第九章 沥青材料
第九章 沥青材料
树脂
红褐色粘稠 半固体
800～3000
0.7 ～0.8
15 ～30
沥青 质
深褐色固体 微粒
1000 ～5000
0.8 ～1.O
5～30
加热不熔化，分解为硬焦炭， 使沥青呈黑色，相对密度 1.100～1.500
• 不同组分对石油沥青性能的影响不同。
• ①.油分----赋予流动性，可以转化为树脂甚至 沥青质。
• 讨论：为什么？ • 但严寒地区不宜，以防冬季出现脆裂现象。 • 地下防水防潮层，可选用60号或100号石油沥青。
• 为什么选用如此高标号？
观察与讨论：
请比较下列A、B两种建筑石油沥青的针入度、延度及
软化点测定值。若于南方夏季炎热地区屋面选用何种沥
青较合适，请讨论。
两种建筑石油沥青的针入度、延度及软化点测定值 针入度/0.01mm (25℃，100g，5s) 30
秒数T。
• ②.固体沥青-----针入度的测定方法
• 规定温度25。C条件下，
•
•
质量100g的标准针，
规定时间5s内贯人试样中的深度(0.1mm)为1 度)表示。图见9.3。
• 针入度越大，表示沥青越软，粘度越小。
• 温度升高，其粘性降低。
石油针入度测定仪
数显式
• 针入度的表征意义
针入度是目前我国粘稠石油沥青的分级指标。
•
软化点的具体测定方法
环球法测定
•
①.把沥青试样装入规定尺
寸(Φ16mm，高约6mm)的
铜环内；
• ②.试样上放置一标准钢球
(直径9.53mm，质量3.5g)，
浸入水中或甘油中； • • ③.升温(5℃／min)加热，
沥青材料
1、氧化改性 、 2、矿物填充料改性 、 3、聚合物改性 、
第二节 防水材料
• 一 防水卷材
1 、沥青防水卷材
定义及分类
纸胎石油沥青防水卷材（简称油毡）是用低软化 点石油沥青浸渍原纸，然后再用高软化点石油沥青涂 盖油纸两面，再涂或撒以粉状或片状隔离材料制成。 油毡分为200号、350号和500号三种标号；每一标 号又分粉毡和片毡两种。
工程实例分析
每到冬天， 每到冬天，某沥青路面总会 出现一些裂缝， 出现一些裂缝，裂缝大多是横 向的，且几乎为等距离间距的， 向的，且几乎为等距离间距的， 在冬天裂缝尤其明显。 在冬天裂缝尤其明显。 初步判断是因沥青材料老化及低温所致： 初步判断是因沥青材料老化及低温所致： 从裂缝的形状来看， 从裂缝的形状来看，沥青老化低温引起的裂缝大多为 横向，且裂缝几乎为等距离间距。 横向，且裂缝几乎为等距离间距。这与该路面破损情况 吻合。该路已修筑多年，沥青老化后变硬、变脆， 吻合。该路已修筑多年，沥青老化后变硬、变脆，延伸 性下降，低温稳定性变差，容易产生裂缝、松散。 性下降，低温稳定性变差，容易产生裂缝、松散。在冬 气温下降，沥青混合料受基层的约束而不能收缩， 天，气温下降，沥青混合料受基层的约束而不能收缩， 产生了应力，应力超过沥青混合料的极限抗拉强度，路 产生了应力，应力超过沥青混合料的极限抗拉强度， 面便产生开裂。 面便产生开裂。
溶于30至 倍汽油或煤油 同法溶解,斑点均匀 倍汽油或煤油, 溶于 至50倍汽油或煤油 同法溶解 斑点均匀 滴于滤纸上,斑点分两圈 斑点分两圈,呈 散开,呈棕色 滴于滤纸上 斑点分两圈 呈 散开 呈棕色 内黑外棕或黄色
三、沥青改性
以纯沥青为主制成的各种制品， 以纯沥青为主制成的各种制品，在低温下的塑性和韧 性差、高温下的强度和稳定性低， 性差、高温下的强度和稳定性低，且易老化使用寿命短 的缺点。因而更多使用改性沥青基材料。 的缺点。因而更多使用改性沥青基材料。
第九章 沥青混合料配合比设计
