1、瀝青材料綜述瀝青材料簡介瀝宵是在高度縮合的環烷環、芳香環上帶有長短不同的烷基側鏈的碳氫化合物，及其非金屆(O、S、N)衍生物組成的混合物，并含有微量元素。顏色呈暗褐色或黑色，常溫下為固體或半固體。瀝宵可以分為天然瀝宵、石油瀝宵、煤瀝宵、木瀝宵。天然瀝宵是石油在自然條件下，經過千白萬年的時間，在溫度、壓力、氣體、無機物催化劑、微生物以及水分等綜合作用下氧化聚合而成的瀝宵類物質，由瀝宵、礦物質、水分構成。由丁它常年與自然環境共存，故其性質特別穩定。根據天然瀝宵生成礦床的不同，可以分為：湖瀝宵、巖瀝宵、海底瀝宵。特立尼達湖瀝宵(TriniadaLakeAsphalt)是世界上最為著名的天然瀝宵之一，

2、它產丁南美洲加勒比海島國一風景秀麗的特立尼達和多巴哥境內的瀝宵湖。該瀝宵湖乂叫彼奇湖，面積44萬平方米，深約82米，湖中瀝宵儲量達1200萬噸，是世界上最大的天然瀝宵產地。巖瀝宵生成丁巖石的火縫中，縫寬很窄，僅數十厘米，深可達幾白米。天然巖瀝宵是一種純天然的碳氫化合物，熔點在150C以上，我國宵海及克拉瑪依地區有所開采，但很少用丁道路。美國北部猶他州的Uintah盆地的UNTAITE巖瀝宵是世界上最為著名的巖瀝宵。石油瀝宵可由兩個分類指標進行分類關鍵僻分特性”和含硫量”。第一關鍵僻分是指常壓下250275C的僻分，第二關鍵僻分是減壓條件下275300的僻分。根據含硫量可以分為低硫原油、含硫原油

3、和高硫原油3類。煤瀝宵是由煤干帽的產品（煤焦油）經再加工而獲得的。根據其在工程中應用要求的不同，按稠度可分為軟煤瀝宵（液體、半固體）和硬煤瀝宵（固體）兩大類。煤瀝宵是由芳香族碳氫化合物及其氧、硫、碳的衍生物所組成的混合物，主要元素為C、H、O、S和N,煤瀝宵元素組成的特點是碳氫比”較石油瀝宵大得多。煤瀝宵化學組分的分析方法與石油瀝宵相似，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、蕙、酚等有害物質，對其含量必須加以限制瀝宵的化學組分（元素含量，元素比例，基屆比例等）都對其化學性質有影響。一般瀝宵中環烷基的含量越多其多種性能越好。瀝青的技術性質瀝宵性質的技術

4、指標有很多，包括粘滯性、感溫性、延展性和脆性、粘彈性、粘附性、耐久性等。1、粘滯性粘滯性是反映瀝宵材料內部阻礙其相對流動的一種特性。各種石油瀝宵粘滯性的變化范圍很大,與瀝宵組分和溫度有關。粘度是反映瀝宵粘滯性的指標，是瀝宵最重要的技術性質指標之一，是瀝宵等級（標號）劃分的主要依據。測定瀝宵相對粘度的主要方法有標準粘度計法和針入度法。1）標準粘度計法該法適用丁液體石油瀝宵、較稀的石油瀝宵、煤瀝宵、乳化瀝宵等的粘度測定。標準粘度是在規定溫度（20C、25C、30C或60C）條件下，規定直徑（3mm、4mm、5mm或10mm）的孔口流出50cm3瀝宵所需的時間秒數，常用符號C；T”表示，其中t為試樣

5、溫度、d為流孔直徑、T為流出50cm3瀝宵所需的時間。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.專業.專注小瀝宵粘度越大02）針入度法該法適用丁粘稠（固體、半固體）石油瀝宵的粘度測定。在規定溫度25C下，以規定重量100g的標準針、經歷規定時間5s貫入試樣中的深度（以1/10mm為單位）來表示，符號為P（25C,100g,5s）。針入度值反映了瀝宵抵抗剪切變形的能力，其值越大，表示瀝宵越軟、粘度越小。2、感溫性感溫性是指瀝宵的粘滯性和塑性隨著溫度升降而變化的性能。當溫度升高時，瀝宵由固態或半固態逐漸軟化，發生象液體一樣的粘性流動，稱為粘滯流動狀態；與此相反，當溫度降低時，瀝宵

