道路工程對(duì)原材料的特殊要求實(shí)例講解

1、6.道路工程對(duì)原材料的特殊要求實(shí)例講解6.1 砂石集料的級(jí)配和技術(shù)要求砂石集料在混合料中起骨架或填充作用的材料， 集料分粗集料和細(xì) 集料。在瀝青混合料中的粗集料指粒徑大于 2.36mm的碎石、破碎礫 石、篩選礫石和礦渣等；在水泥混凝土中的指粒徑大于 4.75mm的碎 石、破碎礫石、篩選礫石等。級(jí)配指集料中各組成顆粒粒徑的分配比例， 分配比例通過(guò)篩分實(shí)驗(yàn) 確定。明確一個(gè)概念，就是相鄰篩孔篩下的集料的粒徑不是均一尺寸 的，還是在大小篩孔尺寸之間的大小顆粒。篩分實(shí)驗(yàn)的三個(gè)技術(shù)指標(biāo)，（1）分計(jì)篩余百分率。某篩孔上的篩后存量（m。占試樣總質(zhì)量（M）的百分率（萌）。ai mi- 100%M（2）累計(jì)篩余百

2、分率。某篩孔上的分計(jì)篩余百分率（al）,和大于 某篩孔的各分計(jì)篩余百分率（伏）之和。Ai ai a?ai（3）通過(guò)百分率。通過(guò)某篩孔的質(zhì)量（m）占試樣總質(zhì)量（M）的百分率（pi） R 100 A / M集料顆粒按粒徑大小，粗細(xì)搭配，有規(guī)律的組合，可以得到密度最大空隙最小的混合料，級(jí)配曲線愈接近拋物線，則其密度越大。 np 100 d 為最大密度理想曲線的級(jí)配組成計(jì)算公式，D為礦質(zhì)混合D料的最大粒徑，d為期望計(jì)算的某級(jí)集料粒徑，p為期望計(jì)算的某級(jí) 集料通過(guò)量。n通常在0.30.7之間，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范JTGnF4°-2°°4規(guī)范中，采用d為橫坐標(biāo), n等于&

3、#176;.45,則最大密度曲線呈線性關(guān)系為一直線，如圖案例有A、B、C、D四種集料配合成混合料，各集料的篩分曲線如圖所示。求 各種集料的比例。解析A 集料占 28.4%, B 集料占 63.3%-28.4%=34.9% C 集料 86.6%-63.3%=23.3%D 集料占 100%-86.6%=13.4%水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式和試驗(yàn)參數(shù)確定各組成材料的比例，確定“初步配合比”；按初步配合比在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試拌，測(cè)定混凝土的工作性，如流動(dòng)性不符合要求，應(yīng)在水灰 比不變的情況下，增減水泥漿用量，如粘聚性和保水性不符合要求， 應(yīng)調(diào)整砂率，調(diào)整后提出“基準(zhǔn)配合比”；按基準(zhǔn)配合

4、比制備抗彎拉 強(qiáng)度試件，對(duì)混凝土進(jìn)行強(qiáng)度復(fù)核，確定滿足施工、強(qiáng)度、耐久性和 經(jīng)濟(jì)合理的“實(shí)驗(yàn)室配合比”也稱“設(shè)計(jì)配合比”；根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)材 料性質(zhì)、砂石材料顆粒表面含水率，對(duì)配合比進(jìn)行修正，得到“施工 配合比”。主要確定三參數(shù)和四組分的量，三參數(shù)：水灰比，砂率， 用水量。四組分水泥，水，細(xì)集料，粗集料的配合比。按公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細(xì)則JTG/T F30-201旅4.2.4,規(guī)定對(duì)水灰比和水泥用量的要求。公路等級(jí)高速、一級(jí)二級(jí)三級(jí)、四級(jí)最大水灰（膠）比0.440.460.48有抗冰凍要求的最大水灰（膠）比0.420.440.46有抗鹽凍要求的最大水灰（膠）比0.400.420.44最小單位

