第九章沥青和沥青混合料1.ppt
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1、第九章 沥青、防水材料和沥青混合料,沥青的定义:一系列分子量不等的高分子 聚合物组成的有机混合物质。 沥青的分类:地沥青、焦油沥青 沥青特点: 粘结性、塑性、憎水性、不透水性 不导电性、耐蚀性 沥青的应用:道路工程、防水工程、防腐工程,(一)、石油沥青的生产、组丛和结构 生产:,9-1 石油沥青,分类: 按原油基属:石蜡基、环烷基、中间基 按加工方式:直馏、蒸馏、氧化、裂化、酸洗等 按状态:粘稠沥青、液体沥青 按用途: 道路石油沥青 建筑石油沥青 普通石油沥青,三组分分析法(溶解-稀释法) 油分:黄色液体,赋予沥青流动性。 树脂:褐色粘稠体,赋予沥青塑性和粘结性 地沥青质:黑色固体,赋予沥青温
2、度稳定性 石蜡:有害组丛 四组分分析法 饱和分、芳香分、胶质、沥青质,组丛:,沥青中物理力学性质相近的成分,结构: 结构形式:胶体结构 胶体结构类型: 溶胶型结构 - 油分树脂多,地沥青质少 凝胶型结构 - 油分树脂少,地沥青质多 溶凝胶型结构 - 三者适中 土木工程常用沥青结构 胶体结构划分依据:针入度指数,(二)、沥青技术性能,指标: 粘稠沥青:针入度(0.1mm),P(25,100g,5s) 液体沥青:粘度(s),CdT 针入度、粘度粘性小,1、粘性(粘滞性),定义:沥青内部阻碍其发生相对流动的性质,影响因素:地沥青质,油份粘滞性 温度粘滞性,2、塑性(延展性),定义:在外力作用下产生变
3、形而不破坏的能力 影响因素: 油分、树脂含量塑性 温度塑性,指标:延度(mm) 延度大 塑性好,3、温度稳定性(温度敏感性),定义:粘性和塑性随温度升降而变化的性能,改善:增塑剂、橡胶、树脂、填料,指标:软化点Tm 、脆化点Tg,影响因素:地沥青质、油份树脂 Tg 、Tm,实际要求:软化点高,脆化点低。,针入度指数 评价原理:针入度(P)随温度变化(T)而变化 lgP=AT+K A针入度-温度敏感系数 A值的计算原理:已知直线上两点,即可求得斜率值。,缺陷:A值为小数,应用不方便。,针入度指数(PI)概念的建立 原理:以针入度指数PI表示沥青的温度敏感性,假设20为最佳值,-10为最差值。则:
4、 (20-PI)/(PI+10)可评价温度敏感性 针入度指数的计算: PI=30/(1+50A)-10 针入度指数与沥青胶体结构类型: PI2,凝胶结构 PI-2,溶胶结构 -2 PI 2,溶凝胶结构,土木工程用沥青针入度指数的选择: 道路沥青: 通常: -2 PI 路面:-1 PI 1, 0.5 PI 1 灌浆材料: -3 PI 1 胶结剂: -2 PI 5 PI越大,高温稳定性越好。低温性能需做改性处理,4、粘附性,定义: 石油沥青与其他材料界面粘结性能或抗剥落的能力。 影响因素: 沥青的组丛、被粘结材料的表面物理、化学性质 评价方法: 13.2mm骨料,水煮法 13.2mm骨料,水浸法,
5、5、大气稳定性,定义: 沥青在光、热、水、气等环境因素作用下抵抗老化的性质。 老化原因: 油分 树脂地沥青质 老化结果: 变硬、变脆、易开裂 评价方法: 蒸发质量损失率、加热前后针入度比、加热前后延度变化,6、施工安全性,定义:石油沥青在加热使用时,不易发生闪火或燃火的性质。 评价指标: 闪点: 燃点:,石油沥青组分、结构与性能之间的关系,三、石油沥青分类、标准与选用,1、分类 道路、建筑、普通石油沥青 2、标号 按针入度划分,并保证其他性能,3、选用依据: 工程性质、施工方法、环境温度 4、应用: 道路石油沥青 拌制混凝土、用于路面 和地坪,或防水防潮工程 建筑石油沥青 建筑防水、防腐 普通
