道路工程材料方便小抄

1、道路工程材料I. 基礎知識I. 石料1. 技術性質a) 密度物理性質(1) 真實密度：建材選擇、巖石風化研究、地基基礎評價、周圍巖石壓力的胡算標準。(2) 毛體積密度：反應致密程度，空隙發(fā)育程度，工程巖體穩(wěn)定。b) 吸水率(1) 吸水率(2) 飽和吸水率(3) 飽水系數c) 單軸抗壓強度力學性質：將石料制成標準試件，保水處理，單軸受壓，極限破壞時的單位面積強度。影響內應，孔隙裂隙構造分布；外因，加載速率，試件尺寸，溫度濕度。d) 抗凍性試驗耐久：多次凍融后，(1) 抗凍系數：之前單軸抗壓強度與之后強度的比值。(2) 質量損失率：損失質量與動前質量比。凍融系數大于75%，質量損失率小于2%，抗凍

2、性好。e) 堅固性性試驗：浸入硫酸鈉溶液，干燥，結晶形成膨脹壓力，檢測質損率。f) 酸堿性化學性質：取決于SiO2和CaO成分的含量。SiO2酸性酸性：強度高，耐磨好，瀝青黏附差堿性：瀝青黏附性好g) 粘附性2. 技術分級：以力學性質分級，飽水狀態(tài)抗壓強度、磨耗率。1-4級，數值硬度3. 石料分類a) 組成：(1) 單礦巖：石灰?guī)r(2) 復礦巖：花崗巖b) 成因：(1) 巖漿巖：深成巖，密度大，吸水，抗凍性好；火山巖，多孔質輕保溫良好，水泥混合料；噴出巖，介于其間。(2) 沉積巖：通常各向異性，密度小，孔隙率、吸水率大，強度低，耐久性差(3) 變質巖c) 巖石的鑒別：根據巖石外觀特征，借助簡單

3、工具試劑，用肉眼觀察結構性質。J. 集料：混合料=結合料+集料（不同粒徑，其骨架、填充作用）1. 分類：粗集料，細集料，礦粉(主要填充)瀝青混合料：粗集料2.36mm +水泥混凝土：粗集料4.75mm +主要集料：礫石、碎石、（天然/人工）砂、石屑，工業(yè)冶金礦渣2. 技術性質a) 物理性質(1) 表觀密度實體+閉口空隙(2) 毛體積密度容量瓶測定(3) 空隙率(4) 粗集料骨架間隙率(5) 細集料棱角性：對抗流動變形、和易性有影響，用間隙法和流動世間法測定。(6) 粗集料針片狀顆粒含量：顆粒長厚比小于規(guī)定值，容易折斷，回旋阻力、孔隙率大，粘附性、和易性、強度降低。(7) 含泥量、泥塊含量：降低

4、水化速度、粘合性。(8) 表面特征b) 力學性質(1) 壓碎值：標準試件規(guī)定條件加荷載，測量粉碎百分比。(2) 磨光值：剔除針片狀制成試件，加速磨光，測摩擦系數PSVra耐磨抗滑(3) 沖擊值：反應抵抗多次連續(xù)沖擊載荷，規(guī)定方式捶打式樣，檢測粉碎程度。(4) 磨耗值：測被抹掉的質量。c) 化學性質(1) 集料堿活性：堿硅酸/堿碳酸齡期內因見活性反應發(fā)生膨脹。巖相鑒定法，確定堿集料的種類和數量；砂漿長度法確定，堿活性膨脹是否會造成破壞。(2) 有機物含量：延緩水泥硬化過程。3. 礦粉的技術性質a) 密度b) 親水性：評價礦粉瀝青結合的粘附性。c) 塑性指數d) 加熱安定性4. 礦質混合料設計a)

5、 集料的級配：各組成顆粒的組成和搭配【細度模量】集料越粗能反映平均粒徑，不能反映粒徑分布，不能代表級配是否合理b) 礦質混合料的級配理論(1) 級配曲線：連續(xù)級配、間斷級配(2) 級配理論c) 礦質混合料組成設計基本條件：(1) 各種集料的級配參數；(2) 根據設計要求、技術規(guī)范、理論計算確定礦質混合料的目標級配范圍。K. 石灰1. 原料2. 生產工藝3. 欠火、過火a) 欠火：碳酸鈣分解未完全，CaO含量低，使用粘結力差，顏色發(fā)青。原因：石灰?guī)r原料尺寸過大，粒徑搭配不當，裝料過多，溫度不夠，時間不足。b) 過火：表征：外表有裂縫，或有玻璃狀外殼，體積收縮，密度大，消化緩慢，施工使用是人能消化

