道路工程材料方便小抄

1、道路工程材料I. 基础知识I. 石料1. 技术性质a) 密度物理性质(1) 真实密度：建材选择、岩石风化研究、地基基础评价、周围岩石压力的胡算标准。(2) 毛体积密度：反应致密程度，空隙发育程度，工程岩体稳定。b) 吸水率(1) 吸水率(2) 饱和吸水率(3) 饱水系数c) 单轴抗压强度力学性质：将石料制成标准试件，保水处理，单轴受压，极限破坏时的单位面积强度。影响内应，孔隙裂隙构造分布；外因，加载速率，试件尺寸，温度湿度。d) 抗冻性试验耐久：多次冻融后，(1) 抗冻系数：之前单轴抗压强度与之后强度的比值。(2) 质量损失率：损失质量与动前质量比。冻融系数大于75%，质量损失率小于2%，抗冻

2、性好。e) 坚固性性试验：浸入硫酸钠溶液，干燥，结晶形成膨胀压力，检测质损率。f) 酸碱性化学性质：取决于SiO2和CaO成分的含量。SiO2酸性酸性：强度高，耐磨好，沥青黏附差碱性：沥青黏附性好g) 粘附性2. 技术分级：以力学性质分级，饱水状态抗压强度、磨耗率。1-4级，数值硬度3. 石料分类a) 组成：(1) 单矿岩：石灰岩(2) 复矿岩：花岗岩b) 成因：(1) 岩浆岩：深成岩，密度大，吸水，抗冻性好；火山岩，多孔质轻保温良好，水泥混合料；喷出岩，介于其间。(2) 沉积岩：通常各向异性，密度小，孔隙率、吸水率大，强度低，耐久性差(3) 变质岩c) 岩石的鉴别：根据岩石外观特征，借助简单

3、工具试剂，用肉眼观察结构性质。J. 集料：混合料=结合料+集料（不同粒径，其骨架、填充作用）1. 分类：粗集料，细集料，矿粉(主要填充)沥青混合料：粗集料2.36mm +水泥混凝土：粗集料4.75mm +主要集料：砾石、碎石、（天然/人工）砂、石屑，工业冶金矿渣2. 技术性质a) 物理性质(1) 表观密度实体+闭口空隙(2) 毛体积密度容量瓶测定(3) 空隙率(4) 粗集料骨架间隙率(5) 细集料棱角性：对抗流动变形、和易性有影响，用间隙法和流动世间法测定。(6) 粗集料针片状颗粒含量：颗粒长厚比小于规定值，容易折断，回旋阻力、孔隙率大，粘附性、和易性、强度降低。(7) 含泥量、泥块含量：降低

4、水化速度、粘合性。(8) 表面特征b) 力学性质(1) 压碎值：标准试件规定条件加荷载，测量粉碎百分比。(2) 磨光值：剔除针片状制成试件，加速磨光，测摩擦系数PSVra耐磨抗滑(3) 冲击值：反应抵抗多次连续冲击载荷，规定方式捶打式样，检测粉碎程度。(4) 磨耗值：测被抹掉的质量。c) 化学性质(1) 集料碱活性：碱硅酸/碱碳酸龄期内因见活性反应发生膨胀。岩相鉴定法，确定碱集料的种类和数量；砂浆长度法确定，碱活性膨胀是否会造成破坏。(2) 有机物含量：延缓水泥硬化过程。3. 矿粉的技术性质a) 密度b) 亲水性：评价矿粉沥青结合的粘附性。c) 塑性指数d) 加热安定性4. 矿质混合料设计a)

