道路建筑材料

绪论课前介绍：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。成绩评定包括几方面：1、平时作业完成情况及考勤；2、期中考试及期末考试成绩；3、试验操作完成情况等。一、本课程的研究内容与任务（一）内容：本课程中主要学习以下几种建筑材料：1、砂石材料（1）人工开采的岩石（石料）和轧制的碎石（集料）（2）天然风化的松散颗粒（砂、石屑）什么是有机和无机？【无机物】无机物是无机化合物的简称，通常指不含碳元素的化合物。少数含碳的化合物，如一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐、氰化物等也属于无机物。无机物大致可分为氧化物、酸、碱、盐等。

【有机物】有机物通常指含碳元素的化合物，或碳氢化合物及其衍生物总称为有机物。说明1.有机物是有机化合物的简称。2.有机物一般难溶于水，易溶于有机溶剂，熔点较低。绝大多数有机物受热容易分解、容易燃烧。有机物的反应一般比较缓慢，并常伴有副反应发生。3.有机物种类繁多，目前人类已知的有机物达900多万种，数量远远超过无机物。可分为烃和烃的衍生物两大类。根据有机物分子中所含官能团的不同，又分为烷、烯、炔、芳香烃和醇、醛、羧酸、酯等等。根据有机物分子的碳架结构，还可分成开链化合物、碳环化合物和杂环化合物三类。通俗的说（不严谨）：含碳的为有机不含碳的为无机如燃烧东西烧完后被烧掉的就是有机剩下的就是无机2、无机结合料及其制品无机结合料：通常分为以下几种：（1）石灰（2）水泥无机结合料制品：（1）水泥混凝土（2）半刚性路面材料3、有机结合料及其混合料有机结合料主要指沥青类材料，如：石油沥青，乳化沥青和改性沥青等。有机结合料混合料主要指：（1）沥青混凝土（2）沥青碎石（3）各种新型沥青混合料4、高分子聚合物材料：主要包括塑料、合成橡胶、合成纤维等。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。5、钢材和木材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。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。（二）课程学习任务：1、论述材料组成、结构、技术性质与它们之间的关系；2、论述材料的检验方法（举例水泥凝结时间测定方法）；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）。（三）课程学习目的：1、掌握各种材料的技术性能，包括：力学性质、物理性质、化学性质及工艺性质等；2、选择、鉴定材料：能够结合工程实际情况，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；3、能正确使用材料（如石灰的消化、水泥应用贮存等）二、建筑材料应具备的工程性质1、力学性质：指材料抵抗车辆荷载复杂力系综合作用的性能。通过测定材料的各种强度指标及耐磨、抗变形指标来反映。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。2、物理性质：通过测定材料的各种物理常数来反映。（1）物质指标：如材料的密度、孔隙率、含水量（2）温度稳定性：如沥青软化点、脆点等。（3）水稳定性等：如沥青混合料的残留稳定度等。3、化学性质：指材料抵抗各种周围环境对其化学作用的性能。研究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；沥青的化学成分及其变化规律。4、工艺性质：是指材料适合于按一定工艺要求加工的性能。

混凝土的流动性材料四个性质之间是相互制约、相互联系的。三、建筑材料与路桥工程的关系1、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。2、材料的使用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。3、新材料与新结构、新工艺之间的关系用桥梁跨径的变化及路面材料的变化来分析四、道路建筑材料的发展状况五、道路建筑材料的检验方法和技术标准（一）检验方法：室内、室外及模拟试验方法。（二）检验内容（室内）包括四个方面1、物理性质试验；2、力学性质试验；3、化学性质试验；4、工艺性质试验。（三）道路材料质量的标准化与技术标准国家标准GB3935．l-83标准化基本术语第一部分对标准作如下定义：“标准是对重复性事物和概念所做的统一规定。它以科学、技术和实践经验的综合成果为基础，经有关方面协商一致，由主管机构批准，以特定形式发布，作为共同遵守的准则和依据。”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：GB

指国家标准JTJ

交通部门基本建设方面的规范JC

建材行业标准SH

石油化工行业标准YB

黑色冶金行业标准标准符号举例：JTGE41—2005公路工程岩石试验规程标准符号编号—制定修订年份标准名称公路工程标准体系中标准的代码：

JTG：交、通、公（路）三字汉语拼音的第一个字母E—标准类别的排序，用字母表示。A—综合；B—基础；C—勘测；D—设计；

E—检测F—施工；G—监理；H—养护与管理41—该类标准的序号六、本课程的要求本课程为考试课、完成学习后将有两门成绩，即理论成绩和实操成绩。建筑材料课在本专业中的位置：是路桥专业的重点课程第一节砂石材料的技术性质概述：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）、工业冶金矿渣第一章砂石材料天然石材是采自地壳，不经过加工或经过机械加工的天然岩石所制得的材料。这种石材具有较高的抗压强度、耐久性、耐磨性，产源分布广，便于就地取材。但石材性质较脆、抗拉强度低、表观密度大、硬度较高、开采加工困难。我国有丰富的天然石材资源，广泛用于公路与桥梁工程中，如重质致密的块状石材是主要的砌体材料，常用于砌筑基础、桥涵、挡土墙、护坡、沟渠等；经人工加工成不同粒径的碎石及自然条件作用形成的卵石、则广泛用做混凝土骨料。有些岩石是生产各种建筑材料的原料，例如，石灰石、天然石膏等是生产硅酸盐水泥、石灰、石膏等胶凝材料的原料。天然岩石根据生成条件可分为三大类：1、岩浆岩又称火成岩，是由地壳内的岩浆冷凝而成。在地壳深处生成的称为深成岩，如花岗岩、正长岩、闪长岩等；由岩浆喷出地面后冷凝而成的称为喷出岩，如玄武岩、安山岩、辉绿岩等。2、沉积岩又称水成岩，是岩浆岩经风化作用后再经沉积胶结而成。它包括化学沉积，如石膏、石灰岩、白云岩等；有机沉积，如贝壳岩、白垩、硅藻土等；机械沉积，如砂、砾石、砂岩、角砾岩等。3、变质岩由岩浆岩、沉积岩经过高温、高压作用变质后形成的岩石。这种岩石比沉积岩更致密，如片麻岩、大理岩、石英岩等。常用岩石类型：(1)花岗岩(2)玄武岩(3)辉长岩(4)石灰岩(5)砂岩(6)石英岩(7)片麻岩一、岩石的技术性质主要从物理性质、力学性质、化学性质三方面进行评价。1、物理性质：包括物理常数、吸水性和抗冻性（耐久性）等。1）物理常数石料最常用的物理常数是密度和孔隙率。这些物理常数与石料的物理、力学性质有着密切的关系，在选用石料、进行混凝土配合比计算时，这些物理常数也是重要的设计参数石料的物理常数是反映材料矿物组成、结构状态和特征的参数。虽然石料中不同的矿物以不同的排列方式形成各种结构，但是从质量和体积的物理观点出发，其组成结构主要是由矿物质实体和孔隙(包括与外界连通的开口孔隙和内部的闭口孔隙)所组成，见图l一1。①真实密度真实密度是指在规定条件下，烘干石料矿质实体单位真实体积的质量，用

