道路建筑材料

道路建筑材料 一、路与桥梁常用建筑材料：一、路与桥梁常用建筑材料：1、砂石材料：自然风化或人工开采、轧制砂石材料：自然风化或人工开采、轧制2、无机结合料及其制品：主要是石灰、水泥及水泥混凝土、无机结合料及其制品：主要是石灰、水泥及水泥混凝土、预应力混凝土结构、路面基层预应力混凝土结构、路面基层3、有机结合料及其混合料：沥青、沥青混合料有机结合料及其混合料：沥青、沥青混合料4、高聚合物材料：用来改善沥青混合料和水泥混凝土的各高聚合物材料：用来改善沥青混合料和水泥混凝土的各种性能种性能5、钢材和木材：钢材是桥梁钢结构及钢筋混凝土或预应力钢材和木材：钢材是桥梁钢结构及钢筋混凝土或预应力混凝土结构等的组成材料，木材主要用于拱架、模板混凝土结构等的组成材料，木材主要用于拱架、模板二、道路与桥梁常用建筑材料的作二、道路与桥梁常用建筑材料的作用和应具备的性质：用和应具备的性质：1）力学性质：）力学性质：2）物理性质：）物理性质：3）化学性质：）化学性质：4）工艺性质）工艺性质：三、道路与桥梁常用建筑材料的三、道路与桥梁常用建筑材料的一般检测方法和技术标准：一般检测方法和技术标准：p可采用试验室内原材料性能检定、试验室内模拟结构可采用试验室内原材料性能检定、试验室内模拟结构检定及室外现场修筑试验性结构物检定等方法。检定及室外现场修筑试验性结构物检定等方法。p技术标准：技术标准：1）国家标准：如国家标准：如GB175-99 GB/T14684-2001，GB/T14685-20012）行业标准：如行业标准：如JTG E41-2005（岩石）（岩石）JTG F40-2004（沥青路面施工技术规范）（沥青路面施工技术规范）JTG D40-2002 水泥混凝土水泥混凝土路面设计规范路面设计规范JTG F30-2003公路水泥混凝土路面施工公路水泥混凝土路面施工技术规范技术规范JTG F80/1-2004公路工程质量检验评定标公路工程质量检验评定标准准3）国外有关标准：如国外有关标准：如ISO679 ISO6274 4）地方标准：如地方标准：如DB50/5030-2004（重庆机制砂）重庆机制砂）DB23/T510-2000（黑龙江的引气混凝土路面施工规程黑龙江的引气混凝土路面施工规程）水泥和水泥混凝土水泥和水泥混凝土 第一节第一节砂石材料的技术性质和技术要求砂石材料的技术性质和技术要求 天然石料的技术性质和技术要求天然石料的技术性质和技术要求p1、物理性质物理性质（1）物理常数）物理常数真实密度（定义、测定步骤、要真实密度（定义、测定步骤、要求）求）毛体积密度（推广量积法）毛体积密度（推广量积法）孔隙率孔隙率（2 2）吸水率）吸水率（3）耐候性（抗冻性）耐候性（抗冻性）p2、力学性质力学性质（1）单轴抗压强度）单轴抗压强度（2）磨耗）磨耗（集料）（集料）抗压强度试件制备：抗压强度试件制备：建筑地基：园柱体；直径建筑地基：园柱体；直径50mm2mm、高径比、高径比2：1，6个个/组。组。桥梁工程：立方体；桥梁工程：立方体；70mm2mm，6个个/组。组。路面工程：园柱体或立方体；路面工程：园柱体或立方体；50mm2mm，6个个/组。组。（JTGE41-2005公路公路工程岩石试验规程工程岩石试验规程）路用石料的技术等级和技术标准路用石料的技术等级和技术标准路基路面路基路面P145 表表5-4JTG E41-2005 公路工程岩石试验规程公路工程岩石试验规程删除删除二、水泥混凝土用集料的技术性二、水泥混凝土用集料的技术性质和技术要求质和技术要求p（一）适用标准：（一）适用标准：GB/T14684-2001（建筑用砂）建筑用砂）GB/T14685-2001（建筑用卵石、碎石）建筑用卵石、碎石）JTJ058-2000（公路工程集料试验规程）公路工程集料试验规程）p（二）重要的定义：（二）重要的定义：（二）重要的定义：（二）重要的定义：p集料（骨料）集料（骨料）aggregate在混合料中起骨架和填充作用的粒料，包括碎石、砾石、石屑、在混合料中起骨架和填充作用的粒料，包括碎石、砾石、石屑、砂等。砂等。p粗集料粗集料 coarse aggregate在沥青混合料中，粗集料是指粒径大于在沥青混合料中，粗集料是指粒径大于2.36mm的碎石、破碎的碎石、破碎砾石、筛选砾石和矿渣等。砾石、筛选砾石和矿渣等。在水泥混凝土中，粗集料是指粒径大于在水泥混凝土中，粗集料是指粒径大于5mm的碎石、砾石和破的碎石、砾石和破碎砾石。碎砾石。p细集料细集料 fine aggregate在沥青混合料中，细集料是指粒径小于在沥青混合料中，细集料是指粒径小于2.36mm的天然砂、人的天然砂、人工砂及石屑。工砂及石屑。在水泥混凝土中，细集料是指粒径小于在水泥混凝土中，细集料是指粒径小于5mm的天然砂、人工砂。的天然砂、人工砂。重要的定义：重要的定义：p天然砂天然砂natural sand由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的粒径小于由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的粒径小于4.75mm的岩石颗粒，但不包括软岩石、风化岩石的颗的岩石颗粒，但不包括软岩石、风化岩石的颗粒。粒。