵越软、 粘度越小。2、感温性感温性是指沥宵的粘滞性和塑性随着温度升降而变化的性能。当温度升高时，沥宵由 固态或半固态逐渐软化，发生象液体一样的粘性流动，称为粘滞流动状态；与此相反，当 温度降低时，沥宵乂逐渐由粘流态凝固为固态、甚至变硬变脆。工程要求沥宵随着温度变 化而产生的粘滞性及塑性变化的幅度应较小，即感温性应较小。建筑工程中宜选用温度敏 感性较小的沥宵。评价沥宵感温性的指标很多，常用的是软化点和
6、针入度指数。（1）软化点我国现行试验法是采用环与球法软化点。将沥宵试样注丁内径为18.9mm的铜环中，环上置一重3.5g的钢球，在规定的加热速度（5C/min）下进行加热，沥宵试样逐渐软化，直 至在钢球自重作用下，使沥宵下坠 25.4mm时的温度称为软化点，符号为 Tr&b。软化点越 低，表明沥宵在高温下的体积稳定性和承受荷载的能力越差。（2）针入度指数仅凭软化点来反应沥宵性能随温度变化的规律并不全面，目前用来反映沥宵感温性的 常用指标是针入度指数（PI）,按下式计算确定。PI =1 50-1030lg800 - lg "25 C,100g,5s）TR&B -25式中
7、 P（25J 100g, 5s）在25C、100g、5s条件下测定的针入度值（1/10mm）;Tr&b环球法测定的软化点（C）。沥宵针入度指数的范围是-1020。针入度指数不仅可以用来评价沥宵的感温性，同时 也可以来判断沥宵的胶体结构：当 PI<-2时，沥宵届丁溶胶型结构；当PI>2时，沥宵届丁凝胶型结构；介丁其间的届丁溶-凝胶型结构。不同的工程也对沥宵的针入度指数有着不同的要求：如用作胶粘剂，要求 PI介丁 一 22之间；用作涂料时，要求 PI介丁 一25; 用作灌缝材料，要求PI介丁 一 31之间；路用沥宵一般要求 PI> 2。3、延展性延展性是指沥宵在受到外力的
8、拉伸作用时，产生变形而不破坏（出现裂缝或断开）、除去外力后仍能保持变形后形状不变的性质，它反映沥宵受力时所能承受的塑性变形的能力。沥宵之所以能制造出性能良好的柔性防水材料，很大程度上决定丁沥宵的延展性。通常用延度作为延展性指标。其试验方法是：将沥宵试样制成最小断面面积为1cm2的8字形标准试件，在规定拉伸速度和规定温度下拉断时的长度（以cm计）称为延度，如图6刀所示。沥宵的延度采用延度仪来测度，常用的试验温度有25C和15 Co沥宵的针入度、软化点和延度，被称为沥宵的三大技术指标。4、大气稳定性大气稳定性是指石油沥宵在大气综合因素（热、阳光、氧气和潮湿等）长期作用下抵抗 老化的性能。大气稳定性
9、好的石油沥宵可以在长期使用中保持其原有性质。石油沥宵在热、阳光、氧气和水分等因素的长期作用下，石油沥宵中代分子组分向高分 子组分转化，即沥宵中油分和树脂相对含量减少，地沥宵质逐渐增多，从而使石油沥宵的 塑性降低，粘度提高，逐渐变得脆硬，直至脆裂，失去使用功能，这个过程称为老化。石油沥宵的大气稳定性常以蒸发损失和蒸发后针入度比来评定。其测定方法是：先测定沥宵试样的质量及其针人度，然后将试样置丁加热损失试验专用烘箱中， 在160 CT加热蒸 发5h,待冷却后再测定其质量和针人度，再按下式计算其蒸发损失白分率和蒸发后针入度 比：（公式6-1）（公式6-2）沥宵耐久性 0X4 工八土 悉发前届量-基发
10、后周量 蒸发损失百分率=褊''$3J咨言X100% 蒸发刖质重毒发后针入度比= f|S|xlOO% 蒸发刖针入度蒸发损失白分率愈小，蒸发后针人度比愈大，则表示沥宵大气稳定性越好, 越lb O 5、安全性闪点（也称闪火点）是指沥宵加热挥发出可燃气体，与火焰接触闪火时的最低温度。燃点（也称着火点）是指沥宵加热挥发出的可燃气体和空气混合， 与火焰接触能持续燃 烧时的最低温度。闪点和燃点的高低表明沥宵引起火灾或爆炸的可能性的大小， 它关系到运输、储存和加 热使用等方面的安全。例如，建筑石油沥宵闪点约230C .在熬制时一般温度为185200C , 为安全起见，沥宵还应与火焰隔离。石油沥
