道路建筑材料(路桥11-3、4)

1、道路建筑材料道路建筑材料建筑工程技术学院建筑工程技术学院建筑材料教研室建筑材料教研室顾中杰顾中杰1808679027318086790273道路建筑材料道路建筑材料 课课 题题:建筑材料的基本内容及性质。教学目的教学目的:了解本课程的学习内容、方 法、要求及应用。重点难点重点难点:材料的物理性质、化学性质、 力学性质、加工性和耐久性等。绪绪 论论v课前介绍：课前介绍：v本课程是路桥专业的一门重要的专业基础课，本课程是路桥专业的一门重要的专业基础课，本学期要求学习完教材内容，能熟练掌握课本学期要求学习完教材内容，能熟练掌握课堂理论教学内容及试验课的实践内容。堂理论教学内容及试验课的实践内容。v成

2、绩评定包括几方面：成绩评定包括几方面：v1、平时作业完成情况及考勤；、平时作业完成情况及考勤；v2、期中考试及期末考试成绩；、期中考试及期末考试成绩；v3、试验操作完成情况等。、试验操作完成情况等。v一、本课程的研究内容与任务一、本课程的研究内容与任务v（一）内容：（一）内容：v本课程中主要学习以下几种建筑材料：本课程中主要学习以下几种建筑材料：v1 1、砂石材料、砂石材料v（1 1）天然的）天然的v（2 2）人工轧制的）人工轧制的v块状石料：简称块状石料：简称石料石料v料状石料：简称料状石料：简称集料集料v2 2、无机结合料及其制品、无机结合料及其制品v无机结合料：通常分为以下几种：无机结合

3、料：通常分为以下几种：v（1 1）石灰）石灰v（2 2）水泥）水泥v（3 3）石膏）石膏v无机结合料制品无机结合料制品v（1 1）水泥混凝土）水泥混凝土v（2 2）半刚性路面材料）半刚性路面材料v3 3、有机结合料及其混合料、有机结合料及其混合料v沥青材料主要指沥青类材料，如：石油沥青，煤沥沥青材料主要指沥青类材料，如：石油沥青，煤沥青等。青等。v有机结合料混合料：有机结合料混合料：v（1 1）沥青混凝土）沥青混凝土v（2 2）沥青碎石等）沥青碎石等v（3 3）各种新型沥青混合料）各种新型沥青混合料v4 4、高分子聚合物材料：、高分子聚合物材料：v主要包括塑料、合成橡胶、合成纤维等。主要包括塑

4、料、合成橡胶、合成纤维等。v功能：主要用以改善软土地基、水泥混凝土、沥青功能：主要用以改善软土地基、水泥混凝土、沥青混合料的性能。混合料的性能。v5 5、钢材和木材、钢材和木材v钢材是桥梁结构及钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土钢材是桥梁结构及钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土结构的重要材料。结构的重要材料。v木材较少直接用于修筑桥梁，目前主要用作混凝土木材较少直接用于修筑桥梁，目前主要用作混凝土工程的拱架和模板。工程的拱架和模板。v（二）课程学习任务：（二）课程学习任务：v1 1、论述材料组成、结构、技术性质与它们之、论述材料组成、结构、技术性质与它们之间的关系；间的关系；v2 2、论述材料的检验方法（

5、举例水泥凝结时间、论述材料的检验方法（举例水泥凝结时间测定方法）；测定方法）；v3 3、利用测验评定其技术性质（举例水泥对初、利用测验评定其技术性质（举例水泥对初凝、终凝时间的要求及规范的规定）。凝、终凝时间的要求及规范的规定）。v（三）课程学习目的：（三）课程学习目的：v1 1、掌握各种材料的技术性能，包括：、掌握各种材料的技术性能，包括：v力学性质、物理性质、化学性质及工艺性质等；力学性质、物理性质、化学性质及工艺性质等；v2 2、选择、鉴定材料、选择、鉴定材料v能够结合工程实际情况，合理地选择材料，如水泥能够结合工程实际情况，合理地选择材料，如水泥混凝土组成材料的选择、沥青混合料对组成材

6、料的混凝土组成材料的选择、沥青混合料对组成材料的选择及鉴别与评定；选择及鉴别与评定；v3 3、能正确使用材料（如石灰的消化、水泥应用贮、能正确使用材料（如石灰的消化、水泥应用贮存等）存等）v二、建筑材料应具备的工程性质二、建筑材料应具备的工程性质v1 1、力学性质、力学性质v各种强度指标及耐磨、抗变形指标。如，水泥混凝各种强度指标及耐磨、抗变形指标。如，水泥混凝土的抗压、抗折强度；沥青混合料的稳定度、流值；土的抗压、抗折强度；沥青混合料的稳定度、流值；石料的磨耗度等。石料的磨耗度等。v2 2、物理性质、物理性质v（1 1）物质指标：如材料的密度、孔隙率、含水量）物质指标：如材料的密度、孔隙率、

7、含水量v（2 2）温度稳定性：如沥青软化点、脆点等。）温度稳定性：如沥青软化点、脆点等。v（3 3）水稳定性等：如沥青混合料的残留稳定度等。）水稳定性等：如沥青混合料的残留稳定度等。v3 3、化学性质、化学性质v各种材料的化学成分及其变化规律。各种材料的化学成分及其变化规律。v如，水泥的各种成分与自然界之间的变如，水泥的各种成分与自然界之间的变化；沥青的化学成分及其变化规律。化；沥青的化学成分及其变化规律。v4 4、工艺性质、工艺性质混凝土的流动性混凝土的流动性v材料四个性质之间是相互制约、相互联材料四个性质之间是相互制约、相互联系的。系的。v三、建筑材料与路桥工程的关系三、建筑材料与路桥工程

