道路工程材料期末总结

道路工程材料期末总结 绪论 路面结构由下而上铺设分为垫层、基层、面层。 第一章 砂石材料 第一节 岩石 岩石的分类:岩浆岩(深成岩、喷出岩、火山岩)、沉积岩、变质岩。 常用岩石的分类:花岗岩、玄武岩、辉长岩、石灰岩、砂岩、石英岩、片麻岩。 岩石的化学性质:依据氧化硅(SiO2)将石料分为碱性石料、中性石料、酸性石料、对 应的SiO2为小于52%，52%-65%，大于65%。 一、常用的岩石物理性质:?物理常数?含水率?吸水率 物理常数为密度(真实密度、毛体积密度)和孔隙率。 岩石的真实密度:在规定条件下烘干石料矿质单体真实体积(开口闭口空隙)的质量。 岩石的毛体积密度:规定条件下烘干石料包括孔隙在内的单位体积固体材料的质量。 孔隙率一般不能实测，孔隙率越小，强度越大。 含水率间接反映岩石中孔隙的多少和岩石的致密程度。 吸水率:岩石试样在常温、常压条件下最大的吸水质量占干燥试样质量的百分率。 饱和吸水率:岩石在常温及常压条件下最大的吸水质量占-干燥试样质量的百分率。 表观密度的大的岩石，孔隙率小，吸水率小。 二、岩石的抗压强度影响因素:?岩石自身的矿物组成、结构构造、 孔隙构造、含水状态。 ?试验条件如试件形状、大小、加工精度、加荷载率。 三、岩石的耐久性:主要表现在岩石的抗冻性。是指岩石能够经受反复冻结融化而不破坏， 并不严重降低岩石强度的能力。 抗冻性试验法:是评估岩石在保水状态下，经历规定次数的冻融循环后抵抗破坏的能力。 坚固性实验法:岩石试样经饱和硫酸钠溶液多次浸泡与烘干循环后，不发生显著破坏或 强度降低的性能。L[试验质量损失率=(实验前烘干质量-试验后烘干质量)/实验前烘干 质量]。 第二节 集料 一、集料的物理性质:?密度?空隙率?集料的级配?集料的颗粒形状与表面特征?含泥量和泥块含量 表观密度:在规定条件下烘干石料矿质体积单体单位表观体积(包括闭口孔隙在 内的矿物实体的体积)的质量。 堆积密度:单位体积(含物质颗粒固体及闭口开口孔隙及颗粒间空隙体积)。 真实密度:在规定条件下烘干石料矿质单体真实体积(含开口闭口孔隙)的质量。 毛体积密度:规定条件下烘干石料包括孔隙在内的单位体积固体材料的质量。 空隙率:反映了集料的颗粒间相互填充的致密程度。 级配:集料中个组成颗粒的分级和搭配。 连续级配: 间断级配: 二、粗集料的力学性质:?压碎值?磨耗率?磨光值?冲击值?磨耗值 压碎值:用于衡量石料在逐渐增加的荷载下抵抗压碎的能力，也是石料强度的相对指标， 用以鉴定石料品质，判断骑在道路工程的适用性。 磨耗值:粗集料抵抗摩擦、撞击的能力，是集料使用性能的重要指标。 磨光值:反映石料抵抗轮胎磨光作用能力的指标，决定某种集料能否用于沥青路面抗滑 磨耗层的关键指标。 冲击值:映粗集料抵抗冲击荷载的能力。 磨耗值:评定道路路面表层所用粗集料抵抗车轮磨耗作用的能力。 第三节 矿质混合料的组成设计 1、级配曲线的类型:根据矿质级配曲线的形状，将其划分为连续级配和间断级配。 2、矿质混合料的配合比设计的式算法步骤:?基本计算方程的建立?基本假定)?计算各个集料在矿质混合料中的用量?合成级配的计算、校核和调整 3、砂的分类:粗砂(3.7-3.1)、中砂(3.0-2.3)、细砂(2.2-1.6) 第二章 沥青材料 第一节 沥青的基础知识 广义的沥青包括:天然沥青、焦油沥青、石油沥青。狭义的沥青主要是石油沥青 四组分的机构和特性:1)沥青质2)胶质3)芳香族4)饱和分5)蜡分 化学组分对性质的影响:沥青质和胶质含量较高，针入度值越小，稠度越大，软化点越高，饱和分含量越高，针入度越大，稠度越小，软化点越低。 沥青的胶体结构分类:溶胶型沥青、凝胶型沥青、溶-凝胶型沥青。 溶胶型结构:流动性和塑性较好，开裂后自行愈合能力强，但高温稳定性差。 凝胶型结构:弹性和黏性较高，温度敏感性小，开裂后自行愈合能力差，流动性和塑性低。 溶凝胶型:高温时具有较低的感温性，低温时又有较好的变形能力。 