《道路施工建设培训》PPT课件

道路建筑材料,云南交通职业技术学院,建筑材料：是用于建筑物各个部位的各种构件和结构体并最终构成建筑物的材料。道路建筑材料：是用于路桥建筑物各个部位的各种构件和结构体并最终构成路桥的材料。,绪论,课程介绍,一、课程性质道路建筑材料是道路与桥梁工程的一门专业技术基础课，是研究道路与桥梁用材料组成、性能和应用的一门课程。二、课程结构、组成：理论课试验课课程设计：水泥砼配合比设计沥青混合料配合比设计,、内容石料与集料砂石材料是公路桥梁工程中用量最大的一种建筑材料砂石材料经过人工开采的岩石或轧制碎石以及地壳岩层岩石经天然风化而得到的松散材料。用途：直接用于铺道路或各种桥梁结构物作为集料来配制水泥砼和沥青混合料,无机结合料及制品石灰、水泥、水泥砼是桥梁建筑中钢筋砼和预应力砼结构的主要材料有机结合料及其混合料沥青、沥青混合料土高聚物材料钢材和木材,材料的组成性能指标试验应用贮存、运输力学性质物理性质化学性质工艺性质,三、材料的技术性质,、检验方法常用的检验方法有三种：试验室原始材料性能检测试验室内模拟机构检验测定现场修筑试验性机构物测定、技术标准见教材3,四、检验方法与技术标准,四项技术性质,第一章砂石材料,第一节砂石材料的技术性质砂石材料:集料（粒料）+石料（岩石）一、岩石的技术性质（物理、力学、化学）石料：应符合设计规定的类别和强度等级，石质均匀、不易风化、无裂缝和良好耐久性能的岩石。物理常数各种密度和孔隙性石料物理性质吸水性含水量的程度耐候性抗风化性、抗冻性等,物理性质,不包括孔隙（开、闭）测量方法：密度瓶法。体积测定：石料磨粉,真实密度：石料在规定条件下，单位真实体积的质量。,公式:,1）物理常数,一块砌体,空气中称量m0=0,毛体积密度：,定义：在规定条件下，烘干岩石单位体积的质量。（包括孔隙体积）,体积测定：量积法吸水饱和24小时，称其质量（体积），蜡封法测毛体积。,单位：g/cm3、kg/m3。,一块砌体,公式：,孔隙率：,定义：石料孔隙体积占总体积的百分率。,问题：孔隙率和空隙率不同点？是否孔隙率大吸水率就大？（构造有关）,（%）,2）吸水性,石料的吸水性是石料在规定的条件下吸水的能力。采用吸水率和饱和吸水率两项指标来表征石料的吸水性。,（1）吸水率,在规定条件下（室内常温202和大气压条件下），岩石试样最大的吸水质量与烘干岩石试件质量之比，以百分率表示。,吸水率公式,wa岩石吸水率(%),m烘至恒重时的试件质量(g),m1吸水至恒重时的试件质量(g),（2）饱和吸水率,在室内常温（202）和真空抽气（抽至真空度为残压2.67Kpa）后的条件下，石料最大吸水的质量占烘干石料试件质量的百分率。我国规范采用真空抽气法和煮沸法测定。,饱和吸水率公式,wsa岩石饱和吸水率(%),m烘至恒重时的试件质量(g),m2试件经强制饱和后的质量(g),饱和吸水率大于吸水率（吸水率、饱和吸水率能有效地反映岩石微裂隙的发育程度，可用来判断岩石的抗冻性和抗风化等性能）,（3）水对岩石工程性能的影响,A、石料饱水系数（Kb）Kb=Wa/WSaKb1，石料抗冻性能差，Kb0.85寒冷地区不用。B、石料软化系数（Kr）Kr=Rb/RgRb同种石料吸水饱和时抗压强度；Rg同种石料干燥时抗压强度Kr1，石料耐水性好，石料强度受水影响小，Kr0.6不用，Kr0.75不用于重要工程。,3）抗冻性,抗冻性是指石料在饱水状态下，能抵抗多次冻结和融化作用而不破坏，强度不严重降低的性能。,我国现行抗冻性的试验方法是采用直接冻融法，该方法是将石料加工为规则的块状试样，在常温条件下（205），采用逐渐浸水的方法，使开口孔隙吸饱水分，然后置于负温（通常采用-15）的冰箱中冻结4h，最后在常温（205）的水中融解4h，如此为一冻融循环。经过10、15、25或50次循环后，（D15、D20为岩石的抗冻标号，其中15、20表示的是冻融循环次数）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。,定义：R=P/A（抵抗撞击、边缘剪力和摩擦联合作用的性能）磨耗率Q=（m1-m2）/m1100,2.力学性质,1）单轴抗压强度,2）磨耗性,3.