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公路工程试验检测人员考试公路材料辅导 第一部分 土工 第一节土的三相组成及物理性质指标换算 一 土的形成土是由地表面的岩石经风化 剥蚀 搬运 沉积 形成固体矿物 流体水和气体的一种集合体 不同的风化作用形成不同性质的土 风化作用有下列三种 1 物理风化 岩石经受风 霜 雨 雪的侵蚀 温度 湿度的变化 不均匀膨胀与收缩 使岩石产生裂隙 崩角为碎石 这种风化作用 只改变颗粒的大小和形状 不改变原来的矿物成份 称为物理风化 由物理风化生成的土为巨粒土 这种土呈松散状态 总称无黏性土 2 化学风化 当岩石的碎屑 与水 氧气和二氧化碳等物质相互接触 使这些岩石碎屑逐渐发生化学变化 改变了原来组成矿物的成份 产生一种新的成份 次生矿物 这类风化称为化学风化 经化学风化生成的土为细粒土 具有黏结力 如黏土与粉质土 总称黏性土 3 生物风化 由动物 植物和人类活动对岩石的破坏称生物风化 二 土的三相组成 固相 土颗粒 由无机矿物颗粒和有机质组成 构成土的骨架 液相 土孔隙中存在的水 气相 土孔隙中填充的空气 土的三相比例变化 引起的状态和工程性质的变化 固体 液体 气体 湿土 当液体 0 固体 气体 干土 当气体 0 固体 液体 饱和土 三 土中的水 土中的水可分为结晶水 结合水和自由水 结晶水 存在于土颗粒矿物晶体内部或参与矿物构造的水 要通过高温才能从土颗粒矿物中折出 结合水 吸着在土颗粒表面呈薄膜状的水 受土粒表面引力作用而不服从静水力学规律 根据靠近土颗粒表面的距离 分强结合水和弱结合水 强结合水一般在105 150 下才能折出 自由水 存在于土颗粒孔隙中的水 分为毛细水和重力水 在105 110 时就能从土体中折出 四 土的物理性质指标及指标换算 工程设计和工程检验中常用的物理性质指标 土的密度 湿密度 土颗粒比重 饱和密度 干密度 浮密度 含水率 孔隙比 孔隙率 饱和度9个指标 其中 土的比重 土的密度 土的含水率三个指标是实验指标 土的三相基本物理指标 其它的指标是换算指标 1 常用物理性质指标和定义 1 土的湿密度 是指土单位体积的质量 m kg m3 V 2 土颗粒比重 或土颗粒相对密度 Gs 是土粒在温度105 110 下烘至恒重时的质量与同体积4 时纯水质量的比值 ms VsGs mw Vw4 3 土的含水率 是指土中水的质量和固体颗粒质量之比 通常以百分数表示 mw 100ms 4 干密度 d 是指土的固体颗粒质量与土的总体积之比 ms d kg m3 V 5 饱和密度 sat 是指土孔隙中全部被水充满时的密度 ms Vv w sat kg m3 V 6 浮密度 或称浸水密度 是指土浸入水中受到水的浮力作用时的单位体积质量 ms Vs w kg m3 V 7 孔隙比e 是土中孔隙体积与固体颗粒体积之比 Vve Vs 8 孔隙率n 是指土中孔隙体积与总体积之比 Vvn 100V 9 饱和度Sr 是指孔隙中水的体积与空隙体积之比 VwSr 100Vv 2 土的物理指标换算关系 3 土的其它指标 1 常用的物理状态指标 液限含水率 L 塑限含水率 P 塑性指数Ip 液性指数IL 相对密度Dr等 2 常用的力学性质指标 压缩系数 压缩指数 固结系数 抗剪强度指标 承载比 回弹模量 无侧限抗压强度等 3 常用土的水理性指标 渗透系数 湿化崩解量和毛细管水上升高度等 五 土的含水率试验 含水率是土的基本物理性质指标之一 它反映土的状态 它的变化将使土的一系列力学性能随之而异 它又是计算土的干密度 孔隙比 饱和度等指标的依据 测量土的含水率方法 烘干法 酒精燃烧法和比重法 烘干法 是测定含水率的标准方法 适用于黏土 粉质土 砂类土 砂砾土 有机质土和冻土类 酒精燃烧法 适用于快速简易测定细粒土 含有有机质土除外 的含水率 比重法 是通过测定湿土体积 估计土粒比重 间接计算土的含水率 由于试验时没有考虑温度的影响 所以结果准确度较差 土内气体能否充分排出 直接影响试验结果的精度 故比重法仅适用于砂类土 检测的要素 规定的原理和方法 规定的检测装置 条件约定和结果处理 一 土的含水率试验 烘干法 原理和方法 土样在105 110 烘干至恒重 土样中水质量 湿土质量与干土质量的差 占干土质量的百分比 规定的检测装置 电热烘箱 或红外加热烘箱 天平 感量0 01g 干燥器和称量盒 条件约定 试样称量细粒土15g 30g 砂类土和有机质土50g 烘干温度105 110 60 70 烘干时间 细粒土不少于8h 砂类土不少于6h 含有机质5 