道路建筑材料课件

1、道路建筑材料1 道路建筑材料2 绪绪 论论 v课前介绍： v本课程是路桥专业的一门重要的专业基础课，是一门考试课 程，本学期要求学习完教材内容，能熟练掌握课堂理论教学 内容及试验课的实践内容。 v一、本课程的研究内容与任务 v（一）内容： v本课程中主要学习以下几种建筑材料： v1、砂石材料 （1）天然的 （1）块状石料：简称：石料 v（2）人工轧制的 （2）料状石料：简称：集料 v2、无机结合料及其制品 v无机结合料：通常分为以下几种： v（1）石灰 v（2）水泥 v（3）石膏 道路建筑材料3 建筑材料 黑色金属：钢、铁。 有色金属：铜、铝及其合金。 金属材料 天然石材：花岗岩、大理石、砂岩

2、等。 烧土制品：砖、瓦、陶瓷、铸石等。 玻璃制品：各种玻璃。 复合材料：玻璃纤维塑料、聚合物混凝土、沥青混凝土等。 无机材料 非金属材料 人造石材：混凝土、砂浆制品。 有机材料：木材、沥青、树脂、塑料、橡胶等。 胶结材料 气硬性胶结材料： 石膏、石灰、水玻璃等。 水硬性胶结材料：水泥。 道路建筑材料4 v无机结合料制品： （1）水泥混凝土 v（2）半刚性路面材料 v3、有机结合料及其混合料 v沥青材料主要指沥青类材料，如：石油沥青，煤沥青等。 v有机结合料混合料： v（1）沥青混凝土 v（2）沥青碎石等 v（3）各种新型沥青混合料 v4、高分子聚合物材料： v主要包括塑料、合成橡胶、合成纤维等

3、。 v功能：主要用以改善软土地基、水泥混凝土、沥青混合料的 性能。 v5、钢材和木材 v钢材是桥梁结构及钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土结构的重 要材料。 v木材较少直接用于修筑桥梁，目前主要用作混凝土工程的拱 架和模板。 道路建筑材料5 v（二）课程学习任务： v 1、论述材料组成、结构、技术性质与它们之间的关系； v 2、论述材料的检验方法（举例水泥凝结时间测定方法）； v 3、利用测验评定其技术性质（举例水泥对初凝、终凝时 间的要求及规范的规定）。 v（三）课程学习目的： v 1、掌握各种材料的技术性能，包括： v力学性质、物理性质、化学性质及工艺性质等； v 2、选择、鉴定材料 v 能够结

4、合工程实际情况，合理地选择材料，如水泥混凝 土组成材料的选择、沥青混合料对组成材料的选择及鉴别与 评定； v 3、能正确使用材料（如石灰的消化、水泥应用贮存等） 道路建筑材料6 v二、建筑材料应具备的工程性质 v1、力学性质 v 各种强度指标及耐磨、抗变形指标。如，水泥混凝土的抗 压、抗折强度；沥青混合料的稳定度、流值；石料的磨耗度 等。 v2、物理性质 v（1）物质指标：如材料的密度、孔隙率、含水量 v（2）温度稳定性：如沥青软化点、脆点等。 v（3）水稳定性等：如沥青混合料的残留稳定度等。 v3、化学性质 v 各种材料的化学成分及其变化规律。如，水泥的各种成分 与自然界之间的变化；沥青的化

5、学成分及其变化规律。 v4、工艺性质混凝土的流动性 v材料四个性质之间是相互制约、相互联系的。 道路建筑材料7 v三、建筑材料与路桥工程的关系 v1、材料是工程结构物的物质基础：其中材料质量的好坏直 接决定着工程质量的等级。 v2、材料与工程造价之间的密切关系 工程建筑材料占工程造 价的60至70，甚至80，因此，如何合理地降低造价、 节省开支，均与建筑材料之间有着密不可分的关系。 v3、新材料与新结构、新工艺之间的关系 v用桥梁跨径的变化及路面材料的变化来分析 v四、道路建筑材料的检验方法和技术标准 v（一）检验方法：室内、室外及模拟试验方法。 v（二）检验内容：包括四个方面 v1、物理性质

6、试验； v2、力学性质试验； 道路建筑材料8 v3、化学性质试验； v4、工艺性质试验。 v（三）质量检验的标准化与技术标准 v目前我国建筑材料的标准分为：国家标准、行业标准、地方 标准和企业标准四个等级。其中： vGB指国家标准 vJTJ交通部门基本建设方面的规范 vJC建材行业标准 vSH石油化工行业标准 v五、本课程的要求 v本课程为考试课、完成学习后将有两门成绩，即理论成绩和 实操成绩。 v建筑材料课在本专业中的位置：是路桥专业的重点课程 道路建筑材料9 v课后小结：课后小结：绪论课是每一门课的开场白，学 生能否对该课程有一个全面、正确的认识， 关键的一点是讲好绪论课。 道路建筑材料1

7、0 第一章 砂石材料 课题:石材的技术性质和技术要求教具用品 相 关试验仪器 教学目的:了解砂石材料的类别，石料的技术 性质及其应用 重点难点:石料的物理性质、力学性质 道路建筑材料11 概述： 砂石材料按形状分类 1）、块状石料：简称石料 如块石、片石等； 2）、粒状石料：简称集料 集料又按大小分为： 粗集料：如碎石、卵石 细集料：如砂、石屑 砂石材料按来源分类 1）、天然石料 2）、人工轧制的集料 3）、工业冶金矿渣 11 岩石岩石 道路建筑材料12 一、岩石的技术性质 1、物理性质： 包括物理常数、吸水性和耐候性等。 1）物理性质 真密度：是石料在规定条件下，烘干石料 矿质单位体积的质量