OACmax= 6.45% OACmin=5.30% OAC2=（6.45%+5.30%）/2=5.9%
4、综合确定最佳沥青用量OAC
按沥青最佳用量初始值OAC1=6.0%检查各指标均符合要求 ，由OAC1和OAC2综合确定沥青最佳用量取OAC=6.0%。
当地属温区，考虑到高速公路可能出现车辙，再在中限值 OAC2与下限值OACmin之间选取一沥青最佳用量OAC'=5.6% （4）水稳定性试验
（1）物理指标测定 成型后试件，24h后测定其视密 度、空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度等物理指标。
（2）力学性能测定 测定物理指标后的试件，在60℃下 测定马歇尔稳定度、流值，计算马歇尔模数。试验结果 列于表
（3）马歇尔试验结果分析 1、绘制沥青用量与物理-力学指标关系图
2、确定沥青用量初始值1（OAC1） OAC1=（6.20%+6.30%+5.60%）/3=6.0%
2、根据选定的矿质混合料类型相应的沥青用量范围，进 行马歇尔试验，确定最佳沥青用量。
3、根据高速公路用沥青混合料要求，对设计的矿质混合 料的级配进行调整，沥青用量按水稳性检验和抗车辙 能力校核。
[设计步骤]
1、矿质混合料的配合比设计
1）确定沥青混合料的类型 根据原始资料，选用AC-13Ⅰ型沥青混凝土混合料。
（4）非单一粒径各骨料用量按下述方法确定 A、级配曲线相离，作相离点的垂直平分线。 B、级配曲线相接，连接相接点。 C、级配曲线相重叠，作垂线使之在两条级配
曲线上截得的线段长度相等。
——通过所作垂线与级配中值直线的交点 ，作水平线，在纵坐标上截得的距离为相应骨 料的用量。
例题2、试用图解法设计某高速公路用细粒式沥 青矿质混合料的配合比。
陈志源《土木工程材料》(第3版)(课后习题 第九章 沥青材料)【圣才出品】
第九章沥青材料1．石油沥青的主要组分有哪些？它们相对含量的变化对沥青的性质有何影响？答：（1）石油沥青的主要组分有油分、树脂和地沥青质。
（2）不同组分对石油沥青性能的影响不同。
油分赋予沥青流动性；树脂使沥青具有良好的塑性和粘结性；地沥青质则决定沥青的耐热性、黏性和硬性，其含量越多，软化点越高，黏性越大，越硬脆。
2．石油沥青的牌号如何划分？牌号大小与沥青性质有何关系？如何正确选择石油沥青的牌号？答：（1）石油沥青的牌号主要根据针入度、延度和软化点等指标划分，并以针入度值表示。
（2）同一品种的石油沥青材料，牌号越高，则黏性越小（即针入度越大），塑性越好（即延度越大）、温度敏感性越大（即软化点越低）。
（3）选用石油沥青的原则是根据工程类别（房屋、道路或防腐）及当地气候条件、所处工程部位（屋面、地下）等具体情况，合理选用不同品种和牌号的沥青。
在满足使用要求的前提下，尽量选用较高牌号的石油沥青，以保证较长的使用年限。
建筑石油沥青多用来制作防水卷材、防水涂料、沥青胶和沥青嵌缝膏，用于建筑屋面和地下防水、沟槽防水防腐，以及管道防腐等工程；道路石油沥青多用来拌制沥青砂浆和沥青混凝土，用于道路路面、车间地坪及地下防水工程。
3．某防水工程需石油沥青20t，要求软化点不低于85℃。
现有60号和10号石油沥青，测得它们的软化点分别为49℃和98℃，问这两种牌号的石油沥青如何掺配？答：较软沥青掺配的比例为：212198851004%100%16.59%98T T Q T T --=⨯=⨯=--℃℃℃℃较硬较硬沥青掺配的比例为：2116.5%73.5%Q =-=掺配60号石油沥青的用量为：20t×16.5%=5.3t掺配10号石油沥青的用量为：20t×73.5%=14.7t4．沥青混合料的结构类型有哪几种？它们各有何特点？答：沥青混合料的结构类型有悬浮密实结构、骨架空隙结构、骨架密实结构三种。