t

表示，按照下列公式计算。因故式中：ρt——石料的真实密度，g／cm3；

ms—石料矿质实体的质量，g；

Vs—石料矿质实体的体积，cm3。计算石料真实密度，需要测定石料矿质实体的真实体积。试验时，将已知质量的干燥石料磨成细粉，全部通过0.315mm的筛孔后，用“密度瓶”测定其真实体积Vs。

②毛体积密度：毛体积密度是指在规定条件下，烘干石料矿质实体包括孔隙(闭口、开口孔隙)体积在内的单位毛体积的质量，由下列公式计算。式中：ρb——石料的毛体积密度，g／cm3；

ms——石料矿质实体的质量，g；

Vs——石料矿质实体的体积，cm3；

Vn——石料矿质实体中闭口孔隙的体积，cm3；

Vi——石料矿质实体中开口孔隙的体积，cm3。②毛体积密度：毛体积密度是指在规定条件下，烘干石料矿质实体包括孔隙(闭口、开口孔隙)体积在内的单位毛体积的质量，由下列公式计算。式中：ρb——石料的毛体积密度，g／cm3；

ms——石料矿质实体的质量，g；

Vs——石料矿质实体的体积，cm3；

Vn——石料矿质实体中闭口孔隙的体积，cm3；

Vi——石料矿质实体中开口孔隙的体积，cm3。测定方法：可用静水称量法、量积法，亦可用蜡封法测定。据调查，在公路系统中，绝大多数单位采用静水称量法，少数用量积法，而蜡封法只在特殊情况下采用。上述三种方法各有明显的优点。静水称量法可以连续测定多种指标，但某些岩石受到限制；蜡封法适用于各种岩石和不规则试样，但测试技术较烦；量积法测试技术简易，但必须制备具有一定精度的规则试样。三种方法的测试成果，从理论上讲差别不大。③孔隙率：孔隙率是指石料孔隙体积占石料总体积(包括开口孔隙和闭口孔隙体积)的百分率，由下列公式计算。

石料内部独立且封闭的孔隙实际上是不吸水的，只有那些开口且以毛细管连通的孔隙才是吸水的。孔隙构造相同的石料，孔隙越大，吸水率越大。

开口孔隙又有大小之分，常压下，岩石吸水时，水只能进入大开口孔隙，只有在高压或真空条件下，水方能进入闭孔隙和小开口孔隙。岩石的空隙性指标一般不能实测，根据干密度和颗粒密度可计算总孔隙率，其它孔隙率常需通过干密度和吸水性指标换算求得。一般提到的岩石孔隙率系指岩石总孔隙率。岩石因形成条件及其后期经受的变化和埋藏深度不同，孔隙率变化范围很大，可自小于百分之一至百分之几十，新鲜的结晶岩类的孔隙率一般小于3％，而沉积岩则较高，为1％一10％，但有些胶结不良的砂砾岩，孔隙率可达10％一20％，甚至更大。2)吸水性：指岩石在规定条件下吸水的能力。用吸水率和饱和吸水率表示。岩石吸水率采用自由吸水法测定，饱和吸水率采用煮沸法或真空抽气法测定。(1)吸水率：20℃±2℃和大气压状态下，吸水质量的百分率。(2)饱水率：20℃±2℃，真空条件下，吸水质量的百分率(3)饱水系数：Kw=wa/wsa

(0.01)

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，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。饱水系数，它是评价岩石抗冻性的一种指标。一般来说，岩石的饱水系数为0.5—0.8。饱水系数愈大，说明常压下吸水后留余的空间有限，岩石愈容易被冻胀破坏。因而岩石的抗冻性就差。3）抗冻性：抗冻性是指石料在饱水状态下，能够经受反复冻结和融化而不破坏，并不严重降低强度的能力。岩石抗冻性对于不同的工程环境气候有不同的要求。冻融次数规定：在严寒地区(最冷月的月平均气温低于-15℃)为25次；在寒冷地区(最冷月的月平均气温低于-15℃--5℃)为15次。石料抗冻性的室内测定方法有直接冻融法和硫酸钠坚固性法。两种方法均需要将石料制成直径和高均为50mm的圆柱体试件，或边长为50mm的正立方体试件，在105士5℃的烘箱中烘至恒重，并称重。试验时首先使试件吸水达到饱和状态，然后置于-15℃低温箱中。冻结4h后取出试件，放入20±5℃的水中融解4h，如此为一个冻融循环过程。经历规定的冻融循环次数(如10次、15次、25次及50次)后，详细检查石料试件有无剥落、裂缝、分层及掉角现象，并记录检查情况。将冻融试验后的试件再烘至恒重，称其质量，然后测定石料的抗压强度，并分别计算石料的冻融质量损失率和冻融系数。

