道路工程材料总复习

道路工程材料总复习 第一章 石料与集料 1、砂石材料分类: 天然砂石料、人工轧制的集料、工业冶金矿渣集料 2、石料定义:在建筑结构工程中，所使用的石料通常指由天然岩石经机械加工制成的，或者由直接开采得到的具有一定形状和尺寸的石料制品 3、岩石分类:岩浆岩、沉积岩、变质岩 4、石料的物理性质:物理常数(真实密度、毛体积密度和孔隙率)、吸水性(岩石吸入水分的能力称为吸水性，用吸水率与饱和吸水率来表征)、耐冻性(材料的孔隙率大小、孔结构特征(开口孔、闭口孔及形状大小)和充水程度) 5、石料的力学性质:抗压强度(岩石的自身构造特点、矿物组成、含水状态等;试验条件) 、耐久性 6、岩石分级 7、集料的概念、物理性质、级配 ? 集料:由不同粒径矿质颗粒组成的混合料，在沥青混合料或水泥混凝土中起骨架和填充 作用。 mamsma?a??a??a?VS?Vn?Vi?VV)VS?Vn，表干VS?Vn?Vi，堆积? 物理性质:密度(表观 ????VG??1??100???a??空隙率，级配，颗粒性状与表面特征，含泥量 和泥块含量(泥 是指砂中粒径小于0.075mm的颗粒) ( 砂当量用于测定细集料中所含黏性土和杂质含量，判定细集料的洁净程度，对集料中,0.075mm的矿粉、细砂与“泥土”加以区别。甲基蓝MB值用于判别人工砂中,0.075mm颗粒含量主要是泥土，还是与被加工母岩成分相同的石粉 ? 力学性质:压碎值(是指按规定的方法测得石料抵抗压碎的能力，也是集料强度的相对 指标，用以鉴定集料品质。压碎值是对石料的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 试样在标准条件下进行加荷，测试石料被压碎后，标准筛上筛余质量的百分率)，磨耗率(指粗集料抵抗摩擦、撞击的能力)，磨光值(是反映石料抵抗轮胎磨光作用能力的指标，它是采用加速磨光机磨光石料，并用摆式磨擦系数测定仪测得的磨光后集料的磨擦系数)冲击值(反映石料抵抗冲击荷载的能力)，磨耗值(用于评定道路路面表层所用粗集料抵抗车轮磨耗作用的能力)。 ? 细度模数:用于评价细集料粗细程度的指标，是细集料筛分试验中各号筛上的累计筛余Mf? 百分率之和: A0.15——分别为4.75mm、2.36、??0.15mm各筛的累计筛余百分率，%。 细度模数愈大，表示细集料愈粗。普通混凝土用砂按细度模数分为粗、中、细三种规格，相应的细度模数分别为: 粗砂:Mf=3.7,3.1; 中砂:Mf=3.0,2.3; 细砂:Mf=2.2,1.6。 ? 级配:级配是指集料中各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况。 级配对水泥混凝土及沥青混合料的强度、稳定性及施工和易性有着显著的影响，级配设计也是水泥混凝土和沥青混合料配合比设计的重要组成部分。 8、抗压强度和磨耗性是确定石料等级的依据。 粗集料的力学性质，主要是压碎值和磨耗率;其次是新近发展起来的抗滑表层用集料的三项试验，即磨光值、磨耗值和冲击值。 集料的表观密度、堆积密度和空隙率等物理常数，这些指标是混凝土配合组成设计用到的参数。 级配:集料中各级粒径颗粒的分级和搭配。集料级配的获得方法:筛分试验，可求得有关的参 ?? (A2.36?A1.18?A0.60?A0.30?A0.15)?5A4.75100?A4.75A4.75、A2.36、 数，可绘集料筛分曲线，看是否满足规定。 混合料级配应达到的要求: 1)使矿质混合料获得较高的密实度 2)使获得较大摩擦力。 常用的级配理论: 最大密度曲线理论:级配曲线愈接近抛物线，则其密度愈大。在实际应用中，应该允许一定的波动范围。 矿质混合料的组成设计方法:数解法、图解法。 第二章 沥青材料 1.