《道路工程材料》期末重點總結 考試重點.doc

第一章 沙石材料依據(jù)巖石中氧化硅的含量將石料分成堿性石料52%（鈣質）、中性石料52%65%、酸性石料65%（硅質）。巖石的物理性質：密度：1、真實密度：烘干巖石礦質實體單位真實體積的質量。 2、毛體積密度：烘干巖石礦質實體包括空隙體積在內的單位毛體積質量?？紫堵剩簬r石空隙體積占巖石總體積的百分率（n=1-毛體積密度/真實密度）吸水性：吸水率是巖石試樣在常溫、常壓條件下最大的吸水質量占干燥試樣質量的百分率。 飽和吸水率是巖石試樣在常溫及真空抽氣條件下最大的吸水質量占干燥試樣質量的百分率。含水率：巖石含水率指巖石天然狀態(tài)下的含水率，可間接反映巖石中孔隙多少以及致密度。巖石的抗壓強度：1、抗壓強度的測試方法：采用飽水狀態(tài)下的巖石立方體試件的單軸抗壓強度來評估巖石的強度。路用與建筑地基：50mm2mm橋用：70mm2mm（R=巖石破壞時的極限荷載/巖石試件的受力截面積）2、抗壓強度的影響因素：1.巖石自身的礦物組成，結構構造，空隙構造，含水狀態(tài)2.試驗條件，試件形狀、大小、加工精度，加荷速度。巖石的耐久性：能夠經(jīng)受反復凍結和融化不破壞，并不嚴重降低巖石強度的能力。1、抗凍性實驗法：評估巖石在飽水狀態(tài)下，經(jīng)歷規(guī)定數(shù)次的凍融循環(huán)后抵抗破壞的能力。質量損失率.凍融系數(shù),一般認為質量損失率2%，抗凍系數(shù)75%，為抗凍性能好。2、堅固性實驗法：巖石試樣經(jīng)飽和硫酸鈉溶液多次浸泡與烘干循環(huán)后，不發(fā)生顯著破壞或強敵降低的性能。L試驗質量損失率=（實驗前烘干質量-試驗后烘干質量）/實驗前烘干質量。集料：集料按照粗細程度分為粗集料和細集料。在瀝青混合料中，粗集料是指粒徑尺寸大于2.36mm的碎石、破碎礫石、篩選礫石和礦渣等；在水泥混凝土中，粗集料是指粒徑尺寸大于4.75mm的碎石、礫石和破碎礫石。細集料在瀝青混合料中是指粒徑小于2.36mm的人工砂、天然砂及石屑；在水泥混泥土中是指粒徑小于4.75mm的人工砂、天然砂。集料的物理性質：1、集料密度：表觀密度：在規(guī)定條件下，烘干集料礦質實體包括閉口孔隙在內的表觀單位體積的質量=實體質量/（礦質實體體積+閉口空隙體積）表干密度：飽和面干毛體積密度=集料的表干質量（礦質實體質量+吸入開后孔隙水質量）/實體體積+開閉口孔隙體積。堆積密度：=集料顆粒礦質實體的質量/（實質體積+堆積孔隙體積+開閉口孔隙體積）2、 空隙率：空隙率反映了集料的顆粒間相互填充的致密程度。顆粒形狀：蛋圓形，棱角型，針狀，片狀集料含泥量：指集料中粒徑小于0.075mm的顆粒含量。粗集料泥塊的含量：是指粗集料中原尺寸大于4.75mm（細集料大于1.18mm），但經(jīng)水浸洗、手捏后小于2.36mm（砂中0.6mm）的顆粒含量。砂當量用于測定細集料中所含黏性土和雜質含量，判定細集料的潔凈程度，對集料中小于0.075mm的礦粉，細砂與泥土加以區(qū)別粗集料力學性質1.壓碎值用于衡量石料在組建增加的荷載下抵抗壓碎的能力，也是石料強度的相對指標。