道路建材读书笔记.doc

第一章 砂石料砂石材料是道路与桥梁建筑中用量最大的一种建筑材料，它可以直接用作道路与桥梁的圬工结构；也可加工成各种尺寸的集料，作为水泥或沥青混凝土的骨料。砂石材料包括：天然砂石料、人工轧制的集料以及工业冶金矿渣集料等。砂石材料的技术性质：1、物理性质 1）物理常数 石料中的物理常数是石料矿物组成结构状态的反映，它与石料的技术性质有密切的联系。石料可由各种矿物形成不同排列的各种结构，但是从质量和体积的物理观点出发，石料内部组成结构主要是矿物实体和孔隙。为了反映这种组成结构以及它与物理力学性质间的关系，通常采用一些物理常数来表征： 真实密度：石料在规定条件（105正负5）下，单位真实体积（不含孔隙的矿质实体的体积）的质量。其测量方法是将石料样品粉碎磨细后，在105正负5条件下烘至恒重，称其质量。然后在密度瓶中加水经沸煮后，使水充分进入闭口孔隙中，通过“置换法”测定其真是体积。已知真实体积和质量即可按公式求真实密度。 毛体积密度：石料在规定条件下，单位毛体积（包括矿质实体和孔隙的体积）的质量。毛体积密度的测定方法是采用“静水称重法”，将规则石料在105正负5烘干至恒重，测得其质量。然后将石料吸水24h，使其饱水后用湿毛巾揩去表面水，即可称得饱和面干时的石料质量。最后用静水天平法测得饱和面干石料的水中质量，由此可计算出石料的毛体积。也可以用“封蜡法”来测定毛体积密度。 孔隙率：石料的孔隙体积占其总体积的百分率。用P表示。可由真实密度和毛体积密度求得。 2）吸水性 石料在规定的条件下吸水的能力。 吸水率：在室内常温（20正负2）和大气压条件下，石料试件最大的吸水质量占烘干（105正负5干燥至恒重）石料试件质量的百分率。试验方法为将石料加工为规则试件，经105正负5烘干称重后，在铺有薄砂的盛水容器中，用分层逐渐加水的方法使石料中的空气逐渐逸出，最后完全浸于水中任其自由吸水48h后，取出称重。 饱水率：在室内常温（20正负2）和真空抽气（抽至真空度为残压2.67kPa）后的条件下，石料试件最大吸水的质量占烘干石料试件质量的百分率。测定方法是真空抽气法。因为当真空抽气后占据石料孔隙内部的空气被排出，当恢复常压时，则水即进入具有稀薄残压的史料空隙中，此时水分几乎充满开口孔隙的全部体积，因此饱水率较吸水率为大。 3）耐候性 道路与桥梁都是暴露于大自然中无遮盖的建筑物，经常受到各种自然因素的影响。用于道路与桥梁建筑的石料抵抗大气自然因素作用的性能称为耐候性。 抗冻性：研究认为，石料由于在潮湿状态受正负温度交替循环而产生破坏的机理是基于石料经自然饱水后，它与外界连通的开口孔隙大部分被水充满，当温度降低时水分体积缩小，水分集聚于部分孔隙中，直至4时体积达到最小，当温度再继续下降时水的体积又逐渐胀大，小部分水迁移至其他无水的孔隙中。但是当达到0以后，由于固态水的移动困难，随着温度的下降，冰的体积继续胀大，而对石料孔壁周围施加张应力，如此多次冻融循环后，石料逐渐产生裂缝、掉边、缺角或表面松散等破坏现象。试验方法是采用直接冻融法，将石料加工为规则的块状试样，在常温条件下，采取逐渐浸水的方法，使开口孔隙吸饱水分，然后置于负温（通常采取-15）的冰箱中冻结4h，最后在常温条件下融解，如此为一冻融循环。经过10、15、25或50次循环后，观察其外观破坏情况并加以记录。采用经过规定冻融循环后的质量损失百分率表征其抗冻性。 坚固性： 采用硫酸钠侵蚀法测定，将烘干并已称量过的规则试件，浸入饱和的硫酸钠溶液中经20h后，取出置于105正负5的烘箱中烘4h。然后取出冷却至室温，这样作为一个循环。如此重复若干个循环。最后用蒸馏水沸煮洗净，烘干称量，与直接冻融法同样方法计算其质量损失率。2、力学性质 1）单轴抗压强度 将石料（岩块）制备成50立方毫米的正方体（或直径和高度均为50mm的圆柱体）试件，经吸水饱和后，在单轴受压并按规定的加载条件下，达到极限破坏时，单位承压面积的强度。单轴抗压强度值，取决与石料的组成结构（矿物组成、岩石的结构和构造、裂隙的分布等）和试件的条件（几何外形、加载速度、温度和湿度）。 2）磨耗性 石料抵抗撞击、剪切和摩擦等综合作用的性能。