道路工程材料课件 0-绪论

道路工程材料Roadengineeringmaterials第一章绪论为什么要学好道路工程材料？道路工程材料涉及哪些内容？怎样学好道路工程材料课程？1为什么要学好道路工程材料—专业基础

2如何学好道路工程材料课程—勤学善思

3教学内容—理实交融

4教学计划—教学相长

5考核方法—知行并重本讲主要内容2026/1/301为什么要学好道路工程材料—专业基础

1.1人类发展历史石器-青铜-铁器-蒸汽-电器-原子-信息时代马尓他巨石庙-埃及金字塔-中国长城-英法海底隧道-布鲁塞尔原子塔材料是社会发展的里程碑，新材料是社会进步的物质基础国家“十四五”发展规划明确把新材料和新材料人才培养作为重要支持方向人类发展史是由材料书写的历史2026/1/301为什么要学好道路工程材料—专业基础

1.2道路发展历史道，蹈也。路，露也。言人所践蹈而露见也。----东汉《释名》黄帝作车，引重致远。----《古史考》周道如砥，其直如矢。----《诗经·小雅·大东》发榆林北境至其牙，东达于蓟，长三千里，广百步。----《资治通鉴·隋记》汽车（1883年戴姆勒），充气轮胎（1888年邓禄普），碎石路面（1816年马克当），近代交通的三大支柱1932年，德国修建了世界上第一条高速公路(科隆至波恩线)----这条路通往未来2026/1/301为什么要学好道路工程材料—专业基础

1.2道路发展历史道路工程历史就是一部材料发展史：利用材料-制造材料-创造材料第一代道路：小路小径第二代道路：碎石道路第三代道路：铺装道路第四代道路：混凝土道路第五代道路：？FEHRL（欧洲国家公路研究实验）定义的道路发展历程：2026/1/301为什么要学好道路工程材料—专业基础

1.3第五代道路构想2026/1/301为什么要学好道路工程材料—专业基础

能量收集与利用冰雪自融裂缝自愈合车辆自动引导道路智能养护管理系统路面状态自动感知尾气处理系统智能驾驶管理系统排水与洪水保护预制铺装材料低碳建筑材料再生利用材料螺栓紧固永久开放道路系统2026/1/301为什么要学好道路工程材料—专业基础

1.4道路工程材料课程的重要性道路材料：关键的专业基础课，是其他课程的知识基础道路材料是道路工程的物质基础，先进性的体现道路材料在整个道路工程造价中占比很大（40～70％）道路材料性能往往决定了道路工程使用性能和服务寿命道路材料决定了道路设计方法、结构组合、施工工艺道路工程技术快速发展，需要先进材料作为支撑Keepyoureyesonthestars，andyourfeetontheground!2026/1/301为什么要学好道路工程材料—专业基础