以上或含有石膏的土60 70 12h 15h 结果处理 称样精度0 01g 计算公式 误差控制 二 土的含水率试验 酒精燃烧法 见教材P5要点 适用范围 不适合有机质土的含水率测定 注意 1 阅读试验说明与注意事项 2 整理一下试验程序 一个试验规程一般分三个部分 1 试验准备 2 试验过程 3 结果处理 六 土的密度试验 密度试验是土的基本物理指标之一 用它可以换算土的干密度 孔隙率 饱和度等指标 密度的基本公式是 m V 即单位体积的质量 引伸出的不同密度除非是采用不同的质量 m 和体积 V 在密度试验过程中 土的质量测定比较容易 一般采用不同精度的天平或秤来实现 试验规程中用大量的篇幅来描述的是体积测定 说明土的体积测定相对比较复杂 它受人为因素和粒度成份影响很大 体积测定的几种常用方法 1 量取法 用已知体积容器进行量取 如环刀 容量筒 击实筒等 2 浮力定义法 根据浮力定义 在液体中物体的体积等于排开该液体的体积 也等于所排开液体的质量 如蜡封法 比重瓶法等 3 替代法 用已知密度的物质填充被测体积 如灌砂法 灌水法等 测定土密度常用的方法有 环刀法 电动取土器法 蜡封法 灌砂法 灌水法等 方法的适用性 1 环刀法 适用细粒土 2 电动取土器法 适用石灰土 硬塑土 3 蜡封法 适用坚硬易碎 含有粗颗粒和形状不规则的土 4 灌砂法和灌水法 适用于野外 一 土的密度试验 环刀法 见教材P6 二 土的密度试验 蜡封法 见教材P7 三 土的密度试验 灌砂法 见教材P8 七 土的比重试验 土的比重试验是土的三大基本物理性指标 比重 密度 含水率 之一 是计算孔隙比和评价土类的主要指标 比重无量纲 一 土的比重试验 比重瓶法 见教材P11要点 1 目的和使用范围 2 比重瓶的校准 3 排气方式 4 公式的理解 二 土的比重试验 浮力法 见教材P13要点 1 目的和使用范围 2 称样的方式 3 计算公式的理解 三 土的比重试验 浮称法 见教材P14要点 1 目的和使用范围 2 称样的方式 3 计算公式的理解 注 与浮力法比较 称样方式的差异 四 土的比重试验 虹吸筒法 见教材P15要点 1 目的和适用范围 2 计算公式的理解 第二节土的粒组划分和工程分类 一 粒度 粒组划分 粒度成分及表示方法粒度 土粒大小称为粒度 粒组 将大小相近的土合并成组 粒度成分 土中各种不同粒组的相对含量 粒度成分的表示方法 1 表格法 以列表形式直接表示各粒组的百分含量 它用于粒度成分的分类是比较方便的 2 累计曲线法 它是一种比较完善的图示方法 通常用半对数纸绘制 横坐标 对数比例尺 表示某一粒径 纵坐标表示小于某一粒径的土粒的累计百分含量 采用半对数纸可以把细粒含量更好地表达清楚 如采用普通坐标纸刚不可能做到这一点 由累计曲线可以直观地判断土中各粒组的分布情况 3 三角坐标法 三角坐标法可用来表达三种粒组的含量 用一点表示土的粒度成分 在一张图上能同时表示几种土的粒度成分 二 司笃克斯定律 球体 土粒 在介质 水 中沉降 其沉降速度与球体 土粒 半径的平方成正比 而与介质 水 的黏滞系数成反比 司笃克斯定律是一个土力学公式 一般用于沉降分析法对细粒土的粒径分析 司笃克斯定律得出如下结论 土粒在悬液中的沉降速度与粒径的平方成正比关系 三 土粒级配指标 1 土的不均匀系数 Cu 反映粒径分布曲线上的土粒径分布范围 不均匀系数 Cu 土粒分布曲线上通过率60 的粒径 d60 土粒分布曲线上通过率10 的粒径 d10 2 曲率系数 Cc 反映粒径分布曲线上的土粒分布形状 曲率系数 Cc 土粒分布曲线上通过率30 的粒径的平方 d30 2 土粒分布曲线上通过率60 的粒径 d60 土粒分布曲线上通过率10 的粒径 d10 土粒级配判断 1 Cu 5时为均匀土 级配不好 Cu 10时为级配良好的土 2 不能单独使用Cu一个指标 而是要和Cc同时考虑 当同时满足Cu Cu 1 3 为级配良好的土 若不能同时满足 则为级配不良土 四 土的工程分类及命名 我国公路用土根据下列特征作为土的分类依据 1 土的颗粒组成特征 筛分法 2 土的塑性指标 液限 塑限 塑性指数 液 塑限联合测定仪法 3 土中有机质存在情况 塑性图法 粒组划分表 教材P17 土的基本代号表 教材P17 一 巨粒土的分类 1 巨粒土的定名分类巨粒组质量多于总质量50 的土称巨粒土 1 巨粒组质量多于总质量75 的土称漂 卵 石 2 巨粒组质量多于总质量50 75 的土称漂 卵 石夹土 3 巨粒组质量多于总质量15 50 含50 的土称漂 卵 石质土 4 巨粒组质量少于总质量15 的土 可扣除巨粒 