大学精品课件:第十一章沥青与防水材料.ppt
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- 大学 精品 课件 第十一 沥青 防水材料
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1、2020/5/10 Science of Building Materials 1 第十一章第十一章 沥青与防水材料沥青与防水材料 主要内容主要内容 第一节第一节 沥青的基本知识沥青的基本知识 第二节第二节 防水材料防水材料 2020/5/10 Science of Building Materials 2 基本要求基本要求 掌握石油沥青的主要技术性质掌握石油沥青的主要技术性质 熟悉沥青基防水材料的性能及选用熟悉沥青基防水材料的性能及选用 了解其它防水材料了解其它防水材料 第十一章第十一章 沥青与防水材料沥青与防水材料 2020/5/10 Science of Building Materia
2、ls 3 第一节第一节 沥青的基本知识沥青的基本知识 2020/5/10 Science of Building Materials 4 一、沥青的基本概念一、沥青的基本概念 有机有机胶凝材料胶凝材料 混合物混合物高分子高分子C-H化合物和它们的化合物和它们的 非金属(非金属(O、N、S等)衍生物组成等)衍生物组成 黑色或黑褐色黑色或黑褐色 在常温下在常温下,沥青呈固态沥青呈固态、半固态或液态半固态或液态 2020/5/10 Science of Building Materials 5 二、沥青的特点二、沥青的特点 憎水憎水 结构致密结构致密 粘结力好粘结力好 变形性好变形性好 耐腐蚀耐腐蚀
3、 防潮防潮 防水防水 抗渗抗渗 防腐防腐 优点优点 强度低强度低 性能受性能受温度温度影响大影响大 缺点缺点 2020/5/10 Science of Building Materials 6 三、沥青的分类三、沥青的分类 石油原油经蒸馏等提炼出石油原油经蒸馏等提炼出 各种轻质油(如汽油、柴油等)各种轻质油(如汽油、柴油等) 及润滑油以后的残留物,或再及润滑油以后的残留物,或再 经加工而得到的产品。经加工而得到的产品。 天然沥青天然沥青 石油沥青石油沥青 石油在天然条件下,在长石油在天然条件下,在长 期地球物理因素作用下所形成期地球物理因素作用下所形成 的产物。的产物。 由各种有机物,如由各种
4、有机物,如煤、页岩、木材煤、页岩、木材等干等干 馏得到焦油,再经加工而得到的产物,相馏得到焦油,再经加工而得到的产物,相 应称为煤沥青、页岩沥青和木沥青等。应称为煤沥青、页岩沥青和木沥青等。 地沥青地沥青 焦油沥青焦油沥青 两 大 类 两 大 类 拉丁美洲加勒比海东南端胡巴哥岛拉丁美洲加勒比海东南端胡巴哥岛沥青湖沥青湖 (天然沥青)(天然沥青) 2020/5/10 Science of Building Materials 8 四、石油沥青的组成四、石油沥青的组成 由于沥青化学组成结构的复杂性,且受目前分析由于沥青化学组成结构的复杂性,且受目前分析 技术的限制,还不能将沥青分离为纯粹的化合物技
5、术的限制,还不能将沥青分离为纯粹的化合物 单体。单体。 化学组分分析方法化学组分分析方法将沥青分离为化学性质相将沥青分离为化学性质相 近,而且与其工程性质有一定联系的几个组,这近,而且与其工程性质有一定联系的几个组,这 些组就称为组分。些组就称为组分。 工程上常用的是由溶剂将沥青分离为三组分,即工程上常用的是由溶剂将沥青分离为三组分,即 三组分分析法(分为三组分分析法(分为油分油分、树脂树脂、沥青质沥青质) 2020/5/10 Science of Building Materials 9 组分组分 作用作用 油分油分 淡黄色透明液体淡黄色透明液体 含量多,使沥青含量多,使沥青流动性流动性增大
6、,增大,温度稳定性温度稳定性差差 树脂树脂 红褐色粘稠半固体红褐色粘稠半固体 赋于沥青以良好的赋于沥青以良好的粘结性粘结性、塑性塑性和和流动性流动性 沥青质沥青质 深褐色固体粉末深褐色固体粉末 决定沥青的决定沥青的粘结性粘结性和和温度稳定性温度稳定性 含量多,软化点高,塑性低,沥青硬脆性增加含量多,软化点高,塑性低,沥青硬脆性增加 三组分分析法三组分分析法 2020/5/10 Science of Building Materials 10 沥青碳沥青碳和和似碳物似碳物无定形的黑色固体粉末,是无定形的黑色固体粉末,是 石油沥青中分子量最大的物质,能降低石油沥青石油沥青中分子量最大的物质,能降低
