道路工程对原材料的特殊要求实例讲解

1、6.道路工程对原材料的特殊要求实例讲解6.1 砂石集料的级配和技术要求砂石集料在混合料中起骨架或填充作用的材料， 集料分粗集料和细 集料。在沥青混合料中的粗集料指粒径大于 2.36mm的碎石、破碎砾 石、筛选砾石和矿渣等；在水泥混凝土中的指粒径大于 4.75mm的碎 石、破碎砾石、筛选砾石等。级配指集料中各组成颗粒粒径的分配比例， 分配比例通过筛分实验 确定。明确一个概念，就是相邻筛孔筛下的集料的粒径不是均一尺寸 的，还是在大小筛孔尺寸之间的大小颗粒。筛分实验的三个技术指标，（1）分计筛余百分率。某筛孔上的筛后存量（m。占试样总质量（M）的百分率（萌）。ai mi- 100%M（2）累计筛余百

2、分率。某筛孔上的分计筛余百分率（al）,和大于 某筛孔的各分计筛余百分率（伏）之和。Ai ai a?ai（3）通过百分率。通过某筛孔的质量（m）占试样总质量（M）的百分率（pi） R 100 A / M集料颗粒按粒径大小，粗细搭配，有规律的组合，可以得到密度最大空隙最小的混合料，级配曲线愈接近抛物线，则其密度越大。 np 100 d 为最大密度理想曲线的级配组成计算公式，D为矿质混合D料的最大粒径，d为期望计算的某级集料粒径，p为期望计算的某级 集料通过量。n通常在0.30.7之间，公路沥青路面施工技术规范JTGnF4°-2°°4规范中，采用d为横坐标, n等于&

3、#176;.45,则最大密度曲线呈线性关系为一直线，如图案例有A、B、C、D四种集料配合成混合料，各集料的筛分曲线如图所示。求 各种集料的比例。解析A 集料占 28.4%, B 集料占 63.3%-28.4%=34.9% C 集料 86.6%-63.3%=23.3%D 集料占 100%-86.6%=13.4%水泥混凝土配合比设计的主要内容包括：根据经验公式和试验参数确定各组成材料的比例，确定“初步配合比”；按初步配合比在实验室进行试拌，测定混凝土的工作性，如流动性不符合要求，应在水灰 比不变的情况下，增减水泥浆用量，如粘聚性和保水性不符合要求， 应调整砂率，调整后提出“基准配合比”；按基准配合

4、比制备抗弯拉 强度试件，对混凝土进行强度复核，确定满足施工、强度、耐久性和 经济合理的“实验室配合比”也称“设计配合比”；根据施工现场材 料性质、砂石材料颗粒表面含水率，对配合比进行修正，得到“施工 配合比”。主要确定三参数和四组分的量，三参数：水灰比，砂率， 用水量。四组分水泥，水，细集料，粗集料的配合比。按公路水泥混凝土路面施工技术细则JTG/T F30-201旅4.2.4,规定对水灰比和水泥用量的要求。公路等级高速、一级二级三级、四级最大水灰（胶）比0.440.460.48有抗冰冻要求的最大水灰（胶）比0.420.440.46有抗盐冻要求的最大水灰（胶）比0.400.420.44最小单位

5、水泥用量（kg/m3 ）52.5 级30030029042.5 级31031030032.5 级一一315有抗冰冻、抗盐 冻要求的最小单 位水泥用量（kg/m3 ）52.5 级31031030042.5 级32032031532.5 级一一325掺粉煤灰时最小 单位水泥用量（kg/m3 ）52.5 级25025024542.5 级26026025532.5 级一一265有抗冰冻、抗盐 冻要求的掺粉煤 灰混凝土最小单 位水泥用量（kg/m3 ）52.5 级26526025542.5 级280270265公路水泥混凝土路面施工技术细则泥混凝土的砂率JTG/T F30-2014g 4.2.11-1,

