任务目标
1.能够进行沥青技术指标合格性判定。
2.能够依据相关特性进行沥青、合成高分子材料的合理应用。
基本知识
1.沥青
沥青是一种憎水性材料，几乎不溶于水，而且构造密实，沥青与许多材料表面有良好的粘结力，是建筑工程中应用最广泛的防水材料之一；另外，沥青能抵抗一般酸、碱、盐等侵蚀性液体和气体的侵蚀，故还可用于防潮、防腐等方面。在建筑工程上主要用于屋面及地下建筑防水或用于耐腐蚀地面与道路路面等，也可用于制造防水卷材、防水涂料、嵌缝油膏、胶粘剂及防锈防腐涂料。
（1）石油沥青。根据相关标准，石油沥青按用途不同可分为道路石油沥青、建筑石油沥青和普通石油沥青等。其中，道路石油沥青黏度低，塑性好，主要用于配制沥青混凝土和沥青砂浆，用于道路路面和工业厂房地面等工程。建筑石油沥青黏性较大，耐热性较好，塑性较差，主要用于生产防水卷材、防水涂料、防水密封材料等，广泛应用于建筑防水工程及管道防腐工程。一般屋面用的沥青，软化点应比本地区屋面可能达到的最高温度高20℃～25℃，以避免夏季流淌。普通石油沥青因含蜡量较高，性能较差，建筑工程中应用较少。
依据各类石油沥青针入度大小还可以将其划分为不同的牌号，各牌号的主要技术指标应符合相关规定的要求（表7-1）。牌号越大，沥青越软；牌号越小沥青越硬。随着牌号增大，沥青的黏性变小，塑性增大，温度敏感性增大（软化点降低）。
表7-1 建筑石油沥青技术要求
在实际工程中，应根据当地气候条件、工程性质（房屋、道路、防腐）、使用部位（屋面、地下）及施工方法具体选择沥青牌号。对一般温暖地区、受日晒或经常受热部位，为防止受热软化，应选择牌号较小的沥青；在寒冷地区，夏季暴晒、冬季受冻的部位，不仅要考虑受热软化，还要考虑低温脆裂，应选用中等牌号沥青；对一些不易受温度影响的部位，可选用牌号较大的沥青。当缺乏所需牌号的沥青时，可用不同牌号的沥青进行掺配，掺配时，参照下式计算：
需要注意的是，三种沥青掺配时，应先求出两种沥青的配合比，再与第三种沥青进行配比计算。按计算结果试配时，若软化点不能满足要求，应进行调整。试配调整时，应以计算的掺配比例及相邻的掺配比例分别测出软化点，绘制“掺配比-软化点”曲线，通过曲线确定掺配比例。
（2）煤沥青。煤沥青是生产焦炭和煤气的副产物，将煤在隔绝空气的条件下高温加热干馏得到黏稠状煤焦油，再经蒸馏制取轻油、中油、重油所得残渣即为煤沥青。其化学成分和性质类似石油沥青，但两者在诸多方面有所不同（表7-2）。
表7-2 石油沥青与沥青的主要区别
续表
按软化点的不同，煤沥青可分为低温沥青、中温沥青和高温沥青。其技术指标应符合《煤沥青》（GB/T 2290—2012）的要求（表7-3）。
表7-3 煤沥青的技术条件
相对于石油沥青，煤沥青在技术性能上存在一些缺点，如韧性较差，容易因变形而开裂；温度敏感性较大，夏天易软化而冬天易脆裂；含挥发性成分和化学稳定性差的成分多，大气稳定性差，易老化；加热燃烧时，烟呈黄色，含有蒽、萘和酚，有刺激性臭味，有毒性；但具有较高的抗微生物腐蚀作用；含表面活性物质较多，与矿物粒料表面的黏附能力较好。煤沥青在一般建筑工程上使用得不多，主要用于铺路、配制胶粘剂与防腐剂，也有的用于地面防潮、地下防水等方面。
