1、9瀝青材料瀝青材料是由一些極其復(fù)雜的高分子碳?xì)浠衔锖瓦@些碳?xì)浠衔锏姆墙饘伲ㄑ酢⒘颉⒌┭苌锼M成的黑色或黑褐色的固體、半固體或液體的混合物，憎水性材料，結(jié)構(gòu)致 密，幾乎完全不溶于水、不吸水，具有良好的防水性，因此廣泛用于土木工程的防水、防 潮和防滲；瀝青屬于有機(jī)膠凝材料，與砂、石等礦質(zhì)混合料具有非常好的粘結(jié)能力，所制得的瀝青混凝土是現(xiàn)代道路工程最重要的路面材料。地瀝青瀝青焦油瀝青石油瀝青的組成與結(jié)構(gòu)1 .元素組成石油瀝青是由多種碳?xì)浠衔锛胺墙饘伲ㄑ酢⒘颉⒌┭苌锝M成的混合物，其元素 組成主要是碳（80%87%）、氫（10%15%）;其余是非燒元素，如氧、硫、氮等（ 3%）; 此外，還

2、含有一些微量的金屬元素。2 .組分組成通常將瀝青分離為化學(xué)性質(zhì)相近、與其工程性能有一定聯(lián)系的幾個化學(xué)成分組，這些 組就稱為“組分”。我國現(xiàn)行規(guī)程中有三組分分析法和四組分兩種分析法兩種。石油瀝青的三組分分析法將石油瀝青分離為油分、樹脂和瀝青質(zhì)三個組分。1）油分 為淡黃色透明液體，賦予瀝青流動性，油分含量的多少直接影響著瀝青的柔 軟性、抗裂性及施工難度。我國國產(chǎn)瀝青在油分中往往含有蠟，在分析時還應(yīng)將油、蠟分 離。蠟的存在會使瀝青材料在高溫時變軟，產(chǎn)生流淌現(xiàn)象；在低溫時會使瀝青變得脆硬， 從而造成開裂。由于蠟是有害成分，故常采用脫蠟的方法以改善瀝青的性能。2）樹脂 為紅褐色粘稠半固體，溫度敏感性高，

3、熔點(diǎn)低于100C,包括中性樹脂和酸性樹脂。中性樹脂使瀝青具有一定塑性、可流動性和粘結(jié)性，其含量增加，瀝青的粘結(jié)力 和延伸性增加；酸性樹脂含量不多，但活性大，可以改善瀝青與其它材料的浸潤性、提高 瀝青的可乳化性。3）瀝青質(zhì) 為深褐色固體微粒，加熱不熔化，它決定著瀝青的粘結(jié)力、粘度和溫度穩(wěn) 定性，以及瀝青的硬度、軟化點(diǎn)等。瀝青質(zhì)含量增加時，瀝青的粘度和粘結(jié)力增加，硬度 和溫度穩(wěn)定性提高。石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)1、粘滯性粘滯性是反映瀝青材料內(nèi)部阻礙其相對流動的一種特性。各種石油瀝青粘滯性的變化 范圍很大，與瀝青組分和溫度有關(guān)。粘度是反映瀝青粘滯性的指標(biāo)，是瀝青最重要的技術(shù) 性質(zhì)指標(biāo)之一，是瀝青等級（標(biāo)號

4、）劃分的主要依據(jù)。測定瀝青相對粘度的主要方法有標(biāo) 準(zhǔn)粘度計(jì)法和針入度法。1）標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)法該法適用于液體石油瀝青、較稀的石油瀝青、煤瀝青、乳化瀝青等的粘度測定。標(biāo)準(zhǔn) 粘度是在規(guī)定溫度（20c、25c、30c或60c）條件下，規(guī)定直徑（3mm、4mm、5mm或 10mm）的孔口流出50cm3瀝青所需的時間秒數(shù)，常用符號“ CdT ”表示，其中t為試樣溫 度、d為流孔直徑、T為流出50cm3瀝青所需的時間。按上述方法，在相同溫度和相同流孔 的條件下，流出時間越長，表示瀝青粘度越大。2）針入度法該法適用于粘稠（固體、半固體）石油瀝青的粘度測定。在規(guī)定溫度25c下，以規(guī)定重量100g的標(biāo)準(zhǔn)針、經(jīng)歷規(guī)定時