其特点如下：①悬浮密实结构对于连续级配密实式沥青混合料，因粗骨料数量相对较少，细骨料数量较多，使粗骨料悬浮在细骨料之中。
第9章 沥青及防水材料
第9章沥青及防水材料一、学习指导（一）内容提要本章介绍石油沥青的技术性质及工程应用，常用防水材料的类型、技术性质及工程应用。
（二）基本要求1、掌握石油沥青的组分、技术性质、标准与选用以及沥青的掺配方法；2、了解沥青的改性方法；3、掌握防水材料的主要类型、性能特点及选用要领。
（三）重、难点提示石油沥青的组分与结构；石油沥青的技术性质、标准及选用要领；石油沥青的掺配；防水卷材、防水涂料及建筑密封材料等防水材料的主要品种、性能特点及选用要领。
二、习题（一）判断题1、石油沥青的组分是油分、树脂和地沥青质，它们将会随时间发生转化递变。
（）2、石油沥青的组分中地沥青质的含量愈多，则温度敏感性愈大，粘性愈小。
（）3、石油沥青的软化点越低，则其温度敏感性越小。
（）4、.软化点低的沥青，其抗老化性能较好。
（）5、石油沥青的牌号越大，其粘滞性越大。
（）6、石油沥青的牌号越大，其温度敏感性越大。
（）7、乳化沥青是沥青的微小颗粒分散在有乳化剂的水中而形成的乳胶体。
（）8、沥青胶和乳化沥青都必须加热后才能用。
（）9、在石油沥青中当油分含量减少时，则粘滞性增大。
（）10、针入度反映了石油沥青抵抗剪切变形的能力，针入度值愈小，表明沥青黏度越小。
（）11、软化点小的沥青，其抗老化能力较好。
（）12、当温度的变化对石油沥青的黏性和塑性影响不大时，则认为沥青的温度稳定性好。
（）13、在同一品种石油沥青材料中随着牌号增加，沥青黏性增加，塑性增加，而温度敏感性减小。
（）14、当采用一种沥青不能满足配置沥青胶所要求的软化点时，可随意采用石油沥青与煤沥青掺配。
（）15、夏季高温时的抗剪强度不足和冬季低温时的抗变形能力过差，是引起沥青混合料铺筑的路面产生破坏的重要原因。
（）16、石油沥青的牌号越高，其温度稳定性越大。
（）17、道路石油沥青的主要特点是塑性好、粘度低，而建筑石油沥青的特点是粘度大、耐热性好、弹性大。
（）18、沥青本身的粘度高低直接影响着沥青混合料粘聚力的大小。
建筑沥青
第二节 沥青基防水材料
冷底子油 沥青胶 沥青防水卷材 沥青防水涂料 建筑防水沥青嵌缝油膏
将沥青试样注入规 定尺寸的金属环内， 上置规定尺寸和重 量的钢球放于水 （或甘油）中，以 （5±0.5）℃／min 的速度加热，至沥 青下垂量达规定距 离（25.4mm）时的 温度，以℃表示。 试验视频
软化点测定仪 (a) 环球仪；(b) 、(c) 试验前后钢球位置
1－温度计 4－下水平板
2－黄铜环 5－钢球
道路石油沥青用来拌制沥青砂浆和沥青混凝
土，用于道路路面、车间地坪及地下防水工 程。
防水防潮石油沥青温度稳定性较好，适用
于寒冷地区防水防潮工程。
普通石油沥青含蜡量较大，温度敏感性大，
粘度较小，塑性较差，不宜在建筑工程上直 接使用。可用于掺配或在改性处理后使用。
二 沥青的掺配和改性
1 沥青的掺配
掺配同源原则：
道路石油沥青、建筑石油沥青和普通石油沥青的技术标准
项目 牌号 品种 道路石油沥青（SH0522-2000） 200 180 140 建筑石油沥青 （GB/T494-1998） 40
3650
普通石油沥 （SY1665-88) 75 65 55