冻融质量损失率：冻融系数：（由于硫酸钠结晶后体积膨胀，产生犹如水结冰相似的作用，使石料孔隙壁受到压力，也是测定石料抗冻性的方法。）当水在石料孔隙内结冰时，体积膨胀约9％。如果孔隙处于吸水饱和状态下，水的结冰就给孔隙壁以很大的内压力，严重时导致石料的边角崩裂。岩石的抗冻性与其矿物成分、结构特征有关，而同岩石的吸水率指标关系更加密切。大开口孔隙越多，亲水性和可溶性矿物含量越高时，岩石的抗冻性越低；反之，越高。判断岩石抗冻性能好坏有三个指标，即(1)冻融后强度变化；(2)质量损失；(3)外形变化。一般认为，抗冻系数大于75％，质量损失率小于2％时，为抗冻性好的岩石；吸水率小于0.5％，软化系数大于0.75以及饱水系数小于0.8的岩石，具有足够的抗冻能力。对于一般公路工程，往往根据上述标准来确定是否需要进行岩石的抗冻性试验。2、力学性质在结构工程中，石料应具备一定的抗压、抗剪、抗弯强度，以及抵抗荷载冲击、剪切和摩擦作用。本节中主要介绍石料的抗压强度和磨耗率，这两项指标用于评价石料技术等级。1）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）（1）测试方法我国现行《公路工程石料试验规程》(JTGE41--2005)中，采用单轴加载的方法对规则形状的石料试样进行抗压强度试验。路面工程用的石料试件尺寸为边长50±2mm的正方体或直径与高均为50±2mm的圆柱体。桥梁工程用的石料试件为边长70±2mm的立方体。按标准方法对试件进行饱水处理后施加荷载（加荷速率为0.5MPa/s-1.0MPa/s），直至破坏，石料的抗压强度和软化系数按下式计算。抗压强度：式中：R——石料的抗压强度，MPa：

P——试验时石料试件破坏时的极限荷载，N；

A——石料试件的受力截面积，mm2。软化系数：式中：KP——软化系数：

Rw——石料试件饱和状态下的单轴抗压强度，MPa

；

Rd——石料试件烘干状态下的单轴抗压强度，MPa

。岩石的抗压强度是岩石力学性质中最重要的一项指标．它是岩石强度分级和岩性描述的主要依据。2）磨耗性：指石料抵抗撞击、边缘剪力和磨擦等联合作用的性能，以磨耗率表示。试验方法按《公路工程集料试验规程》(JTGE42—2005)采用洛杉矶式磨耗试验。①洛杉矶式磨耗试验：将一定质量且有一定级配的石料试样和钢球置于搁板式试验机中，以30～33r/min的转速转动至要求次数停止，取出试样过筛（1.7mm方孔筛），用水洗净留在筛上的试样，烘至恒重并称其质量，石料的磨耗率采用下式计算。式中：Q磨——石料的磨耗率，％。m1——装入试验机圆筒中的石料试样质量，g；m2——试验后在1．7mm筛上洗净烘干的试样质量，g。3、化学性质按克罗斯的分类法，根据SiO2含量，将石料划分为①酸性岩SiO2>65%，如花岗岩、石英岩等；②中性岩52%≤SiO2≤65%，如闪长岩、辉绿岩等；③碱性岩SiO2<52%，如石灰岩、玄武岩等。所以在选择与沥青结合的岩石时，应考虑岩石的酸碱性对沥青与岩石黏结性的影响。选用岩石应尽量选用碱性岩石。由于碱性岩石与沥青具有较强的黏附力，组成沥青混合料可得到较高的力学强度。在缺少碱性岩石的情况下，也可采用酸性岩石代替，但必须对沥青或粗集料进行适当的处理，以增加混合料的黏聚力。此外，在道路路面和机场道面工程实践中发现，当石料以集料的形式应用于水泥混凝土中时，某些含有活性二氧化硅或活性碳酸盐成分的集料会与水泥中的碱性氧化物发生化学反应，称“碱一集料反应”。这种反应会对混凝土结构强度和稳定性产生非常不利的影响。三、集料的技术性质集料是由不同粒径矿质颗粒组成的混合料，它包括各种天然砂、人工砂、卵石和碎石，以及各类工业冶金矿渣。集料按其粒径范围分为粗集料和细集料。在水泥混凝土中粗细集料的分界尺寸4.75㎜,但在沥青混合料中，该尺寸界限通常为2.36mm。粗、细集料在混合料中分别起骨架和填充作用，由于所起的作用不同，对它们的技术要求也有所不同。碎石卵石

砂矿渣（一）粗集料的技术性质课题:粗集料的技术性质教具用品

:相关试验仪器教学目的:了解粗集料的物理、力学性质的含义及测定、评价方法重点难点:粗集料的表观密度、堆积密度及筛分试验物理性质：1）物理常数集料是矿质颗粒的散状混合物，其体积组成除了包括矿物及矿物间孔隙外，还包括矿质颗粒之间的空间，称为空隙。集料的质量与体积的关系见图所示：（1）表观密度粗集料表观密度是指在规定条件（105℃±5℃烘干至恒重）下，单位表观体积（包括矿质实体和闭口孔隙体积）的质量。测定粗集料表观体积时，需将已知质量的干燥粗集料浸水，使其开口孔隙吸饱水，然后称出饱水后粗集料在水中的质量，两者之差即为粗集料的包括闭口孔隙在内的粗集料表观体积。

式中：ρa——石料的表观密度，g／cm3；ms——石料矿质实体的质量，g；Vs——石料矿质实体的体积，cm3；Vn——石料矿质实体中闭口孔隙的体积，cm3。②毛体积密度：是指在规定条件下，烘干粗集料矿质实体包括孔隙(闭口、开口孔隙)体积在内的单位毛体积的质量，由下列公式计算。式中：ρb——粗集料的毛体积密度，g／cm3；

ms——粗集料矿质实体的质量，g；

Vs——粗集料矿质实体的体积，cm3；

Vn——粗集料矿质实体中闭口孔隙的体积，cm3；

Vi——粗集料矿质实体中开口孔隙的体积，cm3。（3）堆积密度集料是没有固定形状的混合物，其体积和形状取决于装填容器。堆积密度是指烘干集料颗粒矿质实体的单位装填体积(包括集料颗粒间空隙体积、集料矿质实体及其闭口、开口孔隙体积)的质量。

ρ——粗集料的堆积密度，g／cm3

ms——粗集料颗粒矿质实体的质量，g；

Vs——粗集料颗粒矿质实体的体积，cm3；Vn

、Vi—为粗集料颗粒矿质实体中闭口和开口孔隙的体积，cm3；

Vv——粗集料颗粒间的空隙体积，㎝3。集料的堆积体积是将干燥的散粒集料试样装入规定尺寸的容器来测定的，堆积密度的大小取决于颗粒排列的松紧程度，即取决于装样方式。根据装样方法的不同，集料的堆积密度分为自然堆积密度、振实密度和捣实密度。自然堆积密度是指以自由落入方式装填集料，所测的密度又称松装密度；振实密度是将集料分三层装入容器筒中，在容器筒底部放置一根直径25mm的圆钢筋，每装一层集料后，将容器筒左右交替颠击地面25次；捣实密度是将集料分三层装入容器中，每层用捣棒捣实25次。振实密度和捣实密度又可称作紧装密度。（4）空隙率：是指集料在某种堆积状态下的空隙体积(含开口孔隙)占粗集料总体积（堆积体积）的百分率。式中：n——集料的空隙率，％；

