沥青和高分子材料

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1、第九章、沥青和合成高分子材料9．1沥青沥青由一些极其复杂的高分子碳氢化合物及其非金属（氧、氮、硫等）衍生物所组成的混合物多种有机化合物。其化学成分在常温下呈固体、半固体或是液体状态；颜色呈褐色以至黑色；能溶解于多种有机溶剂。沥青是具有良好的防水、抗渗、耐蚀等性能以及能与其它材料牢固粘结的有机胶结材料，是建筑工程中最重要的防潮、防水材料。建筑工程中主要应用的是石油沥青和煤沥青。9．1．1石油沥青石油沥青是由多种化合物所组成的混合物，由于它的结构复杂性，将其分离为纯粹的化合物单体，目前分析技术还有一定困难。由于相同化学组成构成的化合物的

2、多样性，不可能通过分离出各种化学成分的办法来了解沥青的性质，因而，人们采取“组分分析法”将化学特性及物理-化学性质接近的一些化合物分别提取出来，做为组分（或称组丛）。然后进一步认识构成沥青的几个组分的各自特性及其对沥青性质间的关系。1、石油沥青的组分三组分分析法：三组分分析法是将石油沥青分离为油分、树脂和沥青质三个组分。见表9-1三组分的形状表9.1石油沥青三组分分析法的各组分性状平均分子外观特碳氢比（原子组分含量％物化特征在沥青中的主要作用征比）C/H量几乎可溶于大部分有机溶剂，具有光学活性，常发现是决定沥青流动性的组淡黄透油分2

3、00～7000.5～0.745～60有荧光，相对密度约0.7～分。油分多，流动性大，明液体1.0，170度加热长时间可挥而粘性小，温度敏感性大发是决定沥青塑性的主要组红褐色温度敏感性高，溶点低于分。树脂含量增加，沥青树脂粘稠半800～30000.7～0.815～30100℃，相对密度大于1.0～塑性增大，温度敏感性增固体1.1大加热不熔化，分解为硬焦碳，是决定沥青粘性的组分。深褐色使沥青呈黑色，相对密度沥青1000～含量高，沥青粘性大，温固体末0.8～1.05～301.1～1.5，除了不溶于酒精、质5000度敏感性小，塑性降低，状微

4、粒石油醚和汽油外能溶于大多脆性增大有机溶剂2、石油沥青的胶体结构１）溶胶结构：石油沥青的胶体结构，是以地沥青质为核，其表面层被树脂浸润包裹，而树脂又溶合于油分中构成胶团，无数胶团通过油分（连续相）互相溶合而形成的结构。将地沥青质相对含量少，油分、树脂相对含量高的沥青胶体结构称为“溶胶结构”。其宏观性质表现为沥青塑性大、粘性小、温度敏感性大。2）凝胶结构：将地沥青质相对含量多的沥青胶体结构称为“凝胶结构”；由于地沥青质表面包裹的膜层薄，地沥青质间距离近，分子引力大，表现出沥青流动性差，塑性小，粘性大，温度敏感性小建筑石油沥青多属凝胶结

5、构。3）溶—凝胶结构：沥青中沥青质含量适当（例如在15%～25%之间），形成的胶团数量增多，胶团距离相对靠近它们之间有一定的吸引力。这是一种介乎溶胶与凝胶之间的结构，称为溶—凝胶结构。溶—凝胶型结构沥青，在高温时具有较小的感温性，低温时又具有较好的形变能力，其性质介于溶胶型和凝胶型两者之间。3、石油沥青的技术性质石油沥青的技术性质主要包括粘性、塑性、温度敏感性、大气稳定性等性质。１）粘滞性（1）概念：是沥青材料在外力作用下沥青粒子产生相互位移的抵抗变形的能力。（2）表示方法：固体或是半固体的沥青的粘滞性用针入度表示：针人度是在温度为

6、25℃时，以附重100g的标准针，经5s沉入沥青试样中的深度，每深1／10mm，定为1度。针入度一般在5—200度之间，是划分沥青牌号的主要依据。针入度愈小，表明沥青粘性愈大。建筑石油沥青含有较多的沥青质，其粘性较大。液体沥青的粘滞性用粘滞度表示：滞度是在规定温度t（通常为20℃、25℃、30℃或60℃），规定直径d（为3mm、5mm或者10mm）３的孔流出50㎝沥青所需的时间秒数T。２）塑性：（1）概念延性通常也称塑性。是指当其受到外力的拉伸作用时，所能承受的塑性变形的总能力。（2）表示方法：塑性较大的沥青防水层，能随建筑物变形而

7、变形，防水层不破裂。塑性大的沥青往往还具有较强的自愈合能力，这是适合做柔性防水材料的重要原因之一。塑性用延度（延伸度）表示。沥青的延度用延度仪测定。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，沥青延度越大，塑性越好。（3）温度稳定性：（1）概念：温度稳定性也称温度敏感性。是指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。（2）表示方法：软化点：软化点越高，表明沥青的耐热性越好，即温度稳定性越好。软化点可以通过“环球法”测得。在工程上使用的沥青，要求有较好的温

8、度稳定性，否则容易发生沥青材料夏季流淌或冬季变脆甚至开裂等现象。所以在选择沥青的时候，沥青的软化点不能太低也不能太高，因为太低，夏季易融化发软；但也不能太高，品质太硬，就不易施工，而且冬季易发生脆裂现象。4）大气稳定性：（1）概念：大