100 100 甲 乙
81120
60 甲
5180
60乙
4180
蒸气接触火焰能持续燃烧时间不少于５ｓ时的试样温度。
4、石油沥青的牌号与应用
三大指标：针入度、延度、软化点，其中
针入度是划分牌号的主要依据。 规律：牌号越高，针入度越大(越软），延 度越大（塑性越好） ，软化点越低（温度 敏感性越大） 。
石油沥青按用途分为四种： 道路石油沥青 建筑石油沥青 防水防潮石油沥青 普通石油沥青
《建筑材料》教案 第九章 沥青材料(宣威第一职业技术学校)
第九章沥青材料本章提要：本章主要讲述石油沥青的组成、结构、技术性质、技术标准，同时对石油沥青的改性方法和常用的沥青基制品也做了介绍。
通过学习，必须了解石油沥青的组成、结构与技术性质的关系，学会正确选用石油沥青，同时要了解石油沥青的常规实验方法，还应了解沥青胶、沥青防水卷材、沥青防水涂料和沥青嵌缝膏的应用。
优点：良好的粘性、塑性、耐腐蚀性和增水性。
在建筑工程中主要用做防潮、防水、防腐蚀材料，用于屋面、地下防水工程以及其它防水工程和防腐工程，沥青还大量用于道路工程。
沥青是高分子碳氢化合物及其非金属（氧、氮、硫等）衍生物组成的极其复杂的混合物，在常温下呈现黑色或黑褐色的固体、半固体或液体状态。
沥青按产源不同分类如下：第一节石油沥青一、石油沥青的组分与结构：石油沥青：是由多种碳氢化合物及其非金属（氧、硫、氮）的衍生物组成的混合物。
1、石油沥青的组分：一般将石油沥青划分为油分、树脂和地沥青质三个主要组分。
不同组分对石油沥青性能的影响不同。
油分：赋予沥青流动性；树脂：使沥青具有良好的塑性和粘结性；地沥青质：决定沥青的耐热性、粘性和脆性，其含量愈多，软化点愈大，愈硬脆。
2、石油沥青的结构：在沥青中，油分与树脂互溶，树脂浸润地沥青质。
石油沥青的结构：是以地沥青质为核心，周围吸附部分树脂和油分，构成胶团，无数胶团分散在油分中而形成胶体结构。
（1）溶胶型结构：当沥青中地沥青质分子量较小，并且含量很少，同时树脂含量较高，构成胶团。
这样使胶团能够完全胶溶而分散在油分的介质中。
在此情况下，胶团相距较远，它们之间吸引力很小（甚至没有吸引力），胶团可以在分散介质粘度许可范围之内自由运动，这种胶体结构的沥青，称为溶胶型沥青。
这类沥青的特点是，当对其施加荷载时，几乎没有弹性效应，所以这类沥青也称为“牛顿流沥青”。
通常，大部分直馏沥青都属于溶胶型沥青。
这类沥青在性能上，具有较好的自愈性和低温时变形能力，但温度感应性较大。
（2）溶—凝胶型结构：沥青中地沥青质含量适当，较高含量的树脂。
第九章沥青材料PPT课件
固体粉末； 地沥青质
决定沥青的粘结力、粘度、温度稳定性
沥青的老化
在光、热、氧气等因素作用下，分子量低、 密度小的组丛逐渐变成分子量大、密度大的组丛， 使得沥青的塑性降低、硬脆性增加的过程。
这也是所有高分子化合物的常见性质。
（二）石油沥青的结构
石油沥青是固态的地沥青质分散在低分子量的液 态介质中所形成的分散体系。
❖ 温度敏感性的指标——软化点。沥青软化点一般采用 “环与球”法测定。它是把沥青试样装入规定尺寸(直径 15.88mm，高6mm)的铜环内，试样上放置一标准钢球(直径 9.5mm，重3.5g)，浸入冰水或甘油中，以规定的速度升温 (5℃／min)，当沥青软化下垂至规定距离(25.4mm)时的温 度即为其软化点，以摄氏度(℃)计。
脂和地沥青质三大组分。
（１）油分。油分为淡黄色至红褐色的油 状液体，是沥青中分子量最小和密度最小 的组分，密度介于0.7～1.0ｇ／cm3之间。 在170°Ｃ较长时间加热，油分可以挥发。
