《道路建筑材料》PPT课件

道路建筑材料 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 2、 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 3、 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 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 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 用和应具备的性质： 1）力学性质： 2）物理性质： 3）化学性质： 4）工艺性质 ： 三、道路与桥梁常用建筑材料的 一般检测方法和技术标准： 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。 技术标准： 1） 国家标准：如 GB175-99 GB/T14684-2001， GB/T14685-2001 2） 行业标准：如 JTG E41-2005（岩石） JTG F40-2004 （沥青路面施工技术规范） JTG D40-2002 水泥混凝土 路面设计规范 JTG F30-2003 公路水泥混凝土路面施工 技术规范 JTG F80/1-2004 公路工程质量检验评定标 准 3） 国外有关标准：如 ISO679 ISO6274 4） 地方标准：如 DB50/5030-2004 （ 重庆机制砂） DB23/T510-2000（ 黑龙江的引气混凝土路面施工规程 ） 水泥和水泥混凝土 第一节 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 1、 物理性质 （ 1）物理常数 真实密度（定义、测定步骤、要 求） 毛体积密度（推广量积法） 孔隙率 （ 2）吸水率 （ 3）耐候性（抗冻性） 2、 力学性质 （ 1）单轴抗压强度 （ 2）磨耗 （集料） 抗压强度试件制备： 建筑地基：园柱体；直径 50mm 2mm、高径比 2： 1， 6个 /组。 桥梁工程：立方体； 70mm 2mm， 6个 /组。 路面工程：园柱体或立方体； 50mm 2mm， 6个 /组。 （ JTG E41-2005 公路 工程岩石试验规程 ） 路用石料的技术等级和技术标准 路基路面 P145 表 5-4 JTG E41-2005 公路工程岩石试验规程 删除 二、水泥混凝土用集料的技术性 质和技术要求 （一）适用标准： GB/T14684-2001（ 建筑用砂） GB/T14685-2001（ 建筑用卵石、碎石） JTJ058-2000（ 公路工程集料试验规程） （二）重要的定义： （二）重要的定义： 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、 砂等。 粗集料 coarse aggregate 在沥青混合料中，粗集料是指粒径大于 2.36mm的碎石、破碎 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 5mm的碎石、砾石和破 碎砾石。 细集料 fine aggregate 在沥青混合料中，细集料是指粒径小于 2.36mm的天然砂、人 工砂及石屑。 在水泥混凝土中，细集料是指粒径小于 5mm的天然砂、人工砂。 重要的定义： 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 4.75mm的岩石颗粒，但不包括软岩石、风化岩石的颗 粒。 人工砂 manufactured sand 经除土处理的 机制砂、混合砂的统称。 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。 重要的定义 碎石 crushed stone 天然岩石或卵石经机械破碎、筛分制成的粒径大 于 4.75mm的岩石颗粒。 卵石 Pebble 由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的粒径 大于 4.75mm的岩石颗粒 （三）粗集料的技术要求和技术 性质 1、物理性质： （ 1）物理常数 表观密度 吊蓝法和容量瓶法毛体积密度 堆积密度 -容量筒法 空隙率 VV值 （ 2）级配 -筛分法 （ P257表 715） （ 3） 坚固性：硫酸钠溶液法 （ 4） 针片状、 含泥量和泥块含量 针片状 -规准仪法和游标卡尺法 含泥量和泥块含量 -淘洗法（小于 0.075颗粒含量） 粗集料的技术要求和技术性质 2、化学性质 （ 1）有害杂质 （ 2）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 硅酸凝胶 并吸水产生膨胀压力，致使混凝土开裂的现象。 有碱 -硅酸盐反应和碱 硅酸反应两种 测定方法有岩相法和砂浆长度法两种 判定：膨胀率 3个月低于 0.05%或者 6个月低于 0.10% 3、力学性质 （ 1）强度： 50mm 50mm 50mm立方体试件饱水 48h后抗压 （ 2）压碎值 分为水泥混凝土和沥青混合料两种 （ 3）冲击值 以击碎后小于 2.36mm部分的质量百分率表示（ LSV） （ 4）磨耗值 道瑞试验（ AAV） （ 5）磨光值 PSV值 细集料的技术要求和技术性质 1、物理常数： 表观密度：容量瓶法 堆积密度：容量筒法 空隙率 VV值 2、级配 分为水泥混凝土和沥青混合料两种 （ P258 表 717） 3、有害杂质 矿质混合料的组成设计 1、级配类型 2、级配曲线 3、设计方法 试算法 图解法 电算法 集料的成品必须检测项目： 1、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。 2、人工砂： 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。 