p人工砂人工砂manufactured sand经除土处理的经除土处理的 机制砂、混合砂的统称。机制砂、混合砂的统称。p机制砂：由机械破碎、筛分制成的，粒径小于机制砂：由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4.75mm的岩石颗粒，但不包括软岩石、风化岩石的颗粒。的岩石颗粒，但不包括软岩石、风化岩石的颗粒。重要的定义重要的定义 p碎石碎石crushed stone天然岩石或卵石经机械破碎、筛分制成的粒径大天然岩石或卵石经机械破碎、筛分制成的粒径大于于4.75mm的岩石颗粒。的岩石颗粒。p卵石卵石Pebble 由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的粒径由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的粒径 大于大于4.75mm的岩石颗粒的岩石颗粒（三）粗集料的技术要求和技术（三）粗集料的技术要求和技术性质性质p1、物理性质：、物理性质：（1）物理常数）物理常数表观密度表观密度 吊蓝法和容量瓶法毛体积密度吊蓝法和容量瓶法毛体积密度堆积密度堆积密度-容量筒法容量筒法 空隙率空隙率 VVVV值值（2）级配）级配-筛分法筛分法（P257表表715）（3）坚固性：硫酸钠溶液法坚固性：硫酸钠溶液法（4）针片状、针片状、含泥量和泥块含量含泥量和泥块含量针片状针片状-规准仪法和游标卡尺法规准仪法和游标卡尺法 含泥量和泥块含量含泥量和泥块含量-淘洗法（小于淘洗法（小于0.0750.075颗粒含量）颗粒含量）粗集料的技术要求和技术性质粗集料的技术要求和技术性质 p2、化学性质、化学性质（1）有害杂质）有害杂质（2）碱集料反应：）碱集料反应：水泥中的碱和集料中的活性氧化硅发生化学反应，生成碱水泥中的碱和集料中的活性氧化硅发生化学反应，生成碱硅酸凝胶硅酸凝胶并吸水产生膨胀压力，致使混凝土开裂的现象。并吸水产生膨胀压力，致使混凝土开裂的现象。有碱有碱-硅酸盐反应和碱硅酸盐反应和碱硅酸反应两种硅酸反应两种 测定方法有岩相法和砂浆长度法两种测定方法有岩相法和砂浆长度法两种 判定：膨胀率判定：膨胀率3个月低于个月低于0.05%或者或者6个月低于个月低于0.10%p3、力学性质、力学性质（1）强度：）强度：50mm50mm50mm立方体试件饱水立方体试件饱水48h后抗压后抗压（2）压碎值）压碎值 分为水泥混凝土和沥青混合料两种分为水泥混凝土和沥青混合料两种（3）冲击值）冲击值 以击碎后小于以击碎后小于2.36mm2.36mm部分的质量百分率表示（部分的质量百分率表示（LSVLSV）（4）磨耗值）磨耗值 道瑞试验（道瑞试验（AAVAAV）（5）磨光值）磨光值 PSVPSV值值细集料的技术要求和技术性质细集料的技术要求和技术性质 1、物理常数：、物理常数：表观密度：容量瓶法表观密度：容量瓶法堆积密度：容量筒法堆积密度：容量筒法空隙率空隙率 VVVV值值2 2、级配、级配 分为水泥混凝土和沥青混合料两种分为水泥混凝土和沥青混合料两种（P258 表表717）3、有害杂质、有害杂质矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计1、级配类型、级配类型2、级配曲线、级配曲线3、设计方法、设计方法试算法试算法图解法图解法电算法电算法集料的成品必须检测项目：集料的成品必须检测项目：p1、天然砂：颗粒级配、细度模数、松散堆积密、天然砂：颗粒级配、细度模数、松散堆积密度、含泥量、泥块含量、云母含量。度、含泥量、泥块含量、云母含量。p2 2、人工砂：、人工砂：颗粒级配、细度模数、松散堆积密度、颗粒级配、细度模数、松散堆积密度、石粉含量（亚甲蓝试验）、泥块含量、坚固性。石粉含量（亚甲蓝试验）、泥块含量、坚固性。p3 3、卵石和碎石：颗粒级配、含泥量、泥块含量、卵石和碎石：颗粒级配、含泥量、泥块含量、针片状含量针片状含量 水泥材料的技术标准和强度指标水泥材料的技术标准和强度指标一、水泥品种一、水泥品种1、定义、定义2、品种、品种 P2303、生产、生产 两磨一烧两磨一烧4、化学成分和矿物组成、化学成分和矿物组成 A：化学成分：化学成分 主要是由石灰质原料来的氧化钙（主要是由石灰质原料来的氧化钙（CaO）和粘土质原料来的氧化硅（和粘土质原料来的氧化硅（SiO2）、氧化铝）、氧化铝（Al2O3）、氧化铁（）、氧化铁（Fe2O3）B：水泥熟料中的主要矿物组成：水泥熟料中的主要矿物组成 主要有硅酸三钙（主要有硅酸三钙（3 CaO SiO2 简简C3S)、硅酸二硅酸二钙（钙（2 CaO SiO2 简简C2S)、铝酸三钙（铝酸三钙（3 CaO Al2O3 简简C3A)、铁铝、铁铝酸四钙酸四钙（4CaO Al2O3 Fe2O3简简C4AF)四种四种矿物组成的特征：见右表矿物组成的特征：见右表二、常用水泥的技术标准及强度指标二、常用水泥的技术标准及强度指标三、合格、不合格、废品的评定三、合格、不合格、废品的评定废品：凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项废品：凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合标准规定时，均为废品。