6、，造成膨脹，鼓包，剝落裂縫。原因：煅燒時間過長，溫度過高。4. 組成、結構：多孔結構。粘結性有效成分：CaO、MgO。氧化鈣分為：結合CaO、游離CaO；游離氧化鈣：活性（主要有效成分）、非活性（渣化，過燒（粉碎）活性）5. 水化、強度形成機理a) 水化消化：與水反應，熟化。塊狀生石灰崩解程大量Ca（OH）2。“過燒”：加水過慢不夠，已生成的Ca（OH）2包裹在未消化顆粒的周圍，使其難以繼續(xù)消化。解決“過燒”：陳伏半個與月，用一層水，隔離空氣。“過冷”：水溫過低，反應熱少，增加了未消化顆粒。(1) 影響因素(a) 煅燒條件(b) 水化溫度(c) 外加劑b) 硬化(1) 干燥硬化：蒸發(fā)形成網狀孔

7、隙，期間的睡形成毛細管壓力附加強度；Ca（OH）2析出形成結晶強度。(2) 碳化：形成碳酸鈣，要表向里發(fā)展，速度隨時間變慢。取決于CO2濃度，石灰漿濃度，接觸面積。L. 水泥1. 定義2. 分類按性能用途按礦物組成按技術特性通用專用特種硅酸鹽鋁酸鹽硫酸鹽磷酸鹽氟鋁酸鹽火山灰快硬性水化熱抗硫酸鹽膨脹性耐高溫性3. 化學成分、特點硅酸鹽水泥3CaO·SiO2C3S35-652CaO·SiO2C2S10-403CaO·Al2O3C3A0-154CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF5-15【C4AF對抗折強度其重要作用】C3SC2SC3AC4AF與水

8、反應速度BCAB水化熱BCAB對強度的作用早期BCBB晚期B+ACB耐化學侵蝕BB+CA干縮性中小大小4. 水化、硬化隨著水化反應的進行，水泥失去塑性，形成堅硬的水泥石。一般劃分為：初始反應期誘導期凝結期硬化期5. 技術性質、標準a) 化學性質MgO游離氧化鎂，高溫形成方鎂石，水化硬化緩慢，體積會發(fā)生膨脹，破壞結構導致裂縫<5%SO3隨石膏礦化劑加入，少量改善，量大導致膨脹，破壞<3.5%燒失量規(guī)定下加熱燒失質量，煅燒不佳或潮濕引起。不溶物鹽酸中溶解留下的物質，過多影響活性。堿堿集料反應產生膨脹，破壞。<0.46%b) 物理性質(1) 細度：粒徑小，水化快，早強高；過細，達到

9、標準稠度耗水大，硬化后收縮變形大，裂縫概率高。(2) 水泥漿凈標準稠度：用標準法維卡儀測定。體積安定性、凝結時間按與稠度有關。（類似針入原理）(3) 終凝時間：加水凝結期開始（初凝時間）加水凝結期結束（終凝時間）(4) 體積安定性：反映水泥凝結硬化過程中體積膨脹的均勻程度，一般有游離CaO、MgO、石膏過量導致。雷氏夾法（最終基準）、試餅法。兩者皆煮沸。雷氏夾法測定兩指針間斷間距增大值。(5) 強度：用標準試件（1：3水泥、標準砂，0.5水灰比），達到標準齡期后，測定抗折、抗壓強度。水泥型號：早強（R）、普通水泥等級：以強度（MPa）表示。c) 技術指標【水泥！合格不合格！】(1) 廢品：Mg