8、的关系v1 1、材料是工程结构物的物质基础：其中材料质量、材料是工程结构物的物质基础：其中材料质量的好坏直接决定着工程质量的等级。的好坏直接决定着工程质量的等级。v2 2、材料与工程造价之间的密切关系：工程建筑材、材料与工程造价之间的密切关系：工程建筑材料占工程造价的料占工程造价的6060至至7070，甚至，甚至8080，因此，如，因此，如何合理地降低造价、节省开支，均与材料之间有着何合理地降低造价、节省开支，均与材料之间有着密不可分的关系。密不可分的关系。v3 3、新材料与新结构、新工艺之间的关系、新材料与新结构、新工艺之间的关系v用桥梁跨径的变化及路面材料的变化来分析用桥梁跨径的变化及路面

9、材料的变化来分析v四、道路建筑材料的检验方法和技术标准四、道路建筑材料的检验方法和技术标准v（一）检验方法（一）检验方法v室内、室外及模拟试验方法。室内、室外及模拟试验方法。v（二）检验内容（二）检验内容v包括四个方面包括四个方面v1 1、物理性质试验；、物理性质试验；v2 2、力学性质试验；、力学性质试验；v3 3、化学性质试验；、化学性质试验；v4 4、工艺性质试验。、工艺性质试验。v（三）质量检验的标准化与技术标准（三）质量检验的标准化与技术标准v目前我国建筑材料的标准分为：国家标准、行业标目前我国建筑材料的标准分为：国家标准、行业标准、地方标准和企业标准四个等级。其中：准、地方标准和企

10、业标准四个等级。其中：vGBGB指国家标准指国家标准vJTJJTJ交通部门基本建设方面的规范交通部门基本建设方面的规范vJCJC建材行业标准建材行业标准vSHSH石油化工行业标准石油化工行业标准v五、本课程的要求五、本课程的要求v本课程为考试课、完成学习后将有两门本课程为考试课、完成学习后将有两门成绩，即理论成绩和实操成绩。成绩，即理论成绩和实操成绩。v道路建筑材料课在本专业中的位置：是道路建筑材料课在本专业中的位置：是路桥专业的重点课程。路桥专业的重点课程。v课后小结：绪论课是每一门课的开场白，课后小结：绪论课是每一门课的开场白，学生能否对该课程有一个全面、正确的学生能否对该课程有一个全面、

11、正确的认识，关键的一点是讲好绪论课。认识，关键的一点是讲好绪论课。第一章第一章 砂石材料砂石材料v课题课题: :石材的技术性质和技术要求石材的技术性质和技术要求v教具用品：相关试验仪器教具用品：相关试验仪器 v教学目的教学目的: :了解砂石材料的类别，石料的技术了解砂石材料的类别，石料的技术性质及其应用性质及其应用v重点、难点重点、难点: :石料的物理性质、力学性质石料的物理性质、力学性质第一节第一节 砂石材料的技术性质砂石材料的技术性质v砂石材料按形状分类砂石材料按形状分类v1 1）块状石料：简称石料）块状石料：简称石料如块石、片石等；如块石、片石等；v2 2）粒状石料：简称集料）粒状石料：

12、简称集料v粗集料：如碎石、卵石粗集料：如碎石、卵石v细集料：如砂、石屑细集料：如砂、石屑v砂石材料按来源分类砂石材料按来源分类v1 1）天然石料）天然石料v2 2）人工轧制的集料）人工轧制的集料v3 3）工业冶金矿渣）工业冶金矿渣一、石料的技术性质一、石料的技术性质v1 1、物理性质：、物理性质：v包括物理常数、吸水性和耐候性等。包括物理常数、吸水性和耐候性等。v1 1）物理常数）物理常数v真密度：是石料在规定条件下，烘干石料矿质单真密度：是石料在规定条件下，烘干石料矿质单位体积的质量，用位体积的质量，用 t t 表示。表示。v则则sstvmv因因 固固 v测定方法：李氏比重瓶法测定，将石料磨

13、细至全部测定方法：李氏比重瓶法测定，将石料磨细至全部过过0.25mm0.25mm的筛孔，然后将其装入比重瓶中，利用已的筛孔，然后将其装入比重瓶中，利用已知比重的液体置换石料的体积。知比重的液体置换石料的体积。v毛体积密度毛体积密度v测定方法：用静水称量法，亦可用蜡封法测定。测定方法：用静水称量法，亦可用蜡封法测定。MmsstvMVMvvvminssbv孔隙率孔隙率v2)2)吸水性：指石料在规定条件下吸水的能力。吸水性：指石料在规定条件下吸水的能力。v(1)(1)吸水率：吸水率：202022和大气压状态下，吸和大气压状态下，吸水质量的百分率。水质量的百分率。1001100)/1 (100)1 (

14、1000tbbtsmmvvvvn1001mmmWnv(2)(2)饱水率：饱水率：202022，真空条件下，吸水，真空条件下，吸水质量的百分率质量的百分率v饱水系数当饱水系数当 sr90%sr90%时，抗冻性较差。时，抗冻性较差。v通常认为在常压下测定的吸水率，此时水分通常认为在常压下测定的吸水率，此时水分只充填部分孔隙，而当石料开口孔隙内部空只充填部分孔隙，而当石料开口孔隙内部空气被排空时，水分几乎充满开口孔隙的全部气被排空时，水分几乎充满开口孔隙的全部体积。体积。1002mmmWsav3 3）耐候性）耐候性v目前主要考虑抗冻性，常用抗冻性等级目前主要考虑抗冻性，常用抗冻性等级表示，测定经过冻

15、表示，测定经过冻(-15,4h)(-15,4h)、融、融(20(202,4h)2,4h)循环，质量损失不超过循环，质量损失不超过5%5%，抗压强度不超过，抗压强度不超过25%25%的次数。的次数。2 2、力学性质、力学性质v1 1）单轴抗压强度）单轴抗压强度 v试验条件要求：试件形状、尺寸、吸水饱和、加荷试验条件要求：试件形状、尺寸、吸水饱和、加荷速度等。速度等。v2 2）磨耗性：指石料抵抗撞击、边缘剪力和磨擦等联）磨耗性：指石料抵抗撞击、边缘剪力和磨擦等联合作用的性质。合作用的性质。v洛杉矶式磨耗试验洛杉矶式磨耗试验Y Y标准方法标准方法v5kg5kg石料石料+12+12个个5kg5kg的钢