8、，用t 表示。 则 s s t v m 道路建筑材料13 因 固 测定方法：李氏比重 瓶法测定，将石料磨细至全部过0.25mm的筛 孔，然后将其装入比重瓶中，利用已知比重 的液体置换石料的体积。 毛体积密度 测定方法：用静水称量法，亦可用蜡封法测 定。 Mm s s t v M V M vvv m ins s h 道路建筑材料14 孔隙率 2)吸水性：指石料在规定条件下吸水的能力。 (1)吸水率：20E2和大气压状态下，吸水质量的百分率。 (2)饱水率：200E20C ，真空条件下，吸水质量的百分率 饱水系数当 sr90%时，抗冻性较差。 通常认为在常压下测定的吸水率，此时水分只充填部分孔隙，

9、 而当石料开口孔隙内部空气被排空时，水分几乎充满开口孔 隙的全部体积。 1001100 0 t h v v n 100 1 m mm Wa 100 2 m mm W sa 道路建筑材料15 3）耐候性：目前主要考虑抗冻性，常用抗冻性标 号表示，测定经过冻(-15 ,4h)、融(202 ,4h) 循环，质量损失不超过5%，抗压强度不超过25%的 次数。 (二二)力学性质力学性质 1.单轴抗压强度单轴抗压强度 试验条件要求：试件形状、尺寸、吸水饱和、加荷 速度等。 2.磨耗性磨耗性： 指石料抵抗撞击、边缘剪力和磨擦等联合作用的性 质。 洛杉矶式磨耗试验洛杉矶式磨耗试验Y标准方法 5kg石料+12个

10、5kg的钢球磨500转,测定1.7mm(方筛) 的筛余质量 A P R 100 1 21 m mm Q 磨 道路建筑材料16 按SiO2含量，将石料划分为 酸性岩 SiO265% 中性岩 52%= SiO2O65% 碱性岩 SiO252% （三）化学性质（三）化学性质 道路建筑材料17 1、高级铺砌用整齐块石：经精凿加工而成。 2、路面铺砌用整齐块石：粗凿成的方块石或 条石。 3、铺砌用不整齐块石：又称拳石，要求顶面 为一平面，底面与顶面基本平行。 4、锥形块石：又称大块石，用于路面底基层， 是由片石进一步加工而得的粗打石料。 二、道路和桥涵用石料制品二、道路和桥涵用石料制品 （一）道路用石料

11、制品（一）道路用石料制品 道路建筑材料18 1、片石：粗打石料，其形状不限制，但薄片者不得使用。 2、块石：有两个较大的平行面 3、方块石：在块石中选择形状比较整齐者稍加修整。 4、粗料石：表面凹凸不大于10mm，砌缝宽度小于20mm。 5、细料石：表面凹凸不大于5mm，砌缝宽度小于15mm。 6、镶面石：一般应选用较好的石料。 （二）桥梁建筑用主要石料制品（二）桥梁建筑用主要石料制品 道路建筑材料19 第二节第二节 集料集料 课题课题:集粒的技术性质 教具用品教具用品: 相关试验 仪器 教学目的教学目的:了解集料的各项技术性质及测定方 法 重点难点重点难点:集料的级配、表观密度及装填密度 道

12、路建筑材料20 w1物理常数 w1）表观密度 ns s a vv m （一）物理性质（一）物理性质 矿质实体矿质实体 ms m0 m Vs Vn V Vi 质量质量m 体积体积V Vo 开口孔隙开口孔隙 闭口孔隙闭口孔隙 空隙空隙 Vv 道路建筑材料21 w2)毛体积密度 w3）松方密度 w堆积密度 w振实密度用于水泥混凝土 w捣实密度用于沥青混合料 w4）空隙率 vivv m ns s h vs vvv m 0 0 1001 a n 道路建筑材料22 w2级配 w粗集料中各组成颗粒的分级和搭配成为级配级配 w级配通过级配通过筛分试验筛分试验确定确定 w（1）筛分试验标准及取样量 公称量大 粒

13、径 （mm） 方 孔 75 63 37. 5 31. 5 26. 5 19 16 9. 5 4.75 圆 孔 80 63 40 31. 5 25 20 16 10 51 试样质量不少于 （kg） 10 8542.52110.5 道路建筑材料23 有关参数计算 w通过0.075筛孔的集料含量 w分计筛余百分率 w累计筛余百分率 w通过百分率 3.坚固性 用Na2SO4溶液干湿循环5次后， 测定试样质量损失。 道路建筑材料24 碎石标准筛 道路建筑材料25 100 0 1 m m Qa （二）力学性质（二）力学性质 1.粗集料压碎值 道路建筑材料26 压碎指标仪 道路建筑材料27 100 1 m

14、m AIV 2.粗集料磨光值粗集料磨光值 测定方法：先将试样磨光，再测定摆值，经换算后得磨光值PSV 要求：一级公路、高速公路 PSV42 其它公路 PSV35 磨光值越高，表示其抗滑性能越好 3.粗集料的冲击值粗集料的冲击值 测定方法：将9.513.2mm的试样，分三层装入试模，用 13.75kg的锤，自380mm处自由落下，连续冲击 15次后，过 2.36mm的筛，用下式计算冲击值AIV： 道路建筑材料28 S mm AAV )( 3 21 4.集料磨耗值集料磨耗值AAV 测定方法： 用集料按一定的方法排列并固定，用磨耗仪磨500圈，用下 式计算集料磨耗值： 式中：AAV 集料的磨耗值；