6、水砂细度模数2.22.52.52.82.83.13.13.43.43.7砂率sp( %)碎石30-3432-3634-3836-4038-42卵石28-3230-3432-3634-3836-40对混凝土中砂石材料的要求，粗集料采用质地坚硬、耐久、干净的 碎石、破碎卵石或卵石，极重、特重、重交通荷载等级面层水泥混凝 土用粗集料质量不低于II级，中轻交通荷载等级面层水泥混凝土可用田级粗集料。水泥混凝土集料公称最大粒径w 26.5mm 。公路水泥混凝土路面施工技术细则 JTG/T F30-201维3.3.1项次项目技术要求Inm1碎石的压碎值（） <1825302卵石的压碎值（%） <

7、2123263坚固性（按质量损失计）（） <58124针片状颗粒含量（按质量计）（） <815205含泥里（按质里U ）（%） w0.5126泥块含里（按质里U ）（%） <0.20.50.77吸水率（按质量计）（） <1238硫化物及硫酸盐含量（按 SO3质量计）（） <0.5119洛杉矶磨耗损失（） &28323510有机物含量（比色法）合格合格合格11石石抗压强度（MPa）岩浆岩100变质岩80沉积岩6012表观密度（kg/m3 ） >250013松散堆积密度（kg/m3 ） >135014空隙率（） <4715磨光值（） >

8、3516碱活性反应不得有碱活性反应或疑似 有碱活性反应公路沥青路面施工技术规范 JTG F40-200规定表4.8.2,沥青混合料用粗集料质量技术要求如下表：指标单位高速公路和一级公路其他等级公路表向层其它层次砰后的压碎值，<%262830洛杉矶磨耗损失，工%283035表观密度，>kg/m32.62.52.45吸水率（按质里“）,<%2.03.03.0坚固性，%针片状颗粒含量（混合料）%151820其中粒彳交大于9.5mm, %1215其中粒彳5小于9.5mm, %1820水洗法0.075mm颗粒含量，%111软石含量，%355比较水泥混凝土和沥青混凝土中粗集料的技术要求，

9、都要求洁净、 干燥、无风化，但是沥青混合料中的粗集料要求比水泥混凝土中粗集 料的洁净程度高，保证无泥土掺杂，而水泥混凝土中有小量的比例限 制，泥土灰尘对沥青混合料的质量影响远高于对水泥混凝土的影响； 对小于0.075mm颗粒含量沥青混合料有严格规定，填料矿粉的增加 影响沥青混合料的技术性质，而水泥混凝土不作要求；对针片状颗粒 含量（混合料）沥青混合料具体到粒径的大小；氯离子和硫酸盐的含 量对水泥的凝结硬化影响很大，对沥青材料无影响。细集料在水泥混 凝土中和在沥青混凝土中技术要求与粗集料在水泥混凝土中和在沥 青混凝土中技术要求基本相同。6.2 水泥的技术指标各交通荷载等级公路面层水泥混凝土用水泥

10、的成分要求，公路水泥混 凝土路面施工技术细则 JTG/T F30-201维3.1.3。项次水泥成分极重、特重、重交通柿载等级中轻交逋荷载等级1熟料游离氧化钙含量（） &1.01.82氧化镁含量（）5.06.03铁铝酸四钙含量（）152012204铝酸三钙含量（） 7.09.05三氧化硫含量（） 3.54.06碱含量 N a2O+0.658X2OK0.6怀疑集料有碱活性 时为0.6;无碱活性 集料时为1.07氯离子含量（）w0.060.068混合材种类不得掺窑灰、煤肝后、火山灰、烧黏土、煤渣，有抗盐冻要求时不得掺石灰岩粉通用硅酸盐水泥GB 175-200颉定，凡氧化镁、三氧化硫、初凝 时

11、间、安定性中任一项不合格的水泥为废品水泥。各交通荷载等级公路面层水泥混凝土中水泥的物理指标，公路水泥混 凝土路面施工技术细则 JTG/T F30-201维3.1.4。项次水泥物理性能极重、特重、重交通柿载等级中轻交逋荷载等级1出磨时安定性雷氏夹和蒸煮法检验均必须合 格蒸煮法检验必须合 格2凝结时间（h）初凝时间1.50.75终凝时间w10103标准稠度需水量（） v28304比表面积（m2/Kg）3004503004505细度（80 筛余）<1010628d干缩率（） <0.090.107耐磨性（kg/m2） <2.53.0水泥净浆标准稠度采用稠度仪测定，以试锥沉入深度为28