11、青的技术标准石油沥宵的技术标准将沥宵划分成不同的种类和标号（等级），以便选用。目前石油沥 宵主要划分为三大类：道路石油沥宵、建筑石油沥宵和普通石油沥宵。在对沥宵划分等级时，是依据沥宵的针入度、延度、软化点等指标。针入度是划分沥 宵标号的主要指标。对丁同一品种的石油沥宵，牌号越大，相应的粘性越小（针入度值越 大）、延展性越好（塑性越大）、感温性越大（软化点越低）。表6 T石油沥青技术标准质量指标道路石油沥青建筑石油沥青普通石油沥青200180140100甲100乙60甲60乙3010756555针入度(25C ,100g,5s)(0.1mm)201300161200121160911208112
12、05180418025401025756555延度(25 °C ,5cm/min)(cm), <-1001009060704031.521.51软化点（环球法）（C）3045354538484252425245554555< 70< 95<60<80<100溶解度（三氯乙烯或苯），（%）< 99< 99.5< 98簿膜加热试验（163 C ,5h）质量损失（%）> 1> 1-针入度比（%）> 50> 60> 60> 65> 65> 70> 70> 65-闪点（C）<
13、180< 200< 230< 230< 230< 230< 99< 99< 99石油沥宵牌号的简易判断方法见表。石油沥宵牌号的简易判断方法牌号简易鉴别方法牌号简易鉴别方法140100质软60用铁锤敲，不碎，只变形30用铁锤敲，变成较大的碎块10用铁锤敲，变成较小的碎 块石油沥青的选用选用石油沥宵时应根据工程性质（房屋、道路、防腐）、当地气候条件、所处工程部位 （层面、地下）等因素来综合考虑。由丁高牌号沥宵比低牌号沥宵含油分多、抗老化能力 强，故在满足要求的前提下，应尽量选用牌号高的石油沥宵，以保证有较长的使用年限。1）道路石油沥宵 道路石油沥宵乂
14、分为重交通石油沥宵、中轻交通石油沥宵、乳化石 油沥宵、液体石油沥宵和改性沥宵等。道路工程中选用沥宵材料应考虑交通量和气候特点。 南方高温地区宜选用高粘度的石油沥宵，以保证夏季沥宵路面具有足够的稳定性，不出现 车辙等；而北方寒冷地区宜选用低粘度的石油沥宵，以保证沥宵路面在低温下仍具有一定 的变形能力，避免出现开裂。2）建筑石油沥宵 建筑石油沥宵针入度较小（粘性较大）、软化点较高（耐热性较好）， 但延伸度较小（塑性较小），主要用作制造油纸、油毡、防水涂料和沥宵嵌缝膏等。它们绝大部分用丁建筑屋面工程、地下防水工程、沟槽防水、防腐蚀工程及管道防腐工程等。使用时制成的沥宵胶膜较厚，增大了对温度的敏感性；
15、同时黑色沥宵表面乂是好的吸热体， 一般同一地区沥宵屋面的表面温度比其他材料的都高；沥宵屋面达到的表面温度比当地最 高气温高25C 30C。为避免夏季流淌，一般屋面用沥宵材料的软化点还应比本地区屋面最 高温度高20C 25C,可选用10号或30号石油沥宵。例如武汉、长沙地区沥宵屋面温度约 达68C，选用沥宵的软化点应在90C左右，低了夏季易流淌；但也不宜过高，否则冬季低 温易硬脆、甚至开裂。一些不易受温度影响的部位、或气温较低的地区，如地下防水防潮 层等，可选用牌号较高的沥宵，如60号或100号沥宵。所以，选用石油沥宵时要根据地区、 工程环境及要求而定。3）普通石油沥宵普通石油沥宵的含蜡量高达2
16、0%30%。当沥宵温度达到软化点时, 容易产生流淌现象；沥宵中石蜡的渗透还会使得沥宵粘结层的耐热性和粘结力降低。故在 工程中一般不宜采用普通石油沥宵。沥青的掺配当某一牌号的石油沥宵不能满足工程技术要求时，可采用两种品牌的石油沥宵进行掺 配。在掺配时，为了防止掺配后沥宵胶体结构的破坏，应选用同产源的沥宵，即同届石油 沥宵或同届煤沥宵；但根据工程需要，有时也可以将建筑石油沥宵与道路石油沥宵掺合使 用。两种沥宵掺配的比例可用下式估算。a = -xioo%"-7J式中Qi较软石油沥宵用量（Q2较硬石油沥宵用量（Ti较软石油沥宵软化点2"%)；%)；(C);T2较硬石油沥宵软化点（C