15、m1 磨耗前试样总质量(g)； m2 磨耗后试样总质量(g)； ps 集料饱和面干密度 （g/cm3）。 磨耗值越大表示集料的耐磨性越差，高速公路、一级公 路抗滑层用料的AAV值应不大于14 道路建筑材料29 w课后小结：粗集料主要指碎石，它广泛应用 于水泥混凝土及沥青混合料中，学生必须掌 握好其各项技术指标、测定方法及技术标准， 从而达到保证材料质量的目的。 道路建筑材料30 二、细集料的技术性质二、细集料的技术性质 工程上以粒径的大小为界，通常将集料分粗集料及细集料； 其中在沥青混合料中，以 2.36mm为界，在水泥混凝土中以 5mm为界。 按照来源砂可以分为： 天然砂天然砂：由岩石在自然

16、条件下风化形成的。 （1）河砂：性质较好，多用。 （2）山砂：含泥量及有机杂质多。 （3）海砂：混有贝壳和盐分等有害杂质。 人工砂人工砂：由岩石轧碎而成的颗粒，表面有棱角，较洁净， 但价格较高，无特殊情况多不采用。 上述几种细集料中，一般工程上多使用河砂。 道路建筑材料31 集料的质量与体积的关系见图所示： 体积质量 空隙 开口孔隙 闭口孔隙 矿质实体 0V iVvV nV sV V 0m sm m （一）物理性质（一）物理性质 道路建筑材料32 w图中：m_集料的总质量（g）； wm0_集料中矿质实体质量（g）； wms_集料中孔隙及空隙部分的质量（g）； w V_集料的总体积（cm）； w

17、Vs_集料中矿质实体的体积（cm）； wVn_集料中闭口孔隙的体积（cm）； wVi_集料中开口孔隙的体积（cm）； wVv_集料中空隙的体积（cm）； wV0_集料中孔隙的体积（cm）； 道路建筑材料33 w（1）表观密度 w测定方法：比重瓶法 w（2）毛体积密度 w（3）松方密度装填密度：堆积密度（松装 密度）、紧装密度 w（4）空隙率 ans s a v m vv m hs h v m vivnv m v m vvv m vs 0 0 1001 a n 道路建筑材料34 100 M m a i i ii aaaA 21 ii Ap100 （二）级配（二）级配 用筛分法测定砂的级配 标准筛

18、：5 2.5 1.25 0.63 0.315 0.16mm(圆孔) 4.75 2.36 1.18 . 0.6 . 0.3 0.15mm(方孔) 筛分后，计算相关参数如下： （1）分计筛余百分率 （2）累计筛余百分率 （3）通过百分率 道路建筑材料35 振筛机 道路建筑材料36 75. 4 75. 415. 03 . 06 . 018. 136. 2 100 5 A AAAAAA M x 1 . 37 . 3 x M 3 . 20 . 3 x M 6 . 12 . 2 x M （三）粗度（三）粗度 粗度是评价砂的粗细程度的一种指标，用细度模数细度模数表示 砂的粗度分类： 为细砂 为粗砂 为中砂

19、道路建筑材料37 w课后小结：细集料主要指砂，它广泛应用于 水泥混凝土及沥青混合料中，学生必须掌握 好其各项技术指标、测定方法及技术标准， 从而达到保证材料质量的目的。 道路建筑材料38 第三节第三节 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计 课题课题:矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计 教具用品教具用品: 相关试验仪器相关试验仪器 教学目的教学目的:了解矿质混合料的组成设计原理了解矿质混合料的组成设计原理 及设计方法及设计方法 重点难点重点难点:图解法及级配曲綫的绘制图解法及级配曲綫的绘制 道路建筑材料39 一、矿质混合料的级配理论一、矿质混合料的级配理论 （一）级配类型（一）级配类型

20、 1、连续级配、连续级配 是采用标准筛对某一混 合料进行筛分试验，所 得级配曲线平顺圆滑， 具有连续性。 2、间断级配、间断级配 是在矿质混合料中剔徐 其中一个分级或几个分 级而形成的不连续的混 合料 道路建筑材料40 粒子干涉理论Y连续、间断级配 1、富勒理论 2、泰波理论 通常取 n=0.30.6 D d pkdp100 2 n D d p 100 （二）级配理论（二）级配理论 1.最大密实度曲线理论Y连续级配 道路建筑材料41 3、我国简化公式 一般取i=0.70.8 x为级数 当d=D时,x=1 当d=1/2D时,x=2 当d=1/4D时,x=3 4、魏矛斯粒子干涉理论 1 100 x

21、 ip D D D t 1 3 1 0 道路建筑材料42 二、级配曲线范围的绘制 必须采用半对数坐标即横坐标用对数坐标 （解释原因） 建立对数坐标的方法： 1、先求出各颗粒粒径的对数 2、求出各颗粒粒径间的对数间距 ， 并计算出各颗粒对数间距的总和 i dlog 1 loglog ii dd 1 loglog ii dd 道路建筑材料43 3、求出间距系数K 4、选定横坐标长度，各颗粒间距 5、计算出各颗粒粒径在横坐标上的位置 6、确定横坐标，以Pi为纵横坐标，即为对 数坐标 7、建立好坐标后，画级配范围 1 1 lglg lglg ii ii dd dd K KLLi 道路建筑材料44 三、

22、矿质混合料的组成设计方法 设计依据：各种集料的筛分结果 按规范要求的级配范围即标准级配 1、试算法 因目前工程单位用的较多的是图解法，故试算法由 学生自习。 2、图解法 又称修正平衡而积法，是目前工程单位用的较多的 一种方法。 步骤 绘制级配曲线图 确定各种集料的用量比例：两线相叠、两 线相接、两线相离。 校核及调整 作业：完成第一章课后习题第一至第四个题的计算 道路建筑材料45 课后小结：矿质混合料级配的好坏，直接 地影响着水泥混凝土或沥青混合料的技术 性质，因此学生必须掌握矿料的级配理论 及设计方法。图解法是本次课的重点。 道路建筑材料46 n课题课题:无机胶凝材料无机胶凝材料 教具用品教