按粗粒土或细粒土的相应规定分类定名 2 漂 卵 石的定名 1 漂石粒组质量多于卵石粒组质量的土称漂石 记为B 2 漂石粒组质量少于等于卵石粒组质量的土称为卵石 记为Cb3 漂 卵 石夹土的定名 1 漂石粒组质量多于卵石粒组质量的土称漂石夹土 记为BSl 2 漂石粒组质量少于等于卵石粒组质量的土称为卵石夹土 记为CbSl 4 漂 卵 石质土的定名 1 漂石粒组质量多于卵石粒组质量的土称漂石质土 记为SIB 2 漂石粒组质量少于等于卵石粒组质量的土称为卵石质土 记为SICb 3 如有必要 可按漂 卵 石质土中的砾 砂 细粒土含量定名 二 粗粒土分类 试样中巨粒组土粒质量少于或等于总质量的15 且巨粒组土粒与粗粒组土粒质量之和多于总土质量50 的土称粗粒土 1 砾类土粗粒土中砾粒组质量多于砂砾组质量的土称砾类土 砾类土应根据其中细粒含量和类别以及粗粒组的级配进行分类 1 砾类土中细粒组质量少于或等于总质量5 的土称砾 按下列级配指标定名 当Cu 5 Cc 1 3时 称级配良好砾 记为GW 不同时满足Cu 5 Cc 1 3条件时 称级配不良砾 记为GP 2 砾类土中细粒组质量为总量5 15 含15 的土称含细粒土砾 记为GF 3 砾类土中细粒组质量大于总质量的15 并小于或等于总质量的50 的土称细粒土质砾 按细粒土在塑性图中的位置定名 当细粒土位于塑性图A线以下时 称粉性土质砾 记为GM 当细粒土位于塑性图A线或A线以上时 称黏土质砾 记为GC 2 砂类土粗粒土中砾粒质量少于或等于砂粒组的土称砂类土 砂类土应根据其中细粒含量的类别以及粗粒组的级配进行分类 根据粒径分组由大到小 以首先符合者命名 1 砂类土中细粒组质量少于或等于总质量5 的土称砂 按下列级配指标定名 当Cu 5 Cc 1 3时 称级配良好砂 记为SW 不同时满足Cu 5 Cc 1 3条件时 称级配不良砂 记为SP 需要时 砂可进一步细分为粗砂 中砂和细砂 粗砂 粒径大于0 5mm颗粒多于总质量50 中砂 粒径大于0 25mm颗粒多于总质量50 细砂 粒径大于0 075mm颗粒多于总质量75 2 砂类土中细粒组质量为总质量5 15 含15 的土称含细粒土砂 记为SF 3 砂类土中细粒组质量大于总质量15 并小于或等于总质量的50 时 按细粒土在塑性图的位置定名 当细粒土位于塑性图A线以下时 称粉土质砂 记为SM 当细粒土位于塑性图A线或A线以上时 称黏土质砂 记为SC 三 细粒土分类 试样中细粒组质量多于或等于总质量50 的土称细粒土 1 细粒土应按下列规定划分为 细粒土中粗粒组质量少于或等于总质量25 的土称粉质土或黏质土 细粒土中粗粒组质量为总质量25 50 含50 的土称含粗粒的粉质土或含粗粒的黏质土 试样中有机质含量多于或等于总质量的5 且少于总质量的10 的土称为有机质土 试样中有机质含量多于或等于10 的土称有机土 2 细粒土应按塑性图分类 采用液限分区 低液限wL 50 高液限wL 50 3 细粒土按其塑性中的位置确定土名 当细粒土位于塑性图A线以上时 按下列规定定名 在B线或B线右侧 称高液限黏土 记为CH 在B线左侧 Ip 7线以上 称低液限黏土 记为CL 当细粒土位于A线以下时 按下列规定定名 在B线或B线右侧 称高液限粉土 记为MH在B线左侧 Ip 4线以下 称低液限粉土 记为ML 4 分类遇搭界情况时 应从工程安全角度考虑 按下列规定定名 土中粗 细粒组质量相同时 定名为细粒土 土正好位于塑性图A线上 定名为黏土 土正好位于塑性图B线上 当其在A线以上时 定名为高液限黏土 当其在A线以下时 定名为高液限粉土 5 有机质土的分类 教材P20 五 颗粒分析方法 常用的颗粒分析方法有两大类 机械分析法 如筛分法 物理分析法 如密度计法 移液管法 适用范围 筛分法 适用于分析粒径大于0 07mm且不大于60mm的土颗粒 密度计法 比重计法 适用于分析粒径小于0 07mm的细土 移液管法 适用于分析粒径小于0 07mm 比重大的土 一 颗粒分析 筛分法 见教材P21要点 试验准备 1 干燥 分散 2 缩分 3 称样 试验过程分干筛和水筛两种 1 分组过筛 2mm 2 小于2mm组用机械筛分后再用手工筛 控制筛分的程式度 1 3 筛后各级土的总量与筛前称样量的误差不大于1 4 粗 细筛分省略的条件 10 结果处理 略 二 土颗粒分析试验 密度计法 要点 1 目的和适用范围 2 甲种密度计与乙种密度计的区别 3 土样的分散 三 颗粒分析试验 移液管法 P26 要点 1 目的和适用范围 第三节砂的相对密度 1 砂土相对密度的描述 1 对表达式的理解 2 