16、球，磨的钢球，磨500500转转v测定过测定过2mm2mm或或1.6mm(1.6mm(方筛方筛) )的筛余质量的筛余质量APR 100121mmmQ磨v狄法尔法磨耗试验狄法尔法磨耗试验 代用方法代用方法v用用100100块块505070mm70mm的试件分两份，每份磨的试件分两份，每份磨1000010000转。转。v两种方法相比较，显然洛杉矶法具有省时、省工，两种方法相比较，显然洛杉矶法具有省时、省工，石料按一定规格组成等优点，故能全面反映石料的石料按一定规格组成等优点，故能全面反映石料的磨耗性。磨耗性。v3 3、化学性质、化学性质v按按SiO2SiO2含量，将石料划分为含量，将石料划分为v酸

17、性岩酸性岩 SiOSiO2 265% 65% v中性岩中性岩 52%SiO52%SiO2 265%65%v碱性岩碱性岩 SiOSiO2 252%52%v（2 2）石料的技术要求）石料的技术要求v1 1、路用石料的技术分级：分、路用石料的技术分级：分4 4级级v级级最坚强的岩石最坚强的岩石v级级坚强的岩石坚强的岩石v级级中等坚强的岩石中等坚强的岩石v级级较软的岩石较软的岩石v2 2、路用石料的技术标准：见下表、路用石料的技术标准：见下表v二、道路和桥涵用石料制品二、道路和桥涵用石料制品v（一）道路用石料制品（一）道路用石料制品v1 1、高级铺砌用整齐块石：经精凿加工而成。、高级铺砌用整齐块石：经

18、精凿加工而成。v2 2、路面铺砌用整齐块石：粗凿成的方块石或条石。、路面铺砌用整齐块石：粗凿成的方块石或条石。v3 3、铺砌用不整齐块石：又称拳石，要求顶面为一、铺砌用不整齐块石：又称拳石，要求顶面为一平面，底面与顶面基本平行。平面，底面与顶面基本平行。v4 4、锥形块石：又称大块石，用于路面底基层，是、锥形块石：又称大块石，用于路面底基层，是由片石进一步加工而得的粗打石料。由片石进一步加工而得的粗打石料。v（二）桥梁建筑用主要石料制品（二）桥梁建筑用主要石料制品v1 1、片石：粗打石料，其形状不限制，但薄片、片石：粗打石料，其形状不限制，但薄片者不得使用。者不得使用。v2 2、块石：有两个较

19、大的平行面、块石：有两个较大的平行面v3 3、方块石：在块石中选择形状比较整齐者稍、方块石：在块石中选择形状比较整齐者稍加修整。加修整。v4 4、粗料石：表面凹凸不大于、粗料石：表面凹凸不大于10mm10mm，砌缝宽度，砌缝宽度小于小于20mm20mm。v5 5、细料石：表面凹凸不大于、细料石：表面凹凸不大于5mm5mm，砌缝，砌缝宽度小于宽度小于15mm15mm。v6 6、镶面石：一般应选用较好的石料。、镶面石：一般应选用较好的石料。v课后小结：天然砂石材料在地表分布广课后小结：天然砂石材料在地表分布广泛，物理、力学性质好，在工程中被广泛，物理、力学性质好，在工程中被广泛应用。泛应用。v石料

20、的技术性质和技术要求是本次课的石料的技术性质和技术要求是本次课的重点内容。重点内容。v课题课题: :细集粒的技术性质v教具用品教具用品: : 相关试验仪器 v教学目的教学目的: :了解细集料的各项技术性质及测定方法v重点难点重点难点: :细集料的级配、表观密度及装填密度三、集料的技术性质三、集料的技术性质v工程上以粒径的大小为界，通常将集料分为粗集料工程上以粒径的大小为界，通常将集料分为粗集料及细集料；其中在沥青混合料中，以及细集料；其中在沥青混合料中，以2.36mm2.36mm为界，为界，在水泥混凝土中以在水泥混凝土中以4.75mm4.75mm为界。为界。v（一）细集料的技术性质（一）细集料

21、的技术性质v定义：在沥青混合料中，指粒径小于定义：在沥青混合料中，指粒径小于2.36mm2.36mm天然砂，天然砂，人工砂及石屑。人工砂及石屑。v在水泥混凝土中，指粒径小于在水泥混凝土中，指粒径小于4.75mm4.75mm的天然砂、人的天然砂、人工砂。工砂。v分类：分类：v1 1、天然砂：由岩石在自然条件下风化形成的。、天然砂：由岩石在自然条件下风化形成的。v天然砂通常包括以下几种类型：天然砂通常包括以下几种类型：v（1 1）河砂：性质较好，多用。）河砂：性质较好，多用。v（2 2）山砂：含泥量及有机杂质多。）山砂：含泥量及有机杂质多。v（3 3）海砂：混有贝壳和盐分等有害杂质。）海砂：混有贝

22、壳和盐分等有害杂质。v2 2、人工砂：由岩石轧碎而成的颗粒，表面有棱角，、人工砂：由岩石轧碎而成的颗粒，表面有棱角，较洁净，但价格较高，无特殊情况多不采用。较洁净，但价格较高，无特殊情况多不采用。v上述几种细集料中，一般工程上多使用河砂。上述几种细集料中，一般工程上多使用河砂。v1 1、物理性质、物理性质v集料的质量与体积的关系见图所示：集料的质量与体积的关系见图所示：体积质量空隙开口孔隙闭口孔隙矿质实体0ViVvVnVsVV0msmmv图中：图中：mm集料的总质量（集料的总质量（g g）；）；vm ms s集料中矿质实体质量（集料中矿质实体质量（g g）；）；vVV集料的总体积（集料的总体积