不符合标准规定时，均为废品。不合格：凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任一项不合格：凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任一项不符合标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强不符合标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于商品强度等级的指标时为不合格品。水泥包装度低于商品强度等级的指标时为不合格品。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标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂编号不全的也属于不合格品不全的也属于不合格品 C3SC2SC3AC4AF反应速度快慢最快快释热量大小最大中强度高早低后高低低硅酸盐和普通硅酸盐水泥特性和适用范围（一）硅酸盐和普通硅酸盐水泥特性和适用范围（一）普通水泥的特性及应用范围普通水泥的特性及应用范围泥种水品特 性使 用 范 围优 点缺 点适 应 于不 适 应 于硅酸盐水泥普通水泥1早期强度高，2凝结硬化快，3抗冻性好，4硅酸盐水泥和普通水泥在相同标号下，前者3天到7天的强度高 3%7%1水化热较高，2抗水性差，3耐酸碱和硫酸盐类的化学浸蚀差1一般地上工程和不受侵蚀性作用的地下工程以及不受水压作用的工程，2无腐蚀性水中的受冻工程，3早期强度要求较高的工程，4在低温条件下需要强度发展较快的工程。但每日平均气温在4 以下或最低气温在-3 以下时，应按冬季施工规定办理1水利工程的水中部分，2大体积混凝土工程，3受化学浸蚀的工程矿渣水泥特性和适用范围（二）矿渣水泥特性和适用范围（二）矿渣水泥的特性及应用范围矿渣水泥的特性及应用范围泥种水品特 性使 用 范 围优 点缺 点适 应 于不 适 应 于矿渣水泥1对硫酸盐类浸蚀的抵抗能力及抗水性较好；2耐热性好；3水化热低；4在蒸汽养护中强度发展较快；5在潮湿环境中后期强度增进率较大1早期强度低，凝结较慢，在低湿环境中尤甚；2耐冻性较差；3干缩性大，有泌水现象1地下、水中及海水中的工程以及经常受高水压的工程；2大体积混凝土工程；3蒸汽养护的工程；4受热工程；5代替普通硅酸盐水泥用于地上工程，但应加强养护。亦可用于不常受冻融交替作用的受冻工程1对早期强度要求高的工程；2低温环境中施工而无保温措施的工程火山灰和粉煤灰水泥特性和适用范围（三）火山灰和粉煤灰水泥特性和适用范围（三）火山灰水泥的特性及应用范围火山灰水泥的特性及应用范围泥种水品特 性使 用 范 围优 点缺 点适 应 于不 适 应 于火 粉山 煤灰 灰水 水泥 泥1对硫酸盐类浸蚀的抵抗能力强；2抗水性好；3水化热较低；4在湿润环境中后期强度的增进率较大；5在蒸汽养护中强度发展较快1早期强度低，凝结较慢，在低温环境中尤甚；2耐冻性差；3吸水性大；4干缩性较大1地下、水中工程及经常受高水压的工程；2受海水及含硫酸盐类溶液浸蚀的工程；3大体积混凝土工程；4蒸汽养护的工程；5远距离运输的砂浆和混凝土1气候干热地区或难于维持 2030 天内经常湿润的工程；2早期强度要求高的工程；3受冻工程五种水泥比较（一）五种水泥比较（一）5种水泥的主要组成和特性汇总表种水泥的主要组成和特性汇总表名称硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥粉煤碳硅酸盐水泥简称型型普通水泥矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥代号PPPOPSPPPF主要成份硅酸盐熟料不加混合材硅酸盐水泥熟料，掺加5%石灰石或粒化矿渣 硅酸盐熟料，掺加 6%15%混合材料硅酸盐熟料，掺20%70%粒化矿渣硅酸盐熟料，掺20%50%火山灰质混合材硅酸盐熟料，掺加2040%粉煤灰密度(g/cm3)3.003.153.003.152.803.102.803.102.803.10堆积密度(kg/m3)10001600100016001000120090010009001000标号与型号425R525525R625625R 725R 等 6 个标号325425425 R525525R625625R 等 7 个标号325325R425425 R 525 525R 等6 个标号325325R425425 R 525 525R 等6 个标号325325R425425 R 525 525R 等6 个标号五种水泥比较（二）五种水泥比较（二）5种水泥的主要组成和特性汇总表种水泥的主要组成和特性汇总表名称硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥粉煤碳硅酸盐水泥特性1硬化快较快慢慢慢2早期强度高较高低低低3水化热高高低低低4抗冻性好好差差差5耐热性差较差好较差较差6干缩性较大较大较小7抗接性较好较好差较好较好水泥试验水泥试验 一、适用范围和试样准备方法一、适用范围和试样准备方法（一）适用范围（一）适用范围（二）试样准备方法（二）试样准备方法二、标准稠度用水量试验二、标准稠度用水量试验三、凝结时间试验三、凝结时间试验四、安定性试验四、安定性试验五、强度试验方法五、强度试验方法 普通水泥混凝土普通水泥混凝土一、定义一、定义二、分类二、分类混凝土的分类（一）混凝土的分类（一）各 类 方 法名 称特 性按胶结料分类无机胶结料水泥类水 泥混凝土以硅酸盐水泥及各种混合水泥为胶结料。