M1-試驗后通過2.36mm篩孔的細料質量。2磨耗率是指粗集料抵抗摩擦、撞擊的能力，是集料使用性能的重要指標。M2試驗后在1.7mm篩上洗凈烘干的試樣質量。3石料磨光值愈高，表示其抗滑性能愈好。反映石料抵抗輪胎磨光作用能力的指標，集料磨光值是決定集料能否用于瀝青路面抗滑磨耗層的關鍵性指標。4沖擊值反映粗集料抵抗沖擊荷載的能力級配：集料中各種粒徑顆粒的搭配比例或分布情況；根據(jù)礦質集料級配曲線形狀，將其劃分為連續(xù)級配和間斷級配。細度模數(shù)：用于評價天然砂粗細程度指標，為細集料篩分試驗中各號篩上的累積篩余百分率之和。第2章 瀝青材料四組分法飽和分、芳香分、膠質、瀝青質瀝青的膠體結構：溶膠型瀝青、凝膠型瀝青、溶凝膠型瀝青。二、石油瀝青的技術性質1、瀝青的物理性質：密度、體膨脹系數(shù)、介電常數(shù)、比熱2、瀝青的路用性能粘滯性指瀝青材料在外力作用下瀝青粒子產(chǎn)生互相位移的抵抗剪切變形的能力。動力粘度當瀝青層間的速度變化梯度為一單位時，每單位面積可受到的內摩阻力針入度法：瀝青材料在規(guī)定的溫度條件下，以規(guī)定質量的標準針經(jīng)過規(guī)定時間貫入瀝青式樣的深度，以0.1mm計 （P T,m,t，P代表針入度，T代表溫度25，m為標準針的質量100g，t為貫入時間5s。針入度是測量瀝青黏度的一種指標軟化點（環(huán)與球軟化點）試驗：瀝青試樣注入內徑為18.9mm的銅環(huán)中，環(huán)上置一重3.5g的銅球，在規(guī)定的加熱溫度（5攝氏度/min）下進行加熱，瀝青試樣逐漸軟化，直至在鋼球荷重作用下，使瀝青產(chǎn)生25.4mm垂度時的溫度。軟化點既是反映瀝青材料熱穩(wěn)定的指標，也是瀝青條件黏度的量度。延性 試驗：將瀝青試樣制成8字形標準試件（最小斷面1cm2），在規(guī)定拉伸速度和規(guī)定溫度下拉斷時的長度。以cm計。3、瀝青的耐久性(影響因素、評定方法)影響因素：溫度和氧化作用、光和水的作用、自然硬化、滲流硬化評價方法：薄膜烘箱加熱試驗、旋轉薄膜加熱試驗、壓力老化試驗。三、石油瀝青的技術要求瀝青分級方法：（1）針入度分級；（2）黏度分級；（3）基于性能的分級第三章 瀝青混合料1、按礦料的級配類型分類（1）連續(xù)密級配瀝青混凝土混合料（2）半開級配瀝青混合料（3）開級配瀝青混合料（4）間斷級配瀝青混合料瀝青混合料試件空隙率對瀝青混合料路用性能的影響?？障堵实拇笮≈苯佑绊懼鵀r青混合料的穩(wěn)定性和耐久性，是瀝青混合料配合比設計的主要指標之一。空隙率過低時，可能會由于瀝青混合料的塑性流動引發(fā)路面車轍；但空隙率過大引發(fā)瀝青路面產(chǎn)生車轍變形的可能性更大?？障堵蔬^大時還能增大瀝青混合料中瀝青的氧化速率和老化程度，并增加水分進入瀝青內部穿透瀝青膜，導致瀝青從集料顆粒表面剝落的可能性，從而降低瀝青混合料的耐久性。三、瀝青混合料的組成結構瀝青混合料是由粗集料、細集料、礦粉與瀝青，以及外加劑所組成的一種復合材料。按照瀝青混合料的礦料級配組成特點，將瀝青混合料分為懸浮密實結構、骨架空隙結構和骨架密實結構。