有两种方法：洛杉矶式磨耗实验、狄法尔式磨耗实验3、化学性质 1）石料的化学性质对其路用性能有影响 2）石料与沥青粘附性测定方法 水煮（水浸）法 将13.219mm的碎石用线缚好烘干后浸于规定温度的沥青中，是沥青包裹在石料表面，冷却15min后挂于煮沸的蒸馏水中3min，根据沥青膜的剥落程度，分为5个等级来评价石料的粘附性，等级愈高表示粘附性愈好。石料与沥青的粘附性不仅决定于石料的性质，同时也决定于沥青的性质。当沥青性质相同时，不同矿物成分的石料具有不同的粘附性。 分光光度法 原理是以生物染料为示踪剂，用分光度法测定染料对石料的吸附量来确定沥青与石料的粘附性。这一方法能比较精确的确定沥青与石料的粘附性能。 石料的技术要求1、 路用石料的技术分级1岩浆岩类：花岗岩、正长岩、辉长岩、辉绿岩、闪长岩、橄榄岩、玄武岩、安山岩、流纹岩等。2石灰岩类：石灰岩、白云岩、泥灰岩、凝灰岩等。3砂岩和片岩类：石英岩、砂岩、片麻岩、石英片麻岩等。4砾石类。矿质混合料的组成设计1、级配曲线 各种不同粒径的集料，按照一定的比例搭配起来，以达到较高的密实度（或较大摩擦力），可以采用下列两种级配组成：连续级配 是某一矿质混合料在标准筛孔配成的套筛中进行筛析时，所得的级配曲线平顺圆滑，具有连续性质，相邻粒径的粒料之间，有一定的比例关系（按质量计）。这种由大到小，逐级粒径均有，并按比例互相搭配组成的矿质混合料，称为连续级配矿质混合料。间断级配 间断级配是在矿质混合料中剔除其一个（或几个）分级，形成一种不连续的混合料。2、级配理论1）最大密度曲线理论 最大密度曲线公式： p希望计算的某级集料的通过量 d希望计算的某级集料粒径 D矿质混合料的最大粒径 最大密度曲线n幂公式： p、d、D意义同上 n实验指数 有研究认为在沥青混合料中应用，当n=0.45时密度最大，有研究认为在水泥混凝土中应用，当n=0.250.45时工作性较好。通常使用的矿质混合料的级配范围n幂常在0.30.7之间。 2）粒子干涉理论（非重点，略）矿质混合料的组成设计的方法 数解法：包括试算法和正规方程法图解法：包括矩形法和三角形法（计算方法略，在大学时的作业本上有）第二章 石灰和水泥水泥（或沥青）混凝土是用水泥（或沥青）将矿质混合料胶结而成的复合材料。水泥（或沥青）等能将矿质材料胶结起来的材料称为胶凝材料（或称结合料）。胶凝材料按其化学成分分为有机和无机胶凝材料。而无机胶凝材料，按其能否在水中结硬，又分为水硬性胶凝材料（如水泥）和非水硬性胶凝材料。而非水硬性胶凝材料中，只能在空气中硬化的称为气硬性胶凝材料（如石灰）。石灰 以碳酸盐类岩石为原料，经过9001300高温的煅烧，分解出二氧化碳后所得到的一种胶凝材料。主要成分为氧化钙和氧化镁。石灰的消化：烧制成的生石灰为块状，在使用时必须加水使其“消化”称为粉末状的“消石灰”，这一过程亦称“熟化”，故消石灰亦称“熟石灰”。石灰的硬化：包括干燥硬化和碳酸化两部分水泥水泥是一种多组分的人造矿物粉料，它与水拌和后称为塑性胶体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂石等材料胶结成具有一定强度的整体，所以水泥是一种水硬性胶凝材料。路桥中常用的有五种：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥水泥的物理性质包括： 细度：指水泥颗粒的粗细程度，细度越细，水泥与水反映的面积越大，水化越充分，实话速度越快 水泥净浆标准稠度：以试锥沉入深度为28正负2mm时的净浆“标准稠度”。 凝结时间：水泥从加水开始，到水泥浆失去可塑性所需的时间。分为初凝时间和终凝时间。初凝时间是水泥加水到水泥浆开始失去塑性的时间；终凝时间是水泥加水到水泥浆完全失去可塑性的时间。 安定性：表征水泥硬化后体积变化均匀性的物理性能指标，称为体积安定性。 强度（略）第三章 水泥混凝土和砂浆水泥混凝土是以水泥和水组成的水泥浆体粘结介质，将分散其间的不同粒径的粗、细集料结合起来，在一定的条件下，硬化称为具有一定力学性能的一种人工石材。