3、卵石和碎石：颗粒级配、含泥量、泥块含量、 针片状含量 水泥材料的技术标准和强度指标 一、水泥品种 1、定义 2、品种 P230 3、生产 两磨一烧 4、化学成分和矿物组成 A：化学成分 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（ SiO2）、氧化铝 （ Al2O3）、氧化铁（ Fe2O3） B：水泥熟料中的主要矿物组成 主要有硅酸三钙（ 3 CaO SiO2 简 C3S)、硅酸二 钙（ 2 CaO SiO2 简 C2S)、铝酸三钙（ 3 CaO Al2O3 简 C3A)、铁铝酸四钙 （ 4CaO Al2O3 Fe2O3简 C4AF) 四种矿物组成的特征：见右表 二、常用水泥的技术标准及强度指标 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 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 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 C3S C2S C3A C4AF 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） 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） 5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 P P P O P S P P P F 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) 3.003.15 3.003.15 2.803.10 2.803.10 2.803.10 堆积密度 (kg/m3) 10001600 10001600 10001200 9001000 9001000 标号与型号 425R525525R625625 R 725R 等 6 个标号 325425425 R525525R625 625R 等 7 个 标号 325325R425 425 R 525 525R 等 6 个标 号 325325R425 425 R 525 525R 等 6 个标 号 325325R425 425 R 525 525R 等 6 个标 号 五种水泥比较（二） 5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 一、适用范围和试样准备方法 （一）适用范围 （二）试样准备方法 二、标准稠度用水量试验 三、凝结时间试验 四、安定性试验 五、强度试验方法 普通水泥混凝土 一、定义 二、分类 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） 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） 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 工作性的 定义 P242 影响工作性的 因素 P243 改善工作性的 措施 工作性的 选择 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 和物的控制和取样 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 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 水泥混凝土强度试验 一、 强度 成型与养护 二、影响强度的 因素 三、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 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 15%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。 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 W/C， 集料特性，浆集 比 B： 养护条件包括：温度和湿度，龄期 C： 试验条件 提高强度的措施 A： 选高强和早强水泥 B： 低 W/C和浆集比 C： 使用外加剂 D： 蒸汽养护和蒸压养护 F： 机械搅拌和振捣 普通水泥混凝土配合比设计方法 设计的内容 1、选料 ： 水泥 、 粗集料 、 细集料 2、配料原则： 设计的基本要求 4点（强度、工作性、耐久性、 经济性） 配合比表示方法 步骤 路面水泥混凝土的设计 一、适用规范： 水泥混凝土路面设计规范 JTG D40-2002 公 路水泥混凝土路面施工技术规范 JTG F30-2003 二、使用混凝土品种： 素混凝土 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、 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 三、组成材料要求： 水泥 ：铝酸三钙（ 3 CaO Al2O3 简 C3A)含量不超过 5%。