7、石油沥青 的的粘结力粘结力。 蜡蜡是石油沥青中是石油沥青中有害成分有害成分,会降低石油沥青,会降低石油沥青 粘结性和塑性,且使沥青温度稳定性差。粘结性和塑性,且使沥青温度稳定性差。 四、石油沥青的组成四、石油沥青的组成 2020/5/10 Science of Building Materials 11 粘滞性粘滞性针入度针入度 塑性塑性延度延度 温度敏感性温度敏感性软化点软化点 耐久性耐久性 安全性安全性 其他性质其他性质 五、石油沥青的技术性质五、石油沥青的技术性质 两度一点两度一点 GB 4507-45091998 石油沥青软化点、延度、针入度测定法石油沥青软化点、延度、针入度测定法 2
8、020/5/10 Science of Building Materials 12 粘滞性(粘性)粘滞性(粘性)针入度针入度 反映沥青内部阻碍其相对流动的一种特性。反映沥青内部阻碍其相对流动的一种特性。 粘滞性大,表示沥青与其他材料粘附力强、弹性粘滞性大,表示沥青与其他材料粘附力强、弹性 大、硬度也大。粘滞性小,说明沥青在外力作用大、硬度也大。粘滞性小,说明沥青在外力作用 下容易变形,反映其塑性好,甚至具有一定流动下容易变形,反映其塑性好,甚至具有一定流动 性,容易拌合。性,容易拌合。 2020/5/10 Science of Building Materials 13 针入度针入度 在规定温
9、度条件下,以规定质量在规定温度条件下,以规定质量 的标准针经过规定的时间贯入沥的标准针经过规定的时间贯入沥 青试样的深度。单位:青试样的深度。单位:0.1mm 规定温度:规定温度:25 标准针质量:标准针质量:100g 贯入时间:贯入时间:5s 影响因素影响因素:温度:温度 组分组分 2020/5/10 Science of Building Materials 14 表示方法表示方法:P( (25,100g,5s) 表征意义:表征意义: P值愈大,表示沥青的粘度愈小值愈大,表示沥青的粘度愈小 针入度是目前我国粘稠石油沥青的针入度是目前我国粘稠石油沥青的分级指标分级指标, 一般取针入度的平均值
10、作为一般取针入度的平均值作为标号标号 如:如:90号沥青,号沥青, P值范围为值范围为80100(0.1mm) 针入度针入度 2020/5/10 Science of Building Materials 15 塑性表示沥青在外力作用下发生变形而不破坏塑性表示沥青在外力作用下发生变形而不破坏 的能力。塑性好的沥青适应变形能力强,在使的能力。塑性好的沥青适应变形能力强,在使 用中能随建筑结构的变形而变形,沥青层保持用中能随建筑结构的变形而变形,沥青层保持 完整而不开裂,并且在受到振动冲击荷载时能完整而不开裂,并且在受到振动冲击荷载时能 吸收一定能量而不破坏。吸收一定能量而不破坏。 石油沥青塑性常
11、用石油沥青塑性常用延度延度表示,表示,延度越大则塑性延度越大则塑性 越好。越好。 塑性塑性延度延度 2020/5/10 Science of Building Materials 16 延度延度 将沥青试样制成将沥青试样制成8字形标准试件,采字形标准试件,采 用延度仪,在规定拉伸速度和规定用延度仪,在规定拉伸速度和规定 温度下拉断时的长度,单位:温度下拉断时的长度,单位:cm 试验温度:试验温度:0、15、25 拉伸速度:拉伸速度:1 cm/min、5cm/min 影响因素影响因素:温度:温度 沥青膜层厚度沥青膜层厚度 沥青延度仪沥青延度仪 2020/5/10 Science of Build
12、ing Materials 18 软化点软化点 针入度指数针入度指数 脆点脆点 高温性能指标高温性能指标 低温性能指标低温性能指标 温度敏感性温度敏感性软化点软化点 沥青材料是一种非晶质高分子的混合材料,沥青材料是一种非晶质高分子的混合材料,没有没有 固定的熔点固定的熔点。在工程施工和使用中为保证沥青不。在工程施工和使用中为保证沥青不 致由于温度升高而产生流动的状态,常常采用致由于温度升高而产生流动的状态,常常采用软软 化点化点来表示沥青的温度敏感性。来表示沥青的温度敏感性。 2020/5/10 Science of Building Materials 19 沥青软化点越高,沥青的沥青软化点