10、O、SO3、初凝時間、安定性任何一項不符合標準；廢品水泥嚴禁使用！(2) 不合格品：細度、燒失量、終凝時間、混合材參量未達標，強度低于指標，產品信息未標注6. 其它水泥a) 摻混合材的水泥(1) 礦渣硅酸鹽水泥(2) 火山灰之硅酸鹽水泥(3) 粉煤灰硅酸鹽水泥M. 瀝青1. 石油基分類環(huán)烷基>中間基>石蠟基石蠟會對瀝青路用性能產生不利影響2. 生產工藝3. 化學組分：性質近似成分分組研究。利用瀝青在不同介質中選擇溶解分組。a) 三組分分析法b) 四組分分析法c) 組分對瀝青性質的影響：(1) 瀝青質、膠質飽和分/ 針入度軟化點；(2) 極性芳香分/粘附性(3) 瀝青質/黏結性、熱穩(wěn)

11、性(4) 膠質/延性4. 膠體結構：瀝青質吸引膠質，形成教團核心，彌散在極性低的芳香分飽和分介質中。a) 溶膠型：流動性、可塑性、自愈能力好，高溫穩(wěn)定性差。b) 凝膠型：流動性、可塑性自愈能力、低溫變形能力差，高溫穩(wěn)定性好。c) 溶凝膠型一般路用要求：結合之。5. 路用技術性質a) 物理性質(1) 密度(2) 體膨脹系數(3) 介電常數b) 路用性質(1) 粘滯性(a) 絕對黏度(b) 相對粘度(i) 針入度：標準時間，標準溫度，標準質量針垂直灌入深度（0.01mm）(ii) 標準粘度試驗：規(guī)定溫度下，從規(guī)定口徑流出50ml所需要的時間（s）(iii) 軟化點：滴落法：固化點到滴落點溫度間隔的

12、87.21%；環(huán)球軟化法：規(guī)定方式加熱下垂標準距離的溫度。(2) 低溫性能(a) 延性：做成標準試件規(guī)定速度溫度下拉斷的時拉伸的長度。(b) 脆性(c) 低溫勁度、蠕變速率(d) 直接拉伸試驗(3) 感溫性(a) 針入度指數（PI）(i) 針入度-溫感系數A(ii) 針入度指數的確定PI=30/(1+50A)-10PI>+2膠凝特征，不耐久PI<-2溫敏感性強-1<PI<+1一般路用(iii) 軟化點、當量脆點(4) 加熱穩(wěn)定性(a) 薄膜烘箱加熱試驗(b) 旋轉薄膜烘箱加熱試驗(c) 壓力老化試驗(5) 粘彈性(a) 勁度模量：【越大越粘】(b) 動態(tài)剪切流變試驗c)

13、 其他性質(1) 安全性：加熱時油分揮發(fā)，遇火發(fā)生閃火，閃點、燃點。(2) 溶解度：在三氯乙烯中的溶解率，不溶的物質為瀝青性能有害物（瀝青碳、似碳物）(3) 含水率：水分過多會在加熱時發(fā)生“溢鍋”，損失材料，引發(fā)火災。需加揮發(fā)性溶劑助水蒸發(fā)。6. 改性瀝青7. 其他瀝青a) 煤瀝青：組分游離碳、樹脂、油分b) 乳化瀝青：經過離心、攪拌等工藝使瀝青分散在有乳化劑、穩(wěn)定劑的水中，呈乳狀。N. 粉煤灰、其他工業(yè)廢渣II. 無機混合料I. 水泥混凝土1. 組成2. 特點3. 技術性質a) 施工和易性(1) 和易性：含義流動性、黏聚性、震實性、保水性。(2) 和易性測定方法：(a) 坍落度試驗：坍落度流

14、動性【可同時評定黏聚性、保水性】(b) 維勃稠度使用坍落度過小時使用稠度流動性(3) 和易性主要影響因素隨數值增大產生的現象【過少過多】內因水灰比流動性小，不易壓實成型流動性大，黏聚性保水性不良泌水離析，強度耐久低單位水量缺少粘結，黏聚性差，崩塌離析，不易密實黏聚性保水性差，分層流漿，離析產生裂縫砂率黏聚性保水性差，離析流漿沙起潤滑作用，流動性提高表面積大，吸水多水分不足導致流動性下降水泥細度水泥細度吸水流動性降低、改善黏聚性，減輕離析泌水現象集料性質粒徑比表吸水吸漿流動性圓形粒料級配優(yōu)良流動性外加劑減水劑、引氣劑主要改善和易性，同時提高強度耐久性外因環(huán)境氣溫、濕度水分蒸發(fā)坍落度、流動性時間隨