油分能溶于石油醚、二硫化碳、三氯甲烷 、苯、四氧化碳和丙酮等有机溶剂中，但 不溶于酒精。油分赋予沥青以流动性。
油分
地沥青质
树脂+油分
二.石油沥青的技术性质
1．粘滞性
❖ 石油沥青的粘滞性又称粘性或稠度，它是反映沥青材料内部阻碍其 相对流动的一种特性，是沥青材料软硬、稀稠程度的反映。
❖ 粘滞性的大小与其组丛及温度有关。1）当地沥青质含量较高，同时 又有适量树脂，而油分含量较少时，则粘滞性较大；2）在一定温度范围 内，当温度升高时，则粘滞性随之降低，反之则增大。
4．大气稳定性
❖ 大气稳定性是指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等大 气因素的长期综合作用下抵抗老化的性能，也是沥青材料的 耐久性。 ❖大气稳定性的指标——加热质量损失百分率，蒸发后针入 度比
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
聚合物改性沥青具有如下性能特点：
1、温度敏感性降低，塑性范围扩大，一般为－20～100℃； 橡胶含量在10%以上时，塑性范围可达－20～130℃。
2、热稳定性提高，在100℃下加热2h,不会产生软化和流淌 现象。
3、冷脆点降低，低温性能改善，低温下仍有较好的伸长性 和柔韧性。
4、弹性和伸长率较高，强度好，能抗冲击，耐磨损、耐久 性好，橡胶沥青比未改性的纯沥青耐老化性至少提高一 倍。
蒸发后针入度比
蒸发后针入度 蒸发前针入度
100%
五、溶解度
指沥青在溶剂中（苯、三氯乙烯、四 氯化碳）可溶部分之质量占全部质量的百 分率。
六、闪点
沥青加热时产生的挥发气体与溶剂混 合后，在一定的条件下与火焰接触，初次 产生蓝色闪光时的温度。
七、水分
§4 石油沥青材料的技术标准及 选用
一、技术标准
1、牌号的划分： 针入度、延度、软化点
APP 改性沥青： APP具有优良的化学稳定性和耐水性能，有较好的粘附性，易于 碳酸钙之类的添加剂混合，在防水卷材生产中，用作改性剂，与 沥青混合可制造改性沥青防水卷材，可提高产品的化学稳定性、 耐水性、耐冲击性、耐老化性。使之具有良好的弹塑性、低温柔 韧性。
特性： 温度适应范围为－15～130℃，特别是耐紫外线的能力比其他改性 沥青卷材都强，非常适宜在有强烈阳光照射的炎热地区使用。 APP改性沥青复合在具有良好物理性能的聚酯毡或玻纤毡上，使 制成的卷材具有良好的拉伸强度和伸长率。 具有良好的憎水性和粘结性，既可冷粘施工，又可热熔施工，无 污染，可在混凝土板、塑料板、木板、金属板等材料上施工。
温度升降而变化的性能。
2、影响因素 地沥青质含量
蜡含量
3、表示方法
软化点：℃
脆点：
它是指沥 青从高弹态转 到玻璃态过程 中的某一规定 状态的相应温 度。
四、大气稳定性
1、定义 即指石油沥青在热、阳光、氧
气和潮湿等大气因素的长期综合作 用下抵抗老化的性能。
2、评定方法
蒸发损失百分率 蒸发前蒸质发量前 蒸质发量后质量100%
§5 沥青的应用
一、作为防水材料的应用状况 二、沥青作为道路材料的应用
状况
3、与矿物材料表面具有很好的粘结力， 能紧密粘附于其表面。
4、具有一定的塑性，能适应其基材的 变形。
三、沥青的分类
1、按产源分 地沥青
天然沥青 石油沥青√
焦油沥青
煤沥青 木沥青 泥炭沥青 页岩沥青
2、按用途分：
建筑（石油）沥青 道路（石油）沥青 防水防潮石油沥青 普通石油沥青
重交通道路石 油沥青
中、低交通道 路石油沥青
§2 石油沥青的组丛和结构
一、组丛