ρ——集料的堆积密度，g／㎝3；

ρa——集料的表观密度，g／㎝3。空隙率反映了集料的颗粒间相互填充的致密程度。试验结果表明，在松装和紧装状态下，粗集料的空隙率范围分别为43％～48％和37%～42%；细集料空隙率范围分别为35％～50％和30％～40％。2）级配:是指集料中各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况。级配对水泥混凝土及沥青混合料的强度、稳定性及施工和易性有着显著的影响，级配设计也是水泥混凝土和沥青混合料配合比设计的重要组成部分。

级配是通过筛分试验确定的。对水泥混凝土用粗集料可采用干筛法筛分试验，对沥青混合料及基层用粗集料必须采用水洗法筛分试验。筛分试验就是将粗集料经过一系列筛孔尺寸的标准筛(标准筛为方孔筛），测出各个筛上的筛余量，根据集料试样的质量与存留在各筛孔上的集料质量，就可求得一系列与集料级配有关的参数一一①分计筛余百分率；②累计筛余百分率；③通过百分率。粗集料的筛分试验中采用的标准套筛尺寸范围及试样质量与细集料筛分试验有所不同，但级配参数的计算方法与细集料相同，详见“细集料的技术性质”内容。

3)坚固性对已轧制成的碎石或天然卵石亦可采用规定级配的各粒级集料，按现行试验规程《公路工程集料试验规程》(JTGE42—2005)选取规定数量，分别装在金属网篮浸入饱和硫酸钠溶液中进行干湿循环试验。经5次循环后，观察其表面破坏情况，并用质量损失百分率来计算其坚固性(也称安定性)。

2．力学性质粗集料力学性质主要是压碎值和磨耗率；其次是抗滑表层用集料的三项试验，即磨光值、道瑞磨耗值和冲击值。1)压碎值：粗集料压碎值是集料在逐渐增加的荷载下，抵抗压碎的能力。它作为相对衡量集料强度的一个指标，用以评价其在公路工程中的适用性。

按《公路工程集料试验规程》(JTGE42--2005)的规定，粗集料压碎值试验是将9.5~13.2mm集料试样约3kg装入压碎值测定仪的金属筒内，放在压力机上，在10min左右时间内均匀地加荷至400kN，稳压5s然后卸载，称其通过2.36mm的筛余质量。式中：Q’a—集料的压碎值，％；

m0—试验前试样的质量，g；

m1—试验后通过2.36mm筛孔的细料质量，g。

数字式压力试验机压碎值测定仪2)磨光值(PSV）在现代高速行车条件下，要求路面集料既不要产生较大的磨损，也不要被磨光，也就是说对路面粗糙度提出了更高的要求。集料磨光值是反映集料抵抗轮胎磨光作用能力指标，是利用加速磨光机磨光集料并以摆式摩擦系数测定仪测得的磨光后集料的摩擦系数值来确定。集料磨光值愈高，表示其抗滑性愈好。用高磨光值的石料来铺筑道路路面表层，可以提高路表的抗滑能力，保障车辆的安全行驶。

3)冲击值(AIV)

冲击值是反映集料抵抗多次连续重复冲击荷载作用的性能，可采用冲击试验仪测定。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集料非常重要。冲击试验方法是选取粒径为9.5—13.2mm的集料试样，用金属量筒分三次捣实的方法确定试验用集料数量，将集料装于冲击值试验仪的盛样器中，用捣实杆捣实25次使其初步压实，然后用质量为13.75kg±0.05kg的冲击锤，沿导杆自380mm±5mm处，自由落下锤击集料并连续锤击15次，每次锤击间隔时间不少于1s。将试验后的集料用2.36mm的筛子筛分并称量。式中：AIV--集料的冲击值(％)；

m--试样总质量(g)；

m1--冲击破碎后通过2.36mm的试样质量(g)。该值越小，表明集料的抗冲击性能越好。4)磨耗值(AAV)

集料磨耗值用于评定抗滑表层的集料抵抗车轮撞击及磨耗的能力。按我国现行试验规程《公路工程集料试验规程》(JTGE42—2005)采用道瑞磨耗试验机来测定集料磨耗值。其方法是选取粒径为9.5-13.2mm的洗净集料试样，单层紧排于两个试模内(不少于24粒)，然后用细砂填平空隙吹去多余砂并用环氧树脂砂浆填充密实。经养护24h，拆模取出试件，准确称出试件质量，试件、托盘和配重总质量为2000g士10g。将试件安装在道瑞磨耗机附的托盘上，道瑞磨耗机的磨盘以28-30r／min的转速旋转，磨500转后，取出试件，刷净残砂，准确称出试件质量。式中：AAV—集料的道瑞磨耗率；

m1—磨耗前试样的质量，g；

m2—磨耗后试样的质量，g；

ρs—集料的表干密度，g／cm3。集料磨耗值愈高，表示集料耐磨性愈差。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。（二）细集料的技术性质课题:细集粒的技术性质教具用品:

相关试验仪器教学目的:了解细集料的各项技术性质及测定方法重点难点:细集料的级配（二）细集料的技术性质定义：在沥青混合料中，指粒径小于2.36mm天然砂，人工砂及石屑。在水泥混凝土中，指粒径小于4.75mm的天然砂、人工砂。分类：1、天然砂：由岩石在自然条件下风化形成的。天然砂通常包括以下几种类型：（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。2、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。1、物理常数：细集料内部结构特征与粗集料的一致，只是粒径大小不同，故其质量与体积之间的关系图与粗集料的一致，各物理常数的含义亦与粗集料的相同。（略）2、级配:是指集料中各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况。是通过筛分试验确定的。对水泥混凝土用细集料可采用干筛法筛分试验，如需要也可采用水洗法筛分。对沥青混合料及基层用细集料必须采用水洗法筛分试验。（注：对沥青路面来说，矿料级配中0.075mm通过率至关重要，所以在对细集料筛分时要求进行水筛，以准确测定0.075以下部分的含量，这对于石屑等粉尘含量大的材料影响更大。而对水泥混凝土用砂，因考虑到级配的影响不大，故仍保留原来的干筛方法。）筛分试验是将预先通过9.5mm筛(水泥混凝土用天然砂)或4.75mm筛(沥青路面及基层用的天然砂、石屑、机制砂等)的试样，称取500g(M)置于一套孔径为4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm的方孔筛上，分别求出试样存留在各筛上的质量，即筛余量．然后按下述方式计算其有关级配参数。级配对水泥混凝土及沥青混合料的强度、稳定性及施工和易性有着显著的影响，级配设计也是水泥混凝土和沥青混合料配合比设计的重要组成部分。集料用标准筛均以方孔筛为准，相应的筛孔尺寸依次为:75mm、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。粒径的定义：集料颗粒的大小（粗细）程度，亦称粒度。集料最大粒径：指集料的100%都要求通过的最小标准筛筛孔尺寸。集料公称最大粒径：指集料可能全部通过或允许有少量不通过(一般容许筛余不超过10%)的最小标准筛筛孔尺寸。这两个定义涉及的粒径有着明显区别，通常集料公称最大粒径比最大粒径要小一个粒级。但在实际使用过程中、甚至在一些书本资料上也经常不加严格区别，容易引起混淆。实际工程中所指的最大粒径往往是指公称最大粒径，这一点在今后的应用中要加以区分。（1）分计筛余百分率:ai——各号筛的分计筛余百分率(％)，0.1%;mi——某号筛上的筛余质量(g);M——集料试样的总质量，g。（2）累计筛余百分率:各号筛的累计筛余百分率为该号筛及大于该号筛的各号筛的分计筛余百分率之和，准确至0.1％。（3）通过百分率:指100减去该号筛的累计筛余百分率之差，准确至0.1％。即通过某号筛的试样质量占试样总质量的百分率。3、粗度：用于评价细集料粗细程度的指标，通常用细度模数（细度模量）表示，准确至0.01。

Mx——砂的细度模数；A0.15、A0.3

、…、A4.75——分别为0.15mm、0.3mm、…、4.75mm筛的累计筛余百分率（%）。细度模数愈大，表示细集料愈粗。砂按细度模数分为粗、中、细三种规格。砂的粗度分类：

Mx=3.7～3.1为粗砂

Mx=3.0～2.3为中砂

Mx=2.2～1.6为细砂细度模数虽能表示砂的粗细程度，但不能完全反映出砂的颗粒级配情况，因为相同细度模数的砂可有不同的颗粒级配。因此，要全面表征砂的颗粒性质，必须同时使用细度模数和级配两个指标。[例1-1]

工地现有砂500g，筛分试验后的筛分结果如表所示。计算该砂的细度模数，并评价其粗细程度。[解]按题所给筛分结果计算如表:

筛孔尺寸（mm）9.54.752.361.180.60.30.15盘底筛余量（g）010204510013515535筛孔尺寸（mm）9.54.752.361.180.60.30.15盘底筛余量（g）010204510013515535分计筛余百分率（%）02492027317累计筛余百分率（%）02615356293100通过百分率（%）100989485653870根据公式计算细度模数：由于细度模数为2.05在2.2~1.6之间，所以，此砂为细砂。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。第二节矿质混合料的组成设计课题:矿质混合料的组成设计教具用品:相关试验仪器教学目的:了解矿质混合料的组成设计原理及设计方法重点难点:图解法及级配曲綫的绘制1—2矿质混合料的组成设计概述矿质混合料颗粒级配应满足的基本要求：1、最小空隙率：即使不同粒径的各级矿质集料按一定的比例搭配后，应有最大密实度。2、最大磨擦力：各级矿质集料在进行比例搭配时，应使各级集料排列紧密，形成一个多级空间骨架结构，且具有最大的摩擦力。矿质混合料组成设计内容：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）级配类型先讲级配曲线1、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、间断级配是在矿质混合料中剔除其中一个分级或几个分级而形成的不连续的混合料。（二）级配理论①最大密实度曲线理论Y连续级配②粒子干涉理论Y连续、间断级配1、富勒理论级配曲线愈接近抛物线时，则其密度愈大。因此．当级配曲线为抛物线时为最大密度曲线。（当粒径d等于最大粒径D时，矿质混合料的通过率等于100％，即。）2、泰波理论

通常取n=0.3—0.6。3、魏矛斯粒子干涉理论二、级配曲线范围的绘制矿质混合料按级配理论公式计算出各粒级的通过百分率，以粒径(mm)为横坐标，以通过百分率为纵坐标，绘制理论级配曲线。但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因素影响，使所配制的混合料往往不可能与理论级配完全相符合。因此，必须允许配料时的合成级配在适当的范围内波动，这就是“级配范围”。常坐标，级配曲线明显造成前疏后密，不便绘制和查阅，为此，通常用半对数坐标代替，即横坐标颗粒粒径(即筛孔尺寸)采用对数坐标，而纵坐标通过百分率采用常坐标．L总=12.78mmL50=8.933mm设计依据(已知条件）：①各种集料的筛分结果②按规范要求的级配范围即标准级配（一）试算法1.基本原理试算法适用于2—3种集料组成的混合料，是最简单的一种方法。此方法的基本原理是，现有几种矿质集料，欲配制成某一种符合一定级配要求的矿质混合料，在决定各组成集料在混合料中的比例时先假定混合料中某种粒径的颗粒是由某一种对这一粒径占优势的集料成，而其他各种集料中不含有此粒径。这样即可根据各个主要粒径去试算各种集料在混合料中的大致比例，再经过校核调整，最终获得满足混合料级配要求的各集料的配合比例。

三、矿质混合料的组成设计方法例如现有A、B、C三种集料，欲配制成某一级配要求的混合料M。确定这三种集料在混合料M中的配合比例(即配合比)，按题意作下列两点假设：①设X、Y、Z为A、B、C三种集料组成矿质混合料M的配合比例，则：

X+Y+Z=100②又设混合料M中某一级粒径(i)要求的含量为aM（i），A、B、C三种集料在原来级配中此粒径(i)颗粒的含量分别为aA（i），aB（i），aC（i），则

aA（i）·X+aB（i）·Y

+aC（i）·Z=aM（i）

2．计算步骤(1)由假设①，混合料M中某一级粒径(i)主要由A集料所提供(即A料占优势)，而忽略其他集料在此粒径的含量，这样即可计算出A料在混合料中的用量比例。按假设①得aB（i）=

aC（i）=0,代入式aA（i）·X+aB（i）·Y

+aC（i）·Z=aM（i）得aA（i）·X=aM（i），故：(2)由假设②，混合料M中某一级粒径(j)由C集料占优势，同理可计算出C料在混合料中的用量比例。按假设②得aC（j）·Z=aM（j），故：(3)由公式可计算出B料在混合料中的用量比例，即：