5、水泥用量（kg/m3 ）52.5 級(jí)30030029042.5 級(jí)31031030032.5 級(jí)一一315有抗冰凍、抗鹽 凍要求的最小單 位水泥用量（kg/m3 ）52.5 級(jí)31031030042.5 級(jí)32032031532.5 級(jí)一一325摻粉煤灰時(shí)最小 單位水泥用量（kg/m3 ）52.5 級(jí)25025024542.5 級(jí)26026025532.5 級(jí)一一265有抗冰凍、抗鹽 凍要求的摻粉煤 灰混凝土最小單 位水泥用量（kg/m3 ）52.5 級(jí)26526025542.5 級(jí)280270265公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細(xì)則泥混凝土的砂率JTG/T F30-2014g 4.2.11-1,

6、水砂細(xì)度模數(shù)2.22.52.52.82.83.13.13.43.43.7砂率sp( %)碎石30-3432-3634-3836-4038-42卵石28-3230-3432-3634-3836-40對(duì)混凝土中砂石材料的要求，粗集料采用質(zhì)地堅(jiān)硬、耐久、干凈的 碎石、破碎卵石或卵石，極重、特重、重交通荷載等級(jí)面層水泥混凝 土用粗集料質(zhì)量不低于II級(jí)，中輕交通荷載等級(jí)面層水泥混凝土可用田級(jí)粗集料。水泥混凝土集料公稱最大粒徑w 26.5mm 。公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細(xì)則 JTG/T F30-201維3.3.1項(xiàng)次項(xiàng)目技術(shù)要求Inm1碎石的壓碎值（） <1825302卵石的壓碎值（%） <

7、2123263堅(jiān)固性（按質(zhì)量損失計(jì)）（） <58124針片狀顆粒含量（按質(zhì)量計(jì)）（） <815205含泥里（按質(zhì)里U ）（%） w0.5126泥塊含里（按質(zhì)里U ）（%） <0.20.50.77吸水率（按質(zhì)量計(jì)）（） <1238硫化物及硫酸鹽含量（按 SO3質(zhì)量計(jì)）（） <0.5119洛杉磯磨耗損失（） &28323510有機(jī)物含量（比色法）合格合格合格11石石抗壓強(qiáng)度（MPa）巖漿巖100變質(zhì)巖80沉積巖6012表觀密度（kg/m3 ） >250013松散堆積密度（kg/m3 ） >135014空隙率（） <4715磨光值（） >

8、3516堿活性反應(yīng)不得有堿活性反應(yīng)或疑似 有堿活性反應(yīng)公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范 JTG F40-200規(guī)定表4.8.2,瀝青混合料用粗集料質(zhì)量技術(shù)要求如下表：指標(biāo)單位高速公路和一級(jí)公路其他等級(jí)公路表向?qū)悠渌鼘哟闻楹蟮膲核橹担?lt;%262830洛杉磯磨耗損失，工%283035表觀密度，>kg/m32.62.52.45吸水率（按質(zhì)里“）,<%2.03.03.0堅(jiān)固性，%針片狀顆粒含量（混合料）%151820其中粒彳交大于9.5mm, %1215其中粒彳5小于9.5mm, %1820水洗法0.075mm顆粒含量，%111軟石含量，%355比較水泥混凝土和瀝青混凝土中粗集料的技術(shù)要求，

9、都要求潔凈、 干燥、無(wú)風(fēng)化，但是瀝青混合料中的粗集料要求比水泥混凝土中粗集 料的潔凈程度高，保證無(wú)泥土摻雜，而水泥混凝土中有小量的比例限 制，泥土灰塵對(duì)瀝青混合料的質(zhì)量影響遠(yuǎn)高于對(duì)水泥混凝土的影響； 對(duì)小于0.075mm顆粒含量瀝青混合料有嚴(yán)格規(guī)定，填料礦粉的增加 影響瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)，而水泥混凝土不作要求；對(duì)針片狀顆粒 含量（混合料）瀝青混合料具體到粒徑的大小；氯離子和硫酸鹽的含 量對(duì)水泥的凝結(jié)硬化影響很大，對(duì)瀝青材料無(wú)影響。細(xì)集料在水泥混 凝土中和在瀝青混凝土中技術(shù)要求與粗集料在水泥混凝土中和在瀝 青混凝土中技術(shù)要求基本相同。6.2 水泥的技術(shù)指標(biāo)各交通荷載等級(jí)公路面層水泥混凝土用水泥