化学性质,1)、化学成分对化学性质影响2)、矿物成分对化学性质影响3)、岩石酸碱性（石灰岩为碱性岩石，岩浆岩为酸性岩石）岩浆岩的酸性根据SiO2的含量，岩浆岩石可分为：酸性岩石（大于65%）中性岩石（52%65%）基性、超基性岩石（小于52%）,道路路面建筑用岩石制品高级铺砌用整齐块石路面铺砌用半整齐块石铺砌用不半整齐块石锥形块石桥梁建筑用主要岩石制品片石块石方块石粗料石细料石镶面石,二、道路和桥涵用岩石制品,三、集料的技术性质集料:为在混合料中起骨架或填充作用的粒料。分粗、细集料，有天然、机制、工业废料,概述：粗集料是在混合料中起骨架作用的粒料。有人工轧制的碎石；天然风化而成卵砾石。沥青混合料中粗集料粒径大于2.36mm，水泥混凝土粗集料粒径大于4.75mm。,粗集料的技术性质,物理性质1）物理常数表观密度：单位表观体积的质量。VsVn（闭口）,公式：,(g/3),表观体积测定：网蓝法。,称量完全干燥,道路使用的集料规定：密实不包括开口孔隙。,试验：,毛体积密度：,定义：粗集料在规定条件下，单位毛体积的质量。,公式：,测定方法：浸24h饱水后，用湿毛巾擦干后而求得饱和面干质量。然后用排水法求得水中的质量。,饱和面干,堆积密度：集料装填于容器中包括集料空隙和孔隙在内单位体积的质量。体积确定：容积升（自然堆积密度）,松方密度：,公式：,振动堆积密度,细集料堆积密度及紧装密度试验,空隙率：集料在自然堆集时的空隙占总体积的百分率。,空隙率,公式：,问题：空隙率和孔隙率有什么不同？,2）级配,标准筛为方孔筛，筛孔孔径为70mm、63mm、53mm、37.5mm、31.5mm、26.5mm、19mm、16mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm。其余性质同细集料,3）坚固性,按规范规定，对已轧制成的碎石或天然卵石用硫酸钠溶液进行干湿循环试验。经5次循环后，观察其表面破坏情况，用质量损失百分率计算其坚固性。,2、力学性质,力学性质,压碎值,磨光值,冲击值,磨耗值,1）压碎值,定义：,讨论与分析：,集料在逐渐增加的荷载下，抵抗压碎的能力。,将9.5-13.2mm集料试样3Kg装入压碎值测定仪的钢制圆筒内，放在压力机上，在10min左右时间内均匀的加荷载至400KN，稳压5s，立即卸载，称其通过2.36mm的筛余质量。按下式计算,试验前试样质量（g）,试验后通过2.36mm筛孔的细料质量（g）,石料压碎值（%）,2）磨光值（PSV）,讨论与分析：,表示集料抵抗车轮磨光作用的能力，是保证路面（特别是高速公路、一级公路）具有足够抗滑性能的重要力学性质，可采用加速磨光机和摆式摩擦系数测定仪测定。石料磨光值越高，表示其抗滑性越好。,3）冲击值（AIV）,定义：,讨论与分析：,集料在逐渐增加的荷载下，抵抗压碎的能力。,试样总质量（g）,冲击破碎后通过2.36mm的试样质量（g）,集料冲击值（%）,4）磨耗值（AAV）,定义：,讨论与分析：,集料在逐渐增加的荷载下，抵抗压碎的能力。,集料表干密度（g/cm3）,磨耗前试件的质量（g）,集料道瑞磨耗值（%）,磨耗后试件的质量（g）,（一）细集料的技术性质概述：产源：天然砂山砂、河砂、人工砂提高粘结力废料废模型砂（砂细碎如砂的物质，砂砾）（沙极细碎的石砾，沙漠、风沙）,主要起填充作用,考虑：产源、粒径、物理、酸碱性、级配,总结：沥青混合料中的细集料是指粒径小于2.36mm;水泥混凝土中的细集料是指粒径小于4.75mm。,物理常数（同粗集料）分析：与粗集料不同点粒径小、量少；要求干净的（含泥量、杂质量、有机质）,级配：是砂各级粒径颗粒的分配情况。方法：采用筛析法（方孔筛一套标准筛）分析：级配目的：提高密实（耐久性好）细度模数目的：控制抗折强度、节约水泥总结：砂子的级配两方面控制。同时满足要求。,（旧筛方孔）5.0mm4.75mm（新）2.5mm2.36mm1.25mm1.18mm0.63mm0.6mm控制粒径0.315mm0.3mm0.16mm0.15mm,级配,总称量500g,筛析法：一套标准筛。,0.6mm粒径的含量决定它的区间。,有关级配的重要参数,存留量：mi；总量：M=500g,分计筛余百分率,累计筛百分率,通过百分率,目的：求100g砂中各筛上存留量.,粗度：粗度是评价砂粗细的一种指标。用细度模数表示，是各号筛的累计筛余百分率之和除以100之商。