Y=100-

(X+Z)(4)校核按上述步骤即可计算A、B、C三种集料组成矿质混合料的配合比X、Y、Z。经校核如不在要求的级配范围内，应调整配合比，重新计算和复核。

[例1-2]现有碎石、砂和矿粉三种集料，经筛分试验，各集料的分计筛余百分率列于表I-2,并列出按推荐要求设计混合料的级配范围，试求碎石、砂和矿粉三种集料在要求级配混合料中的用量比例。

[解]（1）先将矿质混合料要求级配范围的通过百分率换算为分计筛余百分率，计算结果列于表1-3，并设碎石、砂、矿粉的配合比为X、Y、Z。(2)由表1-3可知，碎石中4.75mm粒径颗粒含量占优势，假设混合料中4.75mm的粒径全部由碎石提供aB（4.75）=

aC（4.75）=0，可以得到碎石在矿质混合料中的用量比例：(3)同理，由表1-3可知，矿粉中＜0.075mm粒径颗粒含量占优势，忽略碎石和砂中此粒径颗粒的含量，即aA（＜0.075）=

aB（＜0.075）=0，则可得矿粉在矿质混合料中的用量比例：

(4)由此可得砂在矿质混合料中的用量比例：

Y=100-

(X+Z)=100-（49+21）=30（%）(5)校核。以试算所得配合比X=49%，Y=30%，Z=21%，按表1-4进行校核。根据校核结果，符合级配范围要求。如不符合级配范围，应调整配合比再进行试算，经几次调整，逐步接近，直至达到要求。如经计算确实不能符合级配要求，应调整或增加集料品种。（二）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①绘制级配曲线图②确定各种集料的用量比例：两线相叠、两线相接、两线相离。③校核及调整课后小结：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。第二章石灰、水泥和稳定土课题:无机胶凝材料教具用品:样品教学目的:了解石灰、石膏等常用无机气硬胶凝材料重点难点:石灰、石膏的技术性质和用途胶凝材料的定义和分类胶凝材料的定义经过一系列的物理和化学变化，能够产生凝结硬化，将块状或粉状材料胶结起来，形成为一个整体的材料。胶凝材料的分类如沥青、聚合物等胶凝材料无机胶凝材料有机胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料如：石灰、石膏、水玻璃等通称为“水泥”无机胶凝材料气硬性胶凝材料加水拌合均匀后形成的浆体，只能在空气中凝结硬化，而不能在水中硬化的胶凝材料。如石灰、石膏、水玻璃、镁质胶凝材料等。水硬性胶凝材料加水拌合均匀后形成的浆体，不仅能在干燥空气中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或发展其强度。如各种水泥。2-1石灰石灰按成品的加工方法分块状生石灰、磨细生石灰粉、消石灰粉、石灰膏、石灰乳等。一、石灰的生产工艺概述主要原料：石灰石，其主要化学成分CaCO3MgCO3以及杂质。生产工艺——煅烧石灰生产过程，是石灰石煅烧过程。根据煅烧程度可分为欠火石灰、正火石灰、过火石灰。CaCO3==CaO+CO2MgCO3==MgO+CO2生石灰900℃700℃生石灰分类1、优质生石灰：洁白或带灰色，密度轻，一般800—1000kg/m3.2、过火石灰：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。“过火石灰”使用时则消解缓慢，甚至用于建筑结构物中仍能继续消化，以致引起体积膨胀，导致灰层表面剥落或产生裂缝等破坏现象，故危害极大。3、欠火石灰：含有未烧透的内核，效率低，欠火石灰的颜色发青且未消化残渣含量高，有效氧化钙和氧化镁含量低，使用时缺乏黏结力。二、石灰的熟化和硬化1、生石灰的熟化熟化的过程生石灰+水熟石灰熟化的方式淋灰——生石灰粉（消石灰粉）化灰——熟石灰膏熟化过程的特点放出大量的热；体积膨胀1～2.5倍。熟化过程的注意事项熟石灰在使用前必须陈伏15d以上（石灰熟化后，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。）——防止过火石灰的危害；陈伏期间在化灰池表面保留一层水——防止石灰碳化。

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。

MgO+H2O==Mg（OH）2

CaO+H2O==Ca（OH）2+64.83kJ/mol2、石灰的硬化A、干燥硬化（结晶作用）：Ca（OH）2从饱和溶液中析出，晶体互相交叉连生，从而提高强度。B、碳化作用：Ca（OH）2和空气中的CO2发生化学反应，形成CaCO3使石灰的强度逐渐提高。石灰浆体的硬化包括上面两个同时进行的过程，即表层以碳化为主，内部则以干燥硬化为主。空气中的C02含量较少，碳化作用主要发生在石灰浆体与空气接触的表面上。表面上生成的CaC03膜层会阻碍C02的进一步渗入，同时也阻碍内部水分的蒸发，使Ca（OH）2的结晶作用也进行得比较缓慢。所以在相当长的时间里石灰浆体仍然处于表层为CaC03，內部为Ca（OH）2的状态，其硬化是一个相当缓慢的过程。石灰硬化后的强度不高，其硬化过程主要依靠水分蒸发促便Ca（OH）2的结晶以及碳化作用。但Ca（OH）2易溶于水，在潮湿的环境中，石灰遇水溶解溃散，强度会降低，因此石灰不宜在长期潮湿的环境中或有水的环境中使用。纯石灰浆硬化时发生收缩开裂，所以工程上常配制成石灰砂浆使用。三、石灰的技术要求和技术标准（一）技术要求1、有效CaO和MgO的含量石灰中产生黏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。有效CaO的概念：石灰中氧化钙分为“结合氧化钙”和“游离氧化钙”两类。结合氧化钙是在煅烧中生成的钙盐(如硅酸钙、铝酸钙和铁酸钙等)，在石灰中不起凝胶作用。游离氧化钙又分为“活性”和“非活性”两种。非活性氧化钙是由“渣化”或“过烧”造成的，如通过粉碎，可变成活性的氧化钙。有效氧化钙是指在普通条件下，能与水反应的那部分氧化钙，主要来源于活性的游离氧化钙．生石灰在空气中存放时间过长，会吸收水分而消化成消石灰粉，再与空气中的C02作用形成失去胶凝作用的CaC03粉末，将降低石灰的使用质量。2、生石灰产浆量和未消化颗粒含量产浆量是单位质量(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圆孔筛上的残渣质量占试样质量的百分率。其含量愈多，石灰质量愈差，须加以限制。3、二氧化碳（CO2）含量生石灰或生石灰粉中C02含量反映了石灰中“欠火石灰”的数量，C02含量越高，表示石灰中未完全分解的碳酸钙比例越高，而Ca0+MgO含量则相对较低，影响石灰的胶结性能。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2~3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，留下孔隙会加剧消石灰粉碳化作用，以致影响石灰的使用质量，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黏结性。现行标准规定以0.9mm和0.125mm筛余百分率控制。试验方法是，称取试样50g，倒入0.9mm、0.125mm套筛内进行筛分，分别称量筛余物，按原试样计算其筛余百分率。（二）石灰的技术标准