可用于各种混凝土结构石灰类石 灰混凝土以石灰、天然水泥、火山灰等活性硅酸盐或铝酸盐与消石灰的混合物为胶结料石膏类石 膏混凝土以天然石膏及工业废料石青为胶结料。可做天花板及内隔墙等硫磺硫 磺混凝土硫磺加热熔化，然后冷却硬化。可作粘结剂及低温防腐层水玻璃水玻瑞混凝土以纳水玻璃或钾水玻璃为胶结料。可做耐酸结构碱矿碴类碱矿渣混凝土以磨细矿渣及碱溶液为胶结料。是一种新型混凝土，可做各种结构有机胶结料沥青类沥 青混凝土用天然或人造沥青为胶结料。可做路面及耐酸、碱地面合成树脂加水泥聚合物水泥混凝土以水泥为主要胶结料，接人少量乳胶或水溶性树脂。能提高混凝土的抗拉、抗弯强度及抗渗、抗冻、耐磨性能树脂树 脂混凝土以聚醋树脂、环氧树脂、尿醛树脂等为胶结料。适用在侵蚀介质中使用以聚合物单体浸渍聚合物浸渍混凝土以低粘度的聚合物单体浸演水泥混凝土。然后以热催化法或辐射法处理，使单体在混凝土孔隙中聚合能改替混凝土的各种性能按集料分类 重集料 重混凝土用钢球、铁矿石、重晶石等为集料，混凝土密度大于2500kg/m3，用于防射线混凝土工程 普通集料普 通混凝土用普通砂、石做集料，混凝土密度为 2100 2400kg/m3加的狡好扩，可做各种结构轻集料轻集料混凝土用天然或人造轻集料，混凝土密度小于1900kg/m3，依其密度大小又分为结构轻集料混凝土及保温隔热轻集料混凝土无细集料大 孔混凝土用轻粗集料或普通粗集料配制而成，其混凝土密度800 1850kg/m3，适于做墙板或墙体无粗集料细颗粒混凝土用水泥与砂配制而成，可用于钢丝网水泥结构混凝土的分类（二）混凝土的分类（二）各 类 方 法名 称特 性按施工工艺分类现浇类普通现浇混凝土用一般现浇工艺施工的塑性混凝土喷 射混凝土用压缩空气喷射施工的混凝土，多用于井巷及隧道衬砌工程，又分干喷及湿喷两种工艺泵 送混凝土用混凝土泵浇灌的流动性混凝土灌 浆混凝土先铺好粗集料，以后强制注人水泥砂浆的混凝土，适用于大型基础等大体混积凝土工程真空吸水混凝土用真空泵将混凝土中多余的水分吸出，从而提高其密度的一种工艺，可用于屋面、楼板、飞机跑道等工程按施工工艺分类预制类振 压混凝土振动加压工艺用于制作混凝土板类构件挤 压混凝土以挤压机成型，用于长线台座法的空心楼板，T 型小梁等构件生产离 心混凝土以离心机成型，用于混凝土管、电杆等管状构件的生产按配筋方式分类无筋类素混凝土用于基础或垫层的低标号混凝土配筋类钢 筋混凝土用普通钢筋加强的混凝土，其作用最广钢丝网混凝土用钢丝网加强的无粗集料混凝土，又称钢丝网砂浆，可用于制作薄壳、船等薄壁构件纤 维混凝土用各种纤维加强的混凝土，常用的为钢纤维混凝土，其抗冲击、抗拉、抗弯性能好，可用于路面、桥面、机场跑道护面、隧道补砌及桩头、桩帽等预应力混凝土用先张法、后张法或化学方法使混凝土预压，以提高其抗拉、抗弯强度的配筋混凝土。可用于各种工程的构筑物及建筑结构、特别是大跨度桥梁等混凝土的分类（三）混凝土的分类（三）各 类 方 法名 称特 性按用途分类水 工混凝土用于大坝等水工构筑物，多数为大体积工程，要求有抗冲刷、耐磨及抗大气腐蚀性、依其不同使用条件可选用普通水泥、矿渣或火山灰水泥及大坝水泥等海 工混凝土用于海洋工程（海岸及离岸工程）要求具有抗海水腐蚀性、抗冻性及抗渗性防 水混凝土能承受 0.6MPa以上的水压，不透水的混凝土可分普通防水混凝土及掺加外剂防水混凝土与膨胀水泥防水混凝土，要求有高密实性及抗渗性，多用于地下工程及贮水构筑物道 路混凝土用于路面的混凝土，可用水泥及沥青做胶结料，要求具有足够的耐候性及耐磨性耐 热混凝土以铬铁矿、镁砖或耐火砖碎块等为集料，以硅酸盐水泥、矾土水泥及水玻璃等为胶结料的混凝土，可在 350 1700 高温下使用耐 酸混凝土以水玻璃为胶结料，加人固化剂和耐酸集料配制而成的混凝土。具有优良的耐酸及耐热性能防辐射混凝土能屏蔽 x、y 射线及中子射线的重混凝土，又称屏蔽混凝土或重混凝土，是原子能反应堆、粒子加速器等常用的防护材料物结 构混凝土用于各种建筑结构工作性工作性 p工作性的工作性的定义定义P242p影响工作性的影响工作性的因素因素P243p改善工作性的改善工作性的措施措施p工作性的工作性的选择选择水泥混凝土拌和物试验方法水泥混凝土拌和物试验方法一、水泥混凝土拌和物的拌制和工地水泥混凝土拌一、水泥混凝土拌和物的拌制和工地水泥混凝土拌和物的控制和取样和物的控制和取样二、水泥混凝土拌和物的工作性测定二、水泥混凝土拌和物的工作性测定三、水泥混凝土拌和物的含气量三、水泥混凝土拌和物的含气量四、水泥混凝土拌和物凝结时间测定四、水泥混凝土拌和物凝结时间测定五、水泥混凝土拌和物的物灰比测定五、水泥混凝土拌和物的物灰比测定 水泥混凝土强度试验水泥混凝土强度试验 一、一、强度强度成型与养护成型与养护二、影响强度的二、影响强度的因素因素三、抗压三、抗压四、轴心抗压四、轴心抗压五、抗折：三个试件中若有一个折断面位于两个集中荷载之五、抗折：三个试件中若有一个折断面位于两个集中荷载之外，则混凝土抗折强度值按另两个试件的结果计算。