砂土密实状态的划分 2 砂土相对密度的试验方法 1 测试的途径 2 最小干密度平行试验的方法 3 最大干密度试验装料方法 第四节黏性土的界限含水率和天然稠度试验 一 黏性土的界限含水率概念1 土由液体状态向塑性状态过渡的界限含水率称为液限 2 土由塑性体状态向脆性固体状态过渡的界限含水率称为塑限 3 当土体含水率随含水率减少而不再收缩时的界限含水率称缩限 4 液性指数 是表示天然含水率与界限含水率关系的指标Ip w wp wL wp Ip 0 土呈坚硬状态 Ip 1 土处于流塑状态 Ip在0 1之间 土为可塑状态 5 土的液限与天然含水率之差与塑性指数之比 称为天然稠度6 反映土吸附结合水能力的特性指标有 液限 塑限和塑性指数 二 土的界限含水率试验 液塑限联合测定法 要点 1 目的和适用范围 2 试验的主要步骤 3 结果整理 h w图的坐标关系 液限的确定方法 塑限的确定方法和塑性指数的计算 第五节土的击实 一 了解击实试验的工程意义及试验原理 二 土的击实特性 1 击实曲线峰值的含义 2 含水率对干密度的影响 3 击实曲线与饱和曲线的关系及含义 4 不同土类的击实特性 三 影响压实的因素1 含水率对整个压实过程的影响 2 击实功对最佳含水率和最大干密度的影响 3 不同压实机械对压实的影响 4 土类和土粒级配对压实的影响 四 击实试验P36 要点 1 适用范围 2 试样的准备 3 最大干密度和最佳含水率的校准 4 试验说明和注意事项 第六节土的压缩性指标及强度指标 1 压缩机理 土体是固体颗粒的集合 具有分散性 2 特点 1 土体压缩变形主要是由孔隙的减小所引起的 所以包括三方面的因素 A 土体颗粒部分的压缩 B 土体内孔隙中水的压缩 C 水和空气从孔隙中被挤出以及封闭孔隙气体的压缩 2 饱和土的压缩需要一定的时间才能完成 有效应力原理 饱和土体所受到的总应力为有效应力与孔隙压力之和 试验检测项目 共4项 固结试验 直接剪切试验 无侧限抗压试验 承载比 CBR 试验 第二部分 集料 一 集料基本概念 分类 1 根据集料形成过程 卵石 碎石 2 根据粒径大小 粗集料 细集料 注意不同用途时的划分依据 P60 3 根据化学成分 酸性集料 碱性集料 知道典型酸性集料和碱性集料代表 花岗岩 石灰岩 集料粒径不同应用目的采用不同划分界限 用于水泥混凝土的粗细集料划分尺寸为4 75mm 而用于沥青混合料的粗细集料划分尺寸为2 36mm 集料最大粒径集料最大粒径 使集料100 通过的最小标准筛筛孔尺寸 集料公称最大粒径 可能全部通过或允许有少量存留的最小标准筛筛孔尺寸 P60 标准筛概念根据最新规范要求 沿用多年的两套标准筛系统统一为一种规格 孔的形状全部为方孔 其中的孔径设置有 75mm 63mm 53mm 37 5mm 31 5mm 26 5mm 19mm 16mm 13 2mm 9 5mm 4 75mm 2 36mm 1 18mm 0 6mm 0 3mm 0 15mm 0 075mm 二 粗集料的物理特征 密度种类 1 真密度 材料自身质量 材料自身体积 2 表观密度 材料自身质量 材料表观体积 表观体积 材料自身体积 闭口孔隙 3 毛体积密度 材料自身质量 毛体积 毛体积 材料自身体积 闭口和闭口孔隙 4 表干密度 材料表干质量 毛体积 表干质量 材料自身质量 开口孔隙中吸的水 5 堆积密度 材料自身质量 堆积体积 堆积体积 材料自身体积 全部孔隙 空隙 物理常数 密度密度定义 在一定 温度 条件下物质单位体积材料的质量 采用公式可表示为 密度 质量 体积密度的单位 克 立方厘米 g cm3 克 毫升 g ml 千克 升 Kg L 千克 立方米 Kg m3 孔隙率和空隙率 孔隙率 1 毛体积密度 真密度 100空隙率 1 堆积密度 毛体积密度 100级配 可由砂的级配加以说明 坚固性 注意影响坚固性的因素 除了与砂石材料的组成和结构外 还取决于孔隙率和饱水程度 压碎值 用于评定粗集料的承载能力 洛杉矶磨耗率 评定粗集料抗磨耗 冲击 边缘剪切等综合性能 抗冲击值 抗冲击能力 抗磨耗值 抗磨损能力 抗磨光值 用于评定抗滑能力 了解和掌握针对这些性质所涉及的试验方法 操作过程和注意事项 试验方法应从试验前准备 操作过程和结果处理三个方面把握 三 粗集料表面特征 针片状颗粒 强调的内容 1 针片用状颗粒的定义 P65 2 针片状颗粒试验检测方法 水泥混凝土用规准仪法 沥青混合料用游标卡尺法 3 分别从针对混凝土用集料和沥青混合料用两方面区分不同定义 试验方法 P65 四 细集料技术性质 级配分计筛余百分率累计筛余百分率通过百分率砂的粗细度 