第十一章 防水材料与沥青混合料.docx

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第十一章防水材料与沥青混合料

第十一章防水材料与沥青混合料

防水材料品种繁多，按其基本成分，可分为：

沥青基防水材料、橡胶基防水材料、树脂基防水材料。

按其形状和用途，可分为：

防水卷材、防水涂料、密封材料。

防水材料总的发展趋势是：

   a.向橡胶基和树脂基防水材料或高聚物改性沥青系列发展；

   b.油毡的胎体由纸胎向玻纤胎或化纤胎方面发展；

   c.密封材料和防水涂料由低塑性产品向反弹性、高耐性产品的方向发展；

   d.防水层的构造应由多层向单层防水发展；

   e.施工方法则由热熔法向冷粘贴法发展。

11.1沥青基防水材料

       沥青属有机胶凝材料，它是由多种有机化合物组成的复杂混合物，在常温下呈固体、半固体或粘稠液体的形态。

沥青具有下特点：

构造致密，具有良好的防水性；能抵抗一般酸、碱、盐类等侵蚀性液体和气体的侵蚀，具有较好的抗腐蚀性；与矿物材料表面有很好的粘结力；具有一定的塑性，能适应基材的变形。

因此，在建筑工程上，沥青被广泛应用于防水、防潮、防腐工程及水工建筑与道路工程中。

       沥青按产源分为地沥青（天然沥青、石油沥青）及焦油沥青（煤沥青、页岩沥青）。

目前工程中常用的主要是石油沥青,另外还使用少量的煤沥青.

11.1.1石油沥青

1）石油沥青的组分与结构

（1）石油沥青的组分

       通常从使用角度出发，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“组分”。

石油沥青的组分及其主要物性如下：

       ①油分。

油分为淡黄色至红褐色的油状液体，其分子量为100~500，密度为0.71~1.00g/cm3。

在石油沥青中，油分的含量为40%~60%。

油分赋予沥青以流动性。

       ②树脂。

树脂又称脂胶，为黄色至黑褐色半固体粘笛物质，分子量600~1000，密度为1.0~1.1g/cm3。

中性树脂含量增加，石油沥青的延度和粘结力等性能愈好。

在石油沥青中，树脂的含量为15%~30%，它使石油沥青具有良好的塑性和粘结性。

      ③地沥青质。

地沥青质为深褐色至黑色固态无定形的超细颗粒固体粉末，分子量为2000~6000，密度大于1.0g/cm3。

地沥青质是决定石油沥青温度敏感性和粘性的重要组分。

沥青中地沥青质量在10%~30%，其含量愈多，则软化点愈高，粘性愈大，也愈硬脆。

       石油沥青中还含2%~3%的沥青碳和似碳物（黑色固体粉末），是石油沥青中分子量最大者,它会降低石油沥青的粘结力。

石油沥青中还含有蜡，它会降低石油沥青的粘结性和塑性。

同时对温度特别敏感（即温度稳定性差）。

（2）石油沥青的结构

       根据沥青中各组分的相对比例不同，胶体结构可分为溶胶型、凝胶型和溶凝胶型三种类型。

2）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粘度，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。

对粘稠（半固体或固体）的石油沥青用针入度表示，对液体石油沥青则用粘滞度表示。

（2）塑性

       塑性指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。

沥青之所以能配制成性能良好的柔性防水材料，很大程度上决定于沥青的塑性。

沥青的塑性对冲击振动荷载有一定吸收能力，并能减少摩擦时的噪声，故沥青是一种优良的道路路面材料。

石油沥青的塑性用延度表示。

   （3）温度敏感性（感温性）

      温度敏感性指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。

      温度敏感性以软化点指标表示。

由于沥青材料从固态至液态有一定的变态间隔，故规定以其中某一状态作为从固态转变到粘流态的起点，相应的温度则称为沥青的软化点。

   （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。

大气稳定性即为沥青抵抗老化的性能。

石油沥青的大气稳定性以加热蒸发损失百分率和加热前后针入度比来评定。

以上四种性质是石油沥青材料的主要性质，前三项是划分石油沥青牌号的依据。

此外，为评定沥青的品质和保证施工安全，还应了解石油沥青的溶解度、闪点和燃点等性质。

闪点和燃点的高低，表明沥青引起火灾或爆炸的可能性的大小，它关系到运输，贮存和加热使用等方面的安全。

例如建筑石油沥青闪点约230℃，在熬制时一般温度应控制在185~200℃。

为安全起见，沥青加热时还应与火焰隔离。

3）石油沥青的分类、标准及选用

（1）石油沥青的分类与技术标准

       石油沥青分道路石油沥青、建筑石油沥青、防水防潮石油沥青、普通石油沥青等四种（表9-1）。

       道路石油沥青、建筑石油沥青和普通石油沥青都是按针入度指标来划分牌号的。

在同一品种石油沥青材料中，牌号愈小，沥青愈硬；牌号愈大，沥青愈软，同时随着牌号增加，沥青的粘性减小（针入度增加），塑性增加（延度增大），而温度敏感性增大（软化点降低）。