5、間5s貫入試樣中的深度（以l/10mm為單位）來表示， 符號為P（25C, 100g,5s）。針入度值反映了瀝青抵抗剪切變形的能力， 具值越大，表示瀝青越軟、 粘度越小。2、感溫性感溫性是指瀝青的粘滯性和塑性隨著溫度升降而變化的性能。當(dāng)溫度升高時，瀝青由 固態(tài)或半固態(tài)逐漸軟化，發(fā)生象液體一樣的粘性流動，稱為粘滯流動狀態(tài)；與此相反，當(dāng) 溫度降低時，瀝青又逐漸由粘流態(tài)凝固為固態(tài)、甚至變硬變脆。工程要求瀝青隨著溫度變 化而產(chǎn)生的粘滯性及塑性變化的幅度應(yīng)較小，即感溫性應(yīng)較小。建筑工程中直選用溫度敏 感性較小的瀝青。評價(jià)瀝青感溫性的指標(biāo)很多，常用的是軟化點(diǎn)和針入度指數(shù)。（1）軟化點(diǎn)我國現(xiàn)行試驗(yàn)法是采用環(huán)

6、與球法軟化點(diǎn)。 將瀝青試樣注于內(nèi)徑為18.9mm的銅環(huán)中，環(huán) 上置一重3.5g的鋼球，在規(guī)定的加熱速度（5C/min）下進(jìn)行加熱，瀝青試樣逐漸軟化，直 至在鋼球自重作用下，使瀝青下墜 25.4mm時的溫度稱為軟化點(diǎn)，符號為 Tr&b。軟化點(diǎn)越 低，表明瀝青在高溫下的體積穩(wěn)定性和承受荷載的能力越差。（2）針入度指數(shù)僅憑軟化點(diǎn)來反應(yīng)瀝青性能隨溫度變化的規(guī)律并不全面，目前用來反映瀝青感溫性的 常用指標(biāo)是針入度指數(shù)（PI）,按下式計(jì)算確定。PI 二301 50lg800 -lgP25C,100g,5s)一0ITr&b -25J式中 P（255 100g, 5s）在25C、100g、5s

7、條件下測定的針入度伯：（1/10mm）;Tr&b 環(huán)球法測定的軟化點(diǎn)（C）。瀝青針入度指數(shù)的范圍是-1020。針入度指數(shù)不僅可以用來評價(jià)瀝青的感溫性，同時 也可以來判斷瀝青的膠體結(jié)構(gòu)：當(dāng) PI< 2時，瀝青屬于溶膠型結(jié)構(gòu)；當(dāng)PI>2時，瀝青屬 于凝膠型結(jié)構(gòu)；介于其間的屬于溶-凝膠型結(jié)構(gòu)。不同的工程也對瀝青的針入度指數(shù)有著 不同的要求：如用作膠粘劑，要求 PI介于一22之間；用作涂料時，要求PI介于一25; 用作灌縫材料，要求PI介于31之間；路用瀝青一般要求PI>-2o 3、延展性延展性是指瀝青在受到外力的拉伸作用時，產(chǎn)生變形而不破壞（出現(xiàn)裂縫或斷開）、除去外力后仍能

8、保持變形后形狀不變的性質(zhì)， 它反映瀝青受力時所能承受的塑性變形的能力。 瀝青之所以能制造出性能良好的柔性防水材料，很大程度上決定于瀝青的延展性。通常用延度作為延展性指標(biāo)。其試驗(yàn)方法是：將瀝青試樣制成最小斷面面積為1cm2的8字形標(biāo)準(zhǔn)試件，在規(guī)定拉伸速度和規(guī)定溫度下拉斷時的長度（以cm計(jì)）稱為延度，如圖6刀所示。瀝青的延度采用延度儀來測度，常用的試驗(yàn)溫度有25c和15C。瀝青的針入度、軟化點(diǎn)和延度，被稱為瀝青的三大技術(shù)指標(biāo)。4、大氣穩(wěn)定性大氣穩(wěn)定性是指石油瀝青在大氣綜合因素（熱、陽光、氧氣和潮濕等）長期作用下抵抗 老化的性能。大氣穩(wěn)定性好的石油瀝青可以在長期使用中保持其原有性質(zhì)。石油瀝青在熱、陽