将沥青中按化学成分和物理力学性质相近 的成分划分为若干个组，这些组就称为“组 丛”。
油分 油状液体 最轻 40-60% 流动性提高
树脂 粘稠物 较轻 15-30% 塑性、粘结性 提高
地沥 无定形固 较重 10-30% 软化点、粘性、
青质 体粉末
脆性提高
蜡
温度敏感性大，有害成分
二、结构
胶团分散在油分中形成的胶体结构
溶胶型：粘性小、流动性大，温度稳 定性差
溶胶—凝胶型 凝胶型：弹性和粘结性高，温度稳定
性较好，但塑性较差。
§3 石油沥青的技术性质
一、粘滞性（粘性） 1、定义
粘滞性是反映沥青材料内部阻碍其相对 流动的一种特性，是沥青材料软硬、稀稠程 度的反映。 2、影响因素
各组丛的相对比例 温度
3、表示方法 1）粘滞度（液体）
C
d t
T
2）针入度
25℃， 100g标准 针，5s内
二、塑性 1、定义
石油沥青在外力作用下产生变 形而不破坏，除去外力后，仍能保 持变形后的形状的性质。 2、影响因素
组丛 温度 膜层厚度
3、表示方法 ： 延度cm
三、温度敏感性
1、定义 石油沥青的粘滞性和塑性随
5、憎水性和粘结性等也提高。
1）SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯）改性
SBS 改性剂及其作用： SBS即苯乙烯-丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物，为热塑性弹性体。是 改性沥青的首选改性剂。它与沥青有较好的相容性，并形成非常 微细的分散体系，具有较好的贮存稳定性，并兼有较好的高温性 能和低温性能，在较宽的温度范围内具有较好的弹性，SBS应用 最为广泛。 可使卷材兼有橡胶和塑料的双重特性。在常温下，具有橡胶状弹性， 在高温下又像塑料那样具有熔融流动特性，是塑料、沥青等脆性 材料的增韧剂。经过SBS改性的沥青作防水卷材的浸渍涂盖层， 可提高卷材的弹性和耐疲劳性，延长了卷材的使用寿命。将SBS 改性沥青防水卷材加热到90℃，2h后，卷材表面仍不起泡，不流 淌；当温度降低到-75℃时，卷材仍然具有一定的柔软性，-50℃以 下仍然有防水功能，所以其优异的耐高、低温性能特别适合于在 严寒地区使用，也可用于高温地区。拉伸强度高、伸长率大、自 重轻、耐老化、施工方法简单、既可以用热熔施工，又可用冷粘 结施工。
第九章 沥青材料
§1 沥青材料的定义、特点及分类
一、定义
沥青是由高分子碳氢化合物及其非金 属（C、N、S等）衍生物组成的极其复杂 的混合物，在常温下呈现黑色或黑褐色的 固体、半固体或液体状态的有机胶凝材料。
二、特点
1、憎水材料，几乎不溶于水，而且本 身构造致密，具有良好防水性能。
2、能抵抗一般酸、碱、盐类等侵蚀性 液体的侵蚀，具有较好的抗腐蚀性。
SBS 改性沥青： 用SBS改性的沥青具有热不粘冷不脆、塑性好、抗老化性能高；强 度高、高伸长性、优良的耐高低温性能（－30～105℃）等特性。 是目前应用最成功和用量最大的改性沥青
2）APP（无规聚苯烯）改性
APP 改性剂： APP即无规聚丙烯，与沥青材料很容易混溶，对改性沥青软化点 的提高作用非常显著，耐老化性能也很好。
2、牌号的表示方法 针入度
3、随牌号的变化石油沥青性能的变化
二、选用原则
工程类别、工程所处环境、工程部位， 在此基础上尽量选用牌号较高的石油沥 青以保证使用年限。
三、掺配
掺配原则：同源掺配
Q1
T1 T2
—T — T1
100%
Q2 100 Q1
四、改性
1、矿物填料改性
提高沥青的抗拉强度和热稳定性