23、具用品 :样品样品 n教学目的教学目的:了解石灰、石膏等常用无机气硬胶了解石灰、石膏等常用无机气硬胶 凝材料凝材料 n重点难点重点难点:石灰、石膏的技术性质和用途石灰、石膏的技术性质和用途 道路建筑材料47 n概述 n定义：能够通过自身的物理化学作用，从浆体变成坚 硬的固体，并能把散粒或块块材料胶结成为一个整体 的材料，称为胶凝材料 n分类 n1、按化学成分 n有机胶凝材料：如沥青类、橡胶类等； n无机胶凝材料：如石灰、石膏、水泥等。 n2、无机胶凝材料按硬化条件 n气硬性胶凝材料：只能在大气中硬化，并且只能在 大气中保持一定的强度。如石灰、石膏。 n水硬性胶凝材料：既能用在大气中，又能用在水

24、中 的胶凝材料。典型的代表是水泥。 道路建筑材料48 2-1 石灰 n一、石灰的生产工艺概述 n主要原料：石灰石，其主要化学成分CaCO3 MgCO3 以及杂质 n生产过程：CaCO3在1000下加热生成 CaO和CO2Z n生石灰分类 n1、优质生石灰： n洁白或带灰色，密度轻，一般8001000kg/m3 n2、过火石灰： n水化速度慢，体积膨化，产生“崩裂”现象，过火石灰 表面有裂缝或玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰 黑色，密度大 n3、欠火石灰：含有未烧透的内核，效率低，粘结力差， 颜色呈深灰色。 道路建筑材料49 n二、石灰的熟化 n1、熟化过程 nCaO+H2O Ca(OH)2

25、+64.9KJ/mol n熟化过程应注意加水量、安全、烧伤、烫伤等 n2、有关陈伏的概念 n石料熟化后，必须在隔绝空气的条件下，放置 两个星期以上的时间，方可使用。这个过程叫 做陈伏。石灰陈伏的目的是为了消除过火石灰 的危害。 道路建筑材料50 n3、加水量不同，将会得到不同的熟石灰 n熟石灰粉：加水适量，消化不结团 n石灰膏：加水量较多，熟石灰呈半固态。 n石灰乳：加水量更多一些，熟石灰呈流态。 n4、将生石灰磨细成生石灰粉，则可不必预先 熟化、陈状，可直接使用，可节约场地，改善 施工环境，但成本高，存期不能过长 道路建筑材料51 n三、石灰的硬化 n1、干燥硬化和结晶硬化 n石灰中水分不断

26、挥发，形成熟石灰结晶。 n在该过程中，石灰强度增长不明显 n2、碳化硬化 nCa(OH)2+CO2+nH2O Ca CO3+(n+1) H2O n该反应必须有水分存在时才能进行，且反应速 度缓慢 道路建筑材料52 n四、石灰的技术要求和技术标准 n（一）技术要求 n1、有效CaO和MgO的含量 n2、生石灰产浆量和未消化颗粒含量 n3、二氧化碳（CO2）含量 n即未分解的CaCO3的含量 n4、消石灰粉游离水含量 游离水可使石灰碳化， 从而影响质量 n5、细度 用0.9mm及0.125mm的筛进行筛分试 验，测定筛余量 道路建筑材料53 n（二）石灰的技术标准 n见教材中表2-1、2-2、2-

27、3、2-4 n五、石灰的应用及储存 n（一）石灰的特点 n1、可塑性好 n2、强度低 28d的强度只有0.20.5mpa n3、耐水性差 因Ca(OH)2易溶于水 n4、体积收缩大 n水分挥发，体积收缩，故石灰一般不宜单独使用，必 须掺入骨料（如砂）或纤维材料等，起到抗收缩开裂 的作用 道路建筑材料54 n（二）石灰的应用 n1、制作石灰乳 作用室内粉刷涂料 n2、配制砂浆 一般不用消石灰粉 n3、配制灰土或三合土： 是良好的建筑物基础 和道路热层 n（三）石灰的储存 n1、防潮，不同易燃物品混存、混运 n2、如需要较长时间贮存生石灰，则应将其消 化后存放，并使表面隔绝空气，以防碳化。 道路建

28、筑材料55 n课后小结：石灰及石膏均是无机结合料，属气 硬性材料，只能用于大气中，而不能用于水中。 道路建筑材料56 w课题课题:水泥水泥 教具用品教具用品: 相关试验仪相关试验仪 器器 w教学目的教学目的:了解水泥的常见品种、水泥生产制了解水泥的常见品种、水泥生产制 造过程及主要矿物成分造过程及主要矿物成分 w重点难点重点难点:水泥的主要矿物成分特征及其对水水泥的主要矿物成分特征及其对水 泥技术性质的影响泥技术性质的影响 道路建筑材料57 22 水泥 w水泥概述 w1、水泥历史不长，只100多年的历史，但发展惊人 w2、水泥品种 w1）按化学成分为： w硅酸盐类水泥 w 有六大类：硅酸盐水泥

29、、普通硅酸盐水泥、火山灰 硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、 复合硅酸盐水泥。 w铝酸盐类水泥 w无熟料（少熟料）类水泥 道路建筑材料58 w2）按用途分为： w普通水泥 w特殊水泥 w目前，在道路工程中，仍以硅酸盐水泥、普通硅酸 盐水泥为主，故本节着重介绍这两个品种的水泥。 此外，由于道路路面对水泥的特殊要求，近年来已 生产了道路水泥。 w特殊水泥是为了满足一些特殊工程所生产的水泥， 如：快硬水泥、早强水泥、膨胀水泥等。 道路建筑材料59 w一、硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥 w定义：凡由硅酸盐水泥熟料、05%的石灰 石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水 硬性胶凝材料，称为硅酸盐水