6、石油沥青 性能较差,少用,1、改性的目的改善性能,延长使用寿命 屋面防水:高温不流淌,抗老化,抗低温脆断。 路面工程:高温抗剪强度高、不拥包、推移、抗车辙等永久变形;抗低温开裂;抗老化;较强的粘附性、抗疲劳应力、抗滑等。,四、沥青的改性及应用,2、常用的改性剂 高聚物如树脂类、橡胶类和树脂橡胶合金共聚物。 微填料炭黑、高钙粉煤灰、或火山灰、页岩粉等,采用的微填料应经活化、芳化等预处理,否则反而会劣化沥青性能。 纤维类聚乙烯纤维、聚酯纤维等人工合成纤维和矿质石棉纤维等。 硫磷改性剂硫在沥青中能提高沥青的高温抗变形能力,具有所谓“硫桥”作用,掺加低剂量(0.51.0%)即有明显效果。,树脂 耐寒性
7、、耐热性、粘性 沥青橡胶 高温变形性 低温柔顺性 填料 粘性、耐热性、温度稳定性,3、改性沥青的效果,我国房屋建筑防水现状,9-2 防水材料,屋面防水等级,1999年全国销售量 沥青防水卷材: 万平方米 改性沥青防水卷材:5600万平方米 高分子防水卷材:3100万平方米,应用一 防水卷材,一、沥青 防水卷材 油毡:防水 高软化点沥青, 胎体 油纸、玻璃纤维布, 防粘隔离 滑石粉、云母片。 优点:防水性能较好、资源丰富、价格低廉。 缺点:低温脆裂、高温流淌, 抗拉强度低,延伸率小, 热施工毒气大,耐久性差。,二、改性沥青防水卷材,主要品种 国内销售量比例 SBS改性沥青防水卷材 8 APP改性
8、沥青防水卷材 2,1、SBS改性沥青防水卷材 防水 苯乙烯丁二烯嵌段共聚物(SBS) 橡胶改性石油沥青 胎体 沥青浸渍聚脂纤维无纺布, 防粘隔离 细沙、矿物粒片、聚乙烯膜 优点:90高温不流淌、-20低温不脆裂、 抗拉强度高(600N) 、延伸率大(30%) 、 优异的弹性、常温施工。,2、APP改性沥青防水卷材 防水 无规聚丙烯(APP)改性石油沥青 胎体 沥青浸渍的聚脂纤维无纺布, 防粘隔离 细沙、矿物粒片、聚乙烯膜 优点:-10低温不脆裂、120高温不流淌 抗拉强度高(600N)、延伸率大(30%)、 优良的耐老化性、常温施工。,三、合成高分子 防水卷材,1999年全国销售量 三元乙丙橡
9、胶防水卷材:400万平方米 氯化聚乙烯防水卷材:800万平方米 聚乙烯丙纶复合防水卷材:750万平方米 聚氯乙烯防水卷材:300万平方米 橡塑共混防水卷材:400万平方米,1、聚氯乙烯(PVC)防水卷材 产品:以增塑聚氯乙烯为基料的塑性卷材 特性:强度高(10MPa) 延伸率大(200%) 耐低温(-20)、耐老化。,2、三元乙丙橡胶防水卷材 产品:以三元乙丙橡胶为主的防水片材 特性:耐老化、高温、耐低温(-30), 抗拉强度较高(2.2MPa)、 延伸率大(200%)。 应用:耐日光、耐腐蚀的屋面或地下工程,3、氯化聚乙烯橡胶共混防水卷材 产品:以氯化聚乙烯橡胶共混、 无织物增强的硫化型防水
10、卷材 特性:较高的强度(6-7MPa)、耐老化, 高延伸率(250-400%)、高弹性、 低温柔顺性。,应用二 防水涂料,应用:复杂表面 缺点:膜层厚度难保持均匀一致 一、沥青基防水涂料 冷底子油: 沥青+汽油 乳化沥青: 水+乳化剂+沥青 应用: 沥青类防水施工打底,使亲水基层具有憎水表面,利于亲水材料与憎水材料结合。,乳化沥青将粘稠沥青加热至流动态,高速搅拌,形成微滴,分散在有乳化剂+稳定剂的水中,形成均匀稳定的乳状液。 应用 建筑屋面、混凝土地下室和卫生间防水。道路工程中,用于修筑路面,拌制沥青混凝土或沥青碎石,拌制加固土。,二、聚合物改性沥青防水涂料 特性:柔韧性、抗裂性、拉伸强度、
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