10、的成分要求，公路水泥混 凝土路面施工技術(shù)細(xì)則 JTG/T F30-201維3.1.3。項(xiàng)次水泥成分極重、特重、重交通柿載等級(jí)中輕交逋荷載等級(jí)1熟料游離氧化鈣含量（） &1.01.82氧化鎂含量（）5.06.03鐵鋁酸四鈣含量（）152012204鋁酸三鈣含量（） 7.09.05三氧化硫含量（） 3.54.06堿含量 N a2O+0.658X2OK0.6懷疑集料有堿活性 時(shí)為0.6;無(wú)堿活性 集料時(shí)為1.07氯離子含量（）w0.060.068混合材種類(lèi)不得摻窯灰、煤肝后、火山灰、燒黏土、煤渣，有抗鹽凍要求時(shí)不得摻石灰?guī)r粉通用硅酸鹽水泥GB 175-200頡定，凡氧化鎂、三氧化硫、初凝 時(shí)

11、間、安定性中任一項(xiàng)不合格的水泥為廢品水泥。各交通荷載等級(jí)公路面層水泥混凝土中水泥的物理指標(biāo)，公路水泥混 凝土路面施工技術(shù)細(xì)則 JTG/T F30-201維3.1.4。項(xiàng)次水泥物理性能極重、特重、重交通柿載等級(jí)中輕交逋荷載等級(jí)1出磨時(shí)安定性雷氏夾和蒸煮法檢驗(yàn)均必須合 格蒸煮法檢驗(yàn)必須合 格2凝結(jié)時(shí)間（h）初凝時(shí)間1.50.75終凝時(shí)間w10103標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量（） v28304比表面積（m2/Kg）3004503004505細(xì)度（80 篩余）<1010628d干縮率（） <0.090.107耐磨性（kg/m2） <2.53.0水泥凈漿標(biāo)準(zhǔn)稠度采用稠度儀測(cè)定，以試錐沉入深度為28

12、mm 士2mm時(shí)的凈漿為標(biāo)準(zhǔn)稠度，此時(shí)的用水量為標(biāo)準(zhǔn)用水量。水泥硬化后體積變化均勻性的物理性能指標(biāo)，為水泥的體積安定性，影響安定性的因素主要是氧化鎂和三氧化硫的含量。6.3 道路瀝青的技術(shù)指標(biāo)瀝青是由不同分子量的碳?xì)浠衔锛捌浞墙饘傺苌锝M成的黑褐 色復(fù)雜混合物，是高黏度有機(jī)液體，外觀呈黑色，可溶于二硫化碳。 瀝青是一種防水防潮和防腐的有機(jī)膠凝材料。 瀝青按化學(xué)成分相近的 組分，分成與其路用性質(zhì)有一定聯(lián)系的幾個(gè)組分。例如：四組分包括 飽和分、芳香分、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)。三組分包括油分（含蠟），膠質(zhì)（樹(shù)脂）, 瀝青質(zhì)。瀝青主要可以分為煤焦瀝青、石油瀝青和天然瀝青三種，煤焦瀝 青是煉焦的副產(chǎn)品，石油瀝青

13、是原油蒸儲(chǔ)后的殘?jiān)?，天然瀝青則是儲(chǔ) 藏在地下，有的形成礦層或在地殼表面堆積。公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范JTG F40-200俵4.2.1-1規(guī)定，各道路石油瀝青等級(jí)的適用范圍如下表：級(jí)適用范圍A級(jí)瀝青各個(gè)等級(jí)的公路，適用于任何場(chǎng)合和層次。B級(jí)瀝青1.高速公路、一級(jí)公路瀝青卜面層及以卜的層次，二級(jí)及二級(jí)以下公路的各個(gè)層 次；2.用做改性瀝青、乳化瀝青、改性乳化瀝青、稀釋瀝青的基質(zhì)瀝青。C級(jí)瀝青三級(jí)及三級(jí)以下公路的各個(gè)層次。瀝青有三大基本指標(biāo)為針入度、軟化點(diǎn)、延度，另外還有蠟含量、 針入度指數(shù)、閃點(diǎn)、溶解度、粘度以及老化后殘留針入度比、殘留延 度等控制指標(biāo)。道路石油瀝青分級(jí)的主要指標(biāo)是針入度。1、針