四、瀝青混合料的結構強度的影響因素（1）瀝青結合料的黏度（2）礦質混合料性能的影響（3）瀝青與礦料在界面上的交互作用，礦質集料顆粒對于包裹在表面的瀝青分子具有一定的化學吸附作用，這種化學吸附比礦料與瀝青間的分子力吸附要強，并使礦料表面吸附瀝青組分重新分布，形成一層吸附溶化膜。這層吸附溶化膜成為結構瀝青，膜層較薄，黏度較高，與礦料之間有著較強的黏結力。在結構瀝青層之外未與礦料發(fā)生交互作用的是自由瀝青，保持著瀝青的初始內聚力。（4）瀝青混合料中礦料比面和瀝青用量的影響綜上所述：保證瀝青混合料強度的基本條件是：嵌擠密實的礦料骨架、高黏度的瀝青結合料及適宜的用量比例、能與瀝青產(chǎn)生化學吸附作用的活性材料。（5）使用條件的影響。環(huán)境溫度和荷載條件是影響瀝青混合料強度的主要外界因素。第二節(jié) 瀝青混合料的技術性能一、高溫穩(wěn)定性高溫穩(wěn)定性是指瀝青混合料在高溫條件下，能夠抵抗車輛荷載的反復作用，不發(fā)生顯著永久變形，保證路面平整度的特性。1、高溫穩(wěn)定性的評價方法和評價指標（1）三軸試驗（三軸剪切試驗）在荷載的反復作用下，瀝青混合料變形發(fā)展可以分為三個階段：初期壓密、剪切流動和剪切失穩(wěn)階段。三軸試驗得到的動態(tài)模量是評價瀝青混合料抗車轍性能的有效指標。（2）車轍試驗車轍試驗的評價指標為動穩(wěn)定度DS，定義為試件產(chǎn)生1mm的車轍深度試驗輪的行走次數(shù)。2、高溫穩(wěn)定性的主要影響因素瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的形成主要來源于礦質集料顆粒間的嵌鎖作用及瀝青的黏結作用二、瀝青混合料的低溫抗裂性當冬季氣溫降低時，瀝青面層將產(chǎn)生體積收縮，而在基層結構與周圍材料的約束作用下，瀝青混合料不能自由收縮，將在結構層中產(chǎn)生溫度應力。1、低溫抗裂性的評價方法和評價指標目前用于研究和評價瀝青混合料低溫抗裂性的方法可以分為三類：預估瀝青混合料的開裂溫度；評價瀝青混合料的低溫變形能力或應力松弛能力；評價瀝青混合料斷裂能。（1）預估瀝青混合料的開裂溫度間接拉伸試驗或直接拉伸試驗（詳見課本P107）（2）低溫蠕變試驗低溫蠕變試驗用于評價瀝青混合料低溫下的變形能力與松弛能力。蠕變變形曲線（見圖3-17）可分為三個階段，第一階段為蠕變遷移階段，第二階段為蠕變穩(wěn)定階段，第三階段為蠕變破壞階段（3）低溫彎曲試驗瀝青混合料在低溫下破壞彎拉應變越大，低溫柔韌性越好，抗裂性越好。國家現(xiàn)行標準規(guī)定，采用低溫彎曲試驗的破壞應變指標作為評價改性瀝青混合料的低溫抗裂性能。2、影響瀝青混合料低溫性能的主要因素影響瀝青混合料的低溫勁度的最主要因素是瀝青的低溫勁度模量，而瀝青黏度和溫度敏感性是決定瀝青勁度模量的主要指標。為了提高瀝青混合料的低溫抗裂性，應選用低溫勁度模量較低的混合料。三、瀝青混合料的疲勞特性瀝青混合料的疲勞破壞是指在重復應力的作用下，在低于靜載一次作用下的極限應力時發(fā)生破壞。