,公式：,规定：砂的细度模数分为三级。MX=3.73.1粗砂MX=3.02.3中砂MX=2.21.6细砂,“%”不代入计算,A1：不是砂子,细度模数水泥裹覆着集料平均粒径组成;分析：粒径差太大，拌合困难；粒径差太小，细小颗粒多受力易断裂；细级料粒径过小表面积大，浪费水泥；完全是一种颗粒的砂，密实度不够。还必须考虑颗粒的级配。,总结（1）：,问题：粗、中、细砂如何确定？砂的粗细程度确定的指标有哪两项？,颗粒级配：级配好密实耐久性好强度高。混凝土用砂的级配按建筑用砂（GB/T146842001）的规定划分为3个级配区有：粗砂、中砂、细砂。完全粗的不行，小颗粒的也需要。要符合3-3规定。从级配来说，就是填满骨架的空隙。详见砂的分区及级配范围表3-3：,总结（2）：,砂的分区及级配范围表3-3,说明：区砂属于粗砂采用较区大的砂率（不易捣实）；区砂属于中砂由中砂和一部分偏粗砂的细砂组成；区砂属于细砂采用较区小的砂率（易捣实）。,0102030405060708090100,累计筛余百分率(%),上限,下限,P62控制粒径,偏粗,偏细,中砂区,砂样,粗砂区,细砂区,规定：必须同时满足级配和Mx两项指标。,砂样,砂样,注意：,砂样的曲线完全在标准区间之内，且Mx符合规定二者统一，如：都属于二区，该项砂是中砂；除5.0mm和6.0mm筛孔外,允许超出分界线，但其总量不应大于5%；如何选择细集料属于哪个级配区？先计算细度模数，但超出量符合规定，来确定。若有一方面不符合规定，该集料不符合要求。若给定的集料不符合规定，可取用二种以上集料组合级配，直到符合要求为止。集料一定要干净，符合有害杂质含量的规定。,砂子类别确定的设计步骤,例：已知砂子筛分的存留量设计步骤：计算分计筛余量计算重要参数：计算累计筛余量计算通过百分率计算细度模数（结果）用标准级配确定砂子的级配范围（结果）结论（根据细度模数和级配范围）。,四、冶金矿渣集料,指黑色金属冶金矿渣集料（高炉重矿渣、钢渣）在空气中冷却形成坚硬的材料路用、集料冶金矿渣的化学成分酸、中、碱矿渣物理性质相对密度2.973.32g/cm(2.672.7g/cm)堆积密度约900/m3力学性质强度较高（相当于花岗岩）压碎值磨光值磨耗值符合要求应用：稳定的矿渣集料可应用于各种路面的基层和垫层。,类宜用于强度等级大于C60的混凝土；类宜用于强度等级C30-C60及抗冻、抗渗或其它要求的混凝土；类宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。,砂子的用途,第二节矿质混合料的组成设计,道路与桥梁用砂石材料，大我数是以矿质混合料的形式与各种结合料（如水泥或沥青等）组成混合料使用。然而在矿质混合料中各档集料是相互搭配使用的，欲使混合料具备优良的性能，除各种矿质集料的技术性质应符合技术要求外，矿质混合料还必须满足最小空隙率和最大摩擦力的基本要求。1、矿质混合料级配优良的标准：(1)、最大密实度、空隙率最小；(2)、充分发挥粗矿料骨架支撑作用、形成最大磨擦力；(3)、矿料表面积不太大，结合料（胶结材料）省。2、矿质混合料进行组成设计，其主要内容包括：(1)级配理论和级配范围的确定；(2)基本组成的设计方法。,一、矿质混合料的级配理论,（一）级配类型典型级配：连续级配和间断级配。1.连续级配：筛孔尺寸由大到小，逐级粒径均有，按比例互相搭配组成的矿质混合料。2.间断级配：在矿质混合料中剔除其一个或几个分级而形成一种不连续的混合料。（二）级配理论1.富勒（W.B.Fuller）理论：P2=kdP=100(d/D)0.5式中：P欲计算的某级粒径d（mm）的通过百分率（%）；d欲计算的某级粒径d（mm）；D矿质混合料的最大粒径（mm）。2.泰波（A.N.Talbal）理论：P=100(d/D)n式中：P欲计算的某级粒径d（mm）的通过百分率（%）；n试验指数；d欲计算的某级粒径d（mm）；D矿质混合料的最大粒径（mm）。,3.魏茅斯(C.A.G.Weymouth)粒子干涉理论魏矛斯提出的粒子干涉理论，认为颗粒之间的空隙，应由次小一级颗粒所填充；其所余空隙又由再次小颗粒所填充，但填隙的颗粒不得大于其间隙之距离，否则大小颗粒粒子之间势必发生干涉现象。