道路工程材料總結(jié)

1、緒論 道路工程材料是研究道路與橋梁建筑用各種材料的組成、性能和應(yīng)用的一門課程。 土工合成材料是土木工程應(yīng)用的合成材料的總稱，主要包括土工織物、土工膜、土工復(fù)合材料、土工特種材料等。道路工程材料的技術(shù)性質(zhì)：1、 物理性質(zhì)（是材料的基本性質(zhì)）包括物理常數(shù)（密度、孔隙率、空隙率）及吸水率等2、力學(xué)性質(zhì)3、耐久性（自然因素如溫度變化、凍融循環(huán)、氧化作用、酸堿腐蝕等）4、工藝性（流動性） 道路工程材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分為國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。第1章 石料與集料 巖石是指在各種地質(zhì)作用下，按一定方式組合而成的礦物集合體，它是組成地殼及地幔的主要礦物。分為單礦巖（石灰?guī)r）和復(fù)礦巖（花崗巖）。巖

2、石按成因可分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖。 巖漿巖（深成巖花崗巖、噴出巖玄武巖、火山巖火山凝灰?guī)r）是所有巖石中最原始的巖石。 沉積巖，是地表的主要巖類。 變質(zhì)作用：是指在地殼內(nèi)部高溫、高壓和熱液的綜合作用下，原有巖石的結(jié)構(gòu)和組織改變或部分礦物再結(jié)晶，從而生成與原巖結(jié)構(gòu)性質(zhì)不同的新巖石的過程。石料的技術(shù)性質(zhì)1、 物理性質(zhì)：物理常數(shù)（密度、毛體積密度、孔隙率）、吸水性（吸水率、飽和吸水率、飽水系數(shù)）、膨脹性（自由膨脹率、側(cè)向約束膨脹率、膨脹壓力）、耐崩解性（崩解指數(shù)）。2、 力學(xué)性質(zhì)：（單軸抗壓強(qiáng)度、單軸壓縮變形、劈裂強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、點(diǎn)荷載強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度）石料的抗壓強(qiáng)度和抗磨耗性是考察路用石料性能的兩

3、個(gè)主要指標(biāo)。3、 耐久性：采用抗凍性試驗(yàn)和堅(jiān)固性試驗(yàn)進(jìn)行評價(jià)。抗凍性試驗(yàn)兩個(gè)直接指標(biāo)：凍融系數(shù)和質(zhì)量損失率；堅(jiān)固性試驗(yàn)采用浸泡前后的質(zhì)量損失率。4、 化學(xué)性質(zhì)（酸堿性、黏附性）石料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 按技術(shù)要求的不同，路用石料分為如下四個(gè)巖類：巖漿巖類、石灰?guī)r類、砂巖及片巖類、礫巖。以上各組按其物理力學(xué)性質(zhì)（主要為飽水狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度和磨耗率）可分為四個(gè)等級：1級（最堅(jiān)強(qiáng)巖石）、2級（堅(jiān)強(qiáng)巖石）、3級（中等強(qiáng)度巖石）、4級（較軟巖石）。 集料是由不用粒徑礦質(zhì)顆粒組成，并在混合料中起骨架和填充作用的粒料。按粒徑范圍分為粗集料、細(xì)集料和礦粉。 礦粉是指由石灰?guī)r或巖漿巖等憎水性堿類石料經(jīng)磨細(xì)加工得到的，在混

4、合料中起填充作用的，以碳酸鈣為主要成分的礦物質(zhì)粉末，也成填料。礫石（自然）、碎石（機(jī)械破碎）粒徑大于4.75mm天然砂包括河砂、海砂和山砂。粒徑小于4.75mm人工砂從廣義上包括機(jī)制砂、礦渣砂和煅燒砂。其中機(jī)制砂又稱破碎砂，粒徑小于2.36mm的人工砂。石屑：也稱篩屑通過最小篩孔（2.36mm或者4.75mm）的篩下部分。集料的技術(shù)性質(zhì)物理性質(zhì)（物理常數(shù)和加工特性） 物理常數(shù)：表觀密度、毛體積密度 加工特性：堆積密度、空隙率、粗集料骨架間隙率VCA、細(xì)集料的棱角性、 粗集料的針片狀顆粒含量、含泥量（粒徑小于0.075mm）和泥塊含量(4.75,1.18;13.2mm）、水浸法(13.2mm)其