2、疲勞特性的主要影響因素（1）瀝青混合料混合料勁度模量在相同的荷載級位下，混合料的勁度對材料內部的應力和應變水平產(chǎn)生決定性的影響。其影響程度與試驗控制模式有關。在應力控制模式的疲勞試驗中，勁度大的混合料，應變增長速度緩慢，裂隙擴展的速度慢，疲勞壽命大。在應變控制模式的疲勞試驗中，混合料的勁度越低，保持相同應變所需要施加的應力就越小，裂隙的擴展可能會延續(xù)很長的時間，因此，勁度越小的材料疲勞壽命越長。（2）瀝青混合料的組成材料影響瀝青混合料疲勞性能的主要參數(shù)有：瀝青種類、瀝青用量、空隙率、礦料類型、級配類型以及混合料空隙率等。（3）試驗條件環(huán)境因素和荷載參數(shù)對瀝青路面疲勞性能的影響。四、瀝青混合料的耐久性耐久性是指瀝青混合料在使用過程中抵抗環(huán)境因素及行車荷載反復作用的能力，它包括瀝青混合料的抗老化性、水穩(wěn)定性、抗疲勞性等綜合性質。1、抗老化性能在氣候溫暖、日照時間較長的地區(qū)，瀝青的老化速率快，而在氣溫較低、日照時間短的地區(qū)，瀝青的老化速率較慢。瀝青混合料的空隙率越大，環(huán)境介質對瀝青的作用就越強烈，其老化程度也越高。2、水穩(wěn)定性瀝青混合料的水穩(wěn)定性不足表現(xiàn)為：由于水或水汽的作用，促使瀝青從集料顆粒表面剝離，降低瀝青混合料的黏結強度，松散的集料顆粒被滾動的車輪帶走，在路表形成獨立的大小不等的坑槽，即所謂的瀝青路面“水損害”。（1）瀝青與集料的黏附性試驗目前道路工程中的常用方法是水煮法和靜態(tài)水浸法，但試驗結果存在著一定的局限性。（2）浸水試驗常用的方法有浸水馬歇爾試驗、浸水車轍試驗、浸水劈裂強度試驗和浸水抗壓強度試驗等。（3）凍融劈裂試驗實驗結果與實際情況較為吻合，是目前使用較為廣泛地試驗。（4）瀝青混合料水穩(wěn)定性的影響因素瀝青路面的水損壞通常與瀝青的剝落有關，而剝落的發(fā)生與瀝青和集料的黏附性有關。瀝青混合料的水穩(wěn)定性受瀝青混合料壓實空隙率大小及瀝青膜厚度的影響。當瀝青膜厚度增加時，瀝青混合料的凍融劈裂強度增加，即瀝青混合料的水穩(wěn)定性增加。成型方法對瀝青混合料抗水害性能的影響較大。開級配的瀝青混合料由于壓實空隙率較大，往往對其水穩(wěn)定性不利，需要采取抗剝落措施（摻加抗剝落劑）提高瀝青與集料的黏附性。五、瀝青混合料的抗滑性1、瀝青路面抗滑性的評價瀝青路面的抗滑性與所用礦料的表面構造深度、顆粒形狀與尺寸、抗磨光性有著密切的關系。用于瀝青路面表層的粗集料應選用表面粗糙、堅硬、耐磨、抗沖擊性好、磨光值大的碎石或破碎礫石集料。瀝青路面的抗滑性除了取決于礦料自身的表面構造外，還取決于礦料級配所確定的表面構造深度，前者通常稱為微觀構造，用集料的磨光值表征；后者稱為宏觀構造，由壓實后路表構造深度試驗評價。2、抗滑性的影響因素抗滑性與宏觀構造深度有關，增加瀝青混合料中的粗集料含量有助于提高瀝青路面的宏觀構造。此外，應嚴格控制瀝青混合料中的瀝青含量，特別是應選用含蠟量低的瀝青，以免瀝青表層出現(xiàn)滑溜現(xiàn)象。六、施工和易性1、組成材料的影響當組成材料確定后，瀝青混合料和易性的主要影響因素是礦料級配和瀝青用量。