为避免干涉起见，大小粒子之间应按一定数量分配，并从临界干涉的情况下可导出前分级粒度的间距计算公式：,二、级配曲线范围的绘制,理论级配曲线：以级配理论公式计算出的通过百分率（%）为纵坐标，以粒径（mm）为横坐标绘制而成的曲线。级配曲线范围：由于矿料在轧制过程中的不均匀性，以及混合料配制时的误差等，所配制的混合料必须在一定的范围内波动。若为常坐标，级配曲线明显造成前密后疏，不便绘制和查阅，所以一般采用半对数坐标进行绘制。这种方法是用半对数坐标绘制级配曲线。半对数坐标就是以对数坐标为横坐标，以常坐标为纵坐标所绘制的坐标网。建立半对数坐标的一般方法如下：1、先计算出各颗粒粒径的对数lgdi2、求出各颗粒粒径间的对数间距，即lgdi-lgdi-1（精确到0.01），并计算出各颗粒粒径对数间距的总和，即（lgdi-lgdi-1）3、按下式求出各颗粒粒径的间距系数K：,应校核颗粒间距系数总和，调整使K=1.004、选定横坐标长度L，各颗粒粒径间距li=KL5、计算出各颗粒粒径在横坐标上的位置（即距原点的距离）6、根据各颗粒粒径在横坐标上的位置确定横坐标，以通过百分率为纵坐标，即为半对数坐标。建立好坐标网后,将按泰波实验指数（n1和n2）计算所得的各颗粒粒径（di）的通过百分率（pi）绘于坐标图上，再将各点连接为光滑的曲线，两条级配曲线之间所包括的范围通常用阴影部分表示，即为级配曲线范围。,三、矿质混合料的组成设计方法,在生产中，天然的或人工轧制的单一集料的级配一般很难完全符合某一合适级配范围的要求。其中天然的集料往往是通过多种天然集料搭配使集料级配符合规范级要求，如在级配碎石中往往是砾石和砂相掺配而达到要求。而人工轧制的碎石则往往是通过将碎石加工成几种不同规格（粒度）后再进行搭配，使其混合级配符合规范要求。相对应的，我们对不同规格的集料用不同的名字。通俗的叫法有：寸半子、寸子、瓜子片、石屑。正式的文件名称用该集料的最大公称粒径与最小颗粒直径表示，如：“10mm31.5mm碎石”是指这种集料的最大公称粒径为31.5mm，最小颗粒粒径为10mm的碎石。矿质混合料的设计方法主要采用试算法和图解法。在应用设计方法时应具备以下两项条件：（1）各种集料的筛析结果（2）按技术规范（或理论级配）要求矿质混合料的级配范围,（一）试算法数解法设计步骤,1、建立基本计算方程设有A、B、C三种集料在某一筛孔上的分计筛余百分率分别为A()、B()、C()，打算配制矿质混合料M，混合料M在相应筛孔上的分计筛余百分率为M()。设A、B、C三种集料在混合料中的比例分别是X、Y、Z，则得到下面两式：X+Y+Z=100（123）A().X+B().Y+C().Z=M()（124）2、基本假设在矿质混合料中，假定混合料中某一级粒径的颗粒仅由三种集料中的一种集料来提供，而其它两种集料中不含有这一粒径的颗粒，此时这两种集料相应的分计筛余百分率为0。例如设在粒级上仅集料在此粒级上存在分计筛余，其它两个集料和的分计筛余全部是0，从而简化计算过程。,3、计算,1）计算A集料在混合料中所占的比例根据上述假设，（124）式成为：A().X=M()则A集料在混合料中所占的比例为：X=M()/A()（125）2）计算C集料在混合料中所占的比例同理，按此假设在计算集料在混合料中的比例时，在粒级上其它两种则C集料和在该粒径上的分计筛余百分率也是0，则有：C(j).X=M(j)即C集料在混合料中比例是：Z=M(j)/C(j)（126）3）最后计算B集料在混合料中的比例：Y=100(X+Z)（127）4、校核调整对以上计算得到的各集料的比例即配合比进行验算，如得到的合成级配不在所要求的级配范围，应调整初步配合比重新验算，直到满足级配要求为止。如经数次调整仍不能达到要求，可掺加单粒级集料或调换其它集料。,1.试算法：例题1-2P25,（二）图解法设计步骤,1、准备工作(1)对所用的各集料筛分，并计算出各自的通过量百分率。(2)明确设计标准级配要求的级配范围。(3)并计算出该要求标准级配范围的中值。2、绘制框图（1）绘制一矩形框图：通常纵横边各为100mm和150mm，从左下向右上引对角线作为合成级配的中值。图1-8。（2）标纵坐标：按算数坐标标通过量百分率刻度（%）。（3）标横坐标：表示筛孔位置（单位mm），方法各筛孔的具体位置则根据合成级配要求的通过量百分率中值，在纵坐标上找出该值的位置，然后从纵坐标引平行线与对角线相交，再从交点处向下作垂线，垂线与横坐标的相交点即为各筛孔相应位置。