23、（cmcm）；）；vVsVs集料中矿质实体的体积（集料中矿质实体的体积（cmcm）；）；vVnVn集料中闭口孔隙的体积（集料中闭口孔隙的体积（cmcm）；）；vViVi集料中开口孔隙的体积（集料中开口孔隙的体积（cmcm）；）；vVvVv集料中空隙的体积（集料中空隙的体积（cmcm）；）；vV V0 0集料中孔隙的体积（集料中孔隙的体积（cmcm）；）；v（1 1）表观密度）表观密度v测定方法：比重瓶法测定方法：比重瓶法v（2 2）毛体积密度）毛体积密度v（3 3）松方密度）松方密度装填密度：堆积密度（松装密装填密度：堆积密度（松装密度）、紧装密度度）、紧装密度v（4 4）空隙率）空隙率ans

24、savmvvmvmvvvvmvinssvmvvvmsinssb001001anv2 2、级配、级配v用筛分法测定砂的级配；标准筛如下用筛分法测定砂的级配；标准筛如下v5 5、2.52.5、1.251.25、0.630.63、0.3150.315、0.16mm(0.16mm(圆孔圆孔) )v4.754.75、2.362.36、1.181.18、0.60.6、0.30.3、0.15mm(0.15mm(方孔方孔) )v筛分后，计算相关参数如下：筛分后，计算相关参数如下：v（1 1）分计筛余百分率）分计筛余百分率v（2 2）累计筛余百分率）累计筛余百分率v（3 3）通过百分率）通过百分率100Mmai

25、iiiaaaA 21iiAp100振筛机振筛机v3 3、粗度、粗度v砂的粗度分类砂的粗度分类v粗砂粗砂:Mx=3.7:Mx=3.73.13.1v中砂中砂:Mx=3.0:Mx=3.02.32.3v细砂细砂:Mx=2.2:Mx=2.21.61.675. 475. 415. 03 . 06 . 018. 136. 21005)(AAAAAAAMxv课后小结：细集料主要指砂，它广泛应课后小结：细集料主要指砂，它广泛应用于水泥混凝土及沥青混合料中，学生用于水泥混凝土及沥青混合料中，学生必须掌握好其各项技术指标、测定方法必须掌握好其各项技术指标、测定方法及技术标准，从而达到保证材料质量的及技术标准，从而达

26、到保证材料质量的目的。目的。 课题课题: :粗集粒的技术性质粗集粒的技术性质v教具用品教具用品 :相关试验仪器 v教学目的教学目的: :了解粗集料的物理、力学性质的含义及测定、评价方法v重点难点重点难点: :粗集料的表观密度、堆积密度及筛分试验v三、集料的技术性质三、集料的技术性质v（二）粗集料的技术性质（二）粗集料的技术性质v1 1、物理性质：粗集料内部结构特征与细集料的一、物理性质：粗集料内部结构特征与细集料的一致，故其质量与体积之间的关系图与细集料的一致，故其质量与体积之间的关系图与细集料的一致，下列各符号的含义亦与细集料的相同。致，下列各符号的含义亦与细集料的相同。v1 1）物理常数）

27、物理常数v（1 1）表观密度）表观密度nssavvmv用吊篮法测定：用吊篮法测定：v1 1、试样取料量由集料最大粒径确定、试样取料量由集料最大粒径确定v2 2、须做两次平行试验、须做两次平行试验v3 3、平行试验容许误差为、平行试验容许误差为0.02g/m0.02g/m3 3v4 4、试样须浸水、试样须浸水24h24hv(2)(2)毛体积密度毛体积密度v（3 3）松方密度）松方密度v堆积密度堆积密度v振实密度振实密度用于水泥混凝土用于水泥混凝土v捣实密度捣实密度用于沥青混合料用于沥青混合料v（4 4）空隙率）空隙率inssbvvvmvinssvvvvm001001anv2 2）级配）级配v（1

28、 1）筛分试验标准及取样量）筛分试验标准及取样量公称公称量大量大粒径粒径（mmmm）方方孔孔 75 75 63 63 5353 37.537.5 31.5 31.5 26.5 26.5 19 19 16 16 9.5 9.5 4.75 4.75 试样质试样质量不少量不少于（于（kgkg） 10 10 8 85 54 42.52.52 21 11 10.50.5v(2)(2)筛分试样须备两份：水洗法（混凝土可省去水筛分试样须备两份：水洗法（混凝土可省去水洗法）、干筛法洗法）、干筛法v（3 3）必须除去超粒径部分颗粒后，再进行筛分试）必须除去超粒径部分颗粒后，再进行筛分试验验v（4 4）有关参数计

29、算）有关参数计算v通过通过0.0750.075筛孔的集料含量筛孔的集料含量v分计筛余百分率分计筛余百分率v累计筛余百分率累计筛余百分率100121075. 0mmmp100100075. 0pmmaioiiiaaaA 21碎石标准筛碎石标准筛v通过百分率通过百分率v3)3)坚固性坚固性v用用NaNa2 2SOSO4 4溶液干湿循环溶液干湿循环5 5次后，测定试样质量损失。次后，测定试样质量损失。v2 2、力学性质：压碎值、磨耗度、抗滑表层三项指、力学性质：压碎值、磨耗度、抗滑表层三项指标标v1 1）粗集料压碎值）粗集料压碎值v沥青路面：取试样：粒径沥青路面：取试样：粒径13.2mm13.2mm

30、16mm16mm；质量；质量 3kg3kg；在；在400kN400kN的压力下，持续加压的压力下，持续加压10min10min后，将试后，将试样过样过2.36mm2.36mm筛，称其筛余质量。筛，称其筛余质量。iiAp100压碎指标仪压碎指标仪v混凝土路面混凝土路面v取试样：粒径取试样：粒径10mm10mm20mm20mm；质量；质量 2.5kg2.5kg；在；在3 35min5min内加压至内加压至200kN200kN，保持，保持5s5s，将试样过，将试样过2.5mm2.5mm筛，筛，称其通过筛的质量。称其通过筛的质量。v 压碎值计算公式如下：压碎值计算公式如下：v式中：式中： 压碎值压碎值