细度模数 注意细度模数公式表达方式 所代表的含义 适用的对象 P80砂中有害物质 泥含量 氯化物 有机质 硫化物 轻物质 云母 五 集料试验操作 共计十一项试验 其中粗集料七项 细集料三项 强调内容有 粗集料 密度试验 压碎试验 洛杉矶磨耗试验 针片状颗粒含量检测试验 抗冲击试验 抗磨耗试验 抗磨光试验 细集料 筛分试验 注意筛分试验过程中操作细节 并注意沥青混合料用砂的筛分和水泥混凝土用砂的筛分方法的区别 六 矿料级配组成设计 有关级配的概念 级配类型连续级配 在较宽的范围里不同粒径颗粒连续分布 间断级配 在粒径分布过程中 位于中间部位有一个或若干粒径缺失 开级配 在较窄且偏粗的范围内连续分布 筛分曲线 注意筛分曲线绘制时横坐标刻度确定原理 能够分析同一级配图上不同位置筛分曲线所代表的集料粗细程度 P93级配范围 用于控制集料级配状况的标准 六 矿料级配组成设计 级配设计概念 设计方法计算法 图解法 计算机辅助设计 设计条件1 目标级配设计范围 2 各规格矿料筛分结果 五 矿料级配组成设计 级配设计过程 图解法设计主要步骤P951 按一定比例绘制一个矩形框图 从左下到右上引对角线 纵边以常数尺度标出通过量刻度 并根据要求的级配通过量范围中值在横边上确定各筛孔孔径位置 2 将各规格矿料筛分结果在框图中以折线的形式绘制在图中 3 根据相邻两条折线的位置关系 依次确定不同规格矿料在合成级配中所占比例 4 对所得比例进行验算 如果与所需的级配范围不完全相符 则根据实际情况调整比例 直至合成级配完全满足级配要求 第三部分水泥和水泥混凝土 一 水泥技术性质 水泥概述 常用水泥品种1 硅酸盐水泥2 普通硅酸盐水泥3 矿渣水泥4 火山灰水泥5 粉煤灰水泥水泥生产工艺通过生产工艺 了解水泥熟料中加入石膏的作用原理和可能带来的问题 P99水泥外掺料了解水泥中加入外掺料的目的和作用 P99 一 水泥技术性质 化学性质 了解水泥中各化学组份对水泥性质的关系 主要有 1 硅酸三钙 2 硅酸二钙 3 铝酸三钙 4 铁铝酸四钙 5 其它矿物组成 P100 一 水泥技术性质 物理性质 细度熟悉水泥细度对水泥品质的影响 P101水泥比表面积 勃氏法 P102标准稠度定义 指水泥净浆对标准试杆沉入时所产生的阻力达到规定状态时所具有的水和水泥用量的百分比 凝结时间定义 水泥浆从可塑状态到失去塑性所需的时间 分初凝和终凝 安定性定义 表征硬化后的水泥浆体是否产生过量或不均匀的的体积变化 从而对水泥结构造成不利影响的现象 原因 造成水泥安定性不良的原因在于水泥中存在的游离氧化钙和游离氧化镁以及三氧化硫 一 水泥技术性质 力学性质 定义主要指水泥的抗折和抗压强度 P109强度等级根据规定龄期所得的抗折 抗压强度来划分 并根据28d抗压强度的大小进行命名 影响强度的因素1 测定时水泥胶砂的材料组成比例 2 成型养护条件和龄期 3 力学强度试验条件和方法 二 硅酸盐类 水泥技术标准 水泥品质判定1 合格品2 废品 造成废品的因素 游离氧化镁 三氧化硫 初凝时间和安定性 3 不合格品 造成不合格品的因素 细度 终凝时间 不溶物 烧失量 外掺料数量 强度以及外包装不符规定等 P114水泥的技术标准分别依据物理性质 力学性质和化学性质等三个方面加以制定 三 水泥试验检测 共计五项试验内容 包括 1 水泥细度试验检测 2 水泥净浆标准稠度确定 3 凝结时间测定 4 安定性检测和水泥胶砂强度试验 试验检测注意事项 1 哪些试验分为了标准法和代用法 两种方法相互间关系 P105 P108 2 判定试验结果的标准 3 影响试验结果准确性的主要因素 4 影响加载试验过程的两个因素 加载速率和适宜的压力机量程选择 5 抗折抗压试验结果的数据处理 四 水泥混凝土技术性质 新拌混凝土工作性 定义 包括流动性 可塑性 稳定性和易密性 P115影响工作性的因素 包括外因和内因 主要有 1 原材料性质和特点 2 组成混凝土材料比例 用水量 水灰比 砂率等 3 外加剂 4 搅拌方式和程度 P116 四 水泥混凝土技术性质 硬化后的力学性质 立方体抗压强度 P120立方体抗压强度标准值 混凝土强度等级 抗弯拉强度 用于水泥混凝土板配合比设计指标 影响混凝土力学强度的因素 P121水灰比 集料特性 浆集比 养护条件 五 混凝土试验检测技术 共包括五项试验 1 工作性检测 坍落度试验和维勃稠度试验 2 混凝土凝结时间试验 3 密度检测试验 4 强度试验 抗压和抗弯拉强度试验 强调重点 1 每项试验操作过程 2 坍落度试验中评定工作性的方法 3 力学试验加载速率 适宜量程选择方法 4 抗压和抗弯拉试验结果的数据处理 