若这外，则混凝土抗折强度值按另两个试件的结果计算。若这两个测值的差值不大于这两个测值的较小值的两个测值的差值不大于这两个测值的较小值的15%时，则时，则该组试件的抗折强度值按这两个测值的平均值计算，否则该组试件的抗折强度值按这两个测值的平均值计算，否则该组试件的试验无效。若有两个试件的下边缘断裂位置位该组试件的试验无效。若有两个试件的下边缘断裂位置位于两个集中荷载作用线之外，则该组试件试验无效。于两个集中荷载作用线之外，则该组试件试验无效。影响强度的因素影响强度的因素 p影响强度的因素影响强度的因素A：材料组成包括：水泥强度和材料组成包括：水泥强度和W/C，集料特性，浆集集料特性，浆集比比B：养护条件包括：温度和湿度，龄期养护条件包括：温度和湿度，龄期C：试验条件试验条件p提高强度的措施提高强度的措施A：选高强和早强水泥选高强和早强水泥B：低低W/C和浆集比和浆集比C：使用外加剂使用外加剂D：蒸汽养护和蒸压养护蒸汽养护和蒸压养护F：机械搅拌和振捣机械搅拌和振捣 普通水泥混凝土配合比设计方法普通水泥混凝土配合比设计方法 p设计的内容设计的内容1、选料、选料：水泥水泥、粗集料粗集料、细集料细集料2、配料原则：、配料原则：p设计的基本要求设计的基本要求 4点（强度、工作性、耐久性、点（强度、工作性、耐久性、经济性）经济性）p配合比表示方法配合比表示方法p步骤步骤路面水泥混凝土的设计路面水泥混凝土的设计一、适用规范：一、适用规范：水泥混凝土路面设计规范水泥混凝土路面设计规范JTG D40-2002 公路公路水泥混凝土路面施工技术规范水泥混凝土路面施工技术规范JTG F30-2003二、使用混凝土品种：二、使用混凝土品种：素混凝土素混凝土钢筋混凝土钢筋混凝土钢纤维混凝土（用各种纤维加强的混凝土，常用的为钢纤维混凝土，其抗冲击、抗拉、钢纤维混凝土（用各种纤维加强的混凝土，常用的为钢纤维混凝土，其抗冲击、抗拉、抗弯性能好，可用于路面、桥面、机场跑道护面、隧道补砌及桩头、桩帽等）抗弯性能好，可用于路面、桥面、机场跑道护面、隧道补砌及桩头、桩帽等）预应力混凝土预应力混凝土三、组成材料要求：三、组成材料要求：水泥水泥：铝酸三钙（：铝酸三钙（3CaOAl2O3简简C3A)含量不超过含量不超过5%。技术要求见。技术要求见P269表表7-26，7-277-29；粉煤灰粉煤灰：级以上干排低钙灰；级以上干排低钙灰；粗集料粗集料：质量要求表：质量要求表730，级配和，级配和Dmax表表731，Dmax卵石卵石19.0mm、碎、碎卵石卵石26.5mm、碎石、碎石31.5mm；细集料细集料：质量要求表：质量要求表732，级配和，级配和Mx表表717，Mx在在2.33.5；外加剂外加剂：一等品；：一等品；水水表表723四、设计指标：四、设计指标：弯拉强度：弯拉强度：符合符合水泥混凝土路面设计规范水泥混凝土路面设计规范JTG D40-2002 要求表要求表7-33 和易性和易性 耐久性耐久性 含气量符合表含气量符合表7-36 最大最大W/C或或W/（C+F）水胶比与最小水泥用量符）水胶比与最小水泥用量符合表合表7-37五、设计步骤五、设计步骤水泥混凝土强度等级和强度评定水泥混凝土强度等级和强度评定 一、水泥混凝土强度等级一、水泥混凝土强度等级二、水泥混凝土强度评定方法二、水泥混凝土强度评定方法水泥混凝土对水泥、粗集料、细水泥混凝土对水泥、粗集料、细集料、水的技术要求集料、水的技术要求p水泥：水泥：A：水泥品种的选择（水泥品种的选择（P256表表713）B：水泥标号的选择水泥标号的选择 粗集料粗集料 A：强度强度 R岩石岩石1.5R混凝土混凝土B：级配级配C：坚固性（冻融）坚固性（冻融）D：表面特征、形状表面特征、形状E：DmaxF：含泥量及泥块含量含泥量及泥块含量G：有害杂质含量有害杂质含量H：碱活性碱活性细集料细集料 A：级配及级配及MxB：有害杂质含量（含泥量及泥块含量、云母、轻有害杂质含量（含泥量及泥块含量、云母、轻物质、有机质、硫化物及硫酸盐）物质、有机质、硫化物及硫酸盐）C：含水率含水率 强度定义强度定义p按照标准的制作方法制成边长为按照标准的制作方法制成边长为150mm的正立的正立方体试件，在标准养护条件（温度方体试件，在标准养护条件（温度203，相，相对湿度对湿度90%以上）下，养护以上）下，养护28d龄期，按照标龄期，按照标准的测定方法测定其抗压强度值，称为准的测定方法测定其抗压强度值，称为“混凝土混凝土立方体试件抗压强度立方体试件抗压强度”工作性的定义及测定方法工作性的定义及测定方法p通常认为它包含通常认为它包含“流动性、可塑性、稳定性、易流动性、可塑性、稳定性、易密性密性”四方面含意。四方面含意。