1、第九章防水材料第九章防水材料本章教学目标本章教学目标掌握：石油沥青的主要技术性质。了解：防水卷材、防水涂料和密封材料 的性能及应用。防水材料防水材料柔性防水柔性防水刚性防水刚性防水防水卷材防水卷材防水涂料防水涂料防水密封材料防水密封材料混凝土混凝土砂浆砂浆第一节防水材料的基本材料一、防水材料的基本材料一、防水材料的基本材料沥青和合成高分子二二 、沥青材料的定义、特点及分类、沥青材料的定义、特点及分类1 1、定义、定义沥青是由高分子碳氢化合物及其非金沥青是由高分子碳氢化合物及其非金属（属（C C、N N、S S等）衍生物组成的极其复杂等）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的
2、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。固体、半固体或液体状态的有机胶凝材料。2 2、特点、特点、特点、特点（1 1 1 1）憎水材料，几乎不溶于水，而且本身构造）憎水材料，几乎不溶于水，而且本身构造）憎水材料，几乎不溶于水，而且本身构造）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。致密，具有良好防水性能。致密，具有良好防水性能。致密，具有良好防水性能。（2 2 2 2）能抵抗一般酸、碱、盐类等侵蚀性液体的）能抵抗一般酸、碱、盐类等侵蚀性液体的）能抵抗一般酸、碱、盐类等侵蚀性液体的）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。侵
3、蚀，具有较好的抗腐蚀性。侵蚀，具有较好的抗腐蚀性。侵蚀，具有较好的抗腐蚀性。（3 3 3 3）与矿物材料表面具有很好的粘结力，能紧）与矿物材料表面具有很好的粘结力，能紧）与矿物材料表面具有很好的粘结力，能紧）与矿物材料表面具有很好的粘结力，能紧密粘附于其表面。密粘附于其表面。密粘附于其表面。密粘附于其表面。（4 4 4 4）具有一定的塑性，能适应其基材的变形。）具有一定的塑性，能适应其基材的变形。）具有一定的塑性，能适应其基材的变形。）具有一定的塑性，能适应其基材的变形。3 3、沥青的分类、沥青的分类、沥青的分类、沥青的分类（1）按产源分）按产源分地地沥青沥青焦油沥青焦油沥青天然沥青天然沥青石
4、油沥青石油沥青煤沥青煤沥青木沥青木沥青泥炭沥青泥炭沥青页岩沥青页岩沥青（2 2）按用途分：）按用途分：）按用途分：）按用途分：道路（石油）沥青道路（石油）沥青道路（石油）沥青道路（石油）沥青重交通道路石油重交通道路石油重交通道路石油重交通道路石油沥青沥青沥青沥青普通石油沥青普通石油沥青普通石油沥青普通石油沥青建筑（石油）沥青建筑（石油）沥青建筑（石油）沥青建筑（石油）沥青防水防潮石油沥青防水防潮石油沥青防水防潮石油沥青防水防潮石油沥青中、低交通道路中、低交通道路中、低交通道路中、低交通道路石油沥青石油沥青石油沥青石油沥青状态状态颜色颜色褐色或黑褐色褐色或黑褐色常温下呈固态、半固态或粘性液态常温
5、下呈固态、半固态或粘性液态由许多高分子碳氢化合物及其非金属衍生物组成的复杂混合物由许多高分子碳氢化合物及其非金属衍生物组成的复杂混合物用途用途成分成分石油沥青的主要技术性质在工程中广泛用于防水、防潮、防腐、水工建筑及道路工程。在工程中广泛用于防水、防潮、防腐、水工建筑及道路工程。三、石油沥青三、石油沥青1、组分（组丛）、组分（组丛）将沥青中按化学成分和物理力学性质相近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，这些组就称为的成分划分为若干个组，这些组就称为“组丛组丛”。油分油分 油状油状液体液体 最轻最轻40-60%流动性提高流动性提高树脂树脂 粘稠物粘稠物较轻较轻15-30%塑