30、泥。即国外的 波特兰水泥 Portland cement 分为不掺混合 材料PI和掺不超过5%混合材料PII 道路建筑材料60 w(一)硅酸盐水泥生产工艺概述 w1、生产原料 w石灰质原料 提供CaO w粘土质原料 提供SiO2 Al2O3 Fe2O3等 w校正材料 一般为铁矿，用来补充原材料中铁质的 不足。 w2、生产工艺 w按比例配生料并磨细 w将以上三种原材料按一定的比例配好，并并磨细制 成生产水泥的生料。 道路建筑材料61 w窑中煅烧至1450C，形成熟料。 w在高温煅烧过程中，原材料之间发生化学反 应，生成各种有用物质，尤其是1450C时 最关键，它是水泥中最重要的成分硅酸三钙 生成

31、的温度。 w加入石膏磨细制成水泥。 w即“两磨一烧”。 道路建筑材料62 w（二）硅酸盐水泥的化学成分与矿物组成 w1、硅酸盐水泥的矿物组成 w原料 矿物组成 w石灰质 CaO 3 CaO SiO2 C3S w粘土质 SiO2 2 CaO SiO2 C2S w Al2O3 3 CaO Al2O3 C3A w Fe2O3 4 CaO Al2O3 Fe2O3 C4AF 道路建筑材料63 w2、水泥熟料主要矿物组成的性质 wC3S是主要成分，含量50%左右，水化速度 快，水化热高，且早期强度高，水化物对水 泥早期强度和后期强度起主要作用。 wC2S含量1040%，水化速度慢，水化热低， 早期强度低，

32、后期强度高，耐化学侵蚀性和 干缩性较好。 道路建筑材料64 wC3A含量在15%以下，水化速度最快，水化 热最高，耐化学侵蚀性差，干缩性大。 wC4AF含量515%，水化速度较快，水化热 较高，强度 低，但对于抗折强度起重要作用， 耐化学侵蚀性好，干缩性小。 道路建筑材料65 w3、水泥熟料主要成分特性比较（由高至低排 列） w1）反应速度 C3A C3S C4AF C2S w2）释热量 C3A C3S C4AF C2S w3）强度 C3S C2S C3A不高 C4AF对抗 强度有利 w4）耐侵蚀性 C4AF C2S C3S C3A 道路建筑材料66 w5）干缩性 C3A最大 C3S居中 C4

33、AF C2S最小 w4、矿物组成对水泥性能的影响 w不同的矿物成分，表现出不同的特性。水泥是由多 种矿物成分组 w成的，改变各种矿物成分的含量比例以及它们之间 的匹配，则可 w以生产出性能各异的水泥。如： w大坝水泥：降低C3A C3S的含量，提高C2S的含量。 w道路水泥：提高C3S和C4AF的含量。 w高强水泥：提高C3S的含量。 道路建筑材料67 w课后小结：水泥的发展历史只有100多年，但 是由于其自身的良好工程性质，因而被普遍 地应用于种类建筑物中。本次课重点学习水 泥的矿物组成、特点及其对水泥的技术性质 的影响。 道路建筑材料79 道路建筑材料80 道路建筑材料81 道路建筑材料8

34、2 100 c w m m P 道路建筑材料83 道路建筑材料84 道路建筑材料85 道路建筑材料86 道路建筑材料87 道路建筑材料88 道路建筑材料89 道路建筑材料90 道路建筑材料91 道路建筑材料92 道路建筑材料93 道路建筑材料94 道路建筑材料95 道路建筑材料96 道路建筑材料125 课题课题:普通水泥混凝土对组成材料要求普通水泥混凝土对组成材料要求 教具用品教具用品 :无无 教学目的教学目的:了解混凝土组成材料的种类及技术了解混凝土组成材料的种类及技术 要求要求 重点难点重点难点:水泥品种与强度等级选用水泥品种与强度等级选用 道路建筑材料126 第三章第三章 水泥混凝土和砂

35、浆水泥混凝土和砂浆 定义：水泥混凝土是由水泥和水组成的水泥 浆体，为粘结介质，将分散其间的不同粒径 的粗、细集料胶结起来，在一定条件下，硬 化成为具有一定力学性能的一种人工石材。 分类： 1、按表观密度分为 普通混凝土 轻混凝土 重混凝土 道路建筑材料127 2、按强度分为 低强度混凝土 中强度混凝土 高强度混凝土 2、按流 动性分为 塑性混凝土低流动性混凝土干硬性混凝土 混凝土的优缺点 优点：1、抗压强度较高，耐久性好，耐火性好，养护费用 极少； 2、新拌混凝土具有良好塑性，可加工成任何形状； 3、材料来源广泛，便于就地取材，价格便宜； 4、可以根据工程要求改变材料配合比来满足需要。 缺点：

36、1、抗拉强度低； 2、由于干缩，易出现裂缝； 3、施工日期长； 4、自重较大； 5、结构拆除比较困难。 道路建筑材料128 31普通水泥混凝土普通水泥混凝土 一、普通水泥混凝土组成材料 1、水泥 2、水 此两者组成水泥浆，起流动胶结作用 3、粗集料 4、细集料 此两者起骨架作用 各种材料所占比例见下表所示： 道路建筑材料129 混凝土组成及各组分材料绝对体积比 组成成 分 水泥 水 砂 石 空气 占混凝 土总体 积的 （%） 1015 1520 2033 3548 13 2235 6648 13 道路建筑材料130 （一）水泥 1、水泥品种选择：应根据工程特点、气候与环境条件选择； 2、水泥强

37、度等级：考虑混凝土抗压强度（低强度时1.5-2.0 倍，高强度时,0.9-1.5倍）。 （二）细集料 具体要求 1、有害杂质含量 （1）含泥量及泥块含量 d1.25mm 手捏后可破碎成小于颗粒者称为泥块 （2）云母含量 2.4d平均 片状颗粒：厚度d膨胀值 约3060% v（3）温度变形 v2）荷载的变形：弹性变形、塑性变形、徐变形 v（三）混凝土的耐久性 v1、抗冻性 100mmx100mmx400mm的棱柱体 v-170C50C 冻融循环，测定混凝土试件所能承 受的循环次数，有确定其抗冻能力： v抗冻标号等级：D25 D50 D100 D150 D200 D300 道路建筑材料154 v2

