道路工程材料知识点考点总结.doc

道路工程材料知识点考点绪论l 道路工程材料是道路工程建设与养护的物质基础，其性能直接决定了道路工程质量和服务寿命和结构形式。l 路面结构由下而上有：垫层，基层，面层。l 面层结构材料应有足够的强度、稳定性、耐久性和良好的表面特性。第一章l 砂石材料是石料和集料的统称l 岩石物理常数为密度和孔隙率l 真实密度：指规定条件下，烘干岩石矿质实体单位真实体积的质量。l 毛体积密度：指在规定条件下，烘干岩石矿质实体包括空隙（闭口、开口空隙）体积在内的单位毛体积的质量。l 孔隙率：是指岩石孔隙体积占岩石总体积（开口空隙和闭口空隙）的百分率。l 吸水性：岩石吸入水分的能力称为吸水性。l 吸水性的大小用吸水率与饱和吸水率来表征。l 吸水率：是岩石试样在常温、常压条件下最大的吸水质量占干燥试样质量的百分率。l 饱和吸水率：是岩石在常温及真空抽气条件下，最大吸水质量占干燥试样质量的百分率。l 岩石的抗冻性：是指在岩石能够经受反复冻结和融化而不破坏，并不严重降低岩石强度的能力。l 集料：是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。沥青混合料水泥混合料粗集料2.36mm4.75mm细集料2.36mm4.75mml 表观密度：是指在规定条件下，烘干集料矿质实体包括闭口空隙在内的表观单位体积的质量。l 级配：是指集料中各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况。l 压碎值：用于衡量石料在逐渐增加的荷载下抵抗压碎的能力，也是石料强度的相对指标。压碎值是对石料的标准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。 （：试验后通过2.36mm筛孔的细集料质量）l 磨光值：是反映石料抵抗轮胎磨光作用能力的指标，是决定某种集料能否用于沥青路面抗滑磨耗层的关键指标。l 冲击值：反映粗集料抵抗冲击荷载的能力。由于路表集料直接承受车轮荷载的冲击作用，这一指标对道路表层用料非常重要。l 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。l 级配参数：l 天然砂的细度模数，系度模数越大，表示细集料越粗。l 根据矿质集料级配曲线的形状，将其划分为连续级配和间断级配。l 在连续级配类型的集料中，由大到小且各级粒径的颗粒都有，各级颗粒按照一定的比例搭配，绘制出的级配曲线圆滑不间断；在间断级配集料中，缺少一级或几个粒级的颗粒，大颗粒与小颗粒之间有较大的“空档”，所做出的级配曲线是非连续的。第二章l 沥青按照形态分类：粘稠沥青、液体沥青。l 沥青按照用途分类：道路沥青、建筑沥青、水工沥青、防腐沥青、其他沥青。l 沥青中的蜡分在低温时易结晶析出，分散在沥青质中，减少沥青分子之间的紧密联系，使沥青的低温延展能力降低。l 沥青的胶体结构类型及性能：溶胶型沥青（温度的变化敏感，高温时黏度很小，低温时由于黏度增大而使流动性变差，冷却时变为脆性固体）、凝胶型沥青(常温下呈现非牛顿流动特性，具有黏弹性和较好的温度稳定性。随着温度的升高，连续相的溶解能力增强，沥青质胶团可逐渐解缔，或胶质从沥青质吸附中心脱附下来。当温度组够高时，沥青的分散度加大，沥青则又可近似真溶解而具有牛顿流特性）、溶凝胶型沥青（常温时，在变形的最初阶段表现出明显的弹性效应，但在变形增加至一定阶段时，则表现为牛顿液体状态）。l 沥青黏滞性：指沥青材料在外力作用下沥青粒子产生相互位移的抗剪切变形能力。l 针入度值越大，表示沥青越软（稠度越小）。l 软化点：在规定的热温度（5/min）下进行加热，沥青试样逐渐软化，直至在钢球荷重作用下，使沥青产生25.4mm垂度（即接触地板）时的温度。是反映沥青材料热稳定性的指标，也是沥青条件黏度的一种量度。l 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。沥青的延度采用延度仪来测度。l 沥青脆性：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。l 沥青的感温性：沥青是复杂的胶体结构，黏度随温度的不同而产生明显的变化，这种黏度随温度变化的感应性称为感温性。l 针入度指数（PI）：是应用针入度和软化点的试验结果来表征沥青感温性的一种指标。同时也可采用针入度指数值来判别沥青的胶体结构状态。