15、著水分蒸發(fā)、水化反應進行，流動性降低b) 硬化后力學性質(1) 強度(a) 立方抗壓強度(b) 單軸抗壓強度(c) 彎拉（抗折）強度(d) 劈裂抗拉強度(2) 影響混凝土強度因素分析內因水泥強度水泥型號混凝土水灰比水灰比混凝土水泥漿用量太少黏聚性不不足,離析,不耐久,易磨光,起粉翻砂太多成本高,干縮大集料特性集料與水泥石強度共同決定混凝土強度外因養(yǎng)護條件養(yǎng)護溫度過低水化不反應,冰凍作用破換結構過快水化物不均勻,妨礙進一步水化養(yǎng)護濕度濕度(標準養(yǎng)護濕度)密實度齡期隨齡期增長,發(fā)展速度減緩施工質量配料準確性、拌和均勻性(3) 變形(a) 彈性變形(b) 徐變變形(c) 溫度變形(d) 干縮變形c)

16、 耐久性(1) 抗凍性(2) 抗?jié)B性(3) 耐磨性(4) 堿-集料反應(5)4. 組成設計a) 原料技術要求5. 普通混凝土組成設計a) 確定配合比設計指標：1.施工和易性坍落度；2.配置混凝土強度；3.混凝土耐久性b) 初步配合比設計計算：強度水灰比水量砂率（根據坍落度）單位水泥量粗細集料兩（體積法/密度法）c) 實驗室調整：根據施工用料、方法在實驗室制作試件，校核調整驗證。d) 施工配合比：工地實際修正6. 外加劑a) 減水劑：【吸附-分散作用、潤滑作用、濕潤作用】b) 引氣劑c) 緩凝劑d) 早強劑J. 新型水泥混凝土1. 聚合物改性2. 纖維3. 透水性K. 無機結合料穩(wěn)定材料1. 水

17、泥穩(wěn)定a) 強度形成機理b) 環(huán)境影響因素c) 組成設計2. 石灰穩(wěn)定3. 二灰穩(wěn)定III. 有機混合料I. 普通瀝青混合料1. 分類a) 煤瀝青-石油瀝青混合料b) 連續(xù)級配-間斷級配瀝青混合料c) 密集配-半開級配-開級配瀝青混合料d) 特粗-粗粒-中粒-細粒-沙粒式混合料e) 熱拌瀝青-常溫瀝青-再生瀝青混合料2. 組成：粗集料、細集料、礦粉、瀝青、外加劑。3. 結構：a) 懸浮-密實結構：黏聚力高，耐久性較好，高溫穩(wěn)定性差。b) 骨架-空隙結構：黏聚力差，耐久性差，高溫穩(wěn)定性好。c) 密實-骨架結構：結合以上，施工和易性差。4. 強度、影響因素a) 強度原理5. 路用性能a) 高溫穩(wěn)定

18、性(1) 評價方法指標(a) 馬歇爾穩(wěn)定度試驗：測定混合料試件的破壞荷載和抗變形能力。加壓至破壞測定穩(wěn)定度流質。(b) 車轍試驗(c) 高溫穩(wěn)定性主要影響因素：內摩阻（礦質集料嵌鎖作用）瀝青黏性適當減小瀝青用量/高溫穩(wěn)定性b) 低溫抗裂性：1.低溫驟縮開裂；2.低溫收縮疲勞開裂。(1) 估計混合料開裂溫度：混合料抗拉強度<溫度應力/發(fā)生開裂(2) 低溫蠕變試驗：測恒定荷載下隨時間增長的形變，蠕變松弛能力低溫抗裂性(3) 低溫彎曲試驗：測破壞時最大彎拉應變低溫柔韌性抗裂性(4) 約束試件的溫度應力試驗：凍斷溫度、破壞強度、溫度應力曲線斜率、折點溫度。(5) 低溫抗裂性的主要影響因素：針入度感溫性低溫勁度模量橡膠類改性/抗裂性c) 耐久性(1) 抗老化性：氧氣水紫外線氣溫孔隙率/老化速度選擇耐老化瀝青、混合料瀝青足量、控制施工加熱溫度、保證壓實。(2) 水穩(wěn)性：(a) 殘留穩(wěn)定度=馬歇爾/浸水馬歇爾(b) 水穩(wěn)評價方法指標(i) 瀝青集料黏附性試驗