9、光、氧氣和水分等因素的長期作用下，石油瀝青中代分子組分向高分 子組分轉(zhuǎn)化，即瀝青中油分和樹脂相對含量減少，地瀝青質(zhì)逐漸增多，從而使石油瀝青的 塑性降低，粘度提高，逐漸變得脆硬，直至脆裂，失去使用功能，這個過程稱為老化。石油瀝青的大氣穩(wěn)定性常以蒸發(fā)損失和蒸發(fā)后針入度比來評定。其測定方法是：先測定瀝青試樣的質(zhì)量及其針人度，然后將試樣置于加熱損失試驗(yàn)專用烘箱中，在160c下加熱蒸發(fā)5h,待冷卻后再測定其質(zhì)量和針人度，再按下式計(jì)算其蒸發(fā)損失百分率和蒸發(fā)后針入度比：HTUX4 口工一八缶 蒸發(fā)前質(zhì)量一蒸發(fā)后席量（公式6-1）（公式6-2） 瀝青耐久性蒸發(fā)損失百分率=忐.！：一磐.X100% 蒸發(fā)刖蕩里蒸

10、發(fā)后針入度比=蕾卷黑100% 蒸發(fā)刖針入度蒸發(fā)損失百分率愈小，蒸發(fā)后針人度比愈大，則表示瀝青大氣穩(wěn)定性越好, 越高。5、安全性閃點(diǎn)（也稱閃火點(diǎn)）是指瀝青加熱揮發(fā)出可燃?xì)怏w，與火焰接觸閃火時的最低溫度。燃點(diǎn)（也稱著火點(diǎn)）是指瀝青加熱揮發(fā)出的可燃?xì)怏w和空氣混合， 與火焰接觸能持續(xù)燃 燒時的最低溫度。閃點(diǎn)和燃點(diǎn)的高低表明瀝青引起火災(zāi)或爆炸的可能性的大小， 它關(guān)系到運(yùn)輸、儲存和加 熱使用等方面的安全。例如，建筑石油瀝青閃點(diǎn)約230c.在熬制時一般溫度為185200C , 為安全起見，瀝青還應(yīng)與火焰隔離。石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)將瀝青劃分成不同的種類和標(biāo)號（等級），以便選用。目前石油瀝 青主

11、要劃分為三大類：道路石油瀝青、建筑石油瀝青和普通石油瀝青。在對瀝青劃分等級時，是依據(jù)瀝青的針入度、延度、軟化點(diǎn)等指標(biāo)。針入度是劃分瀝 青標(biāo)號的主要指標(biāo)。對于同一品種的石油瀝青，牌號越大，相應(yīng)的粘性越小（針入度值越 大）、延展性越好（塑性越大）、感溫性越大（軟化點(diǎn)越低）。表6 T石油瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量指標(biāo)道路石油瀝青建筑石油瀝青普通石油瀝青200180140100甲100乙60甲60乙3010756555針入度(25 C ,100g,5s)(0.1mm)20130016120012116091120811205180418025401025756555延度(25C ,5cm/min)(cm), &

12、lt;一1001009060704031.521.51軟化點(diǎn)（環(huán)球法）（C）3045354538484252425245554555< 70< 95<60<80<100溶解度（三氯乙烯或苯），（）<99<99.5<98簿膜加熱試驗(yàn)（163C,5h）質(zhì)量損失（%）>1>1一針入度比（%）>50>60>60>65>65>70>70>65一閃點(diǎn)（C）<180<200<230<230<230<230<99<99<99石油瀝青牌號的簡易判斷方法