31、v m m0 0 试样总质量试样总质量v m m1 1 试样通过试样通过2.36mm2.36mm筛孔的质量筛孔的质量10001mmQaaQv2 2）粗集料磨光值）粗集料磨光值v测定方法：先将试样磨光，再测定摆值，测定方法：先将试样磨光，再测定摆值，经换算后得磨光值经换算后得磨光值PSVPSVv要求：要求：v一级公路、高速公路一级公路、高速公路 PSVPSV4242v其它公路其它公路 PSVPSV3535v3 3）粗集料的冲击值）粗集料的冲击值AIVAIVv测定方法：测定方法：v将将9.59.513.2mm13.2mm的试样，分三层装入试的试样，分三层装入试模，用模，用13.75kg13.75k

32、g的锤，自的锤，自380mm380mm处自由落处自由落下，连续冲击下，连续冲击1515次后，过次后，过2.36mm2.36mm的筛，的筛，用下式计算冲击值用下式计算冲击值AIVAIV：1001mmAIVv式中：式中：AIVAIV 集料冲击值集料冲击值vm m1 1 试样过筛质量试样过筛质量vm m 试样总质量试样总质量v4 4）集料磨耗值）集料磨耗值AAVAAVv测定方法：测定方法：v用集料按一定的方法排列并固定，用磨耗仪磨用集料按一定的方法排列并固定，用磨耗仪磨500500圈，用下式计算集料磨耗值：圈，用下式计算集料磨耗值：SmmAAV)(321v课后小结：粗集料主要指碎石，它广泛课后小结：

33、粗集料主要指碎石，它广泛应用于水泥混凝土及沥青混合料中，学应用于水泥混凝土及沥青混合料中，学生必须掌握好其各项技术指标、测定方生必须掌握好其各项技术指标、测定方法及技术标准，从而达到保证材料质量法及技术标准，从而达到保证材料质量的目的。的目的。课题课题: :矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计v教具用品教具用品: : 相关试验仪器相关试验仪器 v教学目的教学目的: :了解矿质混合料的组成设计原理及了解矿质混合料的组成设计原理及设计方法设计方法v重点难点重点难点: :图解法及级配曲綫的绘制图解法及级配曲綫的绘制第二节第二节 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计v矿质混合料颗粒级配应满足的

34、基本要求：矿质混合料颗粒级配应满足的基本要求：v1 1、最小空隙率：即使不同粒径的各级矿质集料按、最小空隙率：即使不同粒径的各级矿质集料按一定的比例搭配后，应有最大密实度。一定的比例搭配后，应有最大密实度。v2 2、最大磨擦力：各级矿质集料在进行比例搭配时，、最大磨擦力：各级矿质集料在进行比例搭配时，应使各级集料排列紧密，形成一个多级空间骨架结应使各级集料排列紧密，形成一个多级空间骨架结构，且具有最大的摩擦力。构，且具有最大的摩擦力。v矿质混合料组成设计内容：矿质混合料组成设计内容：v1 1、级配理论和级配范围的确定、级配理论和级配范围的确定v2 2、基本组成的设计方法、基本组成的设计方法v一

35、、矿质混合料的级配理论一、矿质混合料的级配理论v（一）级配类型（一）级配类型v先讲级配曲线先讲级配曲线v1 1、连续级配、连续级配v是采用标准筛对某一混合料进行筛分试验，所得级是采用标准筛对某一混合料进行筛分试验，所得级配曲线平顺圆滑，具有连续性。配曲线平顺圆滑，具有连续性。v2 2、间断级配、间断级配v是在矿质混合料中剔除其中一个分级或几个分级而是在矿质混合料中剔除其中一个分级或几个分级而形成的不连续的混合料。形成的不连续的混合料。v（二）级配理论（二）级配理论v最大密实度曲线理论最大密实度曲线理论Y Y连续级配连续级配v粒子干涉理论粒子干涉理论Y Y连续、间断级配连续、间断级配v1 1、富

36、勒理论、富勒理论v2 2、泰波理论、泰波理论v通常取通常取 n=0.3n=0.30.60.6Ddpkdp1002nDdp100v3 3、我国简化公式、我国简化公式v一般取一般取i=0.7i=0.70.80.8vx x为级数为级数 当当d=Dd=D时时,x=1,x=1v 当当d=1/2Dd=1/2D时时,x=2,x=2v 当当d=1/4Dd=1/4D时时,x=3,x=3v4 4、魏矛斯粒子干涉理论、魏矛斯粒子干涉理论 1100 xipDDDt1310v二、级配曲线范围的绘制二、级配曲线范围的绘制v必须采用半对数坐标即横坐标用对数坐标（解释原必须采用半对数坐标即横坐标用对数坐标（解释原因）因）v建

37、立对数坐标的方法：建立对数坐标的方法：v1 1、先求出各颗粒粒径的对数、先求出各颗粒粒径的对数v2 2、求出各颗粒粒径间的对数间距、求出各颗粒粒径间的对数间距 ，并计算出各颗粒对数间距的总和并计算出各颗粒对数间距的总和idlog1loglogiidd1loglogiiddv3 3、求出间距系数、求出间距系数K Kv4 4、选定横坐标长度，各颗粒间距、选定横坐标长度，各颗粒间距v5 5、计算出各颗粒粒径在横坐标上的位置、计算出各颗粒粒径在横坐标上的位置v6 6、确定横坐标，以、确定横坐标，以PiPi为纵横坐标，即为对为纵横坐标，即为对数坐标数坐标v7 7、建立好坐标后，画级配范围、建立好坐标后，

38、画级配范围11lglglglgiiiiddddKKLLiv三、矿质混合料的组成设计方法三、矿质混合料的组成设计方法v设计依据：各种集料的筛分结果设计依据：各种集料的筛分结果v按规范要求的级配范围即标准级配按规范要求的级配范围即标准级配v1 1、试算法、试算法v因目前工程单位用的较多的是图解法，因目前工程单位用的较多的是图解法，故试算法由学生自习。故试算法由学生自习。v2 2、图解法、图解法 v又称修正平衡面积法，是目前工程单位用的较多的又称修正平衡面积法，是目前工程单位用的较多的一种方法。一种方法。v步骤绘制级配曲线图步骤绘制级配曲线图v 确定各种集料的用量比例：两线相叠、两线确定各种集料的用