,绘制框图坐标体系（图1-8）,3、绘制各集料级配曲线（图1-9）将参与级配合成的各集料通过量绘制在框图中，用折线的形式连成级配曲线。4、确定各集料的用量比例根据框图中相邻两条曲线关系，确定各集料在混合料中的掺配比例，有三种情况：1）重叠关系：相邻两条曲线相互重叠，图18中集料的级配曲线下部与集料的级配曲线上部搭接。在两条级配曲线之间引一条垂线，要求该垂线与集料、的级配曲线截距相等，即。此时垂线与对角线相交于点，再通过点作一水平线与纵坐标交于点，线段的几何长度（以mm计）就是集料的用量比例（%）。2）相接关系：相邻两条曲线首尾相接，图42中集料的末端与集料的首端正好相接。此时只需从集料的首端向集料的末端引垂线，该垂线与对角线相交于点，过点作水平线与纵坐标交于点，则线段的几何长度就是集料的用量（%）。3）分离关系：相邻两条曲线分离，图42中集料的级配曲线与集料的级配曲线在水平方向彼此分离。此时作一条垂线平分这段水平距离，要求。垂线与对角线交于点，通过该点作一水平线与纵坐标交于点，则线段的几何长度就代表集料的用量（%）。剩余的即为集料的用量。可以说，框图中相邻集料级配曲线的关系只可能是这三种情况，但实际操作过程中以第一种关系即重叠关系为最常见。5、校核与调整根据图解求得的各集料用量比例，计算出合成级配的结果，合成级配超出级配范围时，要调整各集料的用量，直到满足设计级配的要求为止。如经数次调整仍不能达到要求，可掺加单粒级集料或调换其它集料。,确定各集料的用量比例（图1-9）,2.图解法,第二章石灰和水泥,思考:什么是石灰?石灰在工程中有什么用途？工程用石灰怎么选择？,工地现场石灰堆放,工地现场石灰过筛,内容提要及知识要点,本章阐述了石灰的消化、硬化过程和质量检验评定指标；通过学习，要求学生能够：具有石灰消化与硬化、硅酸盐水泥熟料各矿物成分特性方面的知识；具有石灰、技术性质的知识，并能进行检验；能根据工程情况合理选用石灰。,胶凝材料：在建筑工程中，能以自身的物理化学作用将松散材料(如砂、石)胶结合成为具有一定强度的整体结构的材料，统称为胶凝材料。,返回前页,气硬性胶凝材料：如石灰、石膏、菱苦土的水玻璃等只能在空气中硬化、保持或继续提高强度的胶凝材料。,返回前页,水硬性胶凝材料如各种水泥，则不仅能在空气中硬化、而且能更好的在水中硬化，且可在水中或适宜的环境中保持并继续提高速度。,返回前页,第一节石灰,1.石灰：为石灰石经高温煅烧而获得的产品。2.石灰基本类型：钙石灰：MgO5%镁石灰：MgO5%3.石灰类型1）生石灰：（1）块状生石灰（2）生石灰粉2）消石灰：（1）消生石灰粉（2）石灰浆石灰膏石灰乳,石灰根据化学成分的不同分为生石灰和熟石灰。石灰的主要化学成分是CaO，熟石灰的主要成分是Ca(OH)2。根据成品加工方法的不同，可分为块状生石灰、生石灰粉、消石灰粉、石灰浆、石灰乳。,一、石灰的生产工艺概述,石灰是由富含碳酸钙的岩石(如石灰石、白云石、白垩等)为主，亦可应用含有氧化钙和部分氧化镁的岩石经过煅烧，逸出二氧化碳气体后得到的块状材料。煅烧过程中，碳酸钙的分解需要吸收热量，通常需加热至900以上，其化学反应可表示如下：,CaCO3CaO+CO2（178kJ/mol）,900,178kJ/mol,1、优质的石灰：色质洁白或带灰色，多孔，质量较轻。石灰在烧制过程中，往2、欠火石灰：未烧透石灰，质量大，色显白、硬度大。3、过火石灰：烧制的温度过高或时间过长，石灰表面出现玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰黑色，块体密度大，消化缓慢14天。4、过火石灰危害及防治：用于建筑结构物中仍能继续消化，以致引起成型的结构物体体积膨胀，导致结构物表面产生鼓包、隆起、起皮、剥落或产生裂缝等破坏现象，故危害极大。防治方法“陈伏”15天。灰浆在陈伏期间，在其表面应有一层水分，使之与空气隔绝，以防止碳化。,二、石灰的消化和硬化,1.石灰的消化烧制成的生石灰，在使用时必须加水使其“消化”成为“消石灰”，这一过程亦称“熟化”，故消石灰亦称“熟石灰”其化学反应为：CaO+H20Ca(OH)2+64.9kJ/mol消石灰主要化学成分为氢氧化钙Ca(OH)2。