六 混凝土质量评定 统计法未知标准差法非统计法 七 混凝土配合比设计方法 原材料要求 水泥水泥品种 根据混凝土构造物要求和环境特点确定 水泥强度等级 与混凝土的强度等级相匹配 水泥强度等级是混凝土强度等级的1 1 5倍 粗集料满足基本技术性质要求 注意粗集料公称最大粒径的限制要求 采用连续级配或间断级配时各自的优缺点 砂砂的级配分区 注意其中二区砂的特点 水含有较少的杂质 七 混凝土配合比设计方法 概述 混凝土配合比表达方式 1 单位用量表达方式 以1立方混凝土中各材料用量 Kg 表示 2 相对用量表达方式 水泥用量当作1 其它材料针对与水泥用量的相对值 配合比设计要求 1 强度要求 提出一个比设计强度更高的配制强度 2 工作性要求 适宜的坍落度 良好的粘聚性和保水性 3 耐久性要求 通过最小水泥用量和最大水灰比保证耐久性 4 经济性要求 采用当地材料或替代物 设计参数 1 水灰比 决定水泥浆的稀稠程度 并直接影响混凝土强度 2 用水量 决定水泥浆数量多少 3 砂率 直接影响混凝土的保水性和粘聚性 设计步骤 1 初步配合比 根据设计文件要求和原材料特点提出最初的配合比 2 基准配合比 通过实际坍落度试验检测 调整混凝土工作性 3 试验室配合比 通过实际检测不同水泥比下混凝土强度 确定能够满足配制强度要求的配合比 并进一步修正混凝土密度 4 工地配合比 根据工地现场砂 石含水率调整混凝土各材料用量 七 混凝土配合比设计方法 初步配合比设计 根据混凝土强度保证率和施工技术水平 确定配制强度 通过公式计算混凝土水灰比 并依据耐久性要求校核该水灰比是否合格 通过查表的方式确定混凝土用水量 注意该用水量的大小取决于坍落度和粗集料的类型与公称粒径 计算求得水泥用量 并进行耐久性校核 通过内插法查表确定砂率 注意影响砂率大小的因素 采用质量法或体积法计算求得砂和粗集料的用量 七 混凝土配合比设计方法 基准配合比设计 取适宜的数量拌和混凝土进行坍落度试验 根据实测的坍落度值 粘聚性以及保水性调整混凝土配合比 1 坍落度 粘聚性和保水性都理想时 无需再做调整 基准配合比等同于初步配合比 2 坍落度不满足要求 但粘聚性和保水性良好 则采用水灰比不变 加减水泥浆用量的方法 调整混凝土坍落度 此时 砂 石用量保持不变 水泥和水的用量发生变化 3 坍落度符合要求 但粘聚性和保水性较差 则采用适当提高砂率的方法进行调整 此时 水泥和水的用量基本不变 砂 石用量加以调整 4 当坍落度 粘聚性和保水性都不理想时 则应重新进行混凝土的配合比设计 七 混凝土配合比设计方法 试验室配合比设计 以初步配合比得到的水灰比为中值 采用等间隔的方式再得到两个不同的水灰比 分别拌和成型 养护28d 测得各自强度 根据不同灰水比所对应强度绘图 确定满足配制强度的所对应的水灰比 作为最终的水灰比 根据实测混凝土毛体积密度与计算密度的比值 对各材料进行密度修正 七 混凝土配合比设计方法 工地配合比设计 根据砂 石含水率定义 确定工地拌和混凝土时各材料的用量 含水率定义 水质量 干材料质量 100 注意 烘干材料质量和含水材料质量之间关系 烘干材料质量 含水材料质量 1 含水率 而不是烘干材料质量 含水材料质量 1 含水率 第四部分沥青与沥青混合料 一 沥青技术性质 沥青的粘滞性 以条件粘度针入度 软化点表示 1 针入度 表征沥青的粘稠性 是沥青标号划分依据 2 软化点 表征达到相同粘稠状态下所对应的温度 同时表示沥青的热稳定性 沥青延性 以延度指标表示 低温延度值的大小一定程度上反应沥青的抗裂性 沥青的感温性 以针入度指数表示 1 表示沥青在软化点之下的感温性 针入度指数 PI 越大 沥青的感温性越小 2 兼顾高低温要求时 要求沥青的PI值在 1 5 1 0之间 粘附性 通过水煮或水浸的方式检测粘度程度 1 沥青与集料之间的粘附性越好 表征沥青混合料的水稳性越好 2 要求沥青与集料之间的粘附等级在IV级之上 沥青耐久性 采用薄膜烘箱加热方式评价 1 引起沥青老化的因素有 热 紫外光 氧 水 矿料的渗流硬化等 2 薄膜烘箱试验评价方法 1 沥青质量损失 2 针入度比 3 实测延度 二 沥青技术要求 1 采用道路石油沥青取代原有的重交沥青 HA 和中 轻交通道路沥青 A 2 沥青标号的划分根据针入度的大小 3 不同标号的沥青适用于不同的气候环境 4 将沥青划分为三个等级 A级沥青适用于各种条件 B级沥青适用于高等级公路的下面层和其它等级的各个层次 C级沥青适用于三级及三级一下的道路 三 沥青材料试验检测 共涉及七项试验 其中针入度 软化点 延度 薄膜烘箱试验和密度检测是重点 