当石油沥青的某些性质达不到要求时，可用煤沥青掺配到石油沥青中制成混合沥青。混合沥青是煤沥青与石油沥青的相互有限互溶的分散体系。体系的稳定性与分散介质的表面张力有关，两者的表面张力越小，混合体系越稳定。随着温度升高，煤沥青与石油沥青的表面张力减小，在接近闪点时它们的表面张力最小，最易混合均匀，如超过闪点易发生火灾，因此，混合温度以不超过闪点为宜。如将煤沥青与石油沥青分别溶解在溶剂里配成表面张力接近的溶液，或制成表面张力相近的乳状液和悬浮液，也可配成混合均匀的混合沥青。(www.xing528.com)
（3）改性沥青。沥青具有良好的塑性，能加工成良好的柔性防水材料。但沥青耐热性与耐寒性较差，即高温下强度低，低温下缺乏韧性。这是沥青防水屋面渗漏现象严重、使用寿命短的原因之一。为此，常添加高分子聚合物、矿物纤维材料等物质对沥青进行改性，以改善沥青相关技术性质，这种经过改性的沥青称为改性沥青。按掺用材料的不同，改性沥青可分为橡胶改性沥青、树脂改性沥青、橡胶树脂共混改性沥青和矿物填料改性沥青等。
在沥青中掺入适量橡胶变为橡胶改性沥青，可使沥青的高温变形性小，常温弹性较好，低温塑性较好。在沥青中掺入适量树脂变为树脂改性沥青，可使沥青具有较好的耐高、低温性、粘结性和不透气性。在沥青中掺入适量的橡胶和树脂变为橡胶和树脂共混改性沥青，可使沥青兼具橡胶和树脂的特性，配制时采用不同的原材料品种、配合比和制作工艺，可以得到多种性能各异的产品，如卷材、片材、密封材料和防水材料等。另外，为了提高沥青的相关性能，减少沥青的温度敏感性，还可以加入一定数量的粉状或纤维状矿物填充料，即矿物填料改性沥青。
2.合成高分子材料
高分子材料可称为聚合物材料，按照其来源可划分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类。天然高分子材料包括天然橡胶、纤维素、蚕丝、淀粉等。合成高分子材料是指用结构和相对分子质量已知的单体为原料，经过一定的聚合反应得到的聚合物。合成高分子采用的化学合成方式即聚合反应方式很多，对于一个聚合反应又可根据其聚合机理、所需求产品不同的性能采用不同的聚合方法。需要注意的是，对于同一种合成高分子材料来说，尽管采用的单体和聚合反应机理相同，但采用不同的聚合方法所得的产物的分子结构、相对分子质量、相对分子质量的分别往往会有很大的差别，进而影响产物最终的性能，在工业生产中，为满足不同的制品性能，一种单体常需要采用不同的聚合方法。
合成高分子用于防水材料的特性是抗拉强度高、延伸率大、弹性强、高低温特性好、防水性能优异。常用的有三元乙丙橡胶、氯丁橡胶、有机硅橡胶、聚氨酯、丙烯酸酯及聚氯乙烯树脂等。
任务准备
计算机、演示文稿等。
任务组织
（1）五人一组，其中一名学员担任组长，负责组织其余学员在日常生活、学习中，通过网络收集不同沥青技术指标参数及合成高分子防水材料图片。
（2）每组按照各自收集的不同沥青技术指标参数及合成高分子防水材料图片，进行沥青相关技术指标的合格性判定，并依据相关特性合理应用沥青和合成高分子防水材料。
（3）每组完成后，其他组同学对其进行点评和补充。
注意事项
（1）主讲人注意着装、语言组织与表达、体态表达。
（2）注意组员之间的团队协作与沟通。
（3）鼓励团队构思创意、自主创新，在遇到问题时可以打破常规，寻求解决问题的新路径。
（4）注意在能力训练过程中追求精益求精，培养工匠精神。
任务训练流程
实训项目：防水基本材料技术要求与应用
问题情景
对于严寒地区，防水材料中应选用哪种沥青？
改性沥青。
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