l 按针入度指数将沥青划分为三种胶体结构： l 沥青酸和酸酐等与碱性集料接触时，就会产生很强的化学吸附作用，黏附力很大，黏附牢固。l 沥青的劲度模量：取决于温度和荷载作用时间而变化的参数，是表现沥青黏性和弹性联合效应的指标。AH-130AH-110AH-90AH-70AH-50针入度（25），1/10mm1201401001208010060804060l SBS改性沥青在改善温度敏感性，提高低温韧性等方面均获得显著的效果第三章l 根据矿料的级配特点，对沥青混合料分类：（1） 连续密级配沥青混凝土混合料由按连续密级配原理设计组成的矿料与沥青结合料拌和而成，其典型类型为：设计空隙率36的密实式沥青混凝土混合料，以AC表示；设计空隙率36的密级配沥青稳定碎石混合料，以ATB表示。（2） 半开级配沥青混合料由适当比例的粗集料、细集料及少量填料与沥青结合料拌和而成，其典型类型为空隙率在612的半开式沥青稳定碎石混合料，以AM表示。（3） 开级配沥青混合料矿料级配主要由粗集料组成，细集料及填料较少，与搞黏度沥青结合料拌和而成，起类型如：设计空隙率1825的排水式沥青稳定碎石混合料，以OGFC表示；设计空隙率大于18的排水式沥青稳定碎石混合料，以ATPB表示。（4） 间断级配沥青混合料矿料级配组成中缺少1个或几个粒径档次而形成的级配间断的沥青混合料。其典型类型是沥青玛蹄脂碎石混合料，以SMA表示。SMA是由沥青结合料与少量纤维稳定剂、细集料及较多填料组成的沥青玛蹄脂填充于间断级配的粗集料骨架的间隙，组成一体的沥青混合料。l 最常用的沥青混合料体积参数为试件的密度、空隙率、矿料间隙率和沥青饱和度。l 油石比：定义为沥青与矿料的质量百分比，而沥青含量定为沥青质量占沥青混合料总质量的百分率。l 沥青混合料的空隙率：是指压实状态下沥青混合料内矿料和沥青实体之外的空隙的体积V占试件总体积的百分率。l 矿料间隙率：是指压实沥青混合料试件中矿质混合料实体以外的空间体积占试件总体积的百分率。l 沥青饱和度：是指压实沥青混合料试件中沥青实体体积占矿料骨架实体以外的空间体积和百分率，又称为沥青填隙率。 VFA沥青混合料试件的沥青饱和度， VMA沥青混合料试件的矿料间隙率， VV沥青混合料试件的空隙率，l 沥青饱和度VFA表征沥青结合料填充矿料间隙的程度，其大小反应了沥青混合料中沥青用量是否合适。沥青用量过大会导致路面的泛油和车辙等，沥青用量过小，沥青路面的耐久性不足。l 沥青混合料组成结构（1） 悬浮密实结构：采用连续密级配矿料，经压实后密度较大，水稳定性、低温抗裂性和耐久性较好。这种沥青混合料的结构强度受沥青性质及其状态影响较大，在高温条件下，由于沥青黏度降低，可能会导致沥青混合料强度和稳定性降低。（2） 骨架空隙结构：采用连续开级配矿料与沥青组成沥青混合料，由于较细粒数量较少，不足以填充骨架空隙，压实后空隙较大，形成了所谓的空架空隙结构。结构强度受沥青性质和物理状态的影响较小，因而高温稳定性较好，但由于压实后沥青混合料中剩余空隙较大，渗透性较大，在使用过程中，气体和水分易进入沥青混合料内部，引发沥青老化或将沥青从集料表面剥落，耐久性不好。（3） 骨架密实结构：间断性密级配矿料，有足够的粗集料形成骨架，又填入足够的细集料和沥青胶浆，形成较高密实度的骨架结构。各项性能良好，是一种较理想的结构类型。如沥青玛蹄脂碎石混合料SMA。l 沥青混合料的黏结力和内摩阻角可以通过三轴剪切试验确定。l 沥青混合料结构强度的影响因素：（1） 沥青结合料的黏度，黏度越大，沥青混合料黏结力越大，其强度和抗形变能力越强。（2） 矿质混合料性能的影响（3） 沥青与矿料在界面上的交互作用（4） 沥青混合料中矿料比面和沥青用量的影响（5） 使用条件的影响l 沥青混合料除了应具备一定的强度外，还需要具有足够的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、抗老化性、抗滑性等技术性能。l 气候分区的确定：按照设计高温、低温、雨量分区指标,一、二、三级区划分;沥青路面温度分区由高温和低温组合而成,第一个数字代表高温分区,第二个数字代表低温分区,数字越小表示气候因素越严重。 l 一般来说，在夏季温度高、高温持续时间长的地区，应采用黏度高的沥青；而在冬季寒冷的地区，则宜采用稠度低、低温劲度较小的沥青。