上式理论需水量仅为石灰的32，但是由于石灰消化是一个放热反应过程，实际加水量达70以上。根据加水量的不同，可以得到不同形态的熟石灰，加水量恰好完成上述反应，可得到细粉状的熟石灰即消石灰粉；加入超过上述反应所需的水，可得石灰浆；加入更多的水稀释石灰浆可得到石灰乳。,消解速度：块状石灰从加水至产生热量达到最高温度所需的时间。在石灰消化时，应注意加水速度。对消解速度快、活泼性大的石灰，如加水过慢，水量不够，则已消化的石灰颗粒生成Ca(OH)2包围于未消化颗粒周围，使内部石灰不易消化，这种现象称为“过烧”现象；相反，对于消解速度慢、活泼性差的石灰，如加水过快，则发热量少，水温过低，增加了未消化颗粒，这种现象称为“过冷”现象。,2石灰的硬化石灰的硬化过程包括干燥硬化和碳酸化两部分。2)石灰浆的干燥硬化(结晶作用)石灰浆体干燥过程，由于水分蒸发形成网状孔隙，这时滞留在孔隙中的自由水由于表面张力的作用而产生毛细管压力，使石灰粒子更加密实，而获得“附加强度”。此外，由于水分的蒸发，引起Ca(OH)：。溶液过饱和而结晶析出，并产生“结晶强度”。但从溶液中析出Ca(OH)2数量极少，因此强度增长不显著。其反应为：Ca(OH)2+nH2OCa(OH)2nH2O2)硬化石灰浆的碳化(碳化作用)氢氧化钙与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钙晶体，为熟石灰的“碳化”，石灰浆体经碳化后获得的最终强度，称为“碳化强度”。其化学反应式为：Ca(OH)2+C02+nH20CaCO3+(n+1)H2O该反应主要发生在与空气接触的表面，当浆体表面生成一层CaCO3薄膜后，碳化进程减慢，同时内部的水分不易蒸发，所以石灰的硬化速度随时间增长逐渐减慢。,结晶,碳化,三、石灰的技术要求和技术标准1.技术要求,1)有效氧化钙和氧化镁含量（理论内容）石灰中产生粘结性的有效成分是活性氧化钙和氧化镁。它们的含量是评价石灰质量的主要指标，其含量愈多，活性愈高，质量也愈好。有效氧化钙和氧化镁含量的测定方法，按我国现行行业标准公路工程无机结合料稳定材料试验规程规定，有效氧化钙含量用中和滴定法测定，氧化镁含量用络合滴定法测定。2)生石灰产浆量和未消化残渣含量（理论内容）产浆量是单位质量(1kg)的生石灰经消化后，所产石灰浆体的体积(L)。石灰产浆量愈高，则表示其质量越好。未消化残渣含量是生石灰消化后，未能消化而存留在5mm圆孔筛上的残渣占试样的百分率。其含量愈多，石灰质量愈差，须加以限制。按现行标准建筑石灰物理试验方法(JC/T478.192)规定，取石灰试样1kg，倒人装有2500mL(205)清水的标准产浆桶内的筛筒中，盖上盖子，静置消化20min，用圆木棒连续搅动2min，继续静置消化40min，再搅动2min。提取筛筒，用清水冲洗筛筒内残渣，至水流不浑浊，冲洗残渣的清水仍倒入产浆桶内，水的总体积控制在3000mL。将残渣在100105C烘箱烘干至恒重，冷却至室温后用5mm圆孔筛筛分，称量筛余物，计算未消化残渣含量。石灰浆体在产浆桶中静置24h后，用钢尺量出浆体高度，计算产浆量。,3)二氧化碳(CO2)含量控制生石灰或生石灰粉中CO2的含量，是为了检测石灰石在煅烧时“欠火”造成产品中未分解完成的碳酸盐的含量。CO2含量越高，即表示未分解完全的碳酸盐含量越高，则(CaO+MgO)含量相对降低，导致石灰的胶结性能的下降。4)消石灰游离水含量游离水含量，指化学结合水以外的含水量。生石灰在消化过程中加入的水是理论需水量的23倍，除部分水被石灰消化过程中放出的热蒸发掉外，多加的水分残留于氢氧化钙(除结合水外)中。残余水分蒸发后，留下孑L隙会加剧消石灰粉的碳化作用，以致影响石灰的质量，因此对消石灰粉的游离水含量需加以限制。5)细度细度与石灰的质量有密切联系，过量的筛余物影响石灰的粘结性。现行标准建筑生石灰粉(JC/T48092)和建筑消石灰粉(JC/T48192)以0.9mm和0.125mm筛余百分率控制。,2.石灰的技术标准,建筑石灰按现行标准建筑生石灰(JC/T47992)、建筑生石灰粉(JC/T48092)和建筑消石灰粉(JC/T48192)的规定，按其氧化镁含量划分为钙质石灰和镁质石灰两类，其分类界限按下表的规定。