5、 集料的级配：各组成颗粒的组成和搭配【细度模量】集料越粗能反映平均粒径，不能反映粒径分布，不能代表级配是否合理b) 矿质混合料的级配理论(1) 级配曲线：连续级配、间断级配(2) 级配理论c) 矿质混合料组成设计基本条件：(1) 各种集料的级配参数；(2) 根据设计要求、技术规范、理论计算确定矿质混合料的目标级配范围。K. 石灰1. 原料2. 生产工艺3. 欠火、过火a) 欠火：碳酸钙分解未完全，CaO含量低，使用粘结力差，颜色发青。原因：石灰岩原料尺寸过大，粒径搭配不当，装料过多，温度不够，时间不足。b) 过火：表征：外表有裂缝，或有玻璃状外壳，体积收缩，密度大，消化缓慢，施工使用是人能消化

6、，造成膨胀，鼓包，剥落裂缝。原因：煅烧时间过长，温度过高。4. 组成、结构：多孔结构。粘结性有效成分：CaO、MgO。氧化钙分为：结合CaO、游离CaO；游离氧化钙：活性（主要有效成分）、非活性（渣化，过烧（粉碎）活性）5. 水化、强度形成机理a) 水化消化：与水反应，熟化。块状生石灰崩解程大量Ca（OH）2。“过烧”：加水过慢不够，已生成的Ca（OH）2包裹在未消化颗粒的周围，使其难以继续消化。解决“过烧”：陈伏半个与月，用一层水，隔离空气。“过冷”：水温过低，反应热少，增加了未消化颗粒。(1) 影响因素(a) 煅烧条件(b) 水化温度(c) 外加剂b) 硬化(1) 干燥硬化：蒸发形成网状孔

7、隙，期间的睡形成毛细管压力附加强度；Ca（OH）2析出形成结晶强度。(2) 碳化：形成碳酸钙，要表向里发展，速度随时间变慢。取决于CO2浓度，石灰浆浓度，接触面积。L. 水泥1. 定义2. 分类按性能用途按矿物组成按技术特性通用专用特种硅酸盐铝酸盐硫酸盐磷酸盐氟铝酸盐火山灰快硬性水化热抗硫酸盐膨胀性耐高温性3. 化学成分、特点硅酸盐水泥3CaO·SiO2C3S35-652CaO·SiO2C2S10-403CaO·Al2O3C3A0-154CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF5-15【C4AF对抗折强度其重要作用】C3SC2SC3AC4AF与水

8、反应速度BCAB水化热BCAB对强度的作用早期BCBB晚期B+ACB耐化学侵蚀BB+CA干缩性中小大小4. 水化、硬化随着水化反应的进行，水泥失去塑性，形成坚硬的水泥石。一般划分为：初始反应期诱导期凝结期硬化期5. 技术性质、标准a) 化学性质MgO游离氧化镁，高温形成方镁石，水化硬化缓慢，体积会发生膨胀，破坏结构导致裂缝<5%SO3随石膏矿化剂加入，少量改善，量大导致膨胀，破坏<3.5%烧失量规定下加热烧失质量，煅烧不佳或潮湿引起。不溶物盐酸中溶解留下的物质，过多影响活性。碱碱集料反应产生膨胀，破坏。<0.46%b) 物理性质(1) 细度：粒径小，水化快，早强高；过细，达到

9、标准稠度耗水大，硬化后收缩变形大，裂缝概率高。(2) 水泥浆净标准稠度：用标准法维卡仪测定。体积安定性、凝结时间按与稠度有关。（类似针入原理）(3) 终凝时间：加水凝结期开始（初凝时间）加水凝结期结束（终凝时间）(4) 体积安定性：反映水泥凝结硬化过程中体积膨胀的均匀程度，一般有游离CaO、MgO、石膏过量导致。雷氏夹法（最终基准）、试饼法。两者皆煮沸。雷氏夹法测定两指针间断间距增大值。(5) 强度：用标准试件（1：3水泥、标准砂，0.5水灰比），达到标准龄期后，测定抗折、抗压强度。水泥型号：早强（R）、普通水泥等级：以强度（MPa）表示。c) 技术指标【水泥！合格不合格！】(1) 废品：Mg