掌握各项试验检测结果所表征的沥青性质 试验过程中影响试验结果的条件及各条件变化对试验带来的影响 注意教材中 目的与适用范围 和 试验说明与注意事项 部分的内容 四 沥青混合料 概述 沥青混合料分类1 根据空隙率 密级配沥青混合料 空隙率3 6 开级配沥青混合料 空隙率18 以上 半开级配沥青混合料 空隙率6 12 2 根据级配类型 连续级配沥青混合料 间断级配沥青混合料 3 按矿料的公称最大粒径 特粗式沥青混合料 最大粒径为37 5mm 粗粒式沥青混合料 最大粒径31 5mm 26 5mm 中粒式沥青混合料 最大粒径19mm 16mm 细粒式沥青混合料 最大粒径13 2mm 9 5mm 砂粒式沥青混合料 最大粒径 4 75mm 沥青混合料结构类型1 悬浮密实型结构 采用连续级配矿料 具有较低的空隙率 良好的低温性能 但高温抗车辙能力较差 2 骨架孔隙型结构 采用开级配矿料 空隙率较高 所以低温抗开裂性能较差 当高温抗车辙能力相对较好 3 密实骨架型结构 采用间断级配矿料 具有较高的密实程度 能够同时兼顾高温和低温性能要求 五 沥青混合料路用性能 高温稳定性 高温条件下沥青混合料抵抗车辆反复作用 不产生明显永久变形的能力 特别是对高等级公路渠化交通条件下抵抗车辙性能的能力 评价指标 马歇尔稳定度 动稳定度 低温抗裂性 冬季低温条件下 特别是急剧降温时沥青混合料抗抗开裂的能力 评价指标 低温破坏强度 破坏应变 破坏劲度模量 耐久性 表征沥青混合料抗老化性 水稳性和抗疲劳能力 评价指标 空隙率 饱和度 残留稳定度 抗滑性有助于车辆行驶安全的性能 评价指标 路面构造深度 摩擦系数施工和易性 六 沥青混合料技术标准 空隙率 压实沥青混合料中空隙体积占整个混合料体积百分率 通常密级配沥青混合料的空隙率在3 6 之间 稳定度 在规定条件下沥青混合料马歇尔试件可承载的最大荷载 kN 通常密级配沥青混合料的稳定度 8kN 流值 规定条件下 沥青混合料马歇尔试件达到最大荷载时所对应的竖向变形 mm 通常密级配沥青混合料的流值在2 4mm之间 饱和度 压实沥青混合料中沥青体积占矿料骨架以外空间体积的百分率 通常是50 75 之间 动稳定度 在规定条件下 沥青混合料每形成1mm车辙时需要的碾压次数 通常要求600 800次 mm以上 水稳性 沥青混合料马歇尔试件在60 水中浸泡48h后 所达到的稳定度 通常要求残留稳定度 75 80 以上 矿料间隙率 压实沥青混合料试件中矿料以外的空间体积占试件总体积的百分率 该值的大小取决于混合料的空隙率和矿料的公称最大粒径 六 沥青混合料试验检测 共包括九项试验 其中的重点1 沥青混合料马歇尔试件制备方法 2 混合料密度检测 3 马歇尔稳定度试验 4 车辙试验 5 沥青与矿料粘附性试验 6 沥青混合料沥青含量检测试验 重点掌握1 试验操作过程 2 不同试验方法的适用性 3 影响试验结果的因素 七 沥青混合料配合比设计方法 配合比设计步骤 目标配合比设计阶段 室内系统配合比设计 生产配合比设计阶段 现场配合比调整 生产配合比验证 试验路铺筑 七 沥青混合料配合比设计方法 配合比设计内容 矿料级配组成设计 要求所设计的矿料具有足够的密实度 并具有较高的内摩阻力 最佳沥青用量 在选定的矿料级配条件下最适宜的沥青用量 七 沥青混合料配合比设计方法 气候分区指标 气候分区高温指标 采用工程所在地最近30年内最热月份平均日最高气温的平均值 作为 反映高温 气候分区的一级指标 一级指标划分为3个区 高温气候1区 30 夏炎热区 高温气候2区 20 30 夏热区 高温气候3区 20 夏凉区 七 沥青混合料配合比设计方法 气候分区指标 气候分区低温指标 采用工程所在地最近30年的极端最低气温 作为 反映低温 气候分区的二级指标 低温气候1区 37 5 冬严寒区 低温气候2区 37 5 21 5 冬寒区 低温气候3区 21 5 9 5 冬冷区 低温气候4区 9 0 冬温区 七 沥青混合料配合比设计方法 气候分区指标 气候分区雨量指标 采用工程所在地最近30年内年降雨量平均值 作为气候分区的三级指标 降雨量1区 1000mm 潮湿区 降雨量2区 1000 500mm 湿润区 降雨量3区 500 200mm 半干区 降雨量4区 200mm 干旱区 八 沥青混合料配合比设计方法 原材料要求 沥青1 针对气候环境选择标号适宜的沥青 环境气候温度较高 沥青的标号较低一些 反之则相对低一些 2 根据交通状况 是否存在渠化交通现象 混合料类型以及所处的结构层位等对所挑选的沥青标号做进一步调整 通常 交通量大 存在渠化交通 沥青混合料矿料粒径偏细 