l 工程中常用的抗剥落方法包括：（1） 使用高黏度沥青（2） 在沥青中掺加抗剥落剂（3） 用干燥的生石灰、消石灰或水泥作为填料的一部分（4） 将粗集料用石灰浆处理后使用l 在高速公路、一级公路、城市快速路、主干路沥青路面面层及抗滑磨耗层中，所用石屑总量不宜超过天然砂或机制砂的用量，即在细集料中石屑含量不宜超过总量的50。l 用于沥青混合料最好采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉。粉煤灰作为填料使用时，其用量不宜超过填料总量的50。高速公路、一级公路和城市快速路、主干路的沥青混凝土面层不宜采用粉煤灰作填料。为了改善沥青混合料水稳定性，可以采用干燥的磨细生石灰粉、消石灰粉或水泥作为填料，其用量不宜超过矿料总量的12。l 配合比设计三阶段：目标配合比、生产配合比、生产配合比验证。l 密级配沥青混合料（AC）l 高温稳定性检验：对用于高速公路、一级公路和城市快速路、主干路沥青路面上面层和中层的沥青混合料进行配合比设计时，应进行车辙试验检验。l 水稳定性检验：沥青混合料应具有良好的水稳定性,在进行沥青混合料配合比设计及性能评价时，除了对沥青与石料的黏附性等级进行检验外，还应在规定条件下进行沥青混合料的浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验。l 低温抗裂性：为了提高沥青路面低温抗裂性，应对沥青混合料进行低温弯曲试验。l 合成级配曲线不得有过多的犬牙交错，易尽量接近设计级配中限，尤其应使0.075mm、2.36mm、4.75mm等筛孔的通过量尽量接近设计级配中限。对于交通量大、轴载重的道路，合成级配可以考虑偏向级配范围的下限，而对于中小交通量或人行道路等，合成级配宜偏向级配范围的上限。l 沥青混合料马歇尔试验的主要目的是确定沥青混合料的最佳沥青用量。l SMA混合料与OGFC混合料属于骨架型混合料，前者为骨架密实型混合料，后者为骨架空隙型混合料。SMA（Stone matrix asphalt）第四章l 水泥分类：1、按化学成分：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥。 2、按性能和通途：通用水泥、专用水泥、特性水泥。l 通用五大品种水泥：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥。l 硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、05混合料（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。l 硅酸盐水泥分为两种类型： I型PI（熟料不掺加混合料） 型P （熟料掺加少量混合料）不超过水泥质量的5。l 石膏的作用：缓凝剂，主要控制C3A的水化反应速度。l 水泥生产中常用混合材料：粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料和粉煤灰。第五章l 施工和易性：是指混凝土拌和物易于施工操作并获得质量均匀、成型密实的性能，是一项综合技术性质，包括流动性、捣实性、黏聚性和保水性等方面。施工和易性测定方法：1、坍落度试验2、VB稠度试验（坍落度小于10mm的干硬性混凝土拌和物用）3、捣实因素试验。l 粗集料最大公称粒径不宜过大。要求最大公称粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋间最小净距的3/4；对于混凝土实心板，集料的最大公称粒径不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm。l 外加剂：减水剂：是指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。 引气剂：是指在混凝土搅拌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。 缓凝剂：是指能延长混凝土凝结时间的外加剂。 早强剂：能加速混凝土早期强度发展的外加剂。第六章l 无机结合料稳定类混合料用于路面的基层、底基层或垫层。（其他知识点在问答题中）第七章l 钢材的屈强比：反映钢材可靠性和利用率。屈强比小时，钢材的可靠性大，结构安全。但是屈强比过小，钢材利用率太低，则可能造成浪费。l 伸长率大表明钢材的塑性好l 疲劳破坏：钢材在交变荷载反复作用下，往往会在应力远低于抗拉强度的情况下发生断裂。