10、O、SO3、初凝时间、安定性任何一项不符合标准；废品水泥严禁使用！(2) 不合格品：细度、烧失量、终凝时间、混合材参量未达标，强度低于指标，产品信息未标注6. 其它水泥a) 掺混合材的水泥(1) 矿渣硅酸盐水泥(2) 火山灰之硅酸盐水泥(3) 粉煤灰硅酸盐水泥M. 沥青1. 石油基分类环烷基>中间基>石蜡基石蜡会对沥青路用性能产生不利影响2. 生产工艺3. 化学组分：性质近似成分分组研究。利用沥青在不同介质中选择溶解分组。a) 三组分分析法b) 四组分分析法c) 组分对沥青性质的影响：(1) 沥青质、胶质饱和分/ 针入度软化点；(2) 极性芳香分/粘附性(3) 沥青质/黏结性、热稳

11、性(4) 胶质/延性4. 胶体结构：沥青质吸引胶质，形成教团核心，弥散在极性低的芳香分饱和分介质中。a) 溶胶型：流动性、可塑性、自愈能力好，高温稳定性差。b) 凝胶型：流动性、可塑性自愈能力、低温变形能力差，高温稳定性好。c) 溶凝胶型一般路用要求：结合之。5. 路用技术性质a) 物理性质(1) 密度(2) 体膨胀系数(3) 介电常数b) 路用性质(1) 粘滞性(a) 绝对黏度(b) 相对粘度(i) 针入度：标准时间，标准温度，标准质量针垂直灌入深度（0.01mm）(ii) 标准粘度试验：规定温度下，从规定口径流出50ml所需要的时间（s）(iii) 软化点：滴落法：固化点到滴落点温度间隔的

12、87.21%；环球软化法：规定方式加热下垂标准距离的温度。(2) 低温性能(a) 延性：做成标准试件规定速度温度下拉断的时拉伸的长度。(b) 脆性(c) 低温劲度、蠕变速率(d) 直接拉伸试验(3) 感温性(a) 针入度指数（PI）(i) 针入度-温感系数A(ii) 针入度指数的确定PI=30/(1+50A)-10PI>+2胶凝特征，不耐久PI<-2温敏感性强-1<PI<+1一般路用(iii) 软化点、当量脆点(4) 加热稳定性(a) 薄膜烘箱加热试验(b) 旋转薄膜烘箱加热试验(c) 压力老化试验(5) 粘弹性(a) 劲度模量：【越大越粘】(b) 动态剪切流变试验c)

13、 其他性质(1) 安全性：加热时油分挥发，遇火发生闪火，闪点、燃点。(2) 溶解度：在三氯乙烯中的溶解率，不溶的物质为沥青性能有害物（沥青碳、似碳物）(3) 含水率：水分过多会在加热时发生“溢锅”，损失材料，引发火灾。需加挥发性溶剂助水蒸发。6. 改性沥青7. 其他沥青a) 煤沥青：组分游离碳、树脂、油分b) 乳化沥青：经过离心、搅拌等工艺使沥青分散在有乳化剂、稳定剂的水中，呈乳状。N. 粉煤灰、其他工业废渣II. 无机混合料I. 水泥混凝土1. 组成2. 特点3. 技术性质a) 施工和易性(1) 和易性：含义流动性、黏聚性、震实性、保水性。(2) 和易性测定方法：(a) 坍落度试验：坍落度流

14、动性【可同时评定黏聚性、保水性】(b) 维勃稠度使用坍落度过小时使用稠度流动性(3) 和易性主要影响因素随数值增大产生的现象【过少过多】内因水灰比流动性小，不易压实成型流动性大，黏聚性保水性不良泌水离析，强度耐久低单位水量缺少粘结，黏聚性差，崩塌离析，不易密实黏聚性保水性差，分层流浆，离析产生裂缝砂率黏聚性保水性差，离析流浆沙起润滑作用，流动性提高表面积大，吸水多水分不足导致流动性下降水泥细度水泥细度吸水流动性降低、改善黏聚性，减轻离析泌水现象集料性质粒径比表吸水吸浆流动性圆形粒料级配优良流动性外加剂减水剂、引气剂主要改善和易性，同时提高强度耐久性外因环境气温、湿度水分蒸发坍落度、流动性时间随

