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建筑功能材料 沥青与保温防水隔声材料知识精讲 第六章 建筑功能材料——沥青 6.1沥青 6.1.1 沥青的分类与基本组成结构 ⑴ 沥青的分类 沥青是高分子碳氢化合物及其非金属（氧、氮、硫等）衍生物组成的极其复杂的混合物。沥青是一种有机胶凝材料，在常温下呈黑色或黑褐色的固体、半固体成液体状态。沥青在按其产源不同可分为地沥青和焦油沥青，其分类如下所示。 沥 青 地沥青 天然沥青 石油在天然条件下，长时间地球物理作用下所形成的产物 石油沥青 石油经炼制加工后所得到的产品 焦油沥青 煤沥青 由煤干馏所得到的煤焦油再加工所得 页岩沥青 由页岩炼油所得的工业副产品 沥青是一种憎水性的有机胶结材料，常温下呈固体、半固体或粘性液体。沥青能与砂、石、砖、混凝土、木材、金属等材料牢固地粘结在一起，具有良好耐腐蚀性，在建设工程中主要用于道路工程以及防潮、防水、防腐蚀材料。 ⑵ 沥青的基本组成结构 ①石油沥青的基本组成 石油沥青是由石油经蒸馏、吹氧、调和等工艺加工得到的残留物，主要为可溶于二硫化碳的碳氢化合物的半固体粘稠状物质。 石油沥青的组分主要有油分、树脂和地沥青质其组分性状见表10-1。 表10-1 石油沥青三组分分析法的各组分性状 性状 外观特性 平均分子量 碳氢比(原子比) 物化特性 油分 淡黄色透明液体 200～700 0.5～0.7 溶于大部分有机溶剂，具有光学活性，常发现有荧光。 树脂 红褐色粘稠 半固体 800～3000 0.7～0.8 温度敏感性高，熔点低于100℃。 地沥青质 深褐色固体微粒 1000～5000 0.8～1.0 加热不熔化而碳化。 油分赋予沥青以流动性，油分含量的多少直接影响沥青的柔软性、抗裂性及施工难度。油分在一定条件下可以转化为树脂甚至地沥青质。其含量为45％～60％。 树脂主要使沥青具塑性和粘性。它分为中性树脂和酸性树脂，中性树脂使沥青具有一定塑性、可流动性和粘结性，其含量增加，沥青的粘聚力和延伸性增加。沥青树脂中还含有少量的酸性树脂，它是沥青中活性最大的部分，能改善沥青对矿质材料的浸润性，特别是提高了与碳酸盐类岩石的粘附性，增加了沥青的可乳化性。其含量为15％～30％。 地沥青质决定着沥青的粘结力、粘度和温度稳定性，以及沥青的硬度、软化点等。沥青质含量增加时，沥青的粘度和粘结力增加，硬度和温度稳定性提高。其含量为5％～30％。 ②石油沥青的胶体结构 根据石油沥青中各组分的化学组成和相对含量的不同，可以形成溶胶型、凝胶型、溶胶－凝胶型三种不同的胶体结构。随沥青质含量增加，沥青的胶体结构从溶胶结构变为溶胶-凝胶结构，再变为凝胶结构。当沥青质含量相对教少时，油分和树脂含量相对较高，胶团外膜较厚，胶团之间相对运动较自由。这时沥青形成溶胶结构。当沥青质含量较多而油分和树脂较少时，胶团外膜较薄，胶团靠近聚集，移动比较困难，这时沥青形成凝胶结构。当沥青质含量适当，并有较多的树脂作为保护膜层时，胶团之间保持一定的吸引力，这时沥青形成溶胶－凝胶结构。其性能可作如下对比： a. 具有溶胶结构的石油沥青粘性小而流动性大，温度稳定性较差。 b. 具有凝胶结构的石油沥青弹性和粘结性较高，温度稳定性较好，但塑性较差。 c. 溶胶－凝胶型石油沥青的性质介于溶胶型和凝胶型两者之间。 ⑶ 沥青的主要性质 ①粘滞性 石油沥青的粘滞性是指石油沥青内部阻碍其相对流动的一种特性，它反映石油沥青在外力作用下抵抗变形的能力。粘滞性是划分沥青牌号的主要技术指标。石油沥青粘滞性的大小与其组分有关，石油沥青中地沥青质含量多，同时有适量树脂，而油分含量较少时，粘滞性大。粘滞性受温度影响较大，在一定温度范围内，温度升高，粘度降低，反之，粘度升高。对于固态或半固态粘稠石油沥青，其粘滞性用相对粘度来表示，用针入度仪测定其针入度来衡量。针入度是在规定温度25℃条件下，以规定质量100g的标准针，经历规定时间5s贯入试样中的深度，以0.1mm 为单位表示。针入度测定示意图见图6-1。显然，针入度越大，表示沥青越软，粘度越小。液体石油沥青或较稀的石油沥青的粘度，用标准粘度计测定的标准粘度表示。 ②塑性 塑性是指石油沥青受到外力作用时，产生不可恢复的变形而不破坏的性质。它是石油沥青的主要性能之一。 当石油沥青中油分和地沥青质适量，树脂含量越多，地沥青质表面的沥青膜层越厚，塑性越好。温度对石油沥青塑性也有明显影响，当温度升高，沥青的塑性随之增大。 石油沥青能制造出性能良好的柔性防水材料，很大程度上决定于沥青的塑性。塑性较好的沥青防水层能随建筑物变形而变形，一旦产生裂缝时，也可能由于特有的粘塑性而自行愈合。沥青的塑性对冲击振动荷载有一定吸收能力，并能减少磨擦时的噪声，故沥青是一种优良的道路路面材料。 ③温度敏感性 温度敏感性是指石