12、mm 士2mm时的净浆为标准稠度，此时的用水量为标准用水量。水泥硬化后体积变化均匀性的物理性能指标，为水泥的体积安定性，影响安定性的因素主要是氧化镁和三氧化硫的含量。6.3 道路沥青的技术指标沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐 色复杂混合物，是高黏度有机液体，外观呈黑色，可溶于二硫化碳。 沥青是一种防水防潮和防腐的有机胶凝材料。 沥青按化学成分相近的 组分，分成与其路用性质有一定联系的几个组分。例如：四组分包括 饱和分、芳香分、胶质和沥青质。三组分包括油分（含蜡），胶质（树脂）, 沥青质。沥青主要可以分为煤焦沥青、石油沥青和天然沥青三种，煤焦沥 青是炼焦的副产品，石油沥青

13、是原油蒸储后的残渣，天然沥青则是储 藏在地下，有的形成矿层或在地壳表面堆积。公路沥青路面施工技术规范JTG F40-200俵4.2.1-1规定，各道路石油沥青等级的适用范围如下表：级适用范围A级沥青各个等级的公路，适用于任何场合和层次。B级沥青1.高速公路、一级公路沥青卜面层及以卜的层次，二级及二级以下公路的各个层 次；2.用做改性沥青、乳化沥青、改性乳化沥青、稀释沥青的基质沥青。C级沥青三级及三级以下公路的各个层次。沥青有三大基本指标为针入度、软化点、延度，另外还有蜡含量、 针入度指数、闪点、溶解度、粘度以及老化后残留针入度比、残留延 度等控制指标。道路石油沥青分级的主要指标是针入度。1、针

14、入度：针入度是反映石油沥青的粘稠度，作为标号的指标。一般根据道路交通等级、气候分区、交通条件、路面类型、在结构层中的层位及受力特点、施工方法确定，以 PT,m,t表示，P为针入度，T 为试验温度，m为标准针的质量包括连杆和祛码100克，t为贯入时 间5秒；2、软化点：软化点是反映沥青的高温稳度性，软化点越高热稳 定性越好。根据公路等级选择沥青等级，并根据沥青标号选择该沥青 等级下对应的软化点。3、10度延度：延度是沥青受到外力的拉伸作用，所能承受的塑性 变形的总能力。对A、B等级沥青有要求，根据沥青标号选择标准， 可作为选择性指标；4、15度延度：与软化点相同，根据公路等级选择沥青等级，根 据

15、沥青标号选择该沥青等级下对应的延度要求。5、60度动力粘度：只对沥青等级 A的石油沥青有要求，根据沥 青标号选择标准，可作为选择性指标。案例1以下沥青改性剂中，专门用于改善沥青低温性能的是（ A ）A.SBR B.SBS C.EVA D.PE解析SBR属于橡胶类改性沥青，可以大幅提高沥青的低温延度，增强韧 度和黏韧度，并不同程度改善沥青的低温性能；SBS属于热塑性橡胶类改性材料, 在改善沥青温度敏感性、提高低温韧性具有显著效果，能显著提高沥青的粘度、 韧度和韧性。常用于改善沥青的高温稳定性；PE、EVA属于热塑性树脂类改性材 料，可以使沥青结合料的常温粘度增大，高温稳定性增加，沥青的强度和劲度

16、 提高，常用于改善沥青的高温稳定性。6.4 实例讲解案例1某一级公路采用水泥混凝土路面，承受重交通荷载等级，按公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D40-2011）表3.0.8水泥混凝土的弯拉强度标准值fr=5.0MPa，试件的样本数为10组，水泥混凝土弯拉强度的变异水平等级低0.05<Cv<0.10 , 0.05采用的原材料p42.5硅酸盐水泥，实测水泥 28天抗折强度为7.5MPa。细集料使用机制砂或天然砂，砂的表观密度为2650Kg/m3 ,细度模数为 3.0。粗集料采用破碎碎石，粒径 531.5mm ,表观密度为2820 Kg/m3 ,振实密度为1710 Kg/m3。外加剂