,1)生石灰技术标准根据氧化镁含量按表2-1分为钙质生石灰和镁质生石灰两类，然后再按有效氧化钙和氧化镁含量、产浆量、未消解残渣和CO2含量等4个项目的指标分为优等品、一等品和合格品3个等级，如下表,2)生石灰粉技术标准根据氧化镁含量分为钙质石灰和镁质石灰两类后，再按(CaO+MgO)含量、CO2含量和细度等项目的指标，分为优等品、一等品和合格品3个等级，如下表,3)消石灰粉技术标准消石灰粉按氧化镁含量4时称为钙质消石灰粉，4氧化镁含量24时称为镁质消石灰粉，24氧化镁含量40%、MnO70%、CaO、MgO少。特性：活性高、具火山灰活性、自凝性、细具填充性、密实。2.非活性混合材料：,(二)矿渣硅酸盐水泥（代号P.S）,1、矿渣硅酸盐水泥的定义凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细成的水硬性胶凝材料称为矿渣硅酸盐水泥。2070%、非8%。2、矿渣水泥的水化和硬化过程（水化反应分两步进行）（1）熟料水化；（2）矿渣（SiO2+AI2O3.）与Ca（OH）2反应。3、矿渣水泥的性能和应用矿渣水泥的性能和应用具有下列特点：（1）抗软水及硫酸盐腐蚀的能力较强；（2）水化热低；（3）早期强度低，后期强度高；（4）耐热性较强；（5）干缩性较大。,（三）火山灰质硅酸盐水泥（代号P.P）,1、火山灰质硅酸盐水泥的定义凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合料材料，适合石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称。2050%、非8%。2、火山灰质硅酸盐水泥的水化和硬化过程（同上）3、火山灰质硅酸盐水泥的性能和应用（1）火山灰水泥凝结硬化缓慢，早期强度低，后期强度高。（2）火山灰水泥具有良好的抗渗性、耐水性及一定的抗腐蚀能力。（3）火山灰水泥保水性差，在干燥环境中将由于失水而使水化反应停止，强度不在增长，且由于水化硅酸钙凝胶的干燥将产生收缩和内应力，使水泥石产生很多细小裂缝。（4）火山灰水泥具有较底的水化热，适用于大体积工程。（5）这种水泥需水量大，收缩大，抗冻性差，使用时需引起注意。,（四）粉煤灰硅酸盐水泥（代号P.F）,1、粉煤灰硅酸盐水泥的定义凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥）。水泥中粉煤灰掺量按质量百分比计为20%40%。2、粉煤灰硅酸盐水泥的水化和硬化过程粉煤灰水泥的活性是玻璃体，这种玻璃体比较稳定而且结构致密，不易水化。3、粉煤灰硅酸盐水泥的性能和应用（1）粉煤灰水泥的凝结硬化慢，早期强度低，后期强度高，甚至可以赶上或明显超过硅酸盐水泥。（2）粉煤灰内比表面积较小，吸附水的能力较小，因而这种水泥干缩小，抗裂性较强。（3）粉煤灰水泥泌水较快，易引起失水裂缝，在硬化早期故应加强养护，并采取一定的工艺措施。掺混合材料的硅酸盐水泥强度等级：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R强度等级，强度值及技术指标如P47表2-14、15。常用五大水泥特性及适用范围如P47表2-16。,（五）复合硅酸盐水泥,凡由硅酸盐水泥熟料，两种或两种以上规定的混合材料，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥（简称复合水泥），代号为P.C。水泥中混合材料总掺加量按质量百分比计应大于15%，但不超过50%。强度值如P52表2-17,四、其它品种水泥,（一）道路硅酸盐水泥以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分较多量的铁铝酸钙的硅酸盐水泥熟料称为道路硅酸盐水泥熟料。适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。1.技术要求1）在道路水泥或熟料中对下列有害成分必须加以限制氧化镁含量：道路水泥中氧化镁含量不得超过5.0%。三氧化硫含量：道路水泥中三氧化硫不得超过3.5%。烧失量：道路水泥中的烧失量不得大于3.0%。游离氧化钙含量：道路水泥熟料中游离氧化钙含量，旋窘生产不得大于1.0%；立窘生产不得大于0.6%。