38、、耐磨性 v测定150mmx150mmx150mm试件，养护17d 60C 烘干后，在200N负荷下磨50转，测其单位面积质量 损失 v3、碱集料反应 v我国现行规范用最大水比灰及最水水泥来控制混凝 土的耐久性，见教材表3-18所示 v课后小结：硬化后的水泥混凝土的技术性质主要包 括强度及变形两个方面，影响强度的因素有很多， 水泥的强度等级及水灰比是最重要的因素。 道路建筑材料155 v课题课题:普通混凝土的组成设计普通混凝土的组成设计 v教具用品教具用品: 挂图挂图 v教学目的教学目的:掌握普通水泥混凝土配合比设计的掌握普通水泥混凝土配合比设计的 方法、基本要求及步骤方法、基本要求及步骤 v

39、重点难点重点难点:试配强度与设计强度的关系试配强度与设计强度的关系 道路建筑材料156 3-1 普通水泥混凝土普通水泥混凝土 v三、普通水泥混凝土的组成设计： v（一）概述 v混凝土各组成材料用量之比即为混凝土的配合比混凝土各组成材料用量之比即为混凝土的配合比，混凝土配 合比设计的内容，包括选料和配料两部分，本节重点讲解配 料方面的内容。 v1、混凝土配合比表示方法表示方法 v（1）单位用量表示法：以1m3混凝土中各种材料的用量表 示 v水泥：水：砂：石=X：Y：Z：A v（2）相对用量表示法 v以水泥质量为1，并按水泥：细集料：粗集料；水灰比的顺 序表示。 v2、混凝土配合比设计的基本要求

40、道路建筑材料157 v1）满足结构设计强度的要求 v试配强度设计强度 v2)满足施工工作性的要求 v3)满足环境耐久性的要求 v设计配合比时，应考虑最大水灰比、最小水泥用量 v4）满足经济性的要求 v在满足前三项的前提下，尽量节约水泥，合理使用 材料，以降低成本。 v3、水泥混凝土配合比设计的三个参数： v水灰比W/C v砂率 单位用水量（水泥浆与集料的关系） 道路建筑材料158 v4、混凝土配合比设计的步骤 v（1）计算初步配合比 v（2）提出基准配合比 v（3）确定试验室配合比 v（4）换算工地配合比 gosowoco mmmm： gJsJwJcJ mmmm： gswc mmmm： gsw

41、c mmmm： 道路建筑材料159 v（二）普通混凝土配合比设计方法（以抗压 强度为指标） v1、初步配合比计算 v1）确定试配强度 fcu,0 v 式中： 645. 1 ,0 , kcucu ff 1 1 2 , 2 n fnf n i cuicu 道路建筑材料160 v2）计算水灰比 v按强度计算 v式中： v 复核耐久性 v按砝码耐久性要求，复核水灰比不得大于表 中的规定。 v3）选定单位用水量mw0 v根据粗集料品种、粒径及施工要求的混凝土 稠度，查表选择。 cebacu cea ff f C W 0 . gcecce frf, 道路建筑材料161 v4）计算单位水泥用水量 复核耐久性

42、 v5）选定砂率 v方法一：查表确定（坍落度、粗集料品种、最大粒 径及水灰比） v方法二：对坍落度大于60mm的混凝土，查表后应 作调整。 v方法三：坍落度小于10mm的混凝土，其砂率应经 试验确定。 v6）计算粗、细集料单位用量（mgo mso） co m C W m m wo co s 道路建筑材料162 v质量法 v体积法 s goso so cpgosowoco mm m mmmmm 100 s gos s g g s s w w c c mm m m mmm 100 100010 0 0 0 000 道路建筑材料163 v2、试配、调整提出基准配合比 v1）试配：按初步配合比称取相应

43、的材料作工作性 及强度试验 v2）校核工作性，确定基准配合比 v3、检验强度，确定试验室配合比 v1）制作试件，检验强度 v三组试件：一组为基准配合比，一组试件水灰比 为 ，第三组试件的水灰比为 v2）确定试验室配合比 v测定强度与湿表观密度 v选择既满足强度要求，工作性又满足要求的配合比 作为试验室配合比。 05.0 c w 05. 0 c w 道路建筑材料164 v4、施工配合比换算 v设施工现场砂、石含水率分别为a%、b%，则施工 配合比中各材料单位用量为： cc mm %1amm ss %1 bmm gg % b mammm gsww 道路建筑材料165 v课后小结：水泥混凝土配合比设

44、计共分四大 步骤：初步配合比设计、基准配合比设计、 试验室配合比设计及施工配合比设计。正确 掌握各个步骤的实质是本节课的关键。 道路建筑材料166 课题课题:混凝土配合比设计混凝土配合比设计 教具用品教具用品: 无无 教学目的教学目的:通过例题进一步了解掌握混凝土通过例题进一步了解掌握混凝土 配合比设计方法配合比设计方法 重点难点重点难点:例题、试拌与调整的方法例题、试拌与调整的方法 道路建筑材料167 3-1 普通水泥混凝土的技术性质普通水泥混凝土的技术性质 五、混凝土配合比设计 5、混凝土配合比设计例题 题目 试设计钢筋混凝T型桥梁用混凝土配 合比 原始资料 （1）已知混凝土设计强度等级为