技术要求见 P269表 7-26， 7-27 7-29； 粉煤灰 ： 级以上干排低钙灰； 粗集料 ：质量要求表 730，级配和 Dmax表 731， Dmax卵石 19.0mm、碎 卵石 26.5mm、碎石 31.5mm； 细集料 ：质量要求表 732，级配和 Mx表 717， Mx在 2.33.5； 外加剂 ：一等品； 水 表 723 四、设计指标： 弯拉强度： 符合 水泥混凝土路面设计规范 JTG D40- 2002 要求表 7-33 和易性 耐久性 含气量符合表 7-36 最大 W/C或 W/（ C+F）水胶比与最小水泥用量符 合表 7-37 五、设计步骤 水泥混凝土强度等级和强度评定 一、水泥混凝土强度等级 二、水泥混凝土强度评定方法 水泥混凝土对水泥、粗集料、细 集料、水的技术要求 水泥： A： 水泥品种的选择（ P256表 713） B： 水泥标号的选择 粗集料 A： 强度 R岩石 1.5R混凝土 B： 级配 C： 坚固性（冻融） D： 表面特征、形状 E： Dmax F： 含泥量及泥块含量 G： 有害杂质含量 H： 碱活性 细集料 A： 级配及 Mx B： 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） C： 含水率 强度定义 按照标准的制作方法制成边长为 150mm的正立 方体试件，在标准养护条件（温度 20 3 ，相 对湿度 90%以上）下，养护 28d龄期，按照标 准的测定方法测定其抗压强度值，称为 “ 混凝土 立方体试件抗压强度 ” 工作性的定义及测定方法 通常认为它包含 “ 流动性、可塑性、稳定性、易 密性 ” 四方面含意。 测定方法： 坍落度试验和维勃度试验 影响工作性的因素 内因 组成材料质量及用量 1）水泥特性 2）集料特性 3）集浆比 4）水灰比 5）砂率：合理砂率 6）外加剂 影响工作性的因素 外因 环境条件及时间 环境条件：温度、湿度和风速 时间影响 改善工作性的措施 调节混凝土的组成材料 掺加各种外加剂 提高振捣机械的效能 工作性的选择 项次 结构种类 坍落度 mm 1 桥涵基础、墩台、仰拱、挡土墙等 便于施工的结构 020 2 上述工程中较不便施工 1030 3 普通配筋的钢筋混凝土 3050 4 钢筋较密、断面较小的钢筋混凝土 5070 5 钢筋特密狭小极不便施工部位 7090 水泥砂浆 一：分类 二：组成材料要求 水泥 砂 Dmax 灰缝的 1/41/5 水 三：技术性质及检测方法 流动性 稠度 保水性 分层度 强度 凝结时间 沥青和沥青混和料 试验检测方法 沥青和沥青混和料的分类及其技术要求 沥青的分类及其技术要求 一、沥青及其沥青分类： 定义：沥青材料（ Bituminous material） 是由 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 的混和物。 沥青分类 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 （ 2） 焦油沥青 地沥青 天然（地）沥青 石油（地）沥青 焦油沥青 煤沥青 木沥青 页岩沥青 二、沥青的组成（分） 1）三组分分析方法： 油分、树脂、沥青质 2）四组分分析方法： 饱和分、芳香分、胶质、 沥青质 国产沥青特点： 比重小： 0.961.04 含蜡高： 延度小： 软化点高 国产沥青含蜡高对路用性能的影 响 A； 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 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 分之间的紧密联系 D： 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 E： 低温时的流变指数增加流动度减小，时间感应性增加 F： 使一些测定指标出现假象。 三、技术性质 一）粘滞性：绝对粘度和条件粘度 （针入度和软化 点） 二）延性和脆性：延度 三）感温性： 针入度指数 PI 四）粘附性 五）耐久性 六） 安全性 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、 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 青技术要求在上述要求外延度的温度为 15 ， 蒸 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 。 五、沥青材料试验方法 1） 针入度 2） 延度 3） 软化点 4） 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 6） 含蜡量 7） 溶解度 8）密度 沥青混合料的分类及其技术标准 一、 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 （ JTG F40-2004） 的定义，由矿料与沥青结合料拌和而 成的混合料的总称。 沥青混合料的分类 沥青混合料的分类 按结合料分类： 石油沥青 煤沥青 按施工温度分类：热拌 常温 再生沥青混合料 按矿质集配类型分类：连续、间断集配 按混合料的级配和空隙率分类：密级配 半开集配 开集配 混合料 按集料最大粒径分类：特粗式（公称最大粒径 31.5mm）、 粗粒式 （公称最大粒径 26.5mm）、中粒式（公称最大粒径 16mm或 19mm）、细粒式（公称最大粒径 9.5mm或 13mm）、 砂粒式（公称最大粒径 9.5mm） 二、沥青混合料的组成结构和强 度原理 1、组成结构理论 1）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 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 沥青沥青混合料 =矿质骨架（粗集料 +细集料 + 填料） +结合料 -沥青 组成结构理论： 2）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 在沥青 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 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。 