第二节 石油沥青的技术性质 一、沥青的物理性质:?密度?体膨胀系数 密度:沥青密度是指在规定的温度下单位体积所具有的质量，单位为kg/m3或g/cm3。 体膨胀系数:体膨胀系数越大，则夏季沥青路面越容易产生泛油，而冬季又容易产生收 缩干裂。 二、沥青的路用性能:?黏滞性?低温性能?感温性?黏附性?耐久性?黏弹性 黏滞性:是指沥青材料在外力作用下沥青粒子产生相互位移的抵抗剪切变形的能力 ?沥青的三大指标:延性、针入度、软化点 延性:当沥青收到外力拉伸作用时，所能承受的塑性变形的总能力。通常延度大的沥青不宜产生裂缝，并可减少摩擦噪声。延性试验:将沥青试样制成8字形标准试件(最小断面1cm2)，在规定拉伸速度和规定温度 下拉断时的长度。以cm计。 针入度:是在规定温度下测定沥青的条件黏度。针入度试验:沥青材料在规定的温度条件下，以规定质量的标准针经过规定时间贯入沥青式样的深度，以0.1mm计 (P T,m,t，P代表针入度，T代表温度?25，m为标准针的质量?100g，t为贯入时间?5s。 软化点:沥青达到规定条件黏度时的温度 低温性能:?延性?脆性 延性:是指当其受到外力的拉伸作用时所能承受的塑性变形的总能力，是沥青的内聚力 的衡量，通常用延度作为条件延性指标来表征。 脆性:沥青材料在低温下受到瞬时荷载作用时常表现为脆性破坏。 脆点:测量沥青低温不引起破坏时的温度。 沥青的感温性是指黏度随温度的不同产生明显的变化的感应性。 沥青感温性表示方法:针入度指数、针入度-粘度指数。 影响沥青耐久性的因素:?温度与氧化作用?光和水作用?自然硬化?渗流硬化 渗流硬化:是指沥青中的油分渗流到矿料的孔隙中去而导致沥青的硬化。 蠕变:黏弹性物体在应力保持不变的情况下，应变随时间的增加的现象。 应力松弛:在保持应变不变的的条件下，应力随时间的增加而逐渐减小的现象。 第三节 改性沥青 1、沥青改性后的性能:提高高温抗变形的能力，可以增强沥青路面 的抗车辙性能，提高沥青的弹性性能，增强沥青的抗低温和抗疲劳开裂性能，改善沥青与石料的黏附性，提高沥青的抗老化能力，延长沥青路面的寿命 2、用于道路沥青改性的聚合物:树脂、橡胶、热塑性弹性体 第三章 沥青混合料 第一节 沥青混合料的类型与组成结构 沥青混合料按矿料的级配类型分类:?连续密级配沥青的混凝土混合料?半开级配沥青混合料?开级配沥青混合料?间断级配沥青混合料 沥青混合料的组成结构:悬浮密实结构、骨架空隙结构、骨架密实结构 沥青混合料的结构强度构成:由矿料颗粒之间的嵌锁力以及沥青与矿料的黏结力及沥青自身的内聚力 沥青混合料结构强度的影响因素:?沥青结合料的黏度?矿质混合料性能的影响?沥青与矿料在界面上交互作用?沥青混合料中矿料比面和沥青用量的影响?使用条件的影响 第二节 沥青混合料的技术性能 一、沥青混合料的性能:?高温稳定性?低温抗裂性?疲劳特性?耐久性?抗滑性?施工和易性 2、影响高温稳定性:沥青高温黏度越大，与集料黏附性越好，相应混合料高温变形能力越强，适当减少沥青用料，可增加其高温抗变形能力。 3、影响低温抗裂性:针入度值数越大，其感温性越低，低温劲度模量越小，低温柔韧性，抗裂性越好。 第四章 水泥与石灰 第一节 通用硅酸盐水泥的组成材料与生产工艺 1、胶凝材料分类:气硬性胶凝材料、水硬性胶凝材料。 2、气硬性胶凝材料:只在空气中硬化凝固 例:石灰、石膏、水玻璃 3、水硬性胶凝材料:空气、水中都能硬化凝固 例:玻璃 4、水泥属于水硬性无机胶凝材料 5、通用硅酸盐水泥的分类:1)硅酸盐水泥2)普通硅酸盐水泥3)矿渣硅酸盐水泥4)火山灰质硅酸盐水泥5)粉煤灰水泥6)复合硅酸盐水泥 6、硅酸盐水泥:不掺加混合料的成为?型硅酸盐水泥，代号P??;掺加不超过水泥质量5%的混合材料的水泥成为?型硅酸盐水泥，代号P?? 普通硅酸盐水泥:活性混合材料的掺加量为大于5%且小于或等于20%，代号P?O 矿渣硅酸盐水泥:代号P?S;粒化高炉矿渣的掺加量为大于20%且小于或等于50%的为A型矿渣水泥，代号P?S?A;粒化高炉矿渣的掺加量为大于50%且小于或等于70%的为B型矿渣水泥，代号P?S?B。 