或位于结构层位的上层 则沥青标号应低一些 反之则高一些 粗集料1 满足粗集料的物理力学指标 2 与沥青有良好的粘附效果 粘附等级应在IV级以上 如果需要则要对粘附性进行改善 掺入性能良好的抗剥落剂 用消石灰或水泥替代部分矿粉 将粗集料用石灰浆处理 3 良好的粒径规格 有助于矿料的级配合成 细集料1 良好的物理力学性质 2 适宜的粒径规格 矿粉 填料 1 采用碱性石灰岩加工磨细而成 具有良好的亲油性 2 满足相应细度要求 八 沥青混合料 目标 配合比设计 矿料级配设计 针对设计文件 或工程要求 由道路等级 路面类型以及所处结构层层位等因素来确定 通常每一层压实后沥青混合料的厚度不小于所选矿料类型中公称最大粒径的2 5 3 0倍 根据道路等级 气候和交通特点 对级配进行偏粗或偏细的调整 当夏季温度偏高且持续时间较长 重载车多时 宜选择较用较粗的级配类型 并取较高的设计空隙率 反之 选用较细级配类型 并取较低的设计空隙率 八 沥青混合料 目标 配合比设计 最佳沥青用量确定 沥青混合料沥青用量表示方法 1 沥青含量 沥青质量 混合料质量 1002 油石比 沥青质量 矿料质量 100 沥青大致用量范围的确定可以5 的沥青用量作中间值 0 5的等间隔向两侧扩展 大致确定出沥青的用量范围 制备马歇尔试件1 通常将确定的沥青用量范围等间隔划分成5组 每组制备4 5个试件 2 根据某一沥青用量下一块试件大致所需材料用量 备好一盘混合料所需的合成矿料和沥青 3 根据要求温度加热各种原材料 按顺序加入搅拌锅搅拌 4 取一定量 大约1200g 拌和好的混合料在成型仪器上按要求击实成型 并将成型好的试件放凉后脱模 根据测得的试件高度判断第一次所取的混合料是否合适 如需要进行适当调整 最好将所有成形好的试件进行编号 以备后用 马歇尔试件密度测定针对马歇尔试件的吸水率或空隙率大小 采用适宜的方式检测各试件的密度 各沥青用量条件下参数的计算分别计算出不同用油量条件下各试件的空隙率 饱和度 矿料间隙率等参数 稳定度和流值试验在马歇尔仪上按规定的方式检测各试件的稳定度和流值 最佳沥青用量 OAC 确定以油石比为横坐标 各参数为纵坐标 绘制各参数相对于油石比变化规律图 根据沥青混合料要求的技术指标分别确定最佳沥青用量初始值 OAC1 和最佳沥青用量中值 OAC2 以此确定最终的最佳沥青用量 最佳沥青用量修正根据气候环境和交通特点进一步修正最佳沥青用量 1 对用于热区道路或交通渠化现象明显的混合料 可在最佳沥青用量中值和最佳沥青用量范围的下限区间调整 但一般最佳沥青用量不宜小于中值的0 5 2 对寒区或交通量不大的道路 最佳沥青用量可在中值和上限之间调整 但一般最佳沥青用量不宜大于中值的0 3 通过残留马歇尔试验 车辙试验对确定的最佳沥青用量下混合料配合比进行进一步的验证 第五部分基层和底基层 钢材 石料 土工合成材料 复习要点 一 基层和底基层1 集料的颗粒级配设计 2 基层和底基层材料的技术要求 3 基层和底基层的强度和压实度要求 4 无机结合料稳定材料取样 养生 强度要求 5 EDTA滴定和CBR试验方法 二 钢材1 普通钢筋的主要力学指标 2 普通钢筋和焊接接头主要力学性能的测试方法 三 土工合成材料1 了解土工合成材料质量指标的名词 1 单位面积质量 2 厚度 3 渗透性 4 孔径 5 拉伸率 6 拉伸强度 7 抗滑性等 2 影响拉伸试验的主要因素及试验注意事项 第六部分关于考试 一 考试等级和科目设置 考试共分为两个等级 试验检测工程师和试验检测员 工程师考试科目设有 公共基础 材料 公路 桥梁 隧道 交通安全设施 机电工程 检测员考试科目与工程师相同 每套试卷设置单选题30道 判断题30道 多选题20道 问答题5道 总计150分 考试时间150分钟 二 材料考试科目中各专业比例设置 考试内容分配比例 土工试验20 水泥及水泥混凝土25 沥青及沥青混合料25 集料10 石料5 钢材5 基层和底基层材料5 土工合成材料5 问答题形式 综合选择题 试验操作题 简答分析题 案例题 计算题 今年综合选择题的比例会到二 三道 很可能是改三留二 四 考试题型 单选题四个答案中仅有一个选项是正确的 这类题目中有计算题 多选题四个答案中有两个以上正确选项 只有当所有选项都选正确时 才能得分 判断题只有正确或错误的选择 得分的几率最大 五 新题型答题探讨 题目形式 每题分五小题 每小题可能是单选 也可能是多选 涉及内容有可能是 1 仪器的选择 2 操作顺序 3 结果判断 4 试验检测条件 5 适用范围 6 将不同的内容相互交叉混淆等 谢谢大家 祝大家考试成功