39、量比例：两线相叠、两线相接、两线相离。相接、两线相离。v 校核及调整校核及调整v作业：完成第一章课后习题第一至第三个题的计算作业：完成第一章课后习题第一至第三个题的计算v课后小结：矿质混合料级配的好坏，直课后小结：矿质混合料级配的好坏，直接地影响着水泥混凝土或沥青混合料的接地影响着水泥混凝土或沥青混合料的技术性质，因此学生必须掌握矿料的级技术性质，因此学生必须掌握矿料的级配理论及设计方法。图解法是本次课的配理论及设计方法。图解法是本次课的重点。重点。课题课题: :无机胶凝材料无机胶凝材料v教具用品教具用品 : :样品样品 v教学目的教学目的: :了解石灰、石膏等常用无机了解石灰、石膏等常用无机

40、气硬胶凝材料气硬胶凝材料v重点难点重点难点: :石灰、石膏的技术性质和用石灰、石膏的技术性质和用途途v概述概述v定义：能够通过自身的物理化学作用，从浆体变成定义：能够通过自身的物理化学作用，从浆体变成坚硬的固体，并能把散粒或块块材料胶结成为一个坚硬的固体，并能把散粒或块块材料胶结成为一个整体的材料，称为胶凝材料整体的材料，称为胶凝材料v分类分类v1 1、按化学成分、按化学成分v有机胶凝材料：如沥青类、橡胶类等；有机胶凝材料：如沥青类、橡胶类等；v无机胶凝材料：如石灰、石膏、水泥等。无机胶凝材料：如石灰、石膏、水泥等。v2 2、无机胶凝材料按硬化条件、无机胶凝材料按硬化条件v气硬性胶凝材料：只能

41、在大气中硬化，并气硬性胶凝材料：只能在大气中硬化，并且只能在大气中保持一定的强度。且只能在大气中保持一定的强度。v如石灰、石膏。如石灰、石膏。v水硬性胶凝材料：既能用在大气中，又能水硬性胶凝材料：既能用在大气中，又能用在水中的胶凝材料。用在水中的胶凝材料。v典型的代表是水泥。典型的代表是水泥。 第一节第一节 石灰石灰v一、石灰的生产工艺概述一、石灰的生产工艺概述v主要原料：石灰石，其主要化学成分主要原料：石灰石，其主要化学成分CaCOCaCO3 3和和MgCOMgCO3 3以及杂质以及杂质v生产过程：生产过程：CaCOCaCO3 3在在10001000下加热生成下加热生成CaOCaO和和COC

42、O2 2v生石灰分类生石灰分类v1 1、优质生石灰：、优质生石灰：v洁白或带灰色，密度轻，一般洁白或带灰色，密度轻，一般8008001000kg/m1000kg/m3 3v2 2、过火石灰：、过火石灰：v水化速度慢，体积膨化，产生水化速度慢，体积膨化，产生“崩裂崩裂”现象，过火石灰表面有裂缝或玻璃状的现象，过火石灰表面有裂缝或玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰黑色，外壳，体积收缩明显，颜色呈灰黑色，密度大密度大v3 3、欠火石灰：含有未烧透的内核，效、欠火石灰：含有未烧透的内核，效率低，粘结力差，颜色呈深灰色。率低，粘结力差，颜色呈深灰色。v二、石灰的熟化二、石灰的熟化v1 1、熟化过程、熟

43、化过程vCaO+HCaO+H2 2O Ca(OH)O Ca(OH)2 2+64.9KJ/mol+64.9KJ/molv熟化过程应注意加水量、安全、烧伤、烫伤等熟化过程应注意加水量、安全、烧伤、烫伤等v2 2、有关陈伏的概念、有关陈伏的概念v石料熟化后，必须在隔绝空气的条件下，放置两个石料熟化后，必须在隔绝空气的条件下，放置两个星期以上的时间，方可使用。星期以上的时间，方可使用。v这个过程叫做陈伏。石灰陈伏的目的是为了消除过这个过程叫做陈伏。石灰陈伏的目的是为了消除过火石灰的危害。火石灰的危害。v3 3、加水量不同，将会得到不同的熟石灰、加水量不同，将会得到不同的熟石灰v熟石灰粉：加水适量，消化

44、不结团熟石灰粉：加水适量，消化不结团v石灰膏：加水量较多，熟石灰呈半固态。石灰膏：加水量较多，熟石灰呈半固态。v石灰乳：加水量更多一些，熟石灰呈流态。石灰乳：加水量更多一些，熟石灰呈流态。v4 4、将生石灰磨细成生石灰粉，则可不必预先、将生石灰磨细成生石灰粉，则可不必预先熟化、陈状，可直接使用，可节约场地，改熟化、陈状，可直接使用，可节约场地，改善施工环境，但成本高，存期不能过长善施工环境，但成本高，存期不能过长v三、石灰的硬化三、石灰的硬化v1 1、干燥硬化和结晶硬化、干燥硬化和结晶硬化v石灰中水分不断挥发，形成熟石灰结晶。石灰中水分不断挥发，形成熟石灰结晶。v在该过程中，石灰强度增长不明显

45、在该过程中，石灰强度增长不明显v2 2、碳化硬化、碳化硬化vCa(OH)Ca(OH)2 2+CO+CO2 2+nH+nH2 2O CaCOO CaCO3 3+(n+1)H+(n+1)H2 2O Ov该反应必须有水分存在时才能进行，且反应该反应必须有水分存在时才能进行，且反应速度缓慢速度缓慢v四、石灰的技术要求和技术标准四、石灰的技术要求和技术标准v（一）技术要求（一）技术要求v1 1、有效、有效CaOCaO和和MgOMgO的含量的含量v2 2、生石灰产浆量和未消化颗粒含量、生石灰产浆量和未消化颗粒含量v3 3、二氧化碳（、二氧化碳（COCO2 2）含量）含量v即未分解的即未分解的CaCOCaC