6、火山灰质硅酸盐水泥:火山灰质混合材料的掺加量为大于20%且小于或等于40%。 7、粉煤灰水泥:粉煤灰掺加量为大于20%且小于或等于40%，代号P?F 8、复合硅酸盐水泥:代号P?C 7、水泥熟料的主要矿物:硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙 道路水泥优点:抗折强度好，耐磨性好，干缩性好，抗冲击性好，适用于道路路面，机场跑道，城市广场等。可减少裂缝磨耗病害，延长使用寿命。 第二节 硅酸盐水泥的水化硬化过程 1、水泥的凝结硬化过程:水泥浆体结构形成的过程 2、硬化水泥石的腐蚀:包括氢氧化钙的溶失(包括溶析性侵蚀、镁盐侵蚀、碳酸侵蚀)、硫酸盐溶失 3、水泥石腐蚀的防止:1)根据腐蚀环境的特点，合理选用水泥品种2)提高水泥石的密实程度，降低水泥石的孔隙率。 4、水泥是腐蚀的原因:1)在水泥是中含有相当数量的氢氧化钙和一定数量的水化铝酸钙2)水泥石中的各种通道是得外界腐蚀性介质易于侵入。 第三节 硅酸盐水泥的技术性质 1、硅酸盐水泥的技术性质:物理性质、强度、化学品质 2、硅酸盐水泥的物理性质:1)凝结时间2)安定性3)细度 3、凝结时间包括:初凝时间、终凝时间 4、初凝时间:从水泥全部加入水中至初凝状态所经历的时间 5、终凝时间:从水泥全部加入水中到终凝状态所经历的时间 6、安定性:用于表征水泥浆体硬化后是否发生不均匀体积变化的性能指标 7、细度:表示水泥颗粒粗细程度或水泥分散度的指标 8、水泥强度的分类:普通型、早强型(R型) 9、水泥强度等级:是根据规定龄期的抗压强度和抗折强度来分化的 10、32.5号水泥的含义:在28天龄期的时候，水泥抗压强度不小于32.5兆帕。 11、32.5R:三天的抗压强度可达到28天抗压强度的50%左右，在28天龄期的时候，水泥抗压强度不小于32.5兆帕。 12、水泥的化学品质:1)有害成分含量2)不溶物和烧失量3)碱含量 第五节 石灰 1、石灰是一种气硬性无机胶凝材料。石灰只能在空气中硬化，也只能在空气中保持并连续增长其强度。 2、实惠的化学组成:生石灰(氧化钙)、熟石灰(氢氧化钙)。 3石灰的消化(水化、熟化):块状生石灰与水相遇，即迅速水化崩解呈高度分散的氢氧化钙细粒，并放出大量的热。 4、欠火石灰:由于石灰石料的尺寸过大，或窑中温度不均匀等原因，使得石灰中药含有未烧透的内核。 5、过火石灰::若煅烧温度过高或时间过长，会使石灰表面出现裂缝或玻璃状的外壳，块体 密度大，消化缓慢。 6、避免过火石灰的方法:1)石灰消解后，应将其在水中继续陈伏15天以上2)将石灰中的过火石灰磨成细粉 7、石灰的硬化:消石灰浆在使用的过程中，印游离水分逐渐蒸发，或为附着基面锁吸收，浆体中的氢氧化钙溶液过饱和而结晶析出，产生结晶强度，并具有胶结性。 8、石灰的碳化(碳酸化):消石灰浆体中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳作用生成不溶于水的碳酸钙晶体，析出的水分逐渐被蒸发。 9、石灰不宜在长期潮湿的环境中或有水环境中使用的原因:石灰硬化后的强度不高，其硬化过程主要依靠水分蒸发，促使氢氧化钙的结晶以及碳化作用，但氢氧化钙溶解度较高，在潮湿的环境中石灰遇水会溶解溃散，强度会降低。 第五章水泥混凝土与砂浆 5-1水泥混凝土的技术性质 1、水泥混凝土的技术性质包括:施工和易性、硬化水凝土的强度特征、硬化水凝土的变形特性、耐久性 2、施工和易性:混凝土拌合物易于施工操作(搅拌、运输、浇筑、振捣、表面处理)并获得质量均匀成型密实的性能。其包括流动性、捣实性、黏聚性，保水性。 3、流动性:混凝土拌合物在在自重或机械振捣作用下，能产生流动，并均匀密实的填满模板的性能。 4、捣实性:混凝土拌合物易于振捣密实、排出所有被挟带空气的性能。 