5、他性質(zhì)（安全性、溶解度、含水率） 安全性：閃點(diǎn)和燃點(diǎn) 溶解度：三氯乙烯 含水率；溢鍋我國道路石油瀝青分為黏稠道路石油瀝青（AH和A、針入度+氣候分區(qū)）和液體石油瀝青（AL：R、M、S）。改姓瀝青：橡膠類改姓瀝青：丁苯橡膠SBR和氯丁橡膠CR是最為常用的橡膠類改姓材料。熱塑性橡膠類改姓瀝青：熱塑性丁苯橡膠SBS第4章 普通水泥混凝土 水泥混凝土是由水泥、水、粗集料（石子）、細(xì)集料（砂）按預(yù)先設(shè)計(jì)的比例進(jìn)行摻配，并在必要時(shí)加入適量外加劑、摻合料或其他改姓材料，經(jīng)攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)后而得到的具有一定強(qiáng)度和耐久性的人造石材，常簡稱混凝土。水泥混凝土的技術(shù)性質(zhì)（和易性或工作性、力學(xué)性質(zhì)、耐久性） 和易性：

6、流動性、振實(shí)性、黏聚性、保水性。測定方法：坍落度試驗(yàn)（坍落度不小于10mm）、維勃稠度試驗(yàn)（小于10mm）影響因素：組成材料的影響（水灰比、單位用水量、砂率、水泥的品種和細(xì)度、集料的性質(zhì)、外加劑）、外界因素的影響（環(huán)境因素、時(shí)間因素） 力學(xué)性質(zhì)：強(qiáng)度和變形強(qiáng)度：立方體抗壓強(qiáng)度fcu：按照標(biāo)準(zhǔn)方法制成150mm的立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件（溫度202，相對濕度95%以上）下養(yǎng)護(hù)至28d齡期，按標(biāo)準(zhǔn)方法測定其受壓極限破壞荷載。立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和強(qiáng)度等級（根據(jù)立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定）；軸心抗壓強(qiáng)度、抗彎拉強(qiáng)度（抗折強(qiáng)度）、劈裂抗拉強(qiáng)度。變形：混凝土的變形主要有彈性變形、徐變變形、溫度變形和干縮

7、變形等四類。 耐久性：抗凍性（抗凍強(qiáng)度）、抗?jié)B性（抗?jié)B強(qiáng)度）、耐磨性（單位面積的磨損量）、混凝土中的堿集料反應(yīng)（ARR）堿集料反應(yīng)：混凝土中水泥中的堿與某些堿活性集料在有水存在的條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可引起混凝土產(chǎn)生膨脹、開裂，甚至破壞，包括堿硅酸反應(yīng)（ASR）、堿碳酸鹽反應(yīng)（ACR）.采用巖相法判斷集料中是否存在于堿發(fā)生反應(yīng)的活性成分。若集料中含有活性二氧化硅，應(yīng)采用化學(xué)法和砂漿長度法進(jìn)行檢驗(yàn)；若含有活性碳酸鹽的集料，應(yīng)使用巖石柱法進(jìn)行檢驗(yàn)。 混凝土配合比設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：u 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，得出初步配合比；u 以初步配合比在試驗(yàn)室進(jìn)行試拌，觀察混凝土拌和的施工和

8、易性是否滿足要求，調(diào)整后提出基準(zhǔn)配合比；u 對混凝土進(jìn)行強(qiáng)度復(fù)核，如有其他要求，也應(yīng)作出相應(yīng)的檢驗(yàn)復(fù)核，以便確定出滿足施工、強(qiáng)度和耐久性要求且經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)配合比；u 在施工現(xiàn)場，依據(jù)現(xiàn)場砂石材料的含水率對配合比進(jìn)行修正，得出施工配合比。 配合比設(shè)計(jì)指標(biāo)，主要考慮混凝土拌和物的施工和易性（坍落度）、硬化混凝土的強(qiáng)度（配置強(qiáng)度）和耐久性（取決于密實(shí)程度，它又取決于最大水灰比和最小水泥用量）。 混凝土外加劑是在混凝土拌和時(shí)或拌和前摻入的，摻量一般不大于水泥質(zhì)量的5%，并能按要求改變混凝土性能的材料。減水劑、引氣劑、緩凝劑、早強(qiáng)劑第5章 新型水泥混凝土 聚合物水泥混凝土（PCC）或聚合物改性水泥混凝