17、）；T3掺配后的石油沥宵软化点（C）。煤沥青煤沥宵是由煤干帽的产品（煤焦油）经再加工而获得的。根据其在工程中应用要求的不 同，按稠度可分为软煤沥宵（液体、半固体）和硬煤沥宵（固体）两大类。煤沥宵是由芳香族碳氢化合物及其氧、硫、碳的衍生物所组成的混合物，主要元素为C、 H、O、S和N,煤沥宵元素组成的特点是“碳氢比”较石油沥宵大得多。煤沥宵化学组分 的分析方法与石油沥宵相似，可分离为：油分、软树脂、硬树脂、游离碳Cl和游离碳C2五个组分；其中油分中含有蔡、蕙、酚等有害物质，对其含量必须加以限制。煤沥宵与石油沥宵相比，在技术性质上存在下列差异：温度稳定性较低；与矿质集料的 粘附性较好；气候稳定性较
18、差，老化快；耐腐蚀性强，可用丁木材等的表面防腐处理等。煤沥宵的技术指标主要包括：粘度、蒸僻试验、含水量、甲苯不溶物含量、蔡含量、酚含 量等。其中，粘度表示了煤沥宵的粘结性，是评价煤沥宵质量最主要的指标，也是划分煤 沥宵等级的依据，其测试方法与石油沥宵类似。煤沥宵的主要技术性质都比石油沥宵差， 在建筑工程上较少使用；但其抗腐性能好，故 适用丁地下防水层或作防腐材料等。煤沥宵与石油沥宵的简便鉴别方法见表。煤沥宵与石油沥宵的鉴别鉴别方法石油沥宵煤沥宵密度1.0 X03kg/m3 左右(1.25-1.28) X103kg/m3燃烧烟少、无色、有松香味、无蠹烟多、黄色、臭味大、有蠹捶击声哑、有弹性、韧性
19、好声脆、韧性差颜色呈亮黑褐色呈浓黑色溶解易溶丁煤油或汽油中，溶液呈棕黑色难溶丁煤油或汽油中，溶液呈黄绿色改性沥青现代土木工程不仅要求沥宵具有较好的使用性能、还要求具有较长的使用寿命，但沥宵 材料受环境影响较大、易老化。通过各种技术措施，在传统沥宵材料中加入其它材料，来 进一步改善沥宵的性能，称为改性沥宵。改性的目的在丁提高沥宵材料的流变性能、延长 沥宵的耐久性等、改善沥宵与集料的粘附性；对应用与防水工程的沥宵来说，最重要改性 目的主要是前两点。1）提高沥宵流变性能的途径提高沥宵流变性的途径很多，改性效果较好的有下列几类改性剂：（1）树脂类改性剂用作沥宵改性的树脂主要是热塑性树脂，常用的有聚乙烯
20、（PE）、聚丙烯（PP）、无规聚丙烯（APP）、酚醛树脂、天然松香等。它们可以提高沥宵的粘度、改善高温稳定性， 同时可增大沥宵的韧性；但对低温性能的改善不明显。（2）橡胶类改性剂橡胶是沥宵的重要改性材料，与沥宵具有较好的混溶性，并能使沥宵具有橡胶的很多优 点，如高温变形小、低温柔性好等。常用的橡胶类改性沥宵主要包括：氯丁橡胶改性沥宵、 丁基橡胶改性沥宵、再生橡胶改性沥宵、丁苯橡胶改性沥宵等。其中，丁苯橡胶改性沥宵 性能很好，可以显著改善了沥宵的弹性、延伸率、高温稳定性和低温柔韧性、耐疲劳性和 耐老化等性能，主要用于制作防水卷材或防水涂料。（3）橡胶和树脂共混类改性剂同时用橡胶和树脂来改善石油沥
21、宵的性质， 可使沥宵兼具橡胶和树脂的特性，且成本较 低。配制时，采用的原材料品种、配比、制作工艺不同，可以得到许多性能各异的产品， 主要有卷材、片材、密封材料等。（4）微填料类改性剂为了提高沥宵的粘结性能和耐热性，减小沥宵的温度敏感性，通常加入一定数量的矿质 微填料。常用的有粉煤灰、火山灰、贞岩粉、滑石粉、石灰粉、云母粉、硅藻土等。（5）纤维类改性剂在沥宵中掺加各种纤维类物质，可显著地沥宵的高温稳定性、同时增加低温抗拉强度。 常用的纤维物质有：各种人工合成纤维（如聚乙烯纤维、聚酯纤维）和矿质石棉纤维等。 2）延长沥宵耐久性的途径目前提高沥宵耐久性方法，主要是掺加一些较为昂贵的化学添加剂， 例如