p测定方法：测定方法：坍落度试验和维勃度试验坍落度试验和维勃度试验影响工作性的因素影响工作性的因素p内因内因组成材料质量及用量组成材料质量及用量1）水泥特性）水泥特性2）集料特性）集料特性3）集浆比）集浆比4）水灰比）水灰比5）砂率：合理砂率）砂率：合理砂率6）外加剂）外加剂影响工作性的因素影响工作性的因素p外因外因环境条件及时间环境条件及时间 环境条件：温度、湿度和风速环境条件：温度、湿度和风速 时间影响时间影响改善工作性的措施改善工作性的措施p调节混凝土的组成材料调节混凝土的组成材料p掺加各种外加剂掺加各种外加剂p提高振捣机械的效能提高振捣机械的效能工作性的选择工作性的选择项次 结构种类坍落度mm1桥涵基础、墩台、仰拱、挡土墙等便于施工的结构0202上述工程中较不便施工10303普通配筋的钢筋混凝土30504钢筋较密、断面较小的钢筋混凝土50705钢筋特密狭小极不便施工部位7090水泥砂浆水泥砂浆一：分类一：分类二：组成材料要求二：组成材料要求 水泥水泥 砂砂 Dmax 灰缝的灰缝的1/41/5 水水三：技术性质及检测方法三：技术性质及检测方法流动性流动性 稠度稠度保水性保水性 分层度分层度强度强度凝结时间凝结时间 沥青和沥青混和料沥青和沥青混和料试验检测方法试验检测方法 沥青和沥青混和料的分类及其技术要求沥青和沥青混和料的分类及其技术要求 沥青的分类及其技术要求沥青的分类及其技术要求 一、沥青及其沥青分类：一、沥青及其沥青分类：定义：沥青材料（定义：沥青材料（Bituminous materialBituminous material）是由是由一些极其复杂的高分子的碳氢化合物和这些碳氢一些极其复杂的高分子的碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属（氧、硫、氮）的衍生物所组成化合物的非金属（氧、硫、氮）的衍生物所组成的混和物。的混和物。沥青分类沥青分类 n按照其在自然界中获得的方式分为：按照其在自然界中获得的方式分为：（1）地沥青：按产源又可分为天然沥青、石油沥青）地沥青：按产源又可分为天然沥青、石油沥青（2）焦油沥青焦油沥青 地沥青地沥青 天然（地）沥青天然（地）沥青石油（地）沥青石油（地）沥青 焦油沥青焦油沥青 煤沥青煤沥青 木沥青木沥青 页岩沥青页岩沥青 二、沥青的组成（分）二、沥青的组成（分）p1）三组分分析方法：）三组分分析方法：油分、树脂、沥青质油分、树脂、沥青质p2）四组分分析方法：）四组分分析方法：饱和分、芳香分、胶质、饱和分、芳香分、胶质、沥青质沥青质 国产沥青特点：国产沥青特点：p比重小：比重小：0.961.04 p含蜡高：含蜡高：p延度小：延度小：p软化点高软化点高 国产沥青含蜡高对路用性能的影国产沥青含蜡高对路用性能的影响响 A；蜡在高温时融化，使沥青粘度降低，影响高温稳定性蜡在高温时融化，使沥青粘度降低，影响高温稳定性 B：蜡使沥青与集料的亲和力变小，影响沥青的粘结力及抗蜡使沥青与集料的亲和力变小，影响沥青的粘结力及抗水剥落性水剥落性 C；蜡在低温时结晶析出，分散在其他各组分间，减少了组蜡在低温时结晶析出，分散在其他各组分间，减少了组分之间的紧密联系分之间的紧密联系D D：减小了低温时的应力松弛性能，使沥青的收缩应力迅速减小了低温时的应力松弛性能，使沥青的收缩应力迅速增加而容易开裂增加而容易开裂 E：低温时的流变指数增加流动度减小，时间感应性增加低温时的流变指数增加流动度减小，时间感应性增加 F F：使一些测定指标出现假象。使一些测定指标出现假象。三、技术性质三、技术性质 一）粘滞性：绝对粘度和条件粘度一）粘滞性：绝对粘度和条件粘度（针入度和软化（针入度和软化点）点）二）延性和脆性：延度二）延性和脆性：延度三）感温性：三）感温性：针入度指数针入度指数PI四）粘附性四）粘附性五）耐久性五）耐久性六）六）安全性安全性四、沥青的技术标准：四、沥青的技术标准：中、轻交通量道路石油沥青技术要求只对针入度、中、轻交通量道路石油沥青技术要求只对针入度、延度、软化点、溶解度、蒸发损失、蒸发损失后延度、软化点、溶解度、蒸发损失、蒸发损失后的针入度、闪点作了规定而重交通量道路石油沥的针入度、闪点作了规定而重交通量道路石油沥青技术要求在上述要求外延度的温度为青技术要求在上述要求外延度的温度为15，蒸蒸发损失实验改为沥青薄膜加热试验，并且引入含发损失实验改为沥青薄膜加热试验，并且引入含蜡量、密度两项指标蜡量、密度两项指标。五、沥青材料试验方法五、沥青材料试验方法 1）针入度针入度2）延度延度3）软化点软化点4）热老化：沥青蒸发损失和沥青薄膜加热试验热老化：沥青蒸发损失和沥青薄膜加热试验5）沥青闪点实验沥青闪点实验6）含蜡量含蜡量7）溶解度溶解度8）密度）密度 沥青混合料的分类及其技术标准沥青混合料的分类及其技术标准 一、一、沥青混合料及沥青混合料的分类：沥青混合料及沥青混合料的分类：定义：按照公路沥青路面施工技术规范定义：按照公路沥青路面施工技术规范（JTGF40-2004）的定义，由矿料与沥青结合料拌和而的定义，由矿料与沥青结合料拌和而成的混合料的总称。成的混合料的总称。