45、C30，无 强度历史统计资料，要求混凝土拌和物坍 落度为30-50mm，桥梁所在地区属寒冷地 区 道路建筑材料168 （2）材料组成：可供硅酸盐水泥，等级为 42.5， 富裕系数 ，砂为中砂，表 观密度 含水量 w=3%，碎石最大粒径 为dmax=31.5mm，表观密度 ，含水量 w=1% 设计要求 （1）按资料计算初步配合比 （2）按初步配合比在试验室进行材料调整得 出试验室配合比 3 /10. 3cmg c 1 . 1 c 3 /65. 2cmg s 3 /70. 2cmg g 道路建筑材料169 设计步骤 1、计算初步配合比 1）确定混凝土配制强度（fcu,o） 2）计算水灰比w/c 计

46、算水泥实际强度 Mpaff kcuocu 2 .385645. 130645. 1 0, Mpaff kcecce 75.465 .421 . 1 , 道路建筑材料170 54. 0 75.4607. 046. 02 .38 75.4646. 0 , cebaocu cea ff f c w 计算水灰比计算水灰比 2）按耐久性复核水灰比）按耐久性复核水灰比 查表P83 表3-8 允许最大水灰比0.55 故取故取w/c=0.54 3)确定单位用水量（确定单位用水量（mwo） 查表3-11 P86 mwo=185 道路建筑材料171 3 /343 54. 0 185 / mkg cw m m wo

47、 co s %33 S 4）计算单位水泥用量（）计算单位水泥用量（mco） （1）计算水泥用量）计算水泥用量 （2）复核耐久性）复核耐久性 查表查表3-8 最小水泥用量最小水泥用量=280kg/m3， 则则mco=343kg/m3 5）选定砂率）选定砂率( ) 查表3-12 P87 道路建筑材料172 (1)采用质量法 设 则 即 解方程得 3 /2400mkgmcp cpwocogoso mmmmm s goso so mm m 1853432400 goso mm 33. 0 goso so mm m 3 /618mkgmso 3 /1254mkgmgo 6）计算砂石用量）计算砂石用量 道

48、路建筑材料173 (2)采用体积法 解方程得 mso=615 mgo=1248 2、调整工作性，提出基准配合比、调整工作性，提出基准配合比 1）计算试拌材料用量 69410 1 185 1 . 3 343 1000 70. 265. 2 go so m m 33. 0 goso so mm m 3 /cmkg 3 /cmkg 道路建筑材料174 拌合混合料各材料用量（设试拌15L混凝土混合料） 水泥： 3430.015=5.15kg 水： 1850.015=2.78kg 砂： 6150.015=9.25kg 碎石： 12480.015=18.72kg 2）调整工作性 将上述各材料拌和后，测定工

49、作性，按以下几种情况调整： 测得坍落度值符合设计要求，其它各项性能良好，则该 盘混凝土用来浇制检验强度或其它指标的试块 坍落度值符合要求，其它性能不要求，则应加大砂率， 重新称料，搅拌检测 坍落度低于设计要求，可把所有拌和物收集，保持水灰 比不变，增加水泥浆用量，重新搅拌后再检验其坍落度， 若一次添料后即能满足要求，则此调整后的配合比即为基 准配合比，如果一次添料不能满足要求，则该盘混凝土作 废，重新称料调整，直至符合要求为止 道路建筑材料175 如坍落度大于设计要求，则该盘混凝土作废，保持水灰 比不变，减少水泥浆用量，称料拌合进行测定。 3）提出基准配合比 3、检验强度，测定试验室配合比 1

50、）检验强度 三组试件，水灰比分别为 A：0.49 水泥用量：2.92/0.49=5.96 B：0.54 水泥用量：2.92/0.65=5.41 C：0.59 水泥用量：2.92/0.59=4.95 作图找出标准水灰比 经作图，混凝土的标准水灰比为0.55。 2）确定试验室配合比 用水量 3 /19405. 01185mkgmwb 3 /35355. 0194mkgmcb 道路建筑材料176 体积法： 28d立方体抗压强度f(MPa) 20 1.5 30 25 40 35 45 50 混 凝 土 28d抗 压 强 度 与 灰 水 比 关 系 曲 线 灰 水 比 （ C/W) 1.61.71.81

51、.92.0 2.1 道路建筑材料177 解得 68210 1 194 1 . 3 353 1000 70. 215. 2 gb sb m m 33. 0 gbsb sb mm m 604 sb m 1226 gb m 道路建筑材料178 密度核实 计算湿表观密度 实测湿表观密度 4、换算工地配合比 已知砂的含水量为5%，碎石的含水量为1%， 则该混凝土的施工配合比为L 水泥用量 砂用量 碎石用量 ec, tc, ec tc , , 3 /360mkgmc %514155 s m %111255 g m %11255%55 . 6198 w m 道路建筑材料179 课后小结：工作性调整及试验室配

52、合比确 定是正确理解例题的关键。 道路建筑材料180 课题课题:路面混凝土配合比设计路面混凝土配合比设计 教具用品教具用品: 无无 教学目的教学目的:了解掌握路面混凝土配合比设计方了解掌握路面混凝土配合比设计方 法法 重点难点重点难点:水灰比及单位用水量计算公式水灰比及单位用水量计算公式 道路建筑材料181 3-1 普通水泥混凝土普通水泥混凝土 三、普通混凝土配合比设计方法 （三）路面水泥混凝土配合比设计方法（以抗弯拉 强度为指标的设计方法） 基本要求：施工工作性、抗弯拉强度、耐久性（包 括耐磨性）、经济合理性 1、计算初步配合比 （1）确定配制强度 k为系数，施工水平较高者取1.10，一般者