水泥混凝土分类：按表观密度可分：普通混凝土、轻混凝土、重混凝土按强度可分：低强度混凝土 抗压强度小于20Mpa 中强度混凝土 抗压强度2050Mpa 高强度混凝土 抗压强度大于50Mpa按用途分：普通混凝土、道路混凝土、防水混凝土、耐热混凝土、防辐射混凝土按生产与施工方法分：商品混凝土、泵送混凝土、喷射混凝土、预应力混凝土、碾压混凝土普通水泥混凝土 以通用水泥为胶结材料，用普通砂浆为集料，并以水为原材料，按专门设计的配合比，经搅拌、成型、养护而得到的复合材料。普通水泥混凝土的主要性质：和易性：指混凝土是否易于施工操作和均匀密实的性能。影响和易性的因素主要有： 用水量、水灰比、砂率、其他影响因素（水泥品种、骨料条件、时间和温度、外加剂等）。其测定方法有：坍落度实验、维伯稠度实验 力学性质：混凝土的抗压强度和强度等级。包括抗压、抗拉、抗弯和抗剪，其中以抗压强度为最高，所以混凝土主要用来抗压。混凝土受压破坏主要发生在水泥石与骨料的界面上。混凝土受荷载之前，粗骨料与水泥石界面上实际已存在细小裂缝。 影响混凝土强度的因素主要有：水泥强度和水灰比、龄期、养护温度和湿度、施工质量 提高混凝土强度的措施有：采用高强度等级水泥、采用干硬性混凝土拌合物、采用湿热处理(蒸汽养护和蒸压养护)、改进施TT艺、加强搅拌和振捣(采用混凝 土拌合用水磁化、混凝土裹石搅拌法等新技术)、加入外加剂(如加入减水剂和早强剂等)。 变形性质：包括化学收缩、干湿变形、温度变形、荷载作用下的混凝土变形。混凝土变形分为弹性变形和塑性变形。徐变是指混凝土在持续荷载作用下，随时间增长的变形称为徐变。徐变变形，初期增长较快，然后逐渐减慢，一般持续23年才逐渐趋于稳定。普通水泥混凝土的组成：砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收缩；水泥和水形成水泥浆，包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙。水泥浆体在硬化前起润滑作用，使混凝土拌合物具有良好工作性能，硬化后将骨料胶结在一起，形成坚强的整体。除此以外，还有少量的有害杂质，这些有害杂质妨碍水泥水化，或能降低集料与水泥石粘附性，以及能与水泥水化后产物产生不良化学反应。 级配：优质的混凝土用砂希望具有高的密度和小的比面，这样才能达到既保证新拌混凝土有适宜的工作性和硬化后混凝土有一定的强度、耐久性；同时又达到节约水泥的目的。 细度模数：砂的粗细程度，用细度模数表示。粗纱:3.73.1 中砂：3.02.3 细砂：2.21.6普通混凝土配合比设计方法（步骤）： 1、初步配合比的计算 1）确定混凝土的配制强度 =+1.645 混凝土立方体抗压强度标准值（既设计要求的混凝土强度等级）（Mpa）。 标准差（强度小于C20时，标准差为4.0;强度C20C35时，标准差为5.0；强度大于C35时，标准差为6.0） 2）计算水灰比（W/C） A,B混凝土强度回归系数，根据使用的水泥和粗、细集料经过实验得出的水灰比与混凝土强度关系式确定，若无上述实验统计资料时，可查表。 水泥的实际强度。 3）选用单位用水量 根据粗集料的品种、粒径及施工要求的混凝土拌合物稠度值（坍落度或维伯稠度二选一）选择每立方米混凝土拌合物的用水量。一般可根据施工单位所用材料的经验选定。如果经验不足，可查相关的表（P99 3-23） 4）计算单位水泥用量 并用耐久性要求校核单位用灰量。 5）选定砂率 根据粗骨料品种、最大粒径和混凝土拌合物的水灰比确定砂率。一般可根据施工单位所用材料的使用经验选定，如果经验不足，可查表（P100 324） 6）计算粗、细集料单位用量（、） 有质量法或体积法两种方法确定，详细见书P100101 2、试拌调整提出基准配合比 1）试拌 （1）试拌的材料要求 试配混凝土所用各种原材料，要与实际工程使用的材料相同，粗、细集料的称量均以干燥状态为基准。如果不是用干燥集料配制，称料时应在用水量中扣除集料中超过的含水量值，集料称量也应相应增加。但在以后试配调整时配合比仍应取原计算值，不计该项增减数值。 （2）搅拌方法和拌和物数量 混凝土搅拌方法，应尽量与生产时使用方法相同。试拌时，每盘混凝土的数量一般应不少于（P101 326）建议值。