特点：集中研究填料（矿粉）的矿物成分， 填料的级配（已 0.08mm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 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 2、结构类型： 1） 悬浮 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 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。 2） 骨架 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 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 3）密实 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 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 结构常数 温度稳定性指标 (65 ) 密度 空隙率 矿料 间隙率 粘聚力 内摩擦角 a Vv VMA c （ g/cm3） （ %） （ %） （ Kpa） （ rad） 悬浮 密实 结构 2.40 1.3 17.9 318 0.600 骨架 空隙 结构 2.37 6.1 16.2 240 0.653 密实 骨架 结构 2.43 2.7 14.8 338 0.658 强度理论； 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 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。 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 备一定的抗剪强度和抵抗变型的能力 。称为高温 的强度和稳定性。 影响强度的因素： 内因： 1）沥青粘度 2）与矿料的化学性质的影响 3）矿料比表面积 4）沥青用量 5） 矿质集料的级配类型、粒度、表面性质 外因： 1）温度 2）型变速率 沥青混合料的技术要求 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 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 面特征） 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 沥青混合料配合比设计和生产沥青混合料配合比 验征等 三个阶段 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 两部分 重要概念： 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。 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。 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 矿质混合料 步骤：（ 1）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 h与最 大粒径 D之比建议控制在 h/D2接近 2 （ 3）确定矿质混合料的级配范围 （ 4）矿质混合料配合比例计算 组成材料原始数据的测定 对各种集料筛分，绘出筛 分曲线同时测定相对密度 计算组成材料的配和比 图解法和电算法 调整配和比 调整配和比的 调整原则 A、 合成 级配接近设计级配中限，尤其应使 0.075mm、 2.36mm和 4.75mm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 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 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 测定压实沥青混合料密度的 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 马歇尔稳定度、流值 马歇尔试验 1、 沥青混合料的制备和试件成型 2、 马歇尔试验方法 马歇尔试验结果分析 （ 1）以沥青用量为横坐标，以 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 -力学指标关 系图 （ 2） 确定最佳沥青用量初始值 OAC1 OAC1=对应于稳 定度最大值的沥青用量 a1+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 a3/3 （ 3） 确定符合各项技术指标的 沥青用量范围的最佳沥青用 量初始值 OAC2 OAC2=（ OACmin+OACmax） /2 （ 4） 根据 OAC1 、 OAC2在检验 VMA（ 矿料间隙率）同时 确定最佳沥青用量 OAC 5）根据气候、交通调整调整 OAC 沥青混合料热稳定性试验 定义：是指沥青混合料夏季高温通常为 60 条件 下，经车辆荷载长期重复作用后，不产生 车辙和 波浪等病害的性能。 1、 车辙试验试件成型 2、 车辙试验方法 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） 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、 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 水煮方法和静态浸 水方法 2） 浸水马歇尔试验 3） 真空饱水马歇尔试验 4） 冻融劈裂试验 沥青混合料产品检测方法 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。 1、沥青混合料产品中的沥青含量测定方法 射线 方法、离心分离方法、回流式抽提仪方法、脂肪 抽提器方法 2、沥青混合料产品的集料的级配测定方法