6、乂逐漸由粘流態凝固為固態、甚至變硬變脆。工程要求瀝宵隨著溫度變化而產生的粘滯性及塑性變化的幅度應較小，即感溫性應較小。建筑工程中宜選用溫度敏感性較小的瀝宵。評價瀝宵感溫性的指標很多，常用的是軟化點和針入度指數。（1）軟化點我國現行試驗法是采用環與球法軟化點。將瀝宵試樣注丁內徑為18.9mm的銅環中,環上置一重3.5g的鋼球，在規定的加熱速度（5C/min）下進行加熱，瀝宵試樣逐漸軟化，直至在鋼球自重作用下，使瀝宵下墜25.4mm時的溫度稱為軟化點，符號為Tr&b。軟化點越低，表明瀝宵在高溫下的體積穩定性和承受荷載的能力越差。（2）針入度指數僅憑軟化點來反應瀝宵性能隨溫度變化的規律并不全面，目前

7、用來反映瀝宵感溫性的常用指標是針入度指數（PI）,按下式計算確定PI301501g8001gP(25C,100g,5s)10Tr&b25式中P（25c,100g,5s）在25C、100g、5s條件下測定的針入度值（1/10mm）;Tr&b環球法測定的軟化點（C）。瀝宵針入度指數的范圍是1020。針入度指數不僅可以用來評價瀝宵的感溫性，同時也可以來判斷瀝宵的膠體結構：當PI2時，瀝宵屆丁凝膠型結構；介丁其間的屆丁溶一凝膠型結構。不同的工程也對瀝宵的針入度指數有著不同的要求：如用作膠粘劑，要求PI介丁一22之間；用作涂料時，要求PI介丁一25;用作灌縫材料，要求PI介丁一31之間；路用瀝宵一般要求

8、PI2。3、延展性延展性是指瀝宵在受到外力的拉伸作用時，產生變形而不破壞（出現裂縫或斷開）、除去外力后仍能保持變形后形狀不變的性質，它反映瀝宵受力時所能承受的塑性變形的能力。瀝宵之所以能制造出性能良好的柔性防水材料，很大程度上決定丁瀝宵的延展性。通常用延度作為延展性指標。其試驗方法是：將瀝宵試樣制成最小斷面面積為1cm2的8字形標準試件，在規定拉伸速度和規定溫度下拉斷時的長度（以cm計）稱為延度，如圖6-7所示。瀝宵的延度采用延度儀來測度，常用的試驗溫度有25C和15C。瀝宵的針入度、軟化點和延度，被稱為瀝宵的三大技術指標。4、大氣穩定性大氣穩定性是指石油瀝宵在大氣綜合因素（熱、陽光、氧氣和潮

9、濕等）長期作用下抵抗老化的性能。大氣穩定性好的石油瀝宵可以在長期使用中保持其原有性質。石油瀝宵在熱、陽光、氧氣和水分等因素的長期作用下，石油瀝宵中代分子組分向高分子組分轉化，即瀝宵中油分和樹脂相對含量減少，地瀝宵質逐漸增多，從而使石油瀝宵的塑性降低，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。5、安全性閃點（也稱閃火點）是指瀝宵加熱揮發出可燃氣體，與火焰接觸閃火時的最低溫度。燃點（也稱著火點）是指瀝宵加熱揮發出的可燃氣體和空氣混合，與火焰接觸能持續燃燒時的最低溫度。閃點和燃點的高低表明瀝宵引起火災或爆炸的可能性的大小，它關系到運輸、儲存和加熱使用等方面的安全。例如，建筑石

10、油瀝宵閃點約230C.在熬制時一般溫度為185200C,為安全起見,瀝宵還應與火焰隔離。瀝青材料的用途路用和建筑生活中瀝宵應用最多的是公路和建筑物建設，我國的路用瀝宵產量在1960年到2000年年產量幾乎逐年升高，2000年已達到280萬噸。建筑用瀝宵主要是油氈防水材料，20世紀初期國外防水材料主要以油氈為主，后來相繼出現了各種改性瀝宵原料生產的油氈。由丁先進技術的使用使得國外的防水材料遠遠高丁我國水平。80年代，我國的生產水平，生產技術都相對落后，近10年來由丁新技術和新的生產線的引進才有所改觀。選用瀝宵是要考慮工程性質，氣候條件，所處工程部位等多種因素。一般高牌號瀝宵比低牌號瀝宵含油分多、