采用机械搅拌时，拌量应不小于搅拌机额定搅拌量的1/4。 2）校核工作性，调整配合比3、检验强度、确定实验室配合比 1）制作试件、检验强度 2）确定实验室配合比 （1）根据强度检验结果修正配合比 （2）根据实测拌合物湿表观密度修正配合比4、施工配合比换算 实验室最后确定配合比，是按绝干状态集料计算的。而施工现场砂、石材料为露天堆放，都含有一定的含水率。因此，施工现场应根据现场砂、石的实际含水率的变化，将实验室配合比换算成施工配合比。例题（略，见书P103P111）混凝土外加剂为了使混凝土达到吸水率、延长和缩短凝结时间、增强强度等指标需要参加另一种材料，这种材料就是外加剂。外加剂掺加比例一般在根据要求的目的不同而不同。这种材料掺量不大于水泥质量的5%（特殊情况除外）。混凝土外加剂按其主要功能分为四类： 改善混凝土拌合物流变性能的外加剂。包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。 调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。 改善混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。 改善混凝土其它性能的外加剂。包括加气剂、膨胀剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。 混凝土外加剂的名称及定义 普通减水剂:在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂。 早强剂：加速混凝土早期强度发展的外加剂。 缓凝剂：延长混凝土凝结时间的外加剂。 引气剂：在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。 高效减水剂：在混凝土坍落度基本相同的条件下，能大幅度减少拌合用水量的外加剂。 早强减水剂：兼有早强和减水功能的外加剂。 缓凝减水剂：兼有缓凝和减水功能的外加剂。 引气减水剂：兼有引气和减水功能的外加剂。 防止剂：能降低混凝土在静水压力下的透水性的外加剂。 阻锈剂：能抑制或减轻混凝土中钢筋或其它预埋金属锈蚀的外加剂。 加气剂：混凝土制备过程中因发生化学反应，放出气体，而使混凝土中形成大量气孔的外加剂。 膨胀剂：能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂。 防冻剂：能使混凝土在负温下硬化，并在规定时间内达到足够防冻，强度的外加剂。 着色剂：能制备具有稳定色彩混凝土的外加剂。 速凝剂：能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。 泵送剂：能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂。砂浆：建筑上砌砖石用的黏结物质,由一定比例的沙子和胶结材料(水泥,石灰膏,黏土等)加水和成,也叫灰浆,也作沙浆。 用无机胶凝材料与细集料和水按比例拌和而成，也称灰浆。用于砌筑和抹灰工程，可分为砌筑砂浆和抹面砂浆，前者用于砖、石块、砌块等的砌筑以及构件安装；后者则用于墙面、地面、屋面及梁柱结构等表面的抹灰，以达到防护和装饰等要求。普通砂浆材料中还有的是用石膏、石灰膏或粘土掺加纤维性增强材料加水配制成膏状物，称为灰、膏、泥或胶泥。常用的有麻刀灰（掺入麻刀的石灰膏）、纸筋灰（掺入纸筋的石灰膏）、石膏灰（在熟石膏中掺入石灰膏及纸筋或玻璃纤维等）和掺灰泥（粘土中掺少量石灰和麦秸或稻草）。根据组成材料,普通砂浆还可分为：石灰砂浆：由石灰膏、砂和水按一定配比制成，一般用于强度要求不高、不受潮湿的砌体和抹灰层；水泥砂浆：由水泥、砂和水按一定配比制成，一般用于潮湿环境或水中的砌体、墙面或地面等；混合砂浆：在水泥或石灰砂浆中掺加适当掺合料如粉煤灰、硅藻土等制成，以节约水泥或石灰用量，并改善砂浆的和易性。常用的混合砂浆有水泥石灰砂浆、水泥粘土砂浆和石灰粘土砂浆等。砂浆配合比及注意事项： 1、砂浆的配合比采用重量化，并根据水泥不同强度等级，砂的粗细事先通过试配确定。 