胶体理论:大多数沥青属于胶体体系，它是由相对分子量很大，芳 香性很高的沥青质分散在分子质量较低的可溶性介质中形成的。 沥青中不含沥青质，只有单纯的可溶质时，沥青则只具有粘性液体的特征而不成为胶体体系。 2、沥青的物理性质:密度、体膨胀系数、介电常数 3、沥青的路用性能:粘滞性(是指沥青材料在外力作用下沥青粒子产生相互位移的抵抗剪切变形的能力)、低温性能(沥青的低温性能与沥青路面的低温抗裂性有密切的关系，沥青的低温延性与低温脆性是重要的性能，多以沥青的低温延度试验和脆点试验来表征)、感温性、粘附性、耐久性、粘弹性 针入度是国际上普遍采用测定粘稠沥青稠度的一种方法，也是划分沥青标号采用的一项指标。值愈大，表示沥青愈软(稠度愈小)。实质上，针入度是测量沥青稠度的一种指标。通常稠度高的沥青，其黏度亦高。 软化点:沥青材料是一种非晶质高分子材料，它由液态凝结为固态，或由固态熔化为液态时，没有明确的固化点或液化点，通常采用条件的硬化点和滴落点来表示 针入度是在规定温度下测定沥青的条件黏度，而软化点则是沥青达到规定条件黏度时的温度。所以软化点既是反映沥青材料热稳定性的一个指标，也是沥青条件黏度的一种量度。 延性:沥青的延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，是沥青的内聚力的衡量，通常是用延度作为条件延性指标来表征。 脆性:沥青材料在低温下受到瞬时荷载作用时，常表现为脆性破坏 4、三大指标:针入度、软化点、黏度 5、耐久性影响因素:温度与氧化作用、光和水的作用、自然硬化、渗流硬化 第三章 沥青混合料 1、概念:沥青混合料是矿质混合料(简称矿料)与沥青结合料经拌制而成的混合料的总称，其中矿料起骨架作用，沥青与填料起胶结和填充作用。 2、沥青混合料的分类: (1)根据矿质混合料的级配组成进行划分:连续密级配、连续半开级配、开级配、间断级配沥青混合料(2)根据沥青混合料拌合与铺筑温度:热拌热铺沥青混合料和常温沥青混合料。 3、沥青混合料结构类型 沥青混合料主要有沥青、粗集料、细集料、矿粉填料和外加剂(如抗剥离剂、抗老化剂、聚合物改性剂等)组成。分为3类:a悬浮密实结构 b骨架空隙结构 c骨架密实结构 4.沥青混合料的体积参数为试件的密度、空隙率、矿料间隙率和沥青饱和度。 5.沥青的路用性能:(1)高温稳定性:是指沥青混合料在高温条件下，能够抵抗车辆荷载的反复作用，不发生显著永久变形，保证路面平整度的特性。我国最常用评价方法是:马歇尔试验和车辙试验。沥青混合料高温稳定性的形成主要来源于矿质集料颗粒间的嵌锁作用及沥青的高温黏度(2)低温抗裂性:低温抗裂性，保证沥青路面在低温时不产生裂缝的能 力。 (3)耐久性:是指沥青混合料在使用过程中抵抗环境因素及行车和在反复作用的能力，它包括沥青混合料的抗老化性、抗疲劳性等综合性制.实验沥青与集料的粘附性试验、混合料的浸水试验、冻融劈裂试验。与沥青和集料的粘附性有关，在很大程度上取决于集料的化学组成(4)抗滑性:与所用矿料的表面构造深度、颗粒形状与尺寸、抗磨性有着密切的关系。 (5)施工和易性:影响因素--组成材料、施工条件、工地气温状况 6.沥青混合料结构强度的影响因素:沥青结合料的黏度、矿质混合料性能的影响、沥青与矿料在界面上的交互作用、矿料比面和沥青用量的影响、使用条件的影响 4、沥青路面使用性能的气候分区 (1)采用工程所在地最近30年内最热月份平均最高气温的平均值，作为反映高温和重载条件下出现车辙等流动变形的气候因子，并最为气候分区的一级指标，划分为3个区。夏炎热区、夏热区、夏凉区 (2)采用工程所在地最近30年内的极端最低气温，作为反映温度收缩产生裂缝的气候因子，并作为气候分区的二级指标，划分为4个区。冬严寒区.冬寒区.冬冷区.