22、抗氧剂等；但 使用抗氧剂前，必须通过试验对其技术上的有效性进行鉴定。当前对提高沥宵耐久性最有 效的添加剂为专用炭黑，炭黑经助剂预处理后，可配制“炭黑改性沥宵”。9石油沥青的三大检验指标我国石油沥宵是根据沥宵的针入度（粘性）、延伸度（塑性）、软化点（温度稳定性） 三项主要指标来评定的，所以 石油沥宵的三项指标必须全部符合规定，才能明确 石油沥宵 的牌号。（1）石油沥宵针入度（粘性）粘稠石油沥宵的粘性是用针入度值来表示的。粘性是在外力作用下抵抗变形的性能。石油沥宵的牌号是以针入度的平均值来表示的。 如30号建筑石油沥宵就是用针入度为 2540的平均值。针入度的检测是在 25C的温度下和在5s的时间
23、内，用荷重100 土 0.1g 的标准，针垂直穿入沥宵的深度，称为 石油沥宵的“针入度”，单位以1/10mmfoK。它在 某种程度上反映沥宵的硬度。数值越小沥宵越硬，粘性愈大，则延伸度小，软化点高。粘性的大小与组分及温度有关。沥宵质含量较高，当树脂适量、油质含量较少时，则 粘性较大；温度升高时，贝U粘性随之降低，反之则随之增大。当针入度大丁200以上的道路石油沥宵,已无法标出延伸度值。弹性体SBS改性沥宵防水卷材是以SBS萍乙烯一丁二烯一苯乙烯）热塑性弹性体改性 沥宵为浸涂材料，以优质聚酯毡、玻纤毡、玻纤增强聚酯毡为胎基，以细砂、矿物粒料、 PE膜、铝膜等为覆面材料，采用专用机械搅拌、研磨而成
24、的弹性体改性沥宵防水卷材。塑性体APP改性沥青防水卷材是以APP（无规聚丙烯）或APAO APO聚烯轻类聚合物） 改性沥宵为浸涂材料，以优质聚酯毡、玻纤毡、为胎基，以细砂、矿物粒 （片）料、PE膜为 覆面材料，采用先进工艺精制而成的塑性体改性沥宵防水卷材。石油沥宵延伸度（塑性）塑性是指石油沥宵在外力作用时产生变形而不破坏的能力。石油沥宵的塑性与其组分有关，其中树脂含量增加，则塑性随之增高。温度及沥宵膜层厚度也影响塑性，温度升高， 塑性增大；沥宵的膜层愈厚，塑性愈大，当膜层薄至1向，塑性近丁消失。在25C的常温下，沥宵的塑性很好。沥宵对振动冲击荷载有一定承受能力，塑性较好的沥宵在产生裂 缝时，也
25、会自行愈合。石油沥宵的延伸度愈大，塑性愈好，柔性和抗断裂性能越好。弹性体SBS改性沥宵防水卷材特点:1. 不透水性能强。2. 抗拉强度高，延伸率大，尺寸稳定性能好对基层收缩变形和开裂适应能力强。3. 耐高低温性能好，SBS®用丁较低气温环境的建筑防水，APP®用丁较高气温环境的 建筑防水。4. 耐穿刺、耐略破、耐撕裂、耐腐蚀、耐霉变、耐候化性能好。5. 施工方便，热熔法施工四季均可操作，接缝可靠。塑性体APP改性沥宵防水卷材 届热塑性体防水材料,常温施工、操作简便，高温(110 C -130 C )不流淌，低温(-15 C -5 C )不脆裂，韧性强，弹性好，抗腐蚀、耐老化
26、。(3)石油沥宵软化点(温度稳定性)温度稳定性指石油沥宵的粘性和塑性随温度升降而变化的性能。当温度升高，沥宵由 固态或半固态逐渐软化而呈为液被态，随温度下降，乂由液态凝固变硬变脆。在相同的温 度变化间隔里，各种沥宵粘性变化幅度不同，随温度变化而产生的粘性变化幅度较小的沥 宵，其温度稳定性就好。弹性体SBS改性沥宵防水卷材 适用范围1. 适用丁工业与民用建筑的屋面、地下等的防水防潮以及桥梁、停车场、游泳池、隧 道等建筑物的防水。2. 尤其适用丁高温或有强烈太阳辐照地区的建筑物防水。3. 根据我国屋面工程技术规范 GB50207-94规定，APPE性改性沥宵防水卷材，可用丁 一级特别重要的民用建筑和对防水有特殊要求的工业建筑。塑性体APP改性沥宵防水卷材施工注意事项1. 热熔APP防水卷材工程 时，涂刷的基层处理剂必须干燥 4h(以不粘脚为宜)以上，方 可进行APP防水卷材铺贴作业，以免发生火灾，施工现场亦应配置适量的灭火器材。2. 屋面APP防水卷材工程作业时，APP防水卷材工程人员不允许穿带钉鞋进入现场，必 要时佩带安全带，四周应有防护设施。3. 注意成品保护，非施工人员严禁进入施工现场。石油沥宵中沥宵质的含量多，在一定程度上能提高温度稳定性。沥宵中石蜡含量多， 财温度稳定性降低。