14、入度：針入度是反映石油瀝青的粘稠度，作為標(biāo)號(hào)的指標(biāo)。一般根據(jù)道路交通等級(jí)、氣候分區(qū)、交通條件、路面類(lèi)型、在結(jié)構(gòu)層中的層位及受力特點(diǎn)、施工方法確定，以 PT,m,t表示，P為針入度，T 為試驗(yàn)溫度，m為標(biāo)準(zhǔn)針的質(zhì)量包括連桿和祛碼100克，t為貫入時(shí) 間5秒；2、軟化點(diǎn)：軟化點(diǎn)是反映瀝青的高溫穩(wěn)度性，軟化點(diǎn)越高熱穩(wěn) 定性越好。根據(jù)公路等級(jí)選擇瀝青等級(jí)，并根據(jù)瀝青標(biāo)號(hào)選擇該瀝青 等級(jí)下對(duì)應(yīng)的軟化點(diǎn)。3、10度延度：延度是瀝青受到外力的拉伸作用，所能承受的塑性 變形的總能力。對(duì)A、B等級(jí)瀝青有要求，根據(jù)瀝青標(biāo)號(hào)選擇標(biāo)準(zhǔn)， 可作為選擇性指標(biāo)；4、15度延度：與軟化點(diǎn)相同，根據(jù)公路等級(jí)選擇瀝青等級(jí)，根 據(jù)

15、瀝青標(biāo)號(hào)選擇該瀝青等級(jí)下對(duì)應(yīng)的延度要求。5、60度動(dòng)力粘度：只對(duì)瀝青等級(jí) A的石油瀝青有要求，根據(jù)瀝 青標(biāo)號(hào)選擇標(biāo)準(zhǔn)，可作為選擇性指標(biāo)。案例1以下瀝青改性劑中，專門(mén)用于改善瀝青低溫性能的是（ A ）A.SBR B.SBS C.EVA D.PE解析SBR屬于橡膠類(lèi)改性瀝青，可以大幅提高瀝青的低溫延度，增強(qiáng)韌 度和黏韌度，并不同程度改善瀝青的低溫性能；SBS屬于熱塑性橡膠類(lèi)改性材料, 在改善瀝青溫度敏感性、提高低溫韌性具有顯著效果，能顯著提高瀝青的粘度、 韌度和韌性。常用于改善瀝青的高溫穩(wěn)定性；PE、EVA屬于熱塑性樹(shù)脂類(lèi)改性材 料，可以使瀝青結(jié)合料的常溫粘度增大，高溫穩(wěn)定性增加，瀝青的強(qiáng)度和勁度

16、 提高，常用于改善瀝青的高溫穩(wěn)定性。6.4 實(shí)例講解案例1某一級(jí)公路采用水泥混凝土路面，承受重交通荷載等級(jí)，按公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D40-2011）表3.0.8水泥混凝土的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fr=5.0MPa，試件的樣本數(shù)為10組，水泥混凝土彎拉強(qiáng)度的變異水平等級(jí)低0.05<Cv<0.10 , 0.05采用的原材料p42.5硅酸鹽水泥，實(shí)測(cè)水泥 28天抗折強(qiáng)度為7.5MPa。細(xì)集料使用機(jī)制砂或天然砂，砂的表觀密度為2650Kg/m3 ,細(xì)度模數(shù)為 3.0。粗集料采用破碎碎石，粒徑 531.5mm ,表觀密度為2820 Kg/m3 ,振實(shí)密度為1710 Kg/m3。外加劑