碱含量：按水泥混凝土路面施工及验收规范（GBJ9794）规定，碱含量不得大于0.6%。2）、矿物组成（1）铝酸三钙道路水泥熟料中铝酸三钙的喊来年感不得大于5.0%。（2）铁铝酸四钙道路水泥熟料中铁铝酸四钙的含量不得小于16.0%。3）物理力学性质细度筛余量不得大于10%。凝结时间初凝不得早于1h，终凝时间不得迟于10h。安定性安定性用沸煮法经验，必须合格。干缩性道路水泥的28d干缩率不得大于0.10%。耐磨性道路水泥的磨损率不得大于3.60kg/m。强度道路水泥各强度等级值不抵于规定的数值。2.工程应用道路水泥是一种强度高、特别是抗折强度高，耐磨性好，干缩性小，抗冲击性好，抗冻性和抗硫酸性比较好的专用水泥。,（二）快硬硅酸盐水泥,凡以硅酸盐水泥熟料和适量石膏磨细制成，以3d抗压强度表示强度等级的水硬性胶凝材料称为硅酸盐水泥（简称快硬水泥）。主要成分分为硅酸三钙、铝酸三钙。1.技术要求1）化学性质（1）氧化镁含量熟料中氧化镁含量不得超过5.0%。（2）三氧化硫水泥中三氧化硫含量不得超过4.0%。2）物理力学性质（1）细度筛余量不得大于10%。（2）凝结时间初凝不早于45min、终凝不得迟于10h。（3）安定性沸煮法经验必须合格。（4）强度以3d强度表示强度等级，各龄期不得低于规定数值。2.工程应用,（三）铝酸盐水泥,是以铝酸钙为主的铝酸盐水泥熟料磨细制成的水硬性胶凝材料，称为铝酸盐水泥（简称矾土水泥）。1、技术性质（1）细度；（2）凝结时间；（3）强度。2、工程应用铝酸盐特点：早期强度增长快，强度高，主要用于紧急抢修和早期强度要求高的工程、冬季施工的工程。,（四）膨胀水泥,是硬化过程中不产生收缩、而具有一定膨胀性能的水泥。通常由胶凝材料和膨胀剂混合而成。1、分类1）按胶结材料不同可分为：（1）硅酸盐型膨胀水泥；（2）铝酸盐型膨胀水泥；（3）硫铝酸盐型水泥。2）按膨胀值分为：（1）收缩补偿水泥；（2）自应立水泥。2、技术性质技术指标检验项目包括：比表面积、凝结时间、膨胀率、强度。3、工程应用膨胀水泥常用于混凝土路面、机场道面及桥梁修补工程。还可在越江隧道或山区隧道工程中用于配制防水混凝土、自应力混凝土，用以堵和工程修补。,（五）抗硫酸盐硅酸盐水泥以适当成分的生料，烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主的特定矿物组成的熟料，加入适量石膏磨细制成的具有一定抗硫酸侵蚀性能的水硬性胶凝材料称为抗硫酸盐硅酸盐水泥（简称抗硫酸盐水泥）。,（六）中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥（大坝水泥）以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料称为中热硅酸盐水泥（简称中热水泥）。,铺筑稳定土,稳定土原材料,碾压成型,第三节稳定土材料,一、概述、概念：在粉碎的或原来松散的土中（包括各种粗、中、细粒土）掺入足量的石灰、水泥、工业废渣、沥青及其它材料后，经拌和、压实及养生后，得到的具有较高后期强度，整体性和水稳性均较好的一种材料。、特点：水稳性较差，不宜作路面面层，常用作路面的基层和底基层稳定土材料具有较大的抗变形能力，称为半刚性基层。、稳定土材料包括：石灰稳定土、水泥稳定土、沥青稳定土、石灰稳定工业废渣和综合稳定土。,二、稳定土材料的组成（一）稳定土的基本材料土土的矿物成分对稳定土性质具有重要影响，各类砂土、砂砾土、粉土和粘土均可用无机结合料稳定。一般规定土的液限不大于40，塑性指数不大于20。、级配良好的土用无机结合料稳定时，可节约无机结合料用量，可取得满意效果；、重粘土中粘土颗粒含量多，不易粉碎和拌和；、粉质粘土的稳定效果最佳；、级配良好的砂、砾石、粘土稳定效果最佳。,（二）稳定土的外掺材料、石灰作用：石灰可使土粒胶结成为整体，密实性提高，水稳性提高。各种化学组成石灰均可用于稳定土，在剂量不大的情况下，钙质石灰比镁质石灰稳定土的初期强度大。用量为最佳剂量，粘土、粉土6-8%，砂土10-18%。、水泥各种类型的水泥都可以用于稳定土，硅酸盐水泥比铝酸盐水泥稳定效果好。在保证土的性质能根本变化，且能保证稳定土达到所规定的强度和稳定性的前提下，取尽可能低的水泥用量。用量为经济