13、越高,沥青的温度稳定性温度稳定性越好。越好。 针入度是在规定温度下测定沥青的条件粘度,软针入度是在规定温度下测定沥青的条件粘度,软 化点则是沥青达到规定条件粘度时的温度。因此,化点则是沥青达到规定条件粘度时的温度。因此, 软化点既是反映沥青材料软化点既是反映沥青材料温度稳定性温度稳定性的一项指标,的一项指标, 又是沥青又是沥青粘度粘度的一种量度。的一种量度。 影响因素影响因素:地沥青质的含量;含蜡量地沥青质的含量;含蜡量 软化点软化点 人为选定的沥青由固态到液态的人为选定的沥青由固态到液态的 转变温度范围中的一个条件温度转变温度范围中的一个条件温度 TR&B,单位:,单位: 2020/5/10
14、 Science of Building Materials 20 软化点软化点 25.4mm 环环球法球法 2020/5/10 Science of Building Materials 21 耐久性耐久性沥青的老化沥青的老化 影响因素:影响因素:加热加热、大气大气、日照日照、降水降水、气温变化气温变化 定义:定义:在上述因素的综合作用下在上述因素的综合作用下,沥青产生不可逆沥青产生不可逆 的化学变化的化学变化,而导致工程性能逐渐劣化的过程而导致工程性能逐渐劣化的过程。 评价方法:评价方法:采用采用蒸发损失试验蒸发损失试验和薄膜加热试验和薄膜加热试验。 160,加热蒸发,加热蒸发5h 202
15、0/5/10 Science of Building Materials 22 沥青使用时必须加热沥青使用时必须加热,加热过程中挥发出的油会加热过程中挥发出的油会 与周围的空气组成混合气体与周围的空气组成混合气体,当遇到火焰会发生当遇到火焰会发生 闪火闪火,初次闪火初次闪火时的温度称为时的温度称为闪点闪点(闪火点闪火点)。 若继续加热若继续加热,挥发的油分饱和度增加挥发的油分饱和度增加,与空气组与空气组 成的混合气体遇火极易燃烧成的混合气体遇火极易燃烧,持续燃烧持续燃烧5s以上以上时时 的温度称为的温度称为燃点燃点(着火点着火点)。 安全性安全性闪点、燃点闪点、燃点 2020/5/10 Sci
16、ence of Building Materials 23 溶解度溶解度:指沥青在有机溶剂:指沥青在有机溶剂(三氯乙烯三氯乙烯、四氯化碳四氯化碳、 苯等苯等)中可溶物的百分含量中可溶物的百分含量。反映沥青的反映沥青的纯净程度纯净程度, 是沥青中起是沥青中起粘结粘结作用的有效成分的含量作用的有效成分的含量。 99% 含蜡量含蜡量:蜡性脆:蜡性脆,易裂缝易裂缝,对沥青的生产和使用有重对沥青的生产和使用有重 要的影响要的影响,含蜡量将直接影响沥青产品的质量含蜡量将直接影响沥青产品的质量。 粘附性粘附性:评价石料的化学等级:评价石料的化学等级,等级越高等级越高,沥青与石沥青与石 料的粘附性越强料的粘附
17、性越强。 其他性质其他性质 溶解度、含蜡量、粘附性溶解度、含蜡量、粘附性 2020/5/10 Science of Building Materials 24 七、沥青的分类标准及选用七、沥青的分类标准及选用 石油沥青种类石油沥青种类 道路道路石油沥青石油沥青 建筑建筑石油沥青石油沥青 普通普通石油沥青石油沥青 牌号划分牌号划分:按:按针入度针入度指标确定,同时保证相应的指标确定,同时保证相应的 延伸度和软化点,以及溶解度、蒸发损失、蒸发延伸度和软化点,以及溶解度、蒸发损失、蒸发 后针入度比和闪点等。后针入度比和闪点等。 牌号越牌号越高高,则则粘性越低粘性越低、塑性越好,软化点越低,塑性越好,
18、软化点越低, 但温度稳定性好。但温度稳定性好。一般牌号高的沥青较牌号低的一般牌号高的沥青较牌号低的 沥青沥青使用年限长使用年限长。 2020/5/10 Science of Building Materials 25 沥青的选用沥青的选用 原则原则根据工程特点、使用部位及环境条件的根据工程特点、使用部位及环境条件的 要求,对照石油沥青的主要性能指标,在满足粘要求,对照石油沥青的主要性能指标,在满足粘 性、塑性或温度稳定性等主要性质要求的前提下,性、塑性或温度稳定性等主要性质要求的前提下, 尽量选用牌号较尽量选用牌号较高高的沥青,以保证沥青有较长的的沥青,以保证沥青有较长的 使用年限。使用年限。