53、取1.15 rc kff 道路建筑材料182 （2）计算水灰比（w/c） 对碎石混凝土 对于卵石混凝土 规范规定，路面混凝土水灰比一般不小于0.40，不 大于0.50 5684. 1 )3485. 00079. 1( sc ff w c 2684. 1 )4565. 05492. 1( sc ff w c 道路建筑材料183 （3）计算单位用水量（ ） 对于碎石混凝土 对于卵石混凝土 确定砂率 查表3-25 P94 (4)计算单位水泥用量 规范规定：路面混凝土单位水泥用量一般不小于 300kg/m3，不大于360kg/m3 swo wcHm61. 0/27.1109. 397.104 wo m

54、 swo wcHm00. 1/24.1170. 389.86 c w m m wo co 道路建筑材料184 （5）计算砂石材料单位用量( ， )，用绝 对体积法 2、试拌调整，提出基准配合比 （1）试拌 一般拌制30L混合料 （2）测工作性 （3）调整配合比 流动性不合格：增减水泥浆用量 保水性、粘聚性不合格：应调整砂率 so m go m 1000 w w g go s so c co m m mm s goso so mm m 100 道路建筑材料185 （4）提出基准配合比 3、强度测定，确定试验室配合比 三组试件，水灰比相差0.03 测定强度，养护28d后，测定混凝土的抗折强度。 选

55、定既符合强度要求，且最经济的配合比 4、换算工地配合比 根据施工现场材料性质，砂石材料颗粒表面含水率， 对理论配合比进行换算，最后得出施工配合比。换 算时注意，试验室配合比是以砂石材料饱和面干含 水率为准 道路建筑材料186 课后小结：路面混凝土配合比设计相对于普 通混凝土有较大的区别，且集料均以饱和面 干状态作为标准状态进行计算，因此，在换 算施工配合比时，不能算错。 道路建筑材料187 v课题课题:混凝土的质量控制混凝土的质量控制 v教具用品教具用品: 无无 v教学目的教学目的:了解混凝土质量的影响因素及质量了解混凝土质量的影响因素及质量 控制方法控制方法 v重点难点重点难点:混凝土抗压强

56、度的质量评定方法混凝土抗压强度的质量评定方法 道路建筑材料188 3-1 普通水泥混凝土普通水泥混凝土 v四、普通水泥混凝土的质量控制 v（一）混凝土质量的波动 v影响混凝土质量的因素有： v1、原材料的质量和配合比 v原材料中对质量影响最大的是水泥 v配合比：现场含水率变化时，应及时调整施工配 合比 v 防止杂质混入 v 配合比应得到正确、准确地执行 v 称料容许误差：水、水泥为1% v 砂、石2% 道路建筑材料189 v2、施工工艺 v拌合方式：人工、机械 v运输时间：应考虑水泥的水化反应速度对运输时 间的限制。 v浇灌或振捣情况 v养护时间、湿度 v3、养护方法 v保湿：覆盖、洒水 v保

57、温：保证水泥能在正常的温度范围内水化。 道路建筑材料190 v4、试验条件 v取样方法：试件成型，养护条件等 v浇注一般体积的结构物（如基础，墩石等）时每一单元结 构物应制取2组试件 v连续浇注大体积结构时，每80200m3或第一工作班应制 取2组 v上部结构，主要构件长16m以下应制取1组，1630m制取2 组，3150m制取3组，50m以上者不少于5组，小型构件批 或第工作班至少应制取2组 v每根钻孔桩至少应制取2组，桩长20m以上者不少于3组， 桩径大、浇注时间长时，不少于4组，如换班工作时，每工 作班应制取2组 v构筑物（小桥涵、挡土墙）每座，每处或每工作班制取不 少于2组 v另取n组

58、作为施工阶段的强度依据 道路建筑材料191 v（二）混凝土质量评定方法 v混凝土质量评定一般以抗压强度作为评定指 标 v1、统计方法（已知标准差方法） v当强度等级C20时，尚应满足 0 7 . 0kfm cnfm 0,min, 7 . 0 kmm ff kmm ff ,min, 85. 0 kmm ff ,min, 9 . 0 n i im fm 1 , 0 59.0 道路建筑材料192 v2、统计方法（未知标准差方法） n=10组 v v 为验收系数，见P99 表3-28 v vSfm必须=0.6fm,k v3、非统计方法：n10组时， vn20时，允许有一组R0.85RS2 但不得小于0

59、.75RS2，高 速、一级路均不得小于0.85RS2 vN=20 k 0.75 0.70 0.65 2 05. 1 S RR 2 85. 0 si RR 道路建筑材料194 v课后小结：水泥混凝土质量控制于许多因素， 且在有关质量统计时，具体方法随试样数量 的不同而异。 道路建筑材料195 课题课题:建筑砂浆建筑砂浆 教具用品教具用品: 分层度分层度 仪仪 教学目的教学目的:了解建筑砂浆的材料组成及技术了解建筑砂浆的材料组成及技术 性质、技术标准性质、技术标准 重点难点重点难点:分层度、沉入度分层度、沉入度 道路建筑材料196 建筑砂浆建筑砂浆 定义：砂浆是由胶结料、细集料、掺合料和水配制而成

60、的建 筑工程材料。 作用：在工程起粘结、衬垫和传递应力的作用 用途：用于砌筑挡土墙、桥涵或隧道等圬工砌体及砌体表面 的抹面 分类：按用途分为砌筑砂浆和抹面砂浆 一、砌筑砂浆 常见类别：1、水泥砂浆 2、水泥混合料砂浆 （一）组成材料 1、水泥：宜与砂浆强度等级相对应，一般不宜用较高强度 等级的水泥。 2、掺合料：石灰、粘土、粉煤灰等 道路建筑材料197 3、砂：一般用中砂 与混凝土相比在最大粒 径D及含泥量两个方面有所不同： 最大粒径要求：不应超过灰缝的1/41/5 对于砖砌体：D=2.5mm 对于石砌体：D=5.0mm 含泥量较混凝土有所放宽。 4、水：要求同混凝土 5、外加剂：适当加入外加