9、土（PMC），是在普通水泥混凝土的拌和物種加入單體或聚合物，澆筑后經(jīng)養(yǎng)護(hù)和聚合而成的一種水泥混凝土。 纖維增強(qiáng)混凝土簡稱纖維混凝土，指在素混凝土基體中摻入均勻分散的短纖維而組成的一種復(fù)合材料。 透水性混凝土（PC）也稱多孔混凝土，它是由特殊級配的集料、水泥、外加劑和水等經(jīng)特定工藝配制而成的，其內(nèi)部有很大比例的貫通性孔隙。 露石混凝土路面（EACCP），是在面層水泥混凝土混合料鋪筑完成后，噴灑露石劑并覆蓋塑料膜養(yǎng)生，期間通過露石劑作用對水泥混凝土表面層進(jìn)行化學(xué)處理，延緩表面一定厚度水泥砂漿的凝結(jié)，但不影響主題混凝土的正常凝結(jié)硬化，當(dāng)主體混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，刷洗其表面，進(jìn)行表面除漿，露出均勻分布

10、的粗集料，這樣所形成的水泥路面叫露石混凝土路面。 彩色混凝土是以白色水泥、彩色水泥或白色水泥摻入彩色顏料，以及彩色集料和白色或淺色集料按一定比例配制而成的混凝土。第6章 無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料 無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料可以用做路面結(jié)構(gòu)的基層和底基層或者墊層。 水泥不能穩(wěn)定有機(jī)質(zhì)或者硫酸鹽含量較高的土。用水泥穩(wěn)定砂性土、粉性土、黏性土以及其他細(xì)粒土得到的混合料簡稱為水泥圖；用水泥穩(wěn)定級配碎石或?yàn)楹Y分的碎石簡稱為水泥碎石；用水泥穩(wěn)定天然砂礫簡稱為水泥砂礫。 用石灰穩(wěn)定細(xì)粒土得到的混合料簡稱石灰土。石灰穩(wěn)定集料包括用石灰穩(wěn)定天然砂礫土火級配砂礫（無土）簡稱石灰砂礫土。用石灰穩(wěn)定天然碎石土和級配碎石（包括未

11、篩分碎石）得到的混合料簡稱為石灰碎石土。水泥強(qiáng)度形成原理：水泥水化、離子交換作用、化學(xué)激發(fā)作用、碳酸化作用。水泥強(qiáng)度影響因素：土質(zhì)、水泥的成分和劑量、含水率、施工工藝石灰土強(qiáng)度形成原理：離子交換作用、結(jié)晶硬化作用、火山灰作用、碳酸化作用。石灰土強(qiáng)度影響因素：土質(zhì)、灰質(zhì)、石灰劑量、含水率、密實(shí)度、齡期、養(yǎng)生條件（溫度和濕度）。 石灰、粉煤灰簡稱二灰，石灰煤渣簡稱二渣，二渣中加入一定量粗集料簡稱三渣。用二灰穩(wěn)定細(xì)粒土，簡稱二灰土；用二灰穩(wěn)定砂礫、碎石等簡稱為二灰砂礫或二灰碎石。第七章 普通瀝青混合料 瀝青混合料是由粗集料、細(xì)集料、礦粉與瀝青以及外加劑所組成的一種復(fù)合材料。礦料與瀝青結(jié)合料經(jīng)拌和而形

12、成的混合料的總稱，其中礦料起骨架作用，瀝青與填料起膠結(jié)和填充作用。 瀝青混合料的分類方法取決于礦料的級配、集料的最大粒徑、壓實(shí)空隙率和瀝青品種。 按結(jié)合料類型分為石油瀝青混合料（黏稠石油瀝青混合料、乳化石油瀝青混合料、液體石油瀝青混合料）和煤瀝青混合料；按礦料的級配類型分為連續(xù)級配瀝青混合料、間斷級配瀝青混合料；按礦料級配組成及空隙率大小分為密級配瀝青混合料、半開級配瀝青混合料、開級配瀝青混合料；按礦料公稱最大粒徑分為特粗粒式混合料、粗粒式瀝青混合料、中粒式瀝青混合料、細(xì)粒式瀝青混合料、砂粒式瀝青混合料；按制造工藝分為熱拌熱鋪瀝青混合料HMA、常溫瀝青混合料（乳化瀝青或液體瀝青）、再生瀝青混合