1.4道路工程材料课程的开设历史道路工程材料是同济大学开设最早、最具历史传承的课程之一1914年同济大学设立土木科时即下设道路、铁路施工专业，开设相关课程1952年陈本端先生出版了《道路材料实验》教材1978年同济大学组织编写了《道路建筑材料》教材，课程连续开设至今随后40余年，道路工程材料与时俱进、推陈出新，陆续修订6次；2024年，第7版教材出版1952，陈本端1978，严家伋1986，严家伋1996，严家伋2004，李立寒等2010，李立寒等2018，李立寒等2026/1/302024，孙大权等2如何学好道路工程材料课程—勤学善思2.1道路工程材料发展及面临问题（1）我国沥青路面发展历程砂石路面50~60年代黏土+砂石材料“贫油国”渣油路面60~70年代渣油表处+石灰土大庆油田低等级路面高等级路面70~80年代沥青碎石+石灰碎石胜利油田80年代后沥青砼+水稳基层优质沥青2026/1/302如何学好道路工程材料课程—勤学善思2.1道路工程材料发展及面临问题（2）成就与发展（公路）2001年公路里程170万km，高速1.9万km2006年公路里程348万km，高速4.5万km2010年公路里程398万km，高速7.4万km2015年公路里程456万km，高速12.4万km2030年规划高速16.2万km，国道29.9万km《国家公路网规划》：高速公路规划16.2万公里，未来建设改造5.8万公里，其中扩容改造3万公里。国道规划总里程29.9万公里，未来建设改造11万公里2026/1/302如何学好道路工程材料课程—勤学善思2.1道路工程材料发展及面临问题（2）成就与发展（机场和市政）2015年机场205个，2030年计划2300个：平安、绿色、智慧、人文为核心的四型机场城镇化进程下的市政道路建设与养护：绿色、低碳、智能、耐久道路建养材料与技术2026/1/302如何学好道路工程材料课程—勤学善思2.1道路工程材料发展及面临问题（3）问题与挑战松散掉粒车辙变形疲劳龟裂原因：（1）交通量大；（2）材料设计；（3）施工控制；（4）-----2026/1/302如何学好道路工程材料课程—勤学善思2.2道路工程材料课程学习方法（2）面向工程需要，以问题为导向开展学习：学以致用，用以促学早期损坏，材料耐久性不足：如何选材，如何设计，如何保障施工质量适应极端气候、特殊工况、重载交通的高性能材料：新材料研发双碳背景下道路工程材料再生利用：绿色低碳材料面向第五代道路的智能道路材料：自感知、自诊断、自修复材料（1）材料种类多，知识点多，掌握材料学基本理论和关键技术石料：石灰岩、玄武岩、辉绿岩、花岗岩~~沥青技术指标：针入度、软化点、粘度、延度、闪点、TFOT老化、PAV老化~~沥青混合料设计方法：马歇尔设计方法、GTM设计方法、Superpave设计方法~~2026/1/302如何学好道路工程材料课程—勤学善思2.2道路工程材料课程学习方法（3）学习方法重点掌握、理解概念性问题理论知识与实际工程相结合注重试验、创新能力的提升学习金字塔（美国缅因州国家训练实验室研究成果）采用不同的学习方式，学习者在两周以后还能记住内容（学习保持率）A+讨论实践作业思考2026/1/303教学内容—理实交融3.1学习对象（1）原材料：砂石、沥青、水泥、石灰等（2）混合料：沥青混合料，水泥砼，半刚性材料等石料沥青沥青混合料2026/1/303教学内容—理实交融3.2教学内容（1）材料学基础理论材料学四个基本问题：组成、结构、工艺、性能道路工程材料：原材料选择、混合料设计、施工工艺、性能测评材料组成对性能的影响钢材：加入铬、镍可以提高防锈能力岩石：花岗岩主要成分石英、长石；石灰岩主要成分方解石。沥青：饱和分、芳香分、胶质和沥青质组成硅酸盐水泥：提高硅酸三钙含量，硬化速度、强度提高2026/1/303教学内容—理实交融3.2教学内容微观结构对性能的影响微观结构（纳米级）：原子、分子、离子等在空间的分布情况亚观结构（微米级）：岩石的矿物组织，金属的晶体颗粒等宏观结构（毫米级）：肉眼、放大镜可以观测的结构碳的同素异型体2026/1/303教学内容—理实交融3.2教学内容微观结构对性能的影响(微观结构）沥青超显微结构（原子力扫描电镜照片）2026/1/303教学内容—理实交融3.2教学内容微观结构对性能的影响(亚观结构）聚合物改性沥青亚微观结构2026/1/303教学内容—理实交融3.2教学内容微观结构对性能的影响(宏观结构）沥青混合料宏观结构2026/1/303教学内容—理实交融3.2教学内容（2）道路材料基本技术性质基本工程性能/技术指标：抗压强度、磨耗率、压碎值、马歇尔稳定度、软化点等耐久性：道路工程材料在形成荷载及自然因素的作用下，其使用性能将发生衰减。主要包括疲劳（车辆荷载作用下）和老化（自然因素作用下）工艺性：工艺性是指材料适合与按一定工艺要求加工的性能。工艺性是选择材料和确定设计参数时必须考虑的重要因素。基本物理性能/技术指标：常用的物理指标-物理常数（密度、空隙率、孔隙率）与吸水率等。2026/1/303教学内容—理实交融3.2教学内容（3）道路工程材料性能测评试验方法评价指标试验技能压碎值试验针入度试验（4）道路材料技术标准、规范中国：国家标准、行业标准、地方标准、企业标准美国：ASTM美国材料试验学会标准AASHTO美国各州公路与运输工作者协会标准英国：BS标准日本：JIS标准2026/1/303教学内容—理实交融3.2教学内容（5）材料设计理论与方法主要包括：碎石材料级配设计、沥青混合料设计、水泥混凝土设计根据工程特点、交通量、车辆特征、气候条件等实际需要，设计各种道路工程材料配比及施工工艺公路铺面材料桥梁铺面材料跑道铺面材料2026/1/304教学计划—教学相长4.1教学目标熟悉常用原材料、混合料基本性质、技术指标掌握常用混合料组成设计原理与方法4.2教学方法多媒体课堂教学自建线上课程学习4.3课时安排实验课现场/虚拟教学讨论课翻转课堂了解道路材料常规测试技术具备解决工程技术问题的能力总34课时，17周实验教学4学时，2周讨论课4学时，2周课外答疑讨论（线上/线下）2026/1/304教学计划—教学相长4.4教学进度周教学内容1绪论（道路工程材料发展历程/教学内容/考核方法）2第一章石料与集料（石料性质/技术指标）3

中秋放假4第一章石料与集料（集料/级配理论/设计方法）5第二章沥青材料（技术性质/技术指标/测试方法）6

国庆放假7第二章沥青材料（沥青种类/化学组成/胶体结构）8第二章沥青材料（乳化沥青/改性沥青/其他特种沥青）9第三章沥青混合料（混合料类型/强度机理及影响因素）周教学内容10第三章沥青混合料（路用性能/技术指标/测试方法）11第三章沥青混合料（混合料设计原理、方法与指标，SMA等）12实验课1：集料与沥青（集料密度、筛分、压碎值；沥青基础指标）13实验课2：沥青混合料（沥青混合料马歇尔试验、配合比设计）14讨论课1（先进道路工程材料-新材料、新技术、新方法、新工艺）15第四章水泥与石灰（矿物组成/技术性质/道路水泥）16第五章水泥混凝土（技术性质/技术指标/测试方法）17第六章半刚性基层材料（类型/强