15、着水分蒸发、水化反应进行，流动性降低b) 硬化后力学性质(1) 强度(a) 立方抗压强度(b) 单轴抗压强度(c) 弯拉（抗折）强度(d) 劈裂抗拉强度(2) 影响混凝土强度因素分析内因水泥强度水泥型号混凝土水灰比水灰比混凝土水泥浆用量太少黏聚性不不足,离析,不耐久,易磨光,起粉翻砂太多成本高,干缩大集料特性集料与水泥石强度共同决定混凝土强度外因养护条件养护温度过低水化不反应,冰冻作用破换结构过快水化物不均匀,妨碍进一步水化养护湿度湿度(标准养护湿度)密实度龄期随龄期增长,发展速度减缓施工质量配料准确性、拌和均匀性(3) 变形(a) 弹性变形(b) 徐变变形(c) 温度变形(d) 干缩变形c)

16、 耐久性(1) 抗冻性(2) 抗渗性(3) 耐磨性(4) 碱-集料反应(5)4. 组成设计a) 原料技术要求5. 普通混凝土组成设计a) 确定配合比设计指标：1.施工和易性坍落度；2.配置混凝土强度；3.混凝土耐久性b) 初步配合比设计计算：强度水灰比水量砂率（根据坍落度）单位水泥量粗细集料两（体积法/密度法）c) 实验室调整：根据施工用料、方法在实验室制作试件，校核调整验证。d) 施工配合比：工地实际修正6. 外加剂a) 减水剂：【吸附-分散作用、润滑作用、湿润作用】b) 引气剂c) 缓凝剂d) 早强剂J. 新型水泥混凝土1. 聚合物改性2. 纤维3. 透水性K. 无机结合料稳定材料1. 水

17、泥稳定a) 强度形成机理b) 环境影响因素c) 组成设计2. 石灰稳定3. 二灰稳定III. 有机混合料I. 普通沥青混合料1. 分类a) 煤沥青-石油沥青混合料b) 连续级配-间断级配沥青混合料c) 密集配-半开级配-开级配沥青混合料d) 特粗-粗粒-中粒-细粒-沙粒式混合料e) 热拌沥青-常温沥青-再生沥青混合料2. 组成：粗集料、细集料、矿粉、沥青、外加剂。3. 结构：a) 悬浮-密实结构：黏聚力高，耐久性较好，高温稳定性差。b) 骨架-空隙结构：黏聚力差，耐久性差，高温稳定性好。c) 密实-骨架结构：结合以上，施工和易性差。4. 强度、影响因素a) 强度原理5. 路用性能a) 高温稳定

18、性(1) 评价方法指标(a) 马歇尔稳定度试验：测定混合料试件的破坏荷载和抗变形能力。加压至破坏测定稳定度流质。(b) 车辙试验(c) 高温稳定性主要影响因素：内摩阻（矿质集料嵌锁作用）沥青黏性适当减小沥青用量/高温稳定性b) 低温抗裂性：1.低温骤缩开裂；2.低温收缩疲劳开裂。(1) 估计混合料开裂温度：混合料抗拉强度<温度应力/发生开裂(2) 低温蠕变试验：测恒定荷载下随时间增长的形变，蠕变松弛能力低温抗裂性(3) 低温弯曲试验：测破坏时最大弯拉应变低温柔韧性抗裂性(4) 约束试件的温度应力试验：冻断温度、破坏强度、温度应力曲线斜率、折点温度。(5) 低温抗裂性的主要影响因素：针入度感温性低温劲度模量橡胶类改性/抗裂性c) 耐久性(1) 抗老化性：氧气水紫外线气温孔隙率/老化速度选择耐老化沥青、混合料沥青足量、控制施工加热温度、保证压实。(2) 水稳性：(a) 残留稳定度=马歇尔/浸水马歇尔(b) 水稳评价方法指标(i) 沥青集料黏附性试验