46、O3 3的含量的含量v4 4、消石灰粉游离水含量、消石灰粉游离水含量 游离水可使石灰碳化，游离水可使石灰碳化，从而影响质量从而影响质量v5 5、细度：用、细度：用0.9mm0.9mm及及0.125mm0.125mm的筛进行筛分试验，的筛进行筛分试验，测定筛余量测定筛余量v（二）石灰的技术标准（二）石灰的技术标准v见教材中表见教材中表2-12-1、2-22-2、2-32-3、2-42-4v五、石灰的应用及储存五、石灰的应用及储存v（一）石灰的特点（一）石灰的特点v1 1、可塑性好、可塑性好v2 2、强度低：、强度低：28d28d的强度只有的强度只有0.20.20.5MPa0.5MPav3 3、耐

47、水性差：因、耐水性差：因Ca(OH)Ca(OH)2 2易溶于水易溶于水v4 4、体积收缩大、体积收缩大v水分挥发，体积收缩，故石灰一般不宜单独使用，水分挥发，体积收缩，故石灰一般不宜单独使用，必须掺入骨料（如砂）或纤维材料等，起到抗收缩必须掺入骨料（如砂）或纤维材料等，起到抗收缩开裂的作用开裂的作用v（二）石灰的应用（二）石灰的应用v1 1、制作石灰乳：作用室内粉刷涂料、制作石灰乳：作用室内粉刷涂料v2 2、配制砂浆：一般不用消石灰粉、配制砂浆：一般不用消石灰粉v3 3、配制灰土或三合土：是良好的建筑物基础和道、配制灰土或三合土：是良好的建筑物基础和道路热层路热层v（三）石灰的储存（三）石灰的

48、储存v1 1、防潮，不同易燃物品混存、混运、防潮，不同易燃物品混存、混运v2 2、如需要较长时间贮存生石灰，则应将其消化后、如需要较长时间贮存生石灰，则应将其消化后存放，并使表面隔绝空气，以防碳化。存放，并使表面隔绝空气，以防碳化。v课后小结：石灰及石膏均是无机结合料，课后小结：石灰及石膏均是无机结合料，属气硬性材料，只能用于大气中，而不属气硬性材料，只能用于大气中，而不能用于水中。能用于水中。w课题课题:水泥水泥 教具用品教具用品: 相关试验仪相关试验仪器器 w教学目的教学目的:了解水泥的常见品种、水泥生产制了解水泥的常见品种、水泥生产制造过程及主要矿物成分造过程及主要矿物成分w重点难点重点

49、难点:水泥的主要矿物成分特征及其对水水泥的主要矿物成分特征及其对水泥技术性质的影响泥技术性质的影响22 水泥 w水泥概述w1、水泥历史不长，只100多年的历史，但发展惊人w2、水泥品种w1）按化学成分为：w硅酸盐类水泥 w 有六大类：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。w铝酸盐类水泥w无熟料（少熟料）类水泥w2）按用途分为：w普通水泥w特殊水泥w目前，在道路工程中，仍以硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥为主，故本节着重介绍这两个品种的水泥。此外，由于道路路面对水泥的特殊要求，近年来已生产了道路水泥。w特殊水泥是为了满足一些特殊工程所生产的水泥

50、，如：快硬水泥、早强水泥、膨胀水泥等。w一、硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥w定义：凡由硅酸盐水泥熟料、05%的石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。即国外的波特兰水泥 Portland cement 分为不掺混合材料PI和掺不超过5%混合材料PIIw(一)硅酸盐水泥生产工艺概述w1、生产原料w石灰质原料 提供CaOw粘土质原料 提供SiO2 Al2O3 Fe2O3等w校正材料 一般为铁矿，用来补充原材料中铁质的不足。w2、生产工艺w按比例配生料并磨细w将以上三种原材料按一定的比例配好，并并磨细制成生产水泥的生料。w窑中煅烧至1450C，形成熟料。w在高温煅烧过程中

51、，原材料之间发生化学反应，生成各种有用物质，尤其是1450C时最关键，它是水泥中最重要的成分硅酸三钙生成的温度。w加入石膏磨细制成水泥。w即“两磨一烧”。w（二）硅酸盐水泥的化学成分与矿物组成w1、硅酸盐水泥的矿物组成w原料 矿物组成w石灰质 CaO 3 CaO SiO2 C3Sw粘土质 SiO2 2 CaO SiO2 C2Sw Al2O3 2 CaO Al2O3 C3Aw Fe2O3 4 CaO Al2O3 Fe2O3 C4AFw2、水泥熟料主要矿物组成的性质wC3S是主要成分，含量50%左右，水化速度快，水化热高，且早期强度高，水化物对水泥早期强度和后期强度起主要作用。wC2S含量1040

52、%，水化速度慢，水化热低，早期强度低，后期强度高，耐化学侵蚀性和干缩性较好。wC3A含量在15%以下，水化速度最快，水化热最高，耐化学侵蚀性差，干缩性大。wC4AF含量515%，水化速度较快，水化热较高，强度 低，但对于抗折强度起重要作用，耐化学侵蚀性好，干缩性小。w3、水泥熟料主要成分特性比较（由高至低排列）w1）反应速度 C3A C3S C4AF C2Sw2）释热量 C3A C3S C4AF C2Sw3）强度 C3S C2S C3A不高 C4AF对抗强度有利w4）耐侵蚀性 C4AF C2S C3S C3Aw5）干缩性 C3A最大 C3S居中 C4AF C2S最小 w4、矿物组成对水泥性能的

53、影响w不同的矿物成分，表现出不同的特性。水泥是由多种矿物成分组w成的，改变各种矿物成分的含量比例以及它们之间的匹配，则可w以生产出性能各异的水泥。如：w大坝水泥：降低C3A C3S的含量，提高C2S的含量。w道路水泥：提高C3S和C4AF的含量。w高强水泥：提高C3S的含量。w课后小结：水泥的发展历史只有100多年，但是由于其自身的良好工程性质，因而被普遍地应用于种类建筑物中。本次课重点学习水泥的矿物组成、特点及其对水泥的技术性质的影响。100cwmmPv课题课题: 稳定土稳定土 教具用品教具用品: 无无 v教学目的教学目的:了解稳定土的组成材料的种类及了解稳定土的组成材料的种类及技术性质与组