17、为减水剂，外加剂用量为 0.7%,减水率为10%。经实验测定刚拌和后的水泥混凝土的密度为2500Kg/m3。现场碎石混凝土摊铺采用滑模施工。一级公路位于寒冷地区，有抗冰冻的要求。测得堆料场的细集料含水率比实验室含水率大3%,堆料场的粗集料含水率比比实验室含水率大1%。计算水泥混凝土的配合比。解析（一）计算初步配合比1） 按公路水泥混凝土路面施工技术细则（ JTGT F30-2014 4.2.2条，确定试配配制强度。-fr- ts1 1.04Cv%为面层水泥混凝土配制28天弯拉强度均值（MPa）。按公路水泥混凝土路面施工技术细则（ JTGT F30-2014表4.2.2-3,结合实际试件实验结果

18、Cv=0.07 MPa。按(JTGT F30-2014 表 4.2.2-2 ,样本标准差 S=0.3 MPa。按(JTGT F30-2014表4.2.2-1，保证率系数t =0.46。.fr5fc r ts 0.46 0.3 5.53MPa1 1.04Cv 1 1.04 0.072）按公路水泥混凝土路面施工技术细则（ JTGT F30-2014 4.2.11条，确定水灰比。CW0104.97 0.309SL 11.27 0.61SPWW0为不掺外加剂和掺合料的混凝土的单位用水量（Kg / m3）;SL为新拌混凝土的塌落度（mm）;Sp为砂率；按 JTGTF 30 2014表4.2.11 1 砂

19、率为 36%。现场碎石混凝土摊铺采用滑模施工，新拌混凝土的塌落度为20mm。按（JTGT F30-2014表4.2.4,有抗冰冻的要求，确定水灰比为 0.40。C .3）单位用水量 Wo104.97 0.309Sl 11.27一 0.61Sp =104.97+0.309 X 20+11.27 XW2.5+0.61 X 0.36=139.545Kg 按按（JTGT F30-2014 表 4.2.11-2 最大单位用水量为 160Kg/m3 ,取单位用水量 W0=140Kg。4） 水泥用量 C0=W0X C/W=140X 2.5=350Kg,5）添加剂用量 A0=C0X 0.7%=350X 0.7

20、%=2.45Kg6）细集料砂用量 S0=（Mp-W0-C0-A0） X Sp=（2500-140-350-2.45） X 0.36=722.72Kg （刚拌和后的水泥混凝土的密度Mp=2500Kg/m3 ）7）粗集料碎石用量 G0=Mp- W0-C0-S0-A0=2500-140-350-722.7-2.45=1284.85 Kg8）各组成材料的配合比水泥：水：砂：碎石:添加剂 =350:140:722.72:1284.85: 2.45=1:0.4:2.065:3.67: 0.007（二）试拌调整，提出基准配合比根据水泥：水：砂：碎石：添加剂 =1:0.4:2.065:3.67: 0.007初

21、步配合比，采用实际施工材料进行试拌，测得塌落度为25mm满足工作性要求，初步配合比可以作为基准配合比使用。基准配合比为水泥：水：砂：碎石：添加剂 =1:0.4:2.065:3.67: 0.007。（三）混凝土配合比的试配、调整、确定实验室配合比（1）调整水灰比为 0.38 ,用水量 Wb=140Kgo 水泥用量 Cb=WbX C/W=140/0.38=368.4Kg 。添力口 齐1J 用 量 Ab=Cb X 0.7%=368.4 X 0.7%=2.58Kg。砂率为 36% , Sb=（Mp-Wb-Cb-Ab） XSp=(2500-140-368.4-2.58) X 0.36=716.05Kg 。 Gb=(Mp-Wb-Cb-Ab-Sb)=1272.97Kg 。配合比为水泥：水：砂：碎石：添加剂 =368.4:140:716,05:1272.97:2.58=1:0,38:1.944:3.455: 0,007。试拌材料用量为：0.03m3,水泥：水：砂：碎石：添加剂 =11.052:4.2:21,48:38,