冬温区 (3)采用工程所在地最近30年的年降雨量的平均值，作为受雨水影响的气候因子，并作为气候区划的三级指标，划分为4个区。潮湿区.湿润区.半干区.干旱区 沥青路面使用性能气候分区由一、二、三级区划组合而成，以综合反 映该地区的气候特征，见表3-5。如我国上海市属于1-3-1气候区，即为夏炎热冬冷潮湿区，对沥青混合料的高温稳定性和水稳定性要求较高。每级区的数值越小，表明该气候因子对路面的影响越恶劣 5、最佳沥青用量的确定 以沥青用量为横坐标，以沥青混合料试件的密度、空隙率、沥青饱和度、马歇尔稳定度和流值指标为纵坐标，将试验结果绘制成关系曲线 (1)确定最佳沥青用量的初始值OAC1 根据图3-22，区域马歇尔稳定度和密度最大值相应的沥青用量a1和a2，以及与设计要求空隙率范围中值、沥青饱和度范围中值对应的沥青用量a3、a4，由 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 (3-17)计算三者的平均值作为最佳沥青用量的初始值OAC1。 OAC1=(a1+a2+a3+a4) (2)确定沥青最佳用量的初始值OAC2 由表3-17确定沥青混合料的马歇尔试验技术标准，在图3-22上，求出各项指标均符合技术标准的沥青用量范围OACmin,OACmax，由公式(3-18)计算沥青最佳用量的初始值OAC2。 OAC2=(OACmin+OACmax)/2 (3-18) 在图3-22中，首先检查在沥青用量为初始值OAC1时，沥青混合料的各项指标是否符合设计要求，同时检验VMA是否符合要求。当符合要求时，由OAC1及OAC2综合决定最佳沥青用量OAC。否则应调整级配，重新进行马歇尔试验配合比设计，直至各项指标均能符合要求为止。 (3)根据OAC1及OAC2综合确定最佳沥青用量 最佳沥青用量OAC的确定应考虑沥青路面的工程实践经验、道路等级、交通特性、气候条件等因素。 一般情况下，可取OAC1及OAC2的平均值最为最佳沥青用量。 对热区道路以及车辆渠化交通的高速公路、一级公路、城市快速路、主干路，预计有可能出现大车辙时，可以在中限值OAC2与下限值OACmin的范围内决定最佳沥青用量，但一般不宜小于OAC2-0.5%。 对寒区道路、旅游区道路，最佳沥青用量可以在中限值OAC2与上限值OACmax范围内决定，但一般不宜大于OAC2+0.3%。 第四章 石灰与水泥 1、五大品种水泥:(硅酸盐水泥是指由硅酸盐水泥熟料、0-5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料)普通、矿渣、火山灰、粉煤灰、复合硅酸盐水泥 2、高温下形成水泥熟料的矿物组成主要为4个: 水化反应速度 C3A,C3S,C4AF,C2S 水化释热量 C3A,C3S,C4AF,C2S 耐化学腐蚀性 C3A最差，C4AF最优 干缩性 C3A最大C3S居中C4AF,C2S最小 强度:抗压强度主要来源C3S、C2S， C3S早期后期都高，C2S早期一般后期高。 抗折强度:C4AF起主要作用。 3、细度(Fineness):表示水泥颗粒粗细程度或水泥分散度的指标。 影响:对水泥的水化硬化速度、水泥需水量、和易性、放热速率和强度都有影响。 4、影响凝结硬化的主要因素:水泥细度、拌合用水、养护时间、温 度、湿度、石膏掺量、熟料矿物组成比例 5、水泥从加水拌和后45分钟到1小时，水泥的凝胶开始凝结，这时简称初凝;至拌和后12小时，水泥凝胶的形成大致终了，这段时间称为终凝 6、化学品质:有害成分含量、不溶物、烧失量、碱含量 7、水泥的强度:硅酸盐水泥的强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5和62.5R六种; 普通硅酸盐水泥的强度等级分为32.5、32.5R、 42.5、42.5R、52.5、52.5R六种。 