建筑石灰按现行标准《建筑生石灰》(JC/T479—92)、《建筑生石灰粉》(JC/T480—92)和《建筑消石灰粉》(JC/T481—92)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。生石灰生石灰粉消石灰粉钙质石灰≤5≤5<4镁质石灰>5>5≥41）生石灰技术标准：根据氧化镁含量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：项目钙质生石灰镁质生石灰优等品一等品合格品优等品一等品合格品1.(CaO+Mg0)含量(％)不小于9085808580752.未消化残渣含量(5mm)圆孔筛筛余量(％)不大于51015510153.C02(％)不大于57968104.产浆量(L／kg)不小于2.82.32.02.82.32.0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<30％时称为白云石消石灰粉。按等级分为优等品、一等品和合格品等3个等级，如下表。项目钙质生石灰镁质生石灰白云石消石灰优等品一等品合格品优等品一等品合格品优等品一等品合格品1．(CaO+Mgo)含量(％)

不小于7065606560556560552．游离水(％)0.4—2.00.4—2.00.4—2.0

3．体积安定性合格合格--合格合格--合格合格--4.细度0.9mm筛筛余(％)

不大于000.5000.5000.50.125mm筛余(％)

不大于310153101531015四、石灰的应用及储存（一）石灰的特点1.可塑性好；2.生石灰吸湿性强，保水性好；3.凝结硬化慢、强度低，28d的强度只有0.2—0.5Mpa

；4.硬化后体积收缩大，易开裂；5.耐水性差（因Ca(OH)2易溶于水）。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。（二）石灰的应用

1、石灰砂浆主要用于地面以上部分的砌筑工程，并可用于抹面等装饰工程。

2、加固软土地基，在软土地基中打人生石灰桩，可利用生石灰吸水产生膨胀对桩周土壤起挤密作用，利用生石灰和粘土矿物间产生的胶凝反应使周围的土固结，从而达到提高地基承载力的目的。

3、石灰和粘土按一定比例拌和制成石灰土或与粘土、砂石、炉渣制成三合土，用于道路工程的垫层。

4、在道路工程中，随着半刚性基层在高等级路面中的应用，石灰稳定土、石灰粉煤灰稳定土及其稳定碎石等广泛用于路面基层。在桥梁工程中，石灰砂浆、石灰水泥砂浆、石灰粉煤灰砂浆广泛用于圬工砌体。（三）石灰的储存1、防潮，不得与易燃、易爆等危险液体物品混合存放和混合运输。2、生石灰储存时间不宜过长，一般不超过一个月。作到“随到随化”。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。3、熟石灰在使用前必须陈伏15d以上，以防止过火石灰对建筑物产生的危害。课后小结：石灰是无机结合料，属气硬性材料，只能用于大气中，而不能用于水中。第二节水泥课题:水泥教具用品:相关试验仪器教学目的:了解水泥的常见品种、水泥生产制造过程及主要矿物成分重点难点:水泥的主要矿物成分特征及其对水泥技术性质的影响第二节水泥水泥概述1、水泥历史不长，只100多年的历史，但发展惊人2、水泥品种1）按化学成分为：①硅酸盐类水泥有六大类：硅酸盐水泥、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。②铝酸盐类水泥③无熟料（少熟料）类水泥2）按用途分为：①普通水泥②特殊水泥目前，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。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。一、硅酸盐水泥定义：凡由硅酸盐水泥熟料、0—5%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，称为硅酸盐水泥。即国外的波特兰水泥（Portlandcement），分为不掺混合材料P•I和掺不超过5%混合材料P•II。(一)硅酸盐水泥生产工艺概述1、生产原料1）石灰质原料提供CaO2）粘土质原料提供SiO2Al2O3Fe2O3等3）校正材料一般为铁矿，用来补充原材料中铁质的不足。2、生产工艺①按比例配生料并磨细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。②窑中煅烧至1450°C，形成熟料。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1450°C时最关键，它是水泥中最重要的成分硅酸三钙生成的温度。③加入石膏磨细制成水泥（调节水泥凝结速度）。即“两磨一烧”。石灰质原料粘土质原料校正原料按比例混合磨细煅烧石膏石灰石或粒化高炉矿渣硅酸盐水泥（CaO）（SiO2、Al2O3）（Fe2O3）Al2O3Fe2O3CaOSiO2生料熟料磨细由上图，硅酸盐水泥生产工艺可以概括为：“两磨一烧”（二）硅酸盐水泥的化学成分与矿物组成1、硅酸盐水泥的矿物组成[原料][化学成分][熟料矿物组成]

[简式]石灰质CaO3CaO.SiO2

C3S粘土质SiO22CaO.SiO2

C2SAl2O33CaO.Al2O3

C3AFe2O34CaO.Al2O3.Fe2O3

C4AF2、水泥熟料主要矿物组成的性质

C3S: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起主要作用。

C2S:含量15-37%，水化速度慢，水化热低，早期强度低，后期强度高，耐化学侵蚀性和干缩性较好。C3A: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。C4AF:含量10%-18%，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。3、水泥熟料主要成分特性比较（由高至低排列）1）反应速度C3AC3SC4AFC2S2）释热量C3AC3SC4AFC2S3）强度C3SC2SC3A不高C4AF对抗折强度有利4）耐侵蚀性C4AFC2SC3SC3A5）干缩性C3A最大C3S居中C4AFC2S最小4、矿物组成对水泥性能的影响不同的矿物成分，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，则可以生产出性能各异的水泥。如：大坝水泥（低热）：降低C3AC3S的含量，提高C2S的含量。道路水泥（高抗折）：提高C3S和C4AF的含量。高强水泥：提高C3S的含量。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。课题:水泥之二教具用品:无教学目的:了解水泥凝结、硬化过程水化反应及物理变化重点难点:水化反应的过程对水泥凝结时间的影响（三）硅酸盐水泥的凝结和硬化概念凝结：水泥加水后成为可塑的水泥浆体，由于水泥的水化作用，水泥逐渐变稠失去流动性和可塑性和未具强度的过程，称为水泥的凝结。硬化：水泥凝结后产生强度，逐渐发展成为坚硬的人造石的过程称为水泥的“硬化”1、水泥的水化水泥遇水后，发生下列水化反应：1）C3S