沥青混合料的分类沥青混合料的分类沥青混合料的分类沥青混合料的分类 p按结合料分类：按结合料分类：石油沥青石油沥青 煤沥青煤沥青p按施工温度分类：热拌按施工温度分类：热拌常温常温再生沥青混合料再生沥青混合料p按矿质集配类型分类：连续、间断集配按矿质集配类型分类：连续、间断集配p按混合料的级配和空隙率分类：密级配按混合料的级配和空隙率分类：密级配半开集配半开集配开集配开集配混合料混合料p按集料最大粒径分类：特粗式（公称最大粒径按集料最大粒径分类：特粗式（公称最大粒径31.5mm）、）、粗粒式粗粒式（公称最大粒径（公称最大粒径26.5mm）、中粒式（公称最大粒径）、中粒式（公称最大粒径16mm或或19mm）、细粒式（公称最大粒径）、细粒式（公称最大粒径9.5mm或或13mm）、）、砂粒式（公称最大粒径砂粒式（公称最大粒径9.5mm）二、沥青混合料的组成结构和强二、沥青混合料的组成结构和强度原理度原理 p1、组成结构理论、组成结构理论 p1）表面理论：按照传统的理解，沥青混合料是）表面理论：按照传统的理解，沥青混合料是由粗、细集料和填料经人工组配成密实的级配矿由粗、细集料和填料经人工组配成密实的级配矿质骨架，此矿质骨架由稠度较稀的沥青分布其表质骨架，此矿质骨架由稠度较稀的沥青分布其表面，而将它们胶结成为一个具有强度的整体面，而将它们胶结成为一个具有强度的整体 p沥青沥青混合料沥青沥青混合料=矿质骨架（粗集料矿质骨架（粗集料+细集料细集料+填料）填料）+结合料结合料-沥青沥青组成结构理论：组成结构理论：p2）胶浆理论：沥青混合料是一种多级空间网）胶浆理论：沥青混合料是一种多级空间网状结构的分散系。是以粗集料为分散相而分散状结构的分散系。是以粗集料为分散相而分散在沥青在沥青 砂浆的介质中的一种粗分散系；同样，砂浆的介质中的一种粗分散系；同样，砂浆是以细集料为分散相而分散在沥青胶浆中砂浆是以细集料为分散相而分散在沥青胶浆中的细分散相；而胶浆又是以填料为分散相而分的细分散相；而胶浆又是以填料为分散相而分散在高稠度的沥青中的微分散系。散在高稠度的沥青中的微分散系。p特点：集中研究填料（矿粉）的矿物成分，特点：集中研究填料（矿粉）的矿物成分，填料的级配（已填料的级配（已0.08mm为最大粒径）以及为最大粒径）以及沥青与填料内表面的交互作用对于沥青混合料沥青与填料内表面的交互作用对于沥青混合料性能的影响。强调采用高稠度的沥青和大的性能的影响。强调采用高稠度的沥青和大的沥青用量，采用间断集配沥青用量，采用间断集配2、结构类型：、结构类型：1）悬浮悬浮密实结构：连续型密级配矿质料，密实结构：连续型密级配矿质料，集料多级密垛有很大的密实度，但各级集料均集料多级密垛有很大的密实度，但各级集料均为次级集料隔开，不能直接靠拢而形成骨架有为次级集料隔开，不能直接靠拢而形成骨架有如悬浮于次级集料及沥青胶浆之间。如悬浮于次级集料及沥青胶浆之间。2）骨架骨架空隙结构：连续型开级配矿质料，空隙结构：连续型开级配矿质料，粗集料比例高，细集料很少或没有，粗集料可粗集料比例高，细集料很少或没有，粗集料可以互相靠拢形成骨架细集料过少不足以填满粗以互相靠拢形成骨架细集料过少不足以填满粗集料骨架之间的空隙集料骨架之间的空隙3）密实）密实骨架结构：间断型密级配矿质料有骨架结构：间断型密级配矿质料有较多的粗集料形成空间骨架又有相当数量细骨较多的粗集料形成空间骨架又有相当数量细骨料填密骨架的空隙料填密骨架的空隙 三种典型沥青混合料结构的结构常数和稳定性结构类型结构类型结构常数结构常数温度稳定性指标温度稳定性指标(65)密度密度空隙率空隙率矿料矿料间隙率间隙率粘聚力粘聚力内摩擦角内摩擦角aVvVMAc（g/cm3）（%）（%）（Kpa）（rad）悬浮悬浮密实密实结构结构2.401.317.93180.600骨架骨架空隙空隙结构结构2.376.116.22400.653密实密实骨架骨架结构结构2.432.714.83380.658强度理论；强度理论；p沥青混合料在路面结构中产生破坏的情况，主要沥青混合料在路面结构中产生破坏的情况，主要是发生在高温时由于抗剪强度不足或塑性变形过是发生在高温时由于抗剪强度不足或塑性变形过剩而产生推挤等现象，以及低温时抗拉强度不足剩而产生推挤等现象，以及低温时抗拉强度不足或变型能力较差而产生裂缝现象。或变型能力较差而产生裂缝现象。强度理论和稳强度理论和稳定性理论主要是要求沥青混合料在高温时必须具定性理论主要是要求沥青混合料在高温时必须具备一定的抗剪强度和抵抗变型的能力备一定的抗剪强度和抵抗变型的能力。称为高温。称为高温的强度和稳定性。的强度和稳定性。影响强度的因素：影响强度的因素：p内因：内因：1）沥青粘度）沥青粘度 2）与矿料的化学性质的影响）与矿料的化学性质的影响 3）矿料比表面积）矿料比表面积 4）沥青用量）沥青用量 5）矿质集料的级配类型、粒度、表面性质矿质集料的级配类型、粒度、表面性质p外因：外因：1）温度）温度 2）型变速率）型变速率沥青混合料的技术要求沥青混合料的技术要求 具备一定的力学强度具备一定的力学强度抵抗自然因素作用的耐久性（又应包括了高温稳抵抗自然因素作用的耐久性（又应包括了高温稳定性、低温抗裂性两方面）定性、低温抗裂性两方面）现代交通所要求安全、舒适要求下的抗滑性（表现代交通所要求安全、舒适要求下的抗滑性（表面特征）面特征）施工和易性施工和易性沥青混合料配合比设计方法沥青混合料配合比设计方法p沥青混合料配合比设计包括实验室沥青混合料配沥青混合料配合比设计包括实验室沥青混合料配合比设计（目标沥青混合料配合比设计）、生产合比设计（目标沥青混合料配合比设计）、生产沥青混合料配合比设计和生产沥青混合料配合比沥青混合料配合比设计和生产沥青混合料配合比验征等验征等三个阶段三个阶段p实验室沥青混合料配合比设计可分为矿质混合料实验室沥青混合料配合比设计可分为矿质混合料组成设计和沥青最佳用量确定组成设计和沥青最佳用量确定两部分两部分 重要概念：重要概念：p油石比定义：在沥青混合料中，沥青质量占集料油石比定义：在沥青混合料中，沥青质量占集料或矿料质量之比，以百分率表示。