6、性、粘结性塑性、粘结性提高提高地地沥沥青质青质无定形无定形固固体粉末体粉末较重较重10-30%软化点、粘性、软化点、粘性、脆性提高脆性提高蜡蜡温度敏感性大，有害成分温度敏感性大，有害成分2、石油沥青的胶体结构、石油沥青的胶体结构油分、树脂和地沥青质是石油沥青的三大组分油分、树脂和地沥青质是石油沥青的三大组分;其中油其中油分和树脂可以互相溶解，树脂能浸润地沥青质，并在地沥分和树脂可以互相溶解，树脂能浸润地沥青质，并在地沥青质的超细颗粒表面形成树脂薄膜。青质的超细颗粒表面形成树脂薄膜。石油沥青的结构石油沥青的结构:以以地沥青质地沥青质为核心，周围吸附部分树脂和油分的互为核心，周围吸附部分树脂和油分
7、的互溶物而构成胶团，无数胶团分散在油分中而形成胶溶物而构成胶团，无数胶团分散在油分中而形成胶体结构。体结构。根据沥青中各组分的相对比例不同，胶体结构可分根据沥青中各组分的相对比例不同，胶体结构可分为为:溶胶型溶胶型、凝胶型凝胶型和和溶凝胶型溶凝胶型三种类型。三种类型。（1）溶胶结构）溶胶结构地沥青质含量较少，胶团间完全没有引力或引力很小，在外力作用下随时间发展的变地沥青质含量较少，胶团间完全没有引力或引力很小，在外力作用下随时间发展的变形特性与粘性液体一样。形特性与粘性液体一样。直馏沥青的结构多为溶胶结构。直馏沥青的结构多为溶胶结构。较好的自愈性和低温变形能力，粘性小，流动性大，温度稳定性较差
8、。较好的自愈性和低温变形能力，粘性小，流动性大，温度稳定性较差。（2）凝胶结构凝胶结构凝胶结构地沥青质含量很多，胶团间有引力形成立体网状，地沥青质分散在网格之间，凝胶结构地沥青质含量很多，胶团间有引力形成立体网状，地沥青质分散在网格之间，在外力作用下弹性效应明显。在外力作用下弹性效应明显。氧化沥青多属于凝胶结构氧化沥青多属于凝胶结构。粘结性好，稳定稳定性较高，但塑性较差。粘结性好，稳定稳定性较高，但塑性较差。（3）溶一凝胶结构）溶一凝胶结构介于溶胶与凝胶之间，并有较多的树脂，胶团间有一定吸引力，在常温下受力变形介于溶胶与凝胶之间，并有较多的树脂，胶团间有一定吸引力，在常温下受力变形的最初阶段呈
9、现出明显的弹性效应，当变形增加到一定数值后，则变为有阻尼的粘性的最初阶段呈现出明显的弹性效应，当变形增加到一定数值后，则变为有阻尼的粘性流动。流动。较好的温度稳定性和低温变形能力较好的温度稳定性和低温变形能力大部分优质道路沥青均配成溶凝胶型结构，具有粘弹性和触变性，故亦称弹性溶胶。大部分优质道路沥青均配成溶凝胶型结构，具有粘弹性和触变性，故亦称弹性溶胶。3、石油沥青、石油沥青的的技术性质技术性质粘滞性粘滞性塑性塑性温度敏感性温度敏感性大气稳定性大气稳定性（1）石油沥青的粘滞性）石油沥青的粘滞性衡量指标衡量指标定义定义影响因素影响因素石油沥青的粘滞性石油沥青的粘滞性定义定义返回返回粘滞性又称粘性
10、，反映石油沥青在外力作用下，粘滞性又称粘性，反映石油沥青在外力作用下，抵抗变形的能力。抵抗变形的能力。石油沥青的粘滞性石油沥青的粘滞性衡量指标衡量指标液态沥青：用粘滞度表示，指液态沥青在一定温度液态沥青：用粘滞度表示，指液态沥青在一定温度(25(25或或6060）下，经规定直径的孔洞（）下，经规定直径的孔洞（3.5mm3.5mm或或10mm10mm）漏下漏下50mL50mL所需要的时间，用符号所需要的时间，用符号C Ct td d表示。表示。请观看粘滞度试验请观看粘滞度试验固态或半固态沥青：用针入度表示，指在温度为固态或半固态沥青：用针入度表示，指在温度为25的条的条件下，以质量件下，以质量1
11、00g的标准针，经的标准针，经5s沉入沥青中的深度（每深沉入沥青中的深度（每深入入0.1mm为为1）。）。粘滞度粘滞度C Ct td d ，粘滞性粘滞性 请观看针入度试验请观看针入度试验针入度针入度 ，粘滞性，粘滞性 返回返回返回返回返回返回石油沥青的粘滞性石油沥青的粘滞性影响因素影响因素u组分：组分：地沥青质地沥青质含量含量，粘滞性，粘滞性 u温度：温度温度：温度，粘滞性，粘滞性返回返回（2）石油沥青的塑性）石油沥青的塑性衡量指标衡量指标定义定义影响因素影响因素石油沥青的塑性石油沥青的塑性定义定义塑性指石油沥青在外力作用下变形而不破坏，塑性指石油沥青在外力作用下变形而不破坏，除去除去外力后，