17、為減水劑，外加劑用量為 0.7%,減水率為10%。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定剛拌和后的水泥混凝土的密度為2500Kg/m3?，F(xiàn)場(chǎng)碎石混凝土攤鋪采用滑模施工。一級(jí)公路位于寒冷地區(qū)，有抗冰凍的要求。測(cè)得堆料場(chǎng)的細(xì)集料含水率比實(shí)驗(yàn)室含水率大3%,堆料場(chǎng)的粗集料含水率比比實(shí)驗(yàn)室含水率大1%。計(jì)算水泥混凝土的配合比。解析（一）計(jì)算初步配合比1） 按公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細(xì)則（ JTGT F30-2014 4.2.2條，確定試配配制強(qiáng)度。-fr- ts1 1.04Cv%為面層水泥混凝土配制28天彎拉強(qiáng)度均值（MPa）。按公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細(xì)則（ JTGT F30-2014表4.2.2-3,結(jié)合實(shí)際試件實(shí)驗(yàn)結(jié)果

18、Cv=0.07 MPa。按(JTGT F30-2014 表 4.2.2-2 ,樣本標(biāo)準(zhǔn)差 S=0.3 MPa。按(JTGT F30-2014表4.2.2-1，保證率系數(shù)t =0.46。.fr5fc r ts 0.46 0.3 5.53MPa1 1.04Cv 1 1.04 0.072）按公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細(xì)則（ JTGT F30-2014 4.2.11條，確定水灰比。CW0104.97 0.309SL 11.27 0.61SPWW0為不摻外加劑和摻合料的混凝土的單位用水量（Kg / m3）;SL為新拌混凝土的塌落度（mm）;Sp為砂率；按 JTGTF 30 2014表4.2.11 1 砂

19、率為 36%?，F(xiàn)場(chǎng)碎石混凝土攤鋪采用滑模施工，新拌混凝土的塌落度為20mm。按（JTGT F30-2014表4.2.4,有抗冰凍的要求，確定水灰比為 0.40。C .3）單位用水量 Wo104.97 0.309Sl 11.27一 0.61Sp =104.97+0.309 X 20+11.27 XW2.5+0.61 X 0.36=139.545Kg 按按（JTGT F30-2014 表 4.2.11-2 最大單位用水量為 160Kg/m3 ,取單位用水量 W0=140Kg。4） 水泥用量 C0=W0X C/W=140X 2.5=350Kg,5）添加劑用量 A0=C0X 0.7%=350X 0.7

20、%=2.45Kg6）細(xì)集料砂用量 S0=（Mp-W0-C0-A0） X Sp=（2500-140-350-2.45） X 0.36=722.72Kg （剛拌和后的水泥混凝土的密度Mp=2500Kg/m3 ）7）粗集料碎石用量 G0=Mp- W0-C0-S0-A0=2500-140-350-722.7-2.45=1284.85 Kg8）各組成材料的配合比水泥：水：砂：碎石:添加劑 =350:140:722.72:1284.85: 2.45=1:0.4:2.065:3.67: 0.007（二）試拌調(diào)整，提出基準(zhǔn)配合比根據(jù)水泥：水：砂：碎石：添加劑 =1:0.4:2.065:3.67: 0.007初

21、步配合比，采用實(shí)際施工材料進(jìn)行試拌，測(cè)得塌落度為25mm滿足工作性要求，初步配合比可以作為基準(zhǔn)配合比使用?；鶞?zhǔn)配合比為水泥：水：砂：碎石：添加劑 =1:0.4:2.065:3.67: 0.007。（三）混凝土配合比的試配、調(diào)整、確定實(shí)驗(yàn)室配合比（1）調(diào)整水灰比為 0.38 ,用水量 Wb=140Kgo 水泥用量 Cb=WbX C/W=140/0.38=368.4Kg 。添力口 齊1J 用 量 Ab=Cb X 0.7%=368.4 X 0.7%=2.58Kg。砂率為 36% , Sb=（Mp-Wb-Cb-Ab） XSp=(2500-140-368.4-2.58) X 0.36=716.05Kg 。 Gb=(Mp-Wb-Cb-Ab-Sb)=1272.97Kg 。配合比為水泥：水：砂：碎石：添加劑 =368.4:140:716,05:1272.97:2.58=1:0,38:1.944:3.455: 0,007。試拌材料用量為：0.03m3,水泥：水：砂：碎石：添加劑 =11.052:4.2:21,48:38,