5、黏聚性:混凝土拌合物在施工过程中其组成材料之间有一定的黏聚力，不致产生分层和离析的现象。 6、保水性:混凝土拌合物在施工过程中具有一定的保水能力，不致产生严重的泌水现象。 7、泌水:混凝土拌合物在施工过程中由于保水性不足，水分逐渐析出至混凝土拌合物表面的现象。 8、影响混凝土拌合物和易性的主要因素:1)单位用水量2)水灰比3)砂率4)水泥品种和细度5)集料6)外加剂7)环境因素8)时间 测定和易性(流动性)方法:1)坍落度实验:坍落度越大表明其流动性越好。 2)维勃稠度实验:维勃稠度值越大，流动性越好。 9、水灰比:是指水与水泥的质量比 10、砂率:细集料质量占全部集料质量的百分率 11、混凝土的强度包括:立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度 立方体抗压强度:按标准方法制成的150mm立方体试件，在标准养护条件下养护至28天龄期，按标准方法测定其受压极限破坏荷载。 12、水泥强度等级C20含义:表示混凝土的额立方体抗压强度标准值不小于20兆帕 13、影响混凝土强度的主要因素:1)水泥强度和水灰比2)集料的特性3)养护湿度4)养护温度5)龄期 14、混凝土的变形特性包括:弹性变形、徐变变形、温度变形、干燥收缩变形 15、弹性变形:是指在一定范围内具有弹性特性，即应变会随着应力 的去除而消失 16、徐性变形:在加载的瞬间，混凝土产生以弹性变形为主的瞬时变形，此后在荷载的持续作用下变形随时间持续增长。 17、干缩:在干燥环境中，由于混凝土内部水分蒸发而引起的体积变化。 18、徐变恢复:卸除荷载后，混凝土有一瞬间恢复的变形，其后的一段时间里变形继续恢复。 19、混凝土的耐久性包括:抗渗性、抗冻性、抗化学侵蚀性、耐磨性 20、抗渗性:混凝土对液体或气体渗透的抵抗能力。 21、抗冻性:混凝土抵抗冻融循环作用的能力 5-2 普通水泥混凝土的组成设计 1、废品水泥:氧化镁、三氧化硫、凝结时间、安定性这四个指标中有一个不符合国家标准极为废品水泥 2、不合格水泥:凡细度、终凝时间、不溶物、烧失量有一个不满足要求，混合材料掺加量超过了最高限量或强度低于强度等级，水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂编号不全的均视为不合格品。 3、混凝土初步配合比设计步骤:1)计算混凝土的配制强度2)计算水灰比，并校核3)单位用水量的确定4)砂率的确定5)计算单位水泥用量，并校核6)计算细集料用量和粗集料用量(体积法、密度法) 5-3 混凝土外加剂与掺和量 1、外加剂:混凝土外加剂是在拌制混凝土过程中掺入，用以改善混凝土性能的物质，其掺量不大于水泥质量的5%。 2掺入外加剂的目的:减少混凝土浇筑施工的目的，更有效的获得所需的混凝土性能，保证混凝土在不利的搅拌、输送、浇筑、和养护条件下仍有所需的施工质量，满足混凝土在施工过程中的一些特殊要求。 3、减水剂:不影响混凝土工作性的条件下，具有减水及增强作用的外加剂。 4、减水剂的作用:1)通过掺入减水剂，减小水灰比，混凝土的和易性不变，但各龄期的强度均有一定增加2)在混凝土组分不变的条件下，掺入减水剂，混凝土的轻度不变，但和易性后会有改善3)在维持和易性和强度性质不变的条件下，掺入减水剂，以减少水泥用量和水用量。 5、引气剂:掺入混凝土拌合物后，经搅拌能在混凝土拌合物中，引入大量分布均匀的微小气泡，以改善其工作性，并在混凝土硬化后，能保留微小气泡，以改善其抗冻融耐久性的物质。 6、引气剂的作用:1)使混凝土拌合物流动性升高，如保持流动性不变则可减水10%。2)混凝土的抗渗性和抗冻性显著提高。 7、常用的外加剂有:减水剂、引气剂、缓凝剂、早强剂 混凝土碱集料反应反应条件:混凝土中的集料具有碱活性，混凝土含有一定量的可溶性碱。 5-6 砂浆 1、砂浆的技术性质:施工和易性、抗压强度。 2、施工和易性包括:流动性、保水性。