3CaO.SiO2+nH2OxCaO.SiO2yH2O+(3-x)Ca(OH)22)C2S

2CaO.SiO2+mH2OxCaO.SiO2yH2O+(2-x)Ca(OH)23)C3A

3CaO.Al2O3+6H2O3CaO.Al2O3.6H2O

水化铝酸钙在石膏激发下，发生水化反应

3CaO.Al2O3+3CaSO4.2H2O+26H2O3CaO.Al2O3.3CaSO4

.32H2O

（钙矾石）4）C4AF4CaO.Al2O3.Fe2O3+7H2OCaO.Al2O3.6H2O+CaO.Fe2O3.H2O石膏存在的情况下，继续反应4CaO.Al2O3.Fe2O3+3CaSO4.2H2O+26H2O3CaO.(Al2O3.Fe2O3)3CaSO4.32H2O三硫型水化铁铝酸钙无论是C3A还是C4AF，在水泥中石膏消耗完毕后，水泥中尚未消化的C3A或C4AF将与其三硫型水化物反应，生成单硫化物：3CaO.Al2O3

.3CaSO4

.32H2O+2[3CaO.Al2O3]+4H2O3[3CaO.Al2O3

.CaSO4

.12H2O]因此，水泥水化后，其主要水化物有六种，列于下表：

硅酸盐水泥水化产物的化学组成

序号水化产物名称化学组成常用缩写含量1水化硅酸钙xCaOSiO2yH2OC-S-H70%2氢氧化钙Ca(OH)2

CH20%3三硫型水化硫铝酸钙（钙矾石）3CaO(Al2O3Fe2O3)3CaSO432H2OC3A3CSH32

7%4单硫型水化硫铝酸钙（单硫盐）CaO(Al2O3Fe2O3)CaSO412H2OC3A3CSH12

5三硫型水化铁铝酸钙3CaOAl2O33CaSO412H2OC3（AF）3CSH32小于3%6单硫型水化铁铝酸钙3CaOAl2O3CaSO412H2OC3（AF）CSH12

2、水泥的凝结及硬化1）初始反应期2）诱导期3）凝结期4）硬化期3、影响水泥凝结、硬化的主要因素1）水灰比对水泥凝结、硬化的影响水灰比越大，水泥凝结、硬化的速度越慢。2）石膏对水泥凝结、硬化的影响水泥中加入适量的石膏，起到缓凝的作用，提高了水泥的应用性能。过量的石膏将会与水化铝酸钙反应，生成过多的水化硫铝酸钙，引起水泥石结构破坏。3）温度、湿度对水泥凝结、硬化的影响水泥水化必须在一定的温度与湿度下才能进行，当温度低于零度时，水泥水化不再进行，并且结构亦因水的结冰，体积膨胀而引起水泥结构破坏。4）水泥的龄期与强度的关系早期增长快，后期增长慢3—7d强度发展快4周后显著减慢课题:水泥的技术性质与标准教具用品:相关仪器一套教学目的:了解硅酸盐水泥的各项技术性质及其含义、标准要求重点难点:各性质的测定方法及要求（四）硅酸盐水泥的技术性质和技术标准1、技术性质1）化学性质①氧化镁的含量：指水泥中游离的MgO含量，其水化反应速度慢，体积膨胀，引起水泥体积不安定。规定5.0%②三氧化硫酸含量过多时，亦引起体积膨胀，不安定，规定3.5%③烧失量由于受潮或煅烧不佳引起的，要求PI3.0%,PII3.5%PO5.0%④不溶物用盐酸溶解后的不溶残渣规定PI0.75%,PII1.50%2）物理性质①细度：指水泥颗粒的粗细程度细度对水泥的影响：越细则凝结快，早期强度高；过细，则干缩性大测定方法：1、筛析法：负压筛、水筛，适用于其它几种水泥

2、比表面积法：适用于硅酸盐水泥规定：硅酸盐水化比表面积大于300m2/kg，其它几种水泥在80方孔筛筛余10%②水泥标准稠度用水量达到标准稠度时的用水质量占水泥质量百分比计算公式如下：式中：mw——水泥达到标准稠度时的用水量（g）mc——水泥质量（g）测定方法：1、标准法试杆法，试杆沉至距底板6mm±1mm2、代用法：a、固定水量法(p=33.4—0.185s)。b、调整水量法s=28mm±2mm即测定水泥的锥入深度达到要求时的水质量③凝结时间定义：水泥从加水到失去可塑性所需的时间其测定方法只有标准方法，没在代用方法：分为1、初凝时间试针沉入距底板：4mmE1mm2、终凝时间试针沉入试样：0.5mm凝结时间对公路施工的影响：初凝不能太快，终凝不能太慢规定：1、对硅酸盐水泥，其初凝不早于45min的，终凝不迟过6.5h（390min）2、对普通硅酸盐水泥，其初凝不早于45min的，终凝不迟过10h④体积安定性定义：反映水泥浆在凝结、硬化过程中，体积变化的均匀程度。影响因素：三氧化镁含量、三氧化硫含量测定：煮沸法（试饼法、雷氏夹法）水泥净浆搅拌机水泥标准稠度及凝结时间测定仪水泥沸煮箱雷氏夹

(5)强度强度是水泥技术要求中最基本的指标，也是水泥的重要技术性质之一。水泥强度除了与水泥本身的性质(熟料矿物成分、细度等)有关外，并与水灰比、试件制作方法、养护条件和时间有关。按行业标准《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTGE30—2005)规定，用水泥胶砂强度法(ISO法)作为水泥强度的标准检验方法。

水泥胶砂强度法(ISO法)水泥：标准砂：水=1：3：0.5标准试件尺寸：40mmx40mmx160mm规定龄期：3d，28d。