13、見表。石油瀝青牌號的簡易判斷方法牌號簡易鑒別方法牌號簡易鑒別方法140100質(zhì)軟60用鐵錘敲，不碎，只父形30用鐵錘敲，變成較大的碎塊10用鐵錘敲，變成較小的碎 塊石油瀝青的選用選用石油瀝青時應(yīng)根據(jù)工程性質(zhì)（房屋、道路、防腐）、當(dāng)?shù)貧夂驐l件、所處工程部位 （層面、地下）等因素來綜合考慮。由于高牌號瀝青比低牌號瀝青含油分多、抗老化能力 強(qiáng)，故在滿足要求的前提下，應(yīng)盡量選用牌號高的石油瀝青，以保證有較長的使用年限。1）道路石油瀝青 道路石油瀝青又分為重交通石油瀝青、中輕交通石油瀝青、乳化石 油瀝青、液體石油瀝青和改性瀝青等。道路工程中選用瀝青材料應(yīng)考慮交通量和氣候特點(diǎn)。 南方高溫地區(qū)宜選用高粘度的

14、石油瀝青，以保證夏季瀝青路面具有足夠的穩(wěn)定性，不出現(xiàn) 車轍等；而北方寒冷地區(qū)宜選用低粘度的石油瀝青，以保證瀝青路面在低溫下仍具有一定 的變形能力，避免出現(xiàn)開裂。2）建筑石油瀝青 建筑石油瀝青針入度較小（粘性較大）、軟化點(diǎn)較高（耐熱性較好）， 但延伸度較小（塑性較小），主要用作制造油紙、油氈、防水涂料和瀝青嵌縫膏等。它們 絕大部分用于建筑屋面工程、地下防水工程、溝槽防水、防腐蝕工程及管道防腐工程等。使用時制成的瀝青膠膜較厚，增大了對溫度的敏感性；同時黑色瀝青表面又是好的吸熱體， 一般同一地區(qū)瀝青屋面的表面溫度比其他材料的都高；瀝青屋面達(dá)到的表面溫度比當(dāng)?shù)刈?高氣溫高25c 30Co為避免夏季流淌

15、，一般屋面用瀝青材料的軟化點(diǎn)還應(yīng)比本地區(qū)屋面最 高溫度高20c 25C,可選用10號或30號石油瀝青。例如武漢、長沙地區(qū)瀝青屋面溫度約 達(dá)68C,選用瀝青的軟化點(diǎn)應(yīng)在90c左右，低了夏季易流淌；但也不宜過高，否則冬季低 溫易硬脆、甚至開裂。一些不易受溫度影響的部位、或氣溫較低的地區(qū)，如地下防水防潮 層等，可選用牌號較高的瀝青，如60號或100號瀝青。所以，選用石油瀝青時要根據(jù)地區(qū)、 工程環(huán)境及要求而定。3）普通石油瀝青普通石油瀝青的含蠟量高達(dá)20%30%。當(dāng)瀝青溫度達(dá)到軟化點(diǎn)時， 容易產(chǎn)生流淌現(xiàn)象；瀝青中石蠟的滲透還會使得瀝青粘結(jié)層的耐熱性和粘結(jié)力降低。故在 工程中一般不宜采用普通石油瀝青。瀝

16、青的摻配當(dāng)某一牌號的石油瀝青不能滿足工程技術(shù)要求時，可采用兩種品牌的石油瀝青進(jìn)行摻 配。在摻配時，為了防止摻配后瀝青膠體結(jié)構(gòu)的破壞，應(yīng)選用同產(chǎn)源的瀝青，即同屬石油 瀝青或同屬煤瀝青；但根據(jù)工程需要，有時也可以將建筑石油瀝青與道路石油瀝青摻合使 用。兩種瀝青摻配的比例可用下式估算。T _T 。產(chǎn)上某100% 式中Qi較軟石油瀝青用量（）;Q2較硬石油瀝青用量（）；Ti較軟石油瀝青軟化點(diǎn)（C）；T2較硬石油瀝青軟化點(diǎn)（C）；T3摻配后的石油瀝青軟化點(diǎn)（C）。煤瀝青煤瀝青是由煤干儲的產(chǎn)品（煤焦油）經(jīng)再加工而獲得的。根據(jù)其在工程中應(yīng)用要求的不 同，按稠度可分為軟煤瀝青（液體、半固體）和硬煤瀝青（固體）