12、仍能保持变形后的形状的性质。外力后，仍能保持变形后的形状的性质。返回返回衡量指标衡量指标用延伸度表示，简称为延度。延伸度是将石油沥青标准用延伸度表示，简称为延度。延伸度是将石油沥青标准试件在规定温度（试件在规定温度（25）和规定速度（）和规定速度（5cm/s）的条件下的条件下在延度仪上进行拉伸，以试件拉断时的伸长值（在延度仪上进行拉伸，以试件拉断时的伸长值（cm）表示。表示。请观看延伸度试验请观看延伸度试验延伸度延伸度，塑性，塑性返回返回石油沥青的塑性石油沥青的塑性返回返回影响因素影响因素组分：树脂含量组分：树脂含量，塑性，塑性温度：温度温度：温度，塑性，塑性返回返回拉伸速度：拉伸速度拉伸速度
13、：拉伸速度，塑性，塑性 石油沥青的塑性石油沥青的塑性（3）石油沥青的温度敏感性）石油沥青的温度敏感性衡量指标衡量指标定义定义影响因素影响因素工程实际工程实际定义定义温度敏感性指石油沥青的粘滞性和塑性随温度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。升降而变化的性能。返回返回温度敏感性小：温度敏感性小：粘滞性和塑性随温度的变化大粘滞性和塑性随温度的变化大粘滞性和塑性随温度的变化小粘滞性和塑性随温度的变化小石油沥青的温度敏感性石油沥青的温度敏感性温度敏感性大：温度敏感性大：衡量指标衡量指标用软化点表示，指沥青受热由固态转变为具有一定流动性用软化点表示，指沥青受热由固态转变为具有一定流
14、动性膏体时的温度（膏体时的温度（）。）。请观看软化点试验请观看软化点试验软化点软化点，温度敏感性，温度敏感性返回返回石油沥青的温度敏感性石油沥青的温度敏感性返回返回影响因素影响因素组分：地沥青质含量组分：地沥青质含量，温度敏感性，温度敏感性石蜡含量：石蜡含量石蜡含量：石蜡含量，温度敏感性，温度敏感性返回返回石油沥青的温度敏感性石油沥青的温度敏感性返回返回工程实际工程实际工程中应用的沥青软化点不能太低，否则夏季易产生变形，工程中应用的沥青软化点不能太低，否则夏季易产生变形，甚至流淌；但也不能太高，否则太硬，不易施工，冬季易发甚至流淌；但也不能太高，否则太硬，不易施工，冬季易发生脆裂现象。生脆裂现
15、象。石油沥青的温度敏感性石油沥青的温度敏感性定义定义大气稳定性指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等大气大气稳定性指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等大气因素长期综合作用下，抵抗老化的性能。因素长期综合作用下，抵抗老化的性能。测定方法测定方法沥青的大气稳定性通过测定加热损失、加热前后针入度、软沥青的大气稳定性通过测定加热损失、加热前后针入度、软化点等性质的改变值来表示。化点等性质的改变值来表示。返回返回沥青的老化指在大气因素的综合作用下，沥青中各组分会沥青的老化指在大气因素的综合作用下，沥青中各组分会发生不断递变，低分子化合物将逐步转变成高分子物质，即发生不断递变，低分子化合物将逐步转变成高分子物质
16、，即油分和树脂逐渐减少，而地沥青质逐渐增多。石油沥青随着油分和树脂逐渐减少，而地沥青质逐渐增多。石油沥青随着时间的进展，流动性和塑性将逐渐减小，硬脆性逐渐增大，时间的进展，流动性和塑性将逐渐减小，硬脆性逐渐增大，直至脆裂。直至脆裂。（3）石油沥青的大气稳定性）石油沥青的大气稳定性工程实例分析工程实例分析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，沥青老化低温引起的裂缝大多为从裂缝的形状来看，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。这与该路面破损情况横向，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，延伸吻合。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。在冬性下降，低温稳定性变差，容易产生裂缝、松散。在冬天，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，路面便产生开裂。面便产生开裂。每到冬天，某沥青路面总会