54、成设计技术性质与组成设计v重点难点重点难点:稳定土的强度试验方法及结合料稳定土的强度试验方法及结合料剂量确定方法剂量确定方法v一、概述v1、定义：稳定土是在粉碎的或原来松散的土中，掺入足量的石灰、水泥、工业废渣、沥青及其它材料后，经拌合、压实及养生后，得到的具有较高后期强度，整体性和水稳定性均较好的一种材料。v2、适用范围：v适用于路面的基层及底基层，不适用于路面的面层。v3、分类：按所用结合料可分为以下几种：v 1）、石灰稳定土；v 2）、水泥稳定土；v 3）、沥青稳定土；v 4）、石灰稳定工业废渣；v 5）、综合稳定土等v二、稳定土材料的组成v（一）稳定土的基本材料v组成稳定土的基本材料是

55、土，一般规定土的液限不大于40%，塑性指数不大于20%，且级配良好。v（二）稳定土的外掺材料v1、石灰v各种化学组成的石灰均可用于稳定土，石灰的最佳剂量，对粘性土和粉性土为干v土重的8%16%，对砂性土为干土重的10%18%。v石灰的稳定效果：可使土粒胶结成整体，密实性提高，水稳定性提高，强度提高。v2、水泥v各种水泥均可都可用于稳定土，通常情况下硅酸盐水泥比铝酸盐水泥的稳定效果好。在保证质量的前提下，应尽可能降低水泥的用量。v3、粉煤灰v粉煤灰加入土中既能起填充的作用，又能与石灰反应，生成起胶结作用的产物，从而达到改善稳定土的水稳定性、提高强度与密实度的目的。v4、沥青v各种沥青，包括：石油

56、沥青、煤沥青、乳化沥青、沥青膏浆等均可用于拌合稳定土。一般情况下多用液体沥青。v沥青加入土或集料中，可分两种类型：v结构沥青：有利于提高沥青稳定土的水稳定与强度。v自由沥青：在稳定土压实时起润滑和填充的作用。v（一）、强度v1、强度形成原理v（1）、离子交换作用v所谓离子交换作用是指稳定剂中高价阳离子在一定的条件下替换土中某些低价金属离子等的作用。通过离子交换，使土粒凝聚而增强了粘聚力，并使其水稳定性提高。能发生离子交换作用的稳定剂有石灰、水泥等。v土+Na+、K+Ca2+土+ Ca2+ Na+（或K+）v（2）、碳酸化作用v碳酸化指消解石灰或水泥产物Ca(OH)2吸咐空气中的CO2气体，生成

57、碳酸钙的过程，其化学反应式如下：vCa(OH)2+CO2+nH2OCaCO3.+ (n+1)H2Ov（3）、结晶作用v当土中Ca(OH)2浓度达到一定程度时，Ca(OH)2即会由饱和溶液转变成过饱和溶液，形成晶体，其化学反应式如下：vCa(OH)2+nH2OCa(OH)2. nH2Ov由此作用，使土的密实度得以改善，强度提高，水稳定性也因晶体Ca(OH)2溶解度比非晶体Ca(OH)2小而改善。v（4）、火山灰反应v火山灰反应指活性SiO2和Al2O3在Ca(OH)2激发下产生的化学反应，生成类似硅酸盐水泥的水化产物，即水化硅酸钙和水化铝酸钙的过程，其反应式如下：vmCa(OH)2+SiO2+(

58、n-1)H2O mCaO.SiO2. nH2OvmCa(OH)2+ Al2O3+(n-1)H2O mCaO. Al2O3 nH2Ov（5）、硬凝反应v此作用主要是水泥水化生成胶结性很强的各种物质，能够将松散的颗粒胶结成整体材料，提高材料的稳定性能。v（6）、吸咐作用v某些稳定剂加入土中后能吸咐于土颗粒表面，使土颗粒表面具有憎水性或使土颗粒表面粘结性增加，如沥青材料。v2、影响稳定土强度的因素v（1）、土质v对于石灰稳定土和石灰粉煤灰稳定土，用塑性指数为10%20%的粘性土较适宜，不适宜用塑性指数小于10%的低塑性土及重粘土。v对于水泥稳定土，可用各种砂砾、粉土和粘土，但级配良好的粗、中颗粒的土

59、比单纯粘性土较适宜。v（2）、稳定剂品种及用量v当采用石灰稳定剂时，必须测定石灰中有效氧化钙和氧化镁的含量，宜用技术等级为3级以上的石灰。v用水泥稳定时，硅酸盐水泥比铝酸盐水泥效果好一些，不宜采用快硬或早强水泥。v水泥稳定土的强度随水泥剂量增加而增加，石灰稳定土的强度则存在一个最佳石灰剂量值，超过或低于此值，石灰稳定土的强度则降低。v（3）、含水量v存在一个最佳含水量。v（4）、密实度v希望密实度越大越好。v（5）、施工时间长短的影响v主要针对水泥稳定土，要求其从开始加水到完全压实的时间尽可能短，一般不要超过6h。v（6）、养生条件v稳定土必须在适当的温度、湿度下养护，其强度才会不断提高。v（

60、二）、稳定土材料的变形性能v1、缩裂特性v干缩：随着无机结合料稳定土强度的不断形成，水分逐渐消耗以及蒸发，体积发生收缩，收缩变形受到约束时，逐渐产生裂缝，即为干缩裂缝。v温缩：无机结合料稳定土具有热胀冷缩性质，随着气温的降低，稳定土会产生冷却收缩变形，收缩变形受到约束时，逐渐形成裂缝，即为温缩裂缝。v2、裂缝防治措施v（1）、改善土质：稳定土用土越粘，则缩裂越严重。v（2）、控制含水量及压实度。v（3）、掺加粗粒料。v（三）稳定土材料的疲劳特性v石灰粉煤灰稳定材料的抗疲劳性能优于水泥砂砾，但水泥稳定土的强度因素对提高疲劳寿命也有利。v（四）、稳定土材料水稳定性和冰冻稳定性v可用浸水强度试验和冻