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10 防水材料 ——姜波 本章提要 本章主要讲述了石油沥青的主要技术性质、质量标准及应用；介绍了我国目前广泛应用的沥青防水材料、新型高聚物改性沥青防水卷材、合成高分子防水卷材及新型密封材料的性质和应用。 10.1 沥青 沥青 沥青是一种有机胶凝材料，是由一些极其复杂的高分子碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属（氧、硫、氮）衍生物所组成的混合物。常温下呈黑色或暗黑色固体、半固体或粘稠状物。 沥青能溶于多种有机溶剂，完全溶解于二硫化碳，具有憎水性、不透水、不导电、耐腐蚀等优良性能，与钢、木、砖、石、混凝土等有良好的黏结性。 沥青具有良好的粘结性、塑性、不透水性及耐化学侵蚀性，并能抵抗大气的风化作用。 在土建工程中，沥青主要作为防水、防潮、防腐材料和胶凝材料，广泛应用于铁路桥梁、道路工程、涵洞、建筑屋面、地下室的防水工程以及防腐工程中，是土建工程不可或缺的材料。 还可用来制造防水卷材、防水涂料、油膏、胶结剂及防腐涂料等等。 一般用于建筑工程的有石油沥青和煤沥青两种。 10.1 沥青 10.1.1 石油沥青 10.1.2 煤沥青 10.1.3 改性沥青 10.1.1 石油沥青 石油沥青 石油沥青是非常复杂的烃类和非烃类的混合物，是石油中相对分子量最大、组成及结构最复杂的组分，除了碳氢两种元素外，还有少量的硫、氮、氧等非金属元素及钒、镍、铁、钠、钙等微量金属元素。 石油沥青由原油经蒸馏提炼出汽油、煤油、柴油和机油后的残渣，再经处理而得。 1.石油沥青的分类(用途) ①道路石油沥青：主要是直馏沥青和蒸馏沥青。主要用于铺筑道路，其中较粘稠的可用于屋面防水、地下防水防潮、制作浸渍油纸和绝缘材料等。 ②建筑石油沥青：主要是氧化沥青。用于屋面和地下的防水材料、制作油毡、油纸和绝缘材料等。 ③普通石油沥青：因含蜡量较高，性能较差，在工程中一般不直接使用，但可与其它石油沥青掺配成混合沥青使用。 2.石油沥青的组成 沥青的化学组成非常复杂，含碳量一般在83％～87％之间，含氢量在10％左右，H/C原子比约在1.4～1.6之间。 为便于分析应用，在工程中常将沥青中化学成分和物理特征相似的部分作为一个部分，从而将石油沥青分为三个主要部分或四个主要部分，叫三组分法或四组分法。 按三组分将沥青分为油分、胶质及沥青质 按四组分将沥青分为饱和分、芳香族、胶质及沥青质。 （1）油分： 它是无色或淡黄色的油状液体，能使沥青具有流动性。它是沥青中最轻的组分，密度为0.6～1，在沥青中的含量约为40％～60％，能溶于大多数有机溶剂，但不溶于酒精，170℃以上能挥发。油分含量多的沥青较软、易流，而粘性和温度稳定性较差。 （2）胶质（又称树脂质） ： 它是黄色至褐色的粘稠半固体，能使沥青具有粘性和塑性。它的密度为1.0～1.1，熔点低于100℃，能溶解于汽油、三氯甲烷等有机溶剂中，在石油沥青中的含量约为15％～30％。脂胶含量高的沥青，其黏结性和塑性较高。 （3）沥青质（又称地沥青质）： 它是沥青中的固体颗粒，能使沥青具有粘性和耐热性。它的密度为1.1～1.5，黑色，不溶于汽油、酒精，但能溶于二硫化碳和三氯甲烷，在石油中的含量约为10％～30％。沥青质含量高的沥青，其粘结性能大，热稳定性好，但塑性降低，硬脆性增大。 3.石油沥青的技术性质 沥青的主要技术性质有 粘滞性、 塑性、 温度稳定性、 大气稳定性， 另外它的闪点和燃点以及溶解度、水分等对它的应用都有影响。 (1)粘滞性 粘滞性是指沥青在外力作用下抵抗变形的能力，反映了沥青的稀稠软硬程度。 油分少呈固态，粘滞性较大，受力不易变形； 油分多呈半固态，粘滞性较小，受力容易变形； 含油分再多呈流态，容易流淌，粘滞性更小。 温度升高，其粘滞性降低。 流态沥青的粘滞性用粘滞度表示，而固态、半固态沥青的粘滞度用针入度表示。 针入度： 针入度是在25℃ 条件下 ，总重度为100g的标准试针（连杆）在5内，竖直插入固态或半固态沥青试件的深度，以0.1mm 为1度。如针入度为6.3 mm ，则沥青的针入度为63度。 针入度越大，说明沥青越软，粘滞性越小 (2)塑性 塑性指沥青在外力作用下能产生变形而不断裂的性能。塑性好的沥青，其变形能力强，在使用的过程中，能随着结构的变形而变形且不开裂，保持其防水防潮性能。 沥青塑性的大小与它的组分和所处温度紧密相关。沥青的塑性随温度升高(降低)而增大(减小)；沥青质含量相同时，树脂和油分的比例将决定沥青的塑性大小，油分、树脂含量愈多，沥青塑性愈大。 沥青的塑性用延度或延伸率表示： 用特制试模，将沥青制成“8”字型试件（中部最窄处的截面积为1），在恒温25℃的水中，以5cm/min的速度缓慢拉伸至试件断裂时的伸长量（