2、施工條件的影響應在一定的溫度下進行施工，以使流動性達到要求；在壓實期間，礦料顆粒能夠克服瀝青的黏滯力及自身內摩阻力相互移動就位，達到規(guī)定的壓實密度。SMA混合料屬于骨架密實結構，具有耐磨抗滑、密實耐久、抗疲勞、抗高溫車轍、減少低溫開裂等優(yōu)點。SMA混合料適用于高等路面瀝青上面路層，特別適用于高速公路、重交通道路、交叉口、機場道面、橋面鋪裝等工程。1、SMA混合料的高溫性能SMA混合料由相互嵌擠的粗集料骨架與瀝青瑪蹄脂兩個部分組成。SMA混合料抵抗荷載變形的能力較強，同時有著較強的高溫抗車轍能力。2、低溫抗裂性瀝青瑪蹄脂具有較高的黏結能力，它的韌性和柔性使得混合料具有良好的低溫變形能力。3、耐久性在SMA混合料中，瀝青在集料表面形成較厚的瀝青膜。此外，SMA混合料空隙率較小，瀝青與水或空氣的接觸較少，因而SMA混合料的水穩(wěn)定性和抗老化性較普通瀝青混合料好。又由于SMA混合料基本是不透水的，對中、下面層和基層有著姣好的保護作用和隔水作用，使瀝青路面保持較高的整體強度和穩(wěn)定性。4、表面特征SMA混合料壓實后形成的表面構造深度大，這使得瀝青面層具有良好的抗滑性和耐磨性能，還能減少濺水，減少噪聲，提高道路行駛質量。三、OGFC混合料的技術特性OGFC混合料鋪筑的瀝青面層具有迅速排除路表水、減少行車水霧、防水漂、抗滑降噪等有利于行車安全與環(huán)保的特性。1、OGFC混合料的高溫性能OGFC混合料有著較強的抵抗荷載變形的能力。2、耐久性能通常，OGFC混合料的瀝青膜厚度一般不小于13微米。瀝青膜厚度的增加有利于延緩空氣、水流、紫外光等外界環(huán)境因素對瀝青的老化作用，從而使OGFC混合料在具有較大空隙的情況下，依然具有良好的耐久性能。3、排水性能和表面特征混合料結構內的高空隙使OGFC的排水性能顯著增加。此外，OGFC混合料中高粗集料用量以及大空隙特征增加了混合料的構造深度，從而使OGFC混合料具有更好的抗滑性能。第四章 水泥與石灰水泥與石灰是無機膠凝材料。（瀝青為有機）水泥屬水硬性無機膠凝材料（能在空氣中硬化，在水中能更好硬化，所以能用于地上工程與水下工程）通用硅酸鹽水泥的定義與分類：硅酸鹽水泥（PI）普通硅酸鹽水泥（PO）礦渣硅酸鹽水泥（PS）火山灰質硅酸鹽水泥（PP）粉煤灰水泥（PF）復合硅酸鹽水泥（PC）水泥熟料中的主要礦物：硅酸三鈣(C3S)硅酸二鈣C2S鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣C3S 的早期強度最高。C2S的早期強度較低，但后期強度增進較快。在熟料礦物中，以C3A干縮性最大。干縮性最小的C2S 水化程度：鋁酸三鈣。水化熱：鋁酸三鈣。強度：硅酸三鈣早期強度最高，硅酸二鈣早期強度較低但后期增進快，鋁酸三鈣同鐵鋁酸四鈣均較低。干縮性：鋁酸三鈣。耐化學腐蝕性：鐵鋁酸四鈣石膏，為了調節(jié)水泥的凝結速度，又稱為水泥的緩凝劑。石膏摻過多會引起水泥的安定性不良。活性材料，活性材料是一種礦物質（主要活性成分為氧化硅，氧化鋁），活性成分同氫氧化鈣化合生成具有膠凝性的物質。