17、兩大類。煤瀝青是由芳香族碳?xì)浠衔锛捌溲酢⒘颉⑻嫉难苌锼M成的混合物，主要元素為C、 H、O、S和N,煤瀝青元素組成的特點(diǎn)是“碳?xì)浔取陛^石油瀝青大得多。煤瀝青化學(xué)組分 的分析方法與石油瀝青相似，可分離為：油分、軟樹脂、硬樹脂、游離碳Ci和游離碳C2五個組分；其中油分中含有蔡、蔥、酚等有害物質(zhì)，對其含量必須加以限制。煤瀝青與石油瀝青相比，在技術(shù)性質(zhì)上存在下列差異：溫度穩(wěn)定性較低；與礦質(zhì)集料的 粘附性較好；氣候穩(wěn)定性較差，老化快；耐腐蝕性強(qiáng)，可用于木材等的表面防腐處理等。煤瀝青的技術(shù)指標(biāo)主要包括：粘度、蒸儲試驗(yàn)、含水量、甲苯不溶物含量、蔡含量、酚含 量等。其中，粘度表示了煤瀝青的粘結(jié)性，是評價(jià)煤

18、瀝青質(zhì)量最主要的指標(biāo)，也是劃分煤 瀝青等級的依據(jù)，其測試方法與石油瀝青類似。煤瀝青的主要技術(shù)性質(zhì)都比石油瀝青差， 在建筑工程上較少使用；但其抗腐性能好，故 適用于地下防水層或作防腐材料等。煤瀝青與石油瀝青的簡便鑒別方法見表。煤瀝青與石油瀝青的鑒別鑒別方法石油瀝青煤瀝吉密度1.0X03kg/m3 左右(1.251.28) xi03kg/m3燃燒煙少、無色、有松香味、兀母煙多、黃色、臭味大、后毒聲啞、有彈性、韌性好聲脆、韌性差顏色呈亮黑褐色呈濃黑色溶解易溶于煤油或汽油中,溶液呈棕黑色 難溶于煤油或汽油中,溶液呈黃綠色改性瀝青現(xiàn)代土木工程不僅要求瀝青具有較好的使用性能、還要求具有較長的使用壽命，但瀝

19、青 材料受環(huán)境影響較大、易老化。通過各種技術(shù)措施，在傳統(tǒng)瀝青材料中加入其它材料，來 進(jìn)一步改善瀝青的性能，稱為改性瀝青。改性的目的在于提高瀝青材料的流變性能、延長 瀝青的耐久性等、改善瀝青與集料的粘附性；對應(yīng)用與防水工程的瀝青來說，最重要改性 目的主要是前兩點(diǎn)。1）提高瀝青流變性能的途徑提高瀝青流變性的途徑很多，改性效果較好的有下列幾類改性劑：（ 1）樹脂類改性劑用作瀝青改性的樹脂主要是熱塑性樹脂，常用的有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、無規(guī)聚丙烯（APP）、酚醛樹脂、天然松香等。它們可以提高瀝青的粘度、改善高溫穩(wěn)定性， 同時可增大瀝青的韌性；但對低溫性能的改善不明顯。（ 2）橡膠類改性劑橡膠

20、是瀝青的重要改性材料， 與瀝青具有較好的混溶性， 并能使瀝青具有橡膠的很多優(yōu)點(diǎn)，如高溫變形小、低溫柔性好等。常用的橡膠類改性瀝青主要包括：氯丁橡膠改性瀝青、丁基橡膠改性瀝青、再生橡膠改性瀝青、丁苯橡膠改性瀝青等。其中，丁苯橡膠改性瀝青性能很好，可以顯著改善了瀝青的彈性、延伸率、高溫穩(wěn)定性和低溫柔韌性、耐疲勞性和 耐老化等性能，主要用于制作防水卷材或防水涂料。（ 3）橡膠和樹脂共混類改性劑同時用橡膠和樹脂來改善石油瀝青的性質(zhì)， 可使瀝青兼具橡膠和樹脂的特性， 且成本較 低。配制時，采用的原材料品種、配比、制作工藝不同，可以得到許多性能各異的產(chǎn)品， 主要有卷材、片材、密封材料等。（ 4）微填料類改