2、砌筑砂浆配制强度应符合行业标准砌筑砂浆配比设计规程的有关规定，在现浇砼或墙面粉刷可用本厂生产的SN建筑粘结剂进行增毛处理，而后用掺有外加剂的水泥砂浆进行粉刷抹灰。 3、建筑水泥砂浆加剂掺加量为水泥用量的0.2%。 4、使用粉刷砂浆外加剂时应事先做好样板房。墙面按规范进行养护。第四章 沥青材料沥青材料是由一些极其复杂的高分子的碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属（氧、硫、氮）的衍生物所组成的混合物。沥青材料分为地沥青和焦油沥青两大类。地沥青又分为天然沥青和石油沥青，天然沥青是石油渗出地表经长期暴露和蒸发后的残留物；石油沥青是将精制加工石油所残余的渣油，经适当的工艺处理后得到的产品。焦油沥青是煤、木材等有机物干馏加工所得的焦油经再加工后的产品。工程中采用的沥青绝大多数是石油沥青，石油沥青是复杂的碳氢化合物与其非金属衍生物组成的混合物。通常沥青闪点在240330之间，燃点比闪点约高36度，因此施工温度应控制在闪点以下。石油沥青 是原油加工过程的一种产品，在常温下是黑色或黑褐色的粘稠的液体、半固体或固体，主要含有可溶于三氯乙烯的烃类及非烃类衍生物，其性质和组成随原油来源和生产方法的不同而变化。石油沥青的技术性质：1黏性 黏性是表示沥青抵抗变形或阻滞塑性流动的能力。 2塑性 塑性是指沥青受到外力作用时，产生变形而不破坏，当外力撤消，能保持所获得的变形的能力。 3温度敏感性 温度敏感性是指沥青的黏性和塑性随温度变化而改变的程度。沥青没有固定的熔点，当温度升高时，沥青塑性增大，黏性减小，由固体或半固体逐渐软化，变成黏性液体；当温度降低时，沥青的黏性增大，塑性减小，由黏流态变为固态。 沥青软化点是反映沥青温度敏感性的重要指标，它表示沥青由故态变为黏流态的温度，此温度愈高，说明温度敏感性愈小，既环境温度较高时才会发生这种状态转变。 4大气稳定性 大气稳定性是指石油沥青在温度、阳光、空气和水的长期综合作用下，保持性能稳定的能力。 石油沥青的标准：石油沥青按用途分为建筑石油沥青、道路石油沥青、防水防潮石油沥青和普通石油沥青。石油沥青的牌号主要是根据针入度及延度和软化点指标划分的，并以针入度值表示。建筑石油沥青分为10号和30号两个牌号，道路石油沥青分十个牌号。牌号愈大，相应的针入度值愈大，黏性愈小，延度愈大，软化点愈低，使用年限愈长。 其他沥青煤焦沥青：煤焦沥青是炼焦的付产品，即焦油蒸馏后残留在蒸馏釜内的黑色物质。它与精制焦油只是物理性质有分别，没有明显的界限，一般的划分方法是规定软化点在267（立方块法）以下的为焦油，267以上的为沥青。煤焦沥青中主要含有难挥发的蒽、菲、芘等。这些物质具有毒性，由于这些成分的含量不同，煤焦沥青的性质也因而不同。温度的变化对煤焦沥青的影响很大，冬季容易脆裂，夏季容易软化。加热时有特殊气味；加热到260在5小时以后，其所含的蒽、菲、芘等成分就会挥发出来。天然沥青：天然沥青储藏在地下，有的形成矿层或在地壳表面堆积。这种沥青大都经过天然蒸发、氧化，一般已不含有任何毒素。改性沥青：现代公路和道路发生许多变化 ，如交通流量和行驶频度急剧增长，货运车的轴重不断增加，普遍实行分车道单向行驶，要求进一步提高路面抗流动性，即高温下抗车辙的能力；提高柔性和弹性，即低温下抗开裂的能力；提高耐磨耗能力和延长使用寿命。目前改性道路沥青主要用于机场跑道、防水桥面、停车场、运动场、重交通路面、交叉路口和路面转弯处等特殊场合的铺装应用。近来欧洲将改性沥青应用到公路网的养护和补强，较大地推动了改性道路沥青的普遍应用。改性沥青防水卷材和涂料主要用于高档建筑物的防水工程。 第五章 沥青混合料沥青混凝土混合料是沥青混凝土混合料和沥青碎石混合料的总称。沥青混合料按结合料分为： 石油沥青混合料 以石油沥青为结合料的沥青混合料 煤沥青混合料 以煤沥青为结合聊的沥青混合料按施工温度分为： 热拌热铺沥青混合料 沥青与矿料在热态拌和、热态铺筑的混合料 常温沥青混合料 以乳化沥青或稀释沥青与矿料在常温状态下拌制、铺筑的混合料热拌沥青混合料是经人工组配的矿质混合料与粘稠理清在专门设施中加热拌和而成，用保温运输工