l 疲劳强度：在多次反复交变荷载的作用下不发生疲劳破坏时的最大应力为疲劳强度。l 碳素结构钢牌号包括四部分：代表屈服点的汉语拼音字母；屈服点数值；质量等级；脱氧程度。l 热轧钢筋是由碳素结构或低合金结构钢的钢坯家热轧制而成，分为光圆钢筋和带肋钢筋两类。问答题l 级配的概念，通过什么方法确定集料的级配，有哪些参数表示？答：级配是指集料中各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况。级配通过筛分试验确定。其参数有：分级筛余百分率a1，累计筛余百分率Ai，通百分率pi。l 硅酸盐熟料有哪些矿物组分？分别说出各自的特征。答：硅酸三钙C3S（水化物早起强度高，强度增进率大，抗水性差）；硅酸二钙C2S（水化最慢，对水泥后期强度起主要作用）；铝酸三钙C3A（水化最快，水化热最高，早期强度较高，后期强度不再增加）；铁铝酸四钙C4AF（水化较快，水化热较高，对水泥抗折强度和耐磨性起着重要作用，水化产物耐化学侵蚀性好，干缩性小）。l 水泥石腐蚀类型有哪些，防范措施是什么？答：腐蚀类型有：1、溶析性侵蚀 2、硫酸盐侵蚀 3、镁盐侵蚀 4、碳酸侵蚀措施有：1、根据腐蚀环境合理选用水泥 2、提高水泥石的密度，改善集料级配，掺加外加剂 3、敷设耐腐蚀保护层l 什么是水泥混凝土的施工和易性，测定方法是什么，影响因素是什么？答：施工和易性是指混凝土拌和物易于施工操作并获得质量均匀、成型密实的性能，是一项综合技术性质，包括流动性、捣实性、黏聚性和保水性等方面。测定方法有：1、坍落度试验2、VB稠度试验3、捣实因素试验。 影响因素有：1、组成材料影响：单位用水量水灰比砂率（最佳砂率）水泥品种和细度集料外加剂2、外界因素影响:环境因素时间l 坍落度试验的测定方法？判断大小？黏聚性和保水性判断？答：坍落度试验的测定方法是将搅拌好的混凝土拌和物按一定方法装入坍落度料筒中，按规定方式插捣、刮平后，将坍落度料筒垂直平稳地向上提起，混凝土拌和物因自重产生坍落现象，量测料筒高度与坍落后混凝土拌和物试样最高点之间的高差，即为该混凝土拌和物的坍落度值。坍落度越大表示混凝土拌和物的流动性越大。黏聚性判断：试体在轻打后渐渐下沉表示黏聚性好；如试体突然倒坍，或有石子离析现象表示黏聚性差。保水性判断：如有较多的水泥稀浆从底部析出，并引起失浆试体中的集料外露，则表示此混凝土拌和物的保水性不好；如仅有少量稀浆从底部析出，则表示此混凝土拌和物的保水性良好。l 影响水凝混凝土强度的因素？有哪些提高措施？答：1、混凝土组成材料的影响：水泥强度和水灰比。相同水灰比下，提高水泥强度，则水泥石强度越高，混凝土强度也越高。集料的特性。使用连续级配集料，有适当的中砂及少量细砂填充间隙使混凝土密实程度高。 2、养护条件：养护温度。相对较低温条件养护，水化物具有充分的扩散时间均匀分布在水泥中，能提高混凝土后期强度。养护湿度。创造维持一定潮湿环境，从而产生更多水化物，提高混凝土密实度以提高强度。3、龄期、外加剂、养护方式、施工方法等。l 水泥混凝土设计四大步骤？答：步骤1：初步配合比的计算步骤2：基准配合比设计步骤3：设计配合比的确定步骤4：施工配合比的计算l 沥青胶体结构类型？各自的性能。答：1、溶胶型结构：这类沥青在路用性能上有较好的自愈性和低温变形能力，但温度感应性差，高温时粘度很小，冷却时变为脆性固体2、溶凝胶型结构：在高温时具有较低的感温性，低温时又具有较好的形变能力3、凝胶型结构：这类沥青为弹性沥青，在路用性能上具有较好的温度感应性，但低温变形能力较差l 沥青三大指标？如何测定？表征什么特性？答：针入度、软化点、延度；针入度用针入度试验测定，表征沥青的稠度，针入度值越大，表示沥青越软（稠度越小）软化点用环与球法软化点试验，表征沥青达到规定条件黏度时的温度，是热稳定性和条件黏度的量度。延性用延度仪测度，表示沥青所能承受的塑性变形的总能力，作为条件延性指标来表征。l 沥青混合料结构特性（三种结构类型，各自应用）？答：1、悬浮密实结构：采用连续密级配矿料，经压实后密度较大，水稳定性、低温抗裂性和耐久性较好。这种沥青混合料的结构强度受沥青性质及其状态影响较大，在高温条件下，由于沥青黏度降低，可能会导致沥青混合料强度和稳定性降低。 2、骨架空隙结构：采用连续开级配矿料与沥青组成沥青混合料，由于较细粒数量较少，不足以填充骨架空隙，压实后空隙较大，形成了所谓的空架空隙结构。结构强度受沥青性