8、欠火石灰、过火石灰及其危害:石灰在烧制过程中由于尺寸过大，或窑内温度不均等原因，便得石灰中含有未烧透的内核，称为“欠火石灰”。另一种情况是过火而形成的“过火石灰”(若煅烧温度过高或时间过长，会使石灰表面出现裂缝或玻璃状的外壳，块体积密度大，消化缓慢) 将块状生石灰研磨成粉状，得到的磨细生石灰在适宜的水灰比和消化温度下，可以控制其体积膨胀。同时也可提高过火石灰的利用率、消除“过火石灰”的体积不安定的危害。 第五章 水泥混凝土与砂浆 1、普通水泥混凝土的技术性能 混凝土拌合物的施工和易性:混凝土拌合物的施工和易性，又称工作性，是指混凝土拌合物易于施工操作(搅拌、运输、浇筑、振捣和表面处理)并获得质量均匀、成型密实的性能。 这些性质在很大程度上制约着硬化混凝土的技术性能。 包括流动性、捣实性、粘聚性、保水性，测定方法是坍落度实验和VB 稠度实验，影响因素主要是混凝土的材料组成和施工环境因数，前者包括单位用水量、水灰比、砂率、水泥品种和细度、集料、外加剂，后者包括环境因素、时间 2、固定用水量定则、水灰比、砂率 (1)固定用水量定则:试验表明，当集料不变时，如果单位用水量—定，若水泥增减量不超过50—100Kg/m3混凝土拌合物坍落度可大致保持不变。 在进行混凝土配合比设计时，通过固定单位用水量，在一定范围内上下浮动水泥用量，就可以配制出不同强度而坍落度相近的混凝土。 (2)水灰比:是指水与水泥的质量比。在水泥、集料用量一定的情况下，水灰比的变化实际上是水泥浆稠度的变化。水灰比小，则水泥浆稠度大，混凝土拌合物的流动性小 (3)砂率:是指细集料(或砂)质量占全部集料(砂石)总质量的百分率。砂率与混凝土拌合物流动性的关系如图 3、硬化后混凝土的强度及耐久性 (1)混凝土结构物主要承受各种荷载作用，必须具备足够的强度，此外，混凝土的耐久性如抗冻性、耐磨性也与混凝上强度密切相关，所以强度是水泥混凝土十分重要的力学性质(也是评定混凝土质量的重要指标。强度特征系数:强度平均值、标准差、变异系数 (2)耐久性是指混凝土在使用过程中，抵抗周围环境介质作用，保持其质量荷使用质量的能力。包括:抗渗性(混凝土对液体或气体渗透的抵抗能力称为混凝土的抗渗性)、.抗冻性 (混凝土的抗冻性是指混凝土抵抗冻融循环作用的能力。以抗冻标号表示。抗冻标号以冻融循环试验测试)、混凝土的抗化学侵蚀性、耐磨性(指混凝土抵抗表层损失的能力)、混凝土中的碱集料反应 4、影响混凝土强度的主要因素 普通水泥混凝土强度主要取决于水泥石强度及其与集料的界面粘结强度。水泥石强度及其与集料的界面粘结强度与混凝土的组成材料密切相关，并受到施工质量、养护条件及龄期的影响。 5、混凝土徐变、碱集料反应 在加载瞬间，混凝土产生以弹性变形为主的瞬时变形，此后，在荷载的持续作用下，变形随时间连续增长，称为徐变变形。 碱集料反应:在有水存在的条件下，水泥中碱含量较高时，碱物质会与集料中的活性物质发生化学反应，其水化生成物引起混凝土的不均匀膨胀，导致混凝土胀裂，这种化学反应通常称为 碱-集料反应。二种此类反应:碱硅反应、碱碳酸盐反应。 6、普通混凝土的配合比设计方法及计算 7、常用的水泥混凝土外加剂种类 减水剂(在不影响混凝土工作性的条件下，具有减水及增强作用的外加剂)、引气剂 (掺入混凝土拌合物后，经搅拌能在混凝土拌合物中引入大量分布均匀的微小气泡，以改善其工作性，并在混凝土硬化后能保留微小气泡以改善其抗冻融耐久性的物质)、缓凝剂(指能延缓混凝土凝结时间，并对其后期强度无不良影响的外加剂)、早强剂(指能明显提高混凝土早期强度， 对后期强度无不利影响的外加剂) 混凝土外加剂在使用之前要进行一系列性能检验