19、 一般情况下,用于屋面等暴露在大气中的沥青防一般情况下,用于屋面等暴露在大气中的沥青防 水层,不但要求沥青粘度满足使用要求,更主要水层,不但要求沥青粘度满足使用要求,更主要 的是根据其的是根据其温度稳定性温度稳定性来选定,并尽量选用来选定,并尽量选用大气大气 稳定性稳定性较高的石油沥青。较高的石油沥青。 2020/5/10 Science of Building Materials 26 沥青的掺配沥青的掺配 当单独用一种牌号的沥青不能满足工程的耐热性当单独用一种牌号的沥青不能满足工程的耐热性 或针入度要求时,可以用或针入度要求时,可以用同源同源的不同牌号的沥青的不同牌号的沥青 进行掺配。进行
20、掺配。 在进行掺配时,为了不使掺配后的沥青胶体结构破在进行掺配时,为了不使掺配后的沥青胶体结构破 坏,应选用表面张力相近和化学性质相似的沥青。坏,应选用表面张力相近和化学性质相似的沥青。 试验证明同源的沥青容易保证掺配后的沥青胶体试验证明同源的沥青容易保证掺配后的沥青胶体 结构的均匀性。所谓同源是指同属石油沥青或同结构的均匀性。所谓同源是指同属石油沥青或同 属于煤沥青。属于煤沥青。 2020/5/10 Science of Building Materials 27 八、沥青的改性八、沥青的改性 为了改善沥青或沥青混合料的性能,可以在沥为了改善沥青或沥青混合料的性能,可以在沥 青内掺加橡胶、树
21、脂、高分子聚合物、磨细的青内掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的 橡胶粉或其他填料等外掺剂(改性剂),或采橡胶粉或其他填料等外掺剂(改性剂),或采 取对沥青轻度氧化加工等措施。取对沥青轻度氧化加工等措施。 矿物填充料改性矿物填充料改性 聚合物改性聚合物改性 2020/5/10 Science of Building Materials 28 矿物填充料改性矿物填充料改性 为提高沥青的为提高沥青的粘结能力粘结能力和和耐热性耐热性,降低沥青的降低沥青的温温 度敏感性度敏感性,经常在石油沥青中加入一定数量的矿经常在石油沥青中加入一定数量的矿 物填充料进行改性物填充料进行改性。 常用的改性矿物填充料大
22、多是粉状和纤维状的常用的改性矿物填充料大多是粉状和纤维状的, 主要有滑石粉主要有滑石粉、石灰石粉和石棉等石灰石粉和石棉等。 2020/5/10 Science of Building Materials 29 聚合物改性聚合物改性 SBS改性沥青改性沥青 SBS是以丁二烯和苯乙烯为单体的三嵌段共聚是以丁二烯和苯乙烯为单体的三嵌段共聚 物物(苯乙烯苯乙烯-丁二烯丁二烯-苯乙烯苯乙烯),是一种是一种热塑性热塑性 弹性体弹性体。 SBS具有橡胶和塑料的优点具有橡胶和塑料的优点,常温下具有橡胶常温下具有橡胶 的弹性的弹性,高温下又能像塑料那样熔融流动高温下又能像塑料那样熔融流动,成成 为可塑性材料为可
23、塑性材料。 SBS可明显改进建筑沥青的耐候性可明显改进建筑沥青的耐候性(尤其是尤其是低低 温抗裂能力温抗裂能力)和道路沥青的耐负载性能和道路沥青的耐负载性能。 2020/5/10 Science of Building Materials 30 聚合物改性聚合物改性 APP改性沥青改性沥青 APP塑性塑性材料是生产等规聚丙烯的副产品材料是生产等规聚丙烯的副产品, 是改性沥青用树脂与沥青共混性最好的品种是改性沥青用树脂与沥青共混性最好的品种 之一之一,有良好的化学稳定性有良好的化学稳定性,无明显熔化点无明显熔化点, 在在165176之间呈粘稠状态之间呈粘稠状态,随温度升高随温度升高 粘度下降粘度
24、下降,在在200左右流淌性最好左右流淌性最好。 APP改性沥青软化点高改性沥青软化点高,延度大延度大,具有优异具有优异 的耐热性和抗老化性的耐热性和抗老化性。 2020/5/10 Science of Building Materials 31 第二节第二节 防水材料防水材料 2020/5/10 Science of Building Materials 32 防水材料防水材料(waterproof material)防止雨水、防止雨水、 地下水、工业和民用的给排水、腐蚀性液体以及空地下水、工业和民用的给排水、腐蚀性液体以及空 气中的湿气、蒸气等侵入建筑物的材料。气中的湿气、蒸气等侵入建筑物的
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