或矿料质量之比，以百分率表示。p沥青含量定义：在沥青混合料中，沥青质量占混沥青含量定义：在沥青混合料中，沥青质量占混合料总质量的百分率。合料总质量的百分率。矿质混合料的配合比设计矿质混合料的配合比设计目的：选择一个具有足够密实度并且有较高内摩阻力的目的：选择一个具有足够密实度并且有较高内摩阻力的矿质混合料矿质混合料步骤：（步骤：（1）确定沥青混合料类型：表）确定沥青混合料类型：表4-14 （2）确定矿料的最大粒径：结构层厚度）确定矿料的最大粒径：结构层厚度h与最与最大粒径大粒径D之比建议控制在之比建议控制在h/D2接近接近2 （3）确定矿质混合料的级配范围）确定矿质混合料的级配范围 （4）矿质混合料配合比例计算）矿质混合料配合比例计算 组成材料原始数据的测定组成材料原始数据的测定 对各种集料筛分，绘出筛对各种集料筛分，绘出筛分曲线同时测定相对密度分曲线同时测定相对密度 计算组成材料的配和比计算组成材料的配和比 图解法和电算法图解法和电算法 调整配和比调整配和比 调整配和比的调整配和比的调整原则调整原则 A、合成合成级配接近设计级配中限，尤其应使级配接近设计级配中限，尤其应使0.075mm、2.36mm和和4.75mm筛孔的通过量接近设计级配中限。筛孔的通过量接近设计级配中限。B、对高速、一级、快速、主干、重载宜偏向级配下限，反对高速、一级、快速、主干、重载宜偏向级配下限，反之为上限之为上限C、合成级配曲线应接近连续的或合理的间断级配曲线，不合成级配曲线应接近连续的或合理的间断级配曲线，不应过多的犬牙交错。如调整后仍有两个以上的筛孔超出级应过多的犬牙交错。如调整后仍有两个以上的筛孔超出级配范围，必须对原材料重新试验或调整原材料配范围，必须对原材料重新试验或调整原材料 测定压实沥青混合料密度的测定压实沥青混合料密度的四种方法的简单比较四种方法的简单比较 方法计算用试件质量 表征试件体积 适用水中重法试件的空中质量混合料体积+内部闭口孔隙几乎不吸水的型表干法试件的空中质量混合料体积+内部闭口孔隙+开孔隙有吸水，吸水率2型及较密实的型蜡封法试件的空中质量混合料体积+内部闭口孔隙+开孔隙吸水率2的混合料及沥青碎石体积法试件的空中质量混合料体积+内部闭口孔隙+开孔隙+表面凹陷不能用表干法、蜡封法测定的空隙率较大的沥青碎石及大空隙透水性开级配沥青混合料测定力学指标测定力学指标 p马歇尔稳定度、流值马歇尔稳定度、流值p马歇尔试验马歇尔试验1、沥青混合料的制备和试件成型沥青混合料的制备和试件成型2、马歇尔试验方法马歇尔试验方法马歇尔试验结果分析马歇尔试验结果分析（1）以沥青用量为横坐标，以）以沥青用量为横坐标，以视密度、空隙率、饱和度、视密度、空隙率、饱和度、马歇尔稳定度、流值为纵坐标作用量与物理马歇尔稳定度、流值为纵坐标作用量与物理-力学指标关力学指标关系图系图（2）确定最佳沥青用量初始值确定最佳沥青用量初始值OAC1 OAC1=对应于稳对应于稳定度最大值的沥青用量定度最大值的沥青用量a1+对应于密度最大值的沥青用量对应于密度最大值的沥青用量a2+对应于规定孔隙率范围的中值的沥青用量对应于规定孔隙率范围的中值的沥青用量a3/3（3）确定符合各项技术指标的确定符合各项技术指标的沥青用量范围的最佳沥青用沥青用量范围的最佳沥青用量初始值量初始值OAC2 OAC2=（OACmin+OACmax）/2（4）根据根据OAC1、OAC2在检验在检验VMA（矿料间隙率）同时矿料间隙率）同时确定最佳沥青用量确定最佳沥青用量OAC5 5）根据气候、交通调整调整）根据气候、交通调整调整OAC 沥青混合料热稳定性试验沥青混合料热稳定性试验 p定义：是指沥青混合料夏季高温通常为定义：是指沥青混合料夏季高温通常为60条件条件下，经车辆荷载长期重复作用后，不产生下，经车辆荷载长期重复作用后，不产生车辙和车辙和波浪等病害的性能。波浪等病害的性能。1、车辙试验试件成型车辙试验试件成型2、车辙试验方法车辙试验方法沥青混合料水稳定性试验沥青混合料水稳定性试验 1、沥青与矿料的粘附性（主要是沥青与粗集料）、沥青与矿料的粘附性（主要是沥青与粗集料）如水煮方法和静态浸水方法。如水煮方法和静态浸水方法。2、沥青混合料水稳定性试验如浸水马歇尔试验、沥青混合料水稳定性试验如浸水马歇尔试验、真空饱水马歇尔试验以及冻融劈裂试验真空饱水马歇尔试验以及冻融劈裂试验1）沥青与矿料的粘附性试验沥青与矿料的粘附性试验 水煮方法和静态浸水煮方法和静态浸水方法水方法2）浸水马歇尔试验浸水马歇尔试验3）真空饱水马歇尔试验真空饱水马歇尔试验4）冻融劈裂试验冻融劈裂试验沥青混合料产品检测方法沥青混合料产品检测方法 p主要考察沥青含量和集料的级配，确保沥青混合主要考察沥青含量和集料的级配，确保沥青混合料产品按照规格进行生产。料产品按照规格进行生产。1、沥青混合料产品中的沥青含量测定方法、沥青混合料产品中的沥青含量测定方法 射线射线方法、离心分离方法、回流式抽提仪方法、脂肪方法、离心分离方法、回流式抽提仪方法、脂肪抽提器方法抽提器方法2、沥青混合料产品的集料的级配测定方法、沥青混合料产品的集料的级配测定方法