       防水防潮石油沥青按针入度指数来划分牌号，它除保证针入度、软化点、溶解度、蒸发损失、闪点等指标外，特别增加了保证低温变形性能的脆点指标。

（2）石油沥青的选用

       道路石油沥青牌号主要用于道路路面或车间地面等工程，一般拌制成沥青混凝土、沥青拌合料或沥青砂浆等使用。

道路石油沥青还可作密封材料、粘结剂及沥青涂料等。

此时宜选用粘性较大和软化点较高的道路石油沥青，如60甲。

       建筑石油沥青粘性较大，耐热性较好，但塑性较小，主国用作制造油毡、油纸、防水涂料和沥青胶。

它们绝大部分用于屋面及地下防不、沟槽防水、防腐蚀及管道防腐等工程。

       对于屋面防水工程，应注意防止过分软化。

据高温季节测试，沥青屋面达到的表面温度比当地最高气温高25～30℃，为避免夏季流淌，屋面用沥青材料的软化点应比当地气温下屋面可能达到的离高温度高20℃以上。

例如某地区沥青屋面温度可达65℃，选用的沥青软化点应在85℃以上。

但软化点也不宜选择过高，否则冬季低温易发生硬脆甚至开裂对一些不易受温度影响的部位。

       防水防潮石油沥青的温度稳定性较好，特别适用做油毡的涂覆材料及建筑屋面和地下防水的粘结材料。

其中3号沥青温度敏感性一般，质地较软，用于一般温度下的室内及地下结构部分的防水。

4号沥青温度敏感性较小，用于一般地区可行走的缓坡屋面防水。

5号沥青温度敏感性小，用于一般地区暴露屋顶或气温较高地区的屋面防水。

6号沥青温度敏感性最小，并且质地较软，除一般地区外，主要用于寒冷地区的屋面及其它防水防潮工程。

       普通石油沥青含蜡较多，其一般含量大天5%，有的高达20%以上（称多蜡石油沥青），因而温度敏感性大，故在工程中不宜单独使用，只能与其它种类石油沥青掺配使用。

表9—1 各品种石油沥青的技术标准

质    量

指    标

道路石油沥青

（SH0522-92）

建筑石油沥青（GB494-85）

防水防潮石油沥青（SH0002-90）

普通石油沥青（SY1665-77）

（1988年确认）

200

180

140

100甲

100乙

60甲

60乙

30

10

3号

4号

5号

6号

75

65

55

针入度（25℃，100g，

1/10mm）

201

～

300

161

～

200

121

～

160

91

～

120

81

～

120

51

～

80

41

～

80

25

～

40

10

～

25

25

～

45

20

～

40

20

～

40

30

～

50

75

65

55

延度（25℃），

不小于（cm）

—

100

100

90

60

70

40

3

1.5

—

—

—

—

2

1．5

1

软化点（环球法）℃

30

～

45

35

～

45

38

～

48

42

～

52

42

～

52

45

～

55

45

～

55

≮70

≮95

≮85

≮90

≮100

≮95

≮60

≮80

≮100

针入度指数，不小于

—

—

—

—

—

—

—

—

—

3

4

5

6

—

—

—

溶解度（三氯乙烯，三氯甲烷或苯），

不小于（%）

99.0

99.0

99.0

99.0

99.0

99.0

99.0

99.5

99.5

98

98

95

92

98

98

98

蒸发损失（163℃，5h），不大于（%）

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

—

—

—

蒸发后针入度比，

不小于（%）

50

60

60

65

65

70

70

65

65

—

—

—

—

—

—

—

闪点（开口），

不低于（℃）

180

200

230

230

230

230

230

230

230

250

270

270

270

230

230

230

脆点，不高于（℃）

—

—

—

—

—

—

—

报告

报告

-5

-10

-15

-20

—

—

—

11.1.2煤沥青

       煤沥青是炼焦厂或煤气厂的副产品。

煤沥青的主要组分为油分、脂胶、游离碳等，常含有少量酸、碱物质。

由于煤沥青的组分和石油沥青不同，故其性能也不同，主要表现在下列各点：

温度敏感性大；大气稳定性较差；塑性较差；与矿料表面的粘附力较好；防腐性好。

11.1.3改性石油沥青

       通常石油加工厂生产的沥青一般只控制了耐热性（软化点），其它方面，如低温柔韧性、高温稳定性、粘附力、耐疲劳性等就很难达到要求。

为此在发展各种高性能新型防水材料的同时，大量采用改性沥青生产防水制品。

1）矿物填充料改性沥青

   在沥青中加入一定数量的矿物填充料，可以提高沥青的粘性和耐热性，减小沥青的温度敏感性，同时也减少了沥青的耗用量，主要适用于生产沥青胶。

   矿物填料有粉状和纤维状两种，常用的有滑石粉、石灰石粉、硅藻土、石棉绒和云母粉等。

2）橡胶改性沥青

   橡胶和沥青有较好的混溶性，加入橡胶可使沥青高温变形性小，低温柔韧性好。

常用橡胶有：

氯丁橡胶、丁基橡胶、再生橡胶。

3）树脂改性沥青

   用树脂改性沥青，可以改进沥青的耐寒性、耐热性、粘粘性和不透气性。

常用的树脂有：

古马隆树脂，聚乙烯，聚丙烯，酚醛树脂及天然松香等。

4）橡胶和树脂改性沥青

   用橡胶和树脂改性沥青，使沥青同时具有橡胶和树脂的特性。

且树脂比橡胶便宜，橡胶和树脂又有较好的混溶性，故效果较好。

11.1.4沥青基防水卷材

1）传统有胎沥青防水卷材

       沥青防水卷材有石油沥青油毡、石油沥青油纸和煤沥青油毡三种。

所用隔离材料为粉状时（如滑石粉）称为粉毡，为片状时（如云母片）称为片毡。

油毡和油纸均按其所用原纸每平方米的重量克数划分为200、350、500三种标号。

       纸胎基油毡防水层存在一定缺点，如抗拉强度及可塑性较低。

吸水率较大，不透水性