非活性材料，目的是為了提高水泥產(chǎn)量，調節(jié)水泥強度等級，降低水泥的水化熱，改善新拌混凝土和易性。硬化水泥的腐蝕：1、氫氧化鈣的溶失：a、溶析性侵蝕：硬化水泥中的水化物（氫氧化鈣）被淡水溶解帶走的現(xiàn)象。B、鎂鹽侵蝕：氯化鎂，硫酸鎂同氫氧化鈣發(fā)生置換反應生成松軟的氫氧化鎂。C、碳酸侵蝕：二氧化碳同氫氧化鈣發(fā)生反應生成碳酸鈣，再同碳酸發(fā)生反應生成重碳酸鈣Ca（HCO3）2溶失。2、硫酸鹽侵蝕：硫酸鹽與氫氧化鈣發(fā)生反應生成硫酸鈣，硫酸鈣再與水化鋁酸鈣發(fā)生反應生成鈣礬石，體積增加產(chǎn)生巨大的結晶壓力，造成水泥石開裂破壞。水泥腐蝕的防止：1、根據(jù)腐蝕環(huán)境的特點選擇水泥品種，選擇氫氧化鈣少的水泥降低氫氧化鈣的溶失，選擇鋁酸鈣含量少的水泥降低硫酸鹽類的腐蝕。2、提高水泥的密實程度，降低水泥的孔隙率，可在水泥表面敷設一層耐腐蝕強且不透水的材料（耐酸石料，陶瓷，玻璃，塑料，瀝青）。通用硅酸鹽水泥的技術性質：1、初凝時間：是指水泥全部加入水中到初凝狀態(tài)所經(jīng)歷的時間2、終凝時間：是指水泥全部加入水中到終凝狀態(tài)所經(jīng)歷的時間安定性：安定性是用于表征水泥漿體硬化后，是否發(fā)生不均勻體積變化的性能指標。水泥強度：水泥強度可以將水泥制成水泥凈漿，水泥砂漿，和水泥混凝土試件進行測試。水泥強度等級：42.5,42.5R，52.5,52.5R，62.5,62.5R。R代表早強，早強型水泥的3d抗壓強度可以達28d的50%，并較同等級的普通水泥3d強度提高10%以上。堿集料反應：水泥熟料中含有氧化鈉與氧化鉀，如果采用活性二氧化硅或活性碳酸鹽成分的集料配置混凝土，水泥中的堿化物會與活性二氧化硅或者碳酸鹽反應。其生成物會附著在集料與水泥石的界面上，且遇水膨脹，引起水泥石的脹裂導致黏結強度降低，破壞混凝土結構。道路硅酸鹽水泥：（PR）主要特征：高抗折強度，低干縮性和高耐磨性。礦物組成成分應滿足“高鐵低鋁”。石灰：石灰是一種氣硬性無機膠結材料，只能在空氣中硬化，也只能在空氣中保持并連續(xù)增長強度。主要原料是以碳酸鈣為主的天然巖石。石灰的消化：塊狀生石灰與水反應，迅速水化，崩解成高度分散的氫氧化鈣細粒，并放出大量的熱。欠火石灰：石灰中有未燒透的內核。欠火石灰消解后會有殘渣，會使缺乏黏結力。過火石灰：煅燒過度，會使石灰表面出現(xiàn)裂縫或玻璃狀的外殼，塊體密度大，消化緩慢。為了降低危害，石灰消解后應繼續(xù)在水中“陳伏”15d以上。將塊狀的生石灰研磨成粉狀，得到磨細生石灰在適宜的水灰比和消化溫度下，可以控制其體積膨脹。石灰的硬化：消石灰漿在使用的過程中，游離水分蒸發(fā)或為附著基面吸收，漿體中的氫氧化鈣過飽和溶液結晶析出，產(chǎn)生結晶強度，并具有膠結性。氫氧化鈣同空氣中的二氧化碳作用生成碳酸鈣晶體，析出的水分逐漸蒸發(fā)，這個過程稱為碳化或碳酸化。表面的碳酸鈣會組織二氧化碳進入，所以內部還是氫氧化鈣，使得硬化緩慢，硬化時體積收縮大，硬化后強度低。石灰的特點及用途：可塑性好，生石灰水化時水化熱大，體積增大。硬化緩慢。硬化時體積收縮大。硬化后強度降低。耐水性差。