21、性劑為了提高瀝青的粘結(jié)性能和耐熱性， 減小瀝青的溫度敏感性， 通常加入一定數(shù)量的礦質(zhì) 微填料。常用的有粉煤灰、火山灰、頁巖粉、滑石粉、石灰粉、云母粉、硅藻土等。（ 5）纖維類改性劑在瀝青中摻加各種纖維類物質(zhì)，可顯著地瀝青的高溫穩(wěn)定性、同時增加低溫抗拉強(qiáng)度。常用的纖維物質(zhì)有：各種人工合成纖維（如聚乙烯纖維、聚酯纖維）和礦質(zhì)石棉纖維等。2）延長瀝青耐久性的途徑目前提高瀝青耐久性方法， 主要是摻加一些較為昂貴的化學(xué)添加劑， 例如抗氧劑等； 但 使用抗氧劑前，必須通過試驗(yàn)對其技術(shù)上的有效性進(jìn)行鑒定。當(dāng)前對提高瀝青耐久性最有效的添加劑為專用炭黑，炭黑經(jīng)助劑預(yù)處理后，可配制“炭黑改性瀝青”。石油瀝青的三大

22、檢驗(yàn)指標(biāo)我國石油瀝青是根據(jù)瀝青的針入度（粘性）、延伸度（塑性）、軟化點(diǎn)（溫度穩(wěn)定性） 三項(xiàng)主要指標(biāo)來評定的，所以 石油瀝青的三項(xiàng)指標(biāo)必須全部符合規(guī)定，才能明確 石油瀝青 的牌號。（1）石油瀝青針入度（粘性）粘稠石油瀝青的粘性是用針入度值來表示的。粘性是在外力作用下抵抗變形的性能。石油瀝青的牌號是以針入度的平均值來表示的。 如30號建筑石油瀝青就是用針入度為 2540的平均值。針入度的檢測是在 25c的溫度下和在5s的時間內(nèi)，用荷重100 ± 0.1g 的標(biāo)準(zhǔn)，針垂直穿入瀝青的深度，稱為 石油瀝青的“針入度”，單位以1/10mm羨示。它在 某種程度上反映瀝青的硬度。數(shù)值越小瀝青越硬，粘

23、性愈大，則延伸度小，軟化點(diǎn)高。粘性的大小與組分及溫度有關(guān)。瀝青質(zhì)含量較高，當(dāng)樹脂適量、油質(zhì)含量較少時，則 粘性較大；溫度升高時，則粘性隨之降低，反之則隨之增大。當(dāng)針入度大于200以上的道路石油瀝青，已無法標(biāo)出延伸度值。彈性體SBS改性瀝青防水卷材是以SBS侔乙烯一丁二烯一苯乙烯）熱塑性彈性體改性 瀝青為浸涂材料，以優(yōu)質(zhì)聚酯氈、玻纖氈、玻纖增強(qiáng)聚酯氈為胎基，以細(xì)砂、礦物粒料、 PE膜、鋁膜等為覆面材料，采用專用機(jī)械攪拌、研磨而成的彈性體改性瀝青防水卷材。塑性體APP改性瀝青防水卷材是以APP（無規(guī)聚丙烯）或APAO APO聚烯姓類聚合物） 改性瀝青為浸涂材料，以優(yōu)質(zhì)聚酯氈、玻纖氈、為胎基，以細(xì)砂、礦物粒 （片）料、PE膜為 覆面材料，采用先進(jìn)工藝精制而成的塑性體改性瀝青防水卷材。（2）石油瀝青延伸度（塑性）塑性是指石油瀝青在外力作用時產(chǎn)生變形而不破壞的能力。石油瀝青的塑性與其組分有關(guān)，其中樹脂含量增加，則塑性隨之增高。溫度及瀝青膜層厚度也影響塑性，溫度升高， 塑性增大；瀝青的膜層愈厚，塑性愈大，當(dāng)膜層薄至 1卜麗，塑性近于消失。在25c的常 溫下，瀝青的塑性很好。瀝青對振動沖擊荷載有一定承受能力，塑性較好的瀝青在產(chǎn)生裂 縫時，也會自行愈合。石油瀝青的延伸度愈大，塑性愈好，柔性和抗斷裂性能越好。彈性體SBS改性瀝青防水