11、抗老化能力強,故在滿足要求的前提下,應盡量選用牌號高的石油瀝宵，以保證有較長的使用年限。道路石油瀝宵乂分為重交通石油瀝宵、中輕交通石油瀝宵、乳化石油瀝宵、液體石油瀝宵和改性瀝宵等。道路工程中選用瀝宵材料應考慮交通量和氣候特點。南方高溫地區宜選用高粘度的石油瀝宵，以保證夏季瀝宵路面具有足夠的穩定性，不出現車轍等；而北方寒冷地區宜選用低粘度的石油瀝宵，以保證瀝宵路面在低溫下仍具有一定的變形能力，避免出現開裂。建筑石油瀝宵針入度較小（粘性較大）、軟化點較高（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、防水涂料和瀝宵嵌縫膏等。它們絕大部分用丁建筑屋面工程、地下防水工程、溝槽防水、防

12、腐蝕工程及管道防腐工程等。使用時制成的瀝宵膠膜較厚，增大了對溫度的敏感性；同時黑色瀝宵表面乂是好的吸熱體，一般同一地區瀝宵屋面的表面溫度比其他材料的都高；瀝宵屋面達到的表面溫度比當地最高氣溫高25C30C。為避免夏季流淌，一般屋面用瀝宵材料的軟化點還應比本地區屋面最高溫度高20C25C,可選用10號或30號石油瀝宵。改性瀝青傳統意義上的瀝宵是由樹脂包裹的瀝宵質分子團組成的膠體物質，它呈現出很強的油質狀態（即石油質）。膠體分為溶膠（主要指液態密度）和凍膠（主要指固體密度），這取決丁其成分間的平衡狀態。對瀝宵來說，兩種狀態的平衡取決丁瀝宵質和樹脂間的相互作用，并受到外界溫度的強烈影響。事實上，瀝宵

13、溫度的升高打破了其凍膠狀態，使瀝宵分子團演變成溶膠狀態。因而瀝宵的一個重要特性就是常溫下呈現出固體或半固體，但隨溫度升高極易溶化。這一顯著的熱敏感性是瀝宵的最重要的特征，也是其主要弱點。事實上，瀝宵混合物應能夠在全年不同的工作條件下保持其良好的性能。顯著的熱敏感性妨礙了瀝宵混合物在高溫和低溫時呈現出良好的性能，因而必須改進瀝宵的特性以提高產品性能。二十多年來，國際國內交通容量增長迅速，重型車輛在其中的比例也不斷增長。面對現在和將來的繁重的交通容量，使用傳統材料、按傳統方法設計的高速公路和機場跑道的瀝宵路面的壽命將不斷降低。為了提高瀝宵的產品性能，一個可行的方法就是選用某些高分子聚合體改變傳統瀝

14、宵的特性。現代土木工程不僅要求瀝宵具有較好的使用性能、還要求具有較長的使用壽命，但瀝宵材料受環境影響較大、易老化。通過各種技術措施，在傳統瀝宵材料中加入其它材料，來進一步改善瀝宵的性能，稱為改性瀝宵。改性的目的在丁提高瀝宵材料的流變性能、延長瀝宵的耐久性等、改善瀝宵與集料的粘附性。由此可以發現，改性瀝宵主要是在傳統瀝宵中加入化學添加劑。以提高瀝宵的流變性和耐久性為主要目的。但并不是每種添加劑都能達到我們預期的效果，可能由丁技術，安全，造價等多種原因使得某種添加劑或改性劑不能大量生產，從而失去了其科研價值。當今研究主要是針對化學改性劑的研究，使改性劑更加安全，有效，方便生產是我們研究的主要目。提