13、料。 瀝青混合料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響因素：瀝青性質(zhì)對黏結(jié)力c的影響；礦料性能對內(nèi)摩阻角的影響；礦料與瀝青交互作用高能力的影響；礦料比表面積與瀝青用量的影響；溫度和變形速率的影響。 瀝青混合料的路用性能：高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、耐久性(水穩(wěn)定性、抗老化性)、抗滑性。 高溫穩(wěn)定性：評價(jià)方法：馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)，評價(jià)指標(biāo)馬歇爾穩(wěn)定度MS和流值FL；車轍試驗(yàn)進(jìn)行抗車轍能力檢驗(yàn)，評價(jià)指標(biāo)動穩(wěn)定度DS。 低溫抗裂性：預(yù)估開裂溫度；評價(jià)其低溫變形能力或應(yīng)變松弛能力；評價(jià)其斷裂能。相關(guān)試驗(yàn)：直接（間接）拉伸試驗(yàn)、低溫蠕變實(shí)驗(yàn)、低溫彎曲試驗(yàn)（其破壞應(yīng)變作為評價(jià)改姓瀝青混合料的低溫抗裂性能指標(biāo)）、約束試件的溫度應(yīng)力試驗(yàn)。

14、 水穩(wěn)定性：評價(jià)方法：瀝青與集料的黏附性試驗(yàn)（水煮法、水浸法、光電比色法、攪動水凈吸附法）、浸水試驗(yàn)（浸水前后的馬歇爾穩(wěn)定度比值、車轍深度比值、劈裂強(qiáng)度比值和抗壓強(qiáng)度比值）、凍融劈裂試驗(yàn)（凍融劈裂強(qiáng)度比TSR）瀝青混合料技術(shù)性質(zhì) 瀝青路面使用性能氣候分區(qū)（設(shè)計(jì)高溫3、設(shè)計(jì)低溫4、設(shè)計(jì)雨量4） 瀝青混合料的體積特征參數(shù)由密度、空隙率VV、礦料間隙率VMA和瀝青飽和度VFA等指標(biāo)表征。瀝青混合料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 密級配瀝青混凝土混合料馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；瀝青混合料高溫穩(wěn)定性車轍試驗(yàn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、瀝青混合料水穩(wěn)定性檢驗(yàn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；瀝青混合料低溫抗裂性能檢驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；瀝青混合料滲水系數(shù)檢驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 瀝青混合

15、料配合比設(shè)計(jì)包括三個(gè)階段：目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段（礦料組成設(shè)計(jì)與最佳瀝青用量OAC）、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)配合比驗(yàn)證即試驗(yàn)路試鋪階段。最終可以確定瀝青混合料中組成材料品種、礦質(zhì)集料級配和瀝青用量。第8章 其他瀝青混合料 瀝青穩(wěn)定碎石混合料ATB，屬路面柔性結(jié)構(gòu)層材料，具有較高的抗剪強(qiáng)度、抗彎拉強(qiáng)度和抗疲勞性。不易收縮開裂和水損害。 瀝青瑪蹄脂碎石混合料SMA，SMA是一種以瀝青結(jié)合料與少量的纖維穩(wěn)定劑、細(xì)集料以及較多的填料（礦粉）組成的瀝青瑪蹄脂，填充于間斷級配的粗集料骨架間隙中，組成一體所形成的瀝青混合料。它屬于骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)。SMA的材料結(jié)構(gòu)組成特點(diǎn)三多一少，即粗集料含量多、礦粉含量多、瀝青含量多、細(xì)集料用量少。 開級配抗滑磨耗層OGFC，是一種多孔性排水式瀝青混合料，具有優(yōu)良的表面功能。它指具有連通大空隙的瀝青混合料鋪筑，能迅速從內(nèi)部排走路表雨水，具有防滑、抗車轍及降低噪聲的路面。 乳化瀝青混合料是采用乳化瀝青與礦料在常溫狀態(tài)下拌和的，經(jīng)鋪筑與壓實(shí)成后形成的瀝青混合料。 瀝青稀漿封層是適當(dāng)級配的石屑或砂、填料（水泥、石灰、粉煤灰、石粉等）與乳化瀝青、外摻劑和水，按一定比例拌和而成的流動狀態(tài)的瀝青混合料，將其均勻地?cái)備佋诼访嫔闲纬傻臑r青封層，其混合料簡稱稀漿混合料。 微表處是適當(dāng)級配的石屑或砂、填料（水泥、石灰、粉煤灰、石粉等）與聚合物改性