15、高瀝宵流變性的途徑很多，改性效果較好的有下列幾類改性劑：樹脂類改性劑、橡膠類改性劑、橡膠和樹脂共混類改性劑、微填料類改性劑、纖維類改性劑。目前提高瀝宵耐久性方法，主要是摻加一些較為昂貴的化學添加劑，例如抗氧劑等；但使用抗氧劑前，必須通過試驗對其技術上的有效性進行鑒定。當前對提高瀝宵耐久性最有效的添加劑為專用炭黑，炭黑經助劑預處理后，可配制炭黑改性瀝宵”。SBS防水卷材防水卷材是一種可卷曲的片狀防水材料。根據其主要防水組成材料可分為瀝宵防水材料、高聚物改性防水卷材和合成高分子防水卷材三大類。瀝宵防水卷材：瀝宵防水卷材是在基胎（如原紙、纖維織物）上侵涂瀝宵后，再在表面撒布粉狀或片狀的隔離材料而制成

16、的可卷曲片狀防水材料。可分為：1、石油瀝宵紙胎油氈（現已禁止生產使用）。2、石油瀝宵玻璃布油氈。3、石油瀝宵玻璃纖維胎油氈。4、鋁箔面油氈。改性瀝宵防水卷材：改性瀝宵與傳統的氧化瀝宵相比，其使用溫度區間大為擴展，制成的卷材光潔柔軟，可制成4-5mm厚度，可以單層使用，具有15-20年可靠的防水效果。可分為：1、彈性體改性瀝宵防水卷材（SBS卷材）。2、塑性體改性瀝宵防水卷材（APP卷材）。合成高分子防水卷材：合成指的是以合成橡膠、合成樹脂或兩者共混體為基料，加入適量化學助劑和填充料，經一定工序加工而成的可卷曲片狀防水卷材。這種卷材拉伸強度高、抗撕裂強度高、斷裂伸長率大、耐熱性好、低溫柔性好、耐

17、腐蝕、耐老化及可冷施工等優越的性能。可分為：1、橡膠系防水卷材。2、塑料系防水卷材。3、橡膠塑料共混系防水卷材。改性瀝宵防水卷材的生產使用量非常大，改性瀝宵的研究也是最近的科學熱點。改性瀝宵防水卷材可分為彈性瀝宵防水卷材（SBS防水卷材）和塑性瀝宵防水卷材（APP瀝宵防水卷材）。SBS改性瀝宵防水卷材，是以聚酯氈或玻纖氈為胎基，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）熱塑性彈性體作改性劑，兩面覆以隔離材料所制成的建筑防水卷材，產品標記按以下程序進行：彈性體改性瀝宵防水卷材、型號、胎基、上表面材料、厚度和本標準號，例：3mm厚砂面聚酯胎I型彈性體改性瀝宵防水卷材，標記為SBSIPYS3GB18242。（

18、此卷材使用品牌效應最響,比例最大，占全部防水材料的60.91%）APP改性瀝宵防水卷材，是以聚酯氈或玻纖氈為胎基，無規聚丙烯APP或聚烯輕類聚合物APAO、APO作改性劑，兩面覆以隔離材料所制成的建筑防水卷材，產品標記按以下程序進行：塑性體改性瀝宵防水卷材、型號、胎基、上表面材料、厚度和本標準號，例：3mm厚砂面聚酯胎I型塑性體改性瀝宵防水卷材,標記為APPIPYS3GB18243。另外還有一種瀝宵復合胎柔性防水卷材簡稱為復合胎卷材”，以瀝宵為基料，以無紡布-網格布兩種材料復合為胎體，細砂、礦物粒（片）料、聚酯膜、聚乙烯膜等為覆面材料，以浸涂、滾壓工藝而制成的防水卷材，該胎體價格低廉、耐霉菌、

19、耐水性、耐久性極差，生產的卷材易分層，其中無紡布一般用回收的廢布制成，化纖成份極高，不易浸透，網格布是用國家淘汰的陶土土甘埸生產線生產的高堿玻纖織成的，其瀝宵通常用廢膠粉進行改性。用此卷材施工的僅占3.04%。SBS是一種熱塑性彈性體，常溫下具有橡膠的高彈性。通常在瀝宵中添加適量的SBS以改善瀝宵的力學性能，如低溫脆性、高溫抗變形性能以及抗疲勞老化性能SBS防水橡膠是在60年代在國外開始研究起步，目前國內的生產水平相對落后。是目前科學研究的一大熱門項目。但限丁生產技術等諸多問題發展較為緩慢，甚至屆丁起步階段。目前，國內SBS改性瀝宵的加工方法一般多采用機械式共混法，在工廠進行預拌或工地現場改性。工廠預拌工藝通過溶脹、剪切、發育3個階段，將SBS經強力剪切分散到瀝宵