市政道路建筑材料课件

道路建筑材料

（混凝土、砂浆、集料、水稳层）

市政基础知识城市道路分类（摘录CJJ37-90《城市道路设计规范》P3、P18、P104、P107）

1）、快速路快速路应为城市中大量、长距离、快速交通服务。快速路机动车道两侧不应设置非机动车道。快速路对向车行道之间应设中央分隔带，其进出口应采用全控制或部分控制。快速路沿线两侧不能设置吸引大量车流、人流的公共建筑物的进出口。2）、主干路主干路应为连接城市各主要分区的干路，以交通功能为主，宜采用机动车与非机动车分割形式，如：三副路或四副路。主干路两侧不宜设置吸引大量车流、人流的公共建筑物的进出口。3）、次干路次干路应与主干路结合组成道路网，起集散交通作用，兼有服务功能。次干路两侧可以设置公共建筑物的进出口。可设置机动车和非机动车的停车场、公共交通站点和出租车服务站。

4）、支路支路应为次干路与居民区、工业区、市中心区、市政公用设施用地、交通设施用地等内部道路连接线，解决局部地区交通，以服务功能为主。支路可与平行于快速路的道路相接，但不得与快速路直接相接2、道路横断面型式单幅路、双幅路、三幅路、四幅路3、道路交通等级、设计年限、抗弯拉设计强度

交通等级特重重中等轻日标准轴载的轴数Nli

（n/d）≥15001500＞Nli≥500500＞Nli≥200＜200设计年限（年）40303020抗弯拉设计强度（MPa）54.54

混凝土、砂浆一、混凝土1、混凝土拌合物

1）混凝土拌合物凝结时间（摘GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》）（1）试验要点a)混凝土拌合物过5mm筛出砂浆，对坍落度≤70mm的混凝土宜振动台振实砂浆；坍落度＞70mm的混凝土宜人工捣实，由外向中心均匀插捣25次，橡皮锤轻击试模侧面，砂浆面低于试模上/沿约10mm,试筒应立即加盖。b)环境条件要求：①样品置于温度（20±2）℃，以后试验测试环境温度均保持（20±2）℃；②现场同条件下待试，试验条件应与现场条件保持一致。

c）凝结时间测定从水泥与水接触瞬间开始计时，每次测试前要吸表面的泌水，贯入阻力小于3.5MPa时使用测针面积为100mm2；贯入阻力在（3.5~20）MPa时使用测针面积为50mm2；贯入阻力在（20~28）MPa时使用测针面积为20mm2。d)贯入阻力为3.5MPa时为初凝时间，贯入阻力为28MPa时为终凝时间，3次平行试验，以三个试验结果的初凝和终凝时间的算术平均值为此次试验的初凝和终凝时间，如果三个测值的最大值或最小值中有1个与中间值的差超过中间值的10%，则取中间值为试验结果；如果三个测值的最大值或最小值与中间值的差均超过中间值的10%，则试验结果无效。e)灌注水下混凝土要求必须连续施工，每根桩的灌注时间应按初盘混凝土的凝结时间控制（摘录JGJ94-2008《建筑桩基技术规范》第6.3.30-4条）2、混凝土抗折试验（摘GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》）（1）试验要点a)试件承压面应为试件成型时的侧面。

b)当混凝土强度等级＜C30时，加荷速度为（0.02~0.05）MPa

/S；当混凝土强度等级≥

C30且＜C60时，加荷速度为（0.05~0.08）MPa

/S；当混凝土强度等级≥C60时，加荷速度为（0.08~0.10）MPa

/S。

c）三个试件测值的算术平均值作为该组试件的强度值（精确至0.1MPa）.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外两个试件的试验结果计算。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。

3、混凝土芯样劈裂抗拉试验（摘JTGE39-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》T0551-2005第6条、T0561-2005）（1）试验要点a)芯样尺寸：直径为混凝土所用集料公称最大粒径的4倍，一般为150mm±10mm或100mm±10mm。路面芯样长径比宜为1.9~2.1，长径比超过2.1的试件可减少钻芯深度或钻与路面等厚度再在室内加工为长径比为2的试件，长径比不足1.8的试件可按不同试验项目分别进行修正。~b)钻取后的芯样应编号和记录芯样在混凝土中的位置。c)每个芯样应描述有关裂缝、接缝、分层、麻面或离析等不均匀性，必要时记录集料情况、密实性。d)测量：在芯样高度的中间及两个1/4处按两个垂直方向测量三对数值确定芯样的平均直径；取芯样直径两端侧面测定钻取后芯样的长度及加工后长度，其尺寸差应在0.25mm内。测量精确至0.1mm。e)芯样在试验前需进行调湿，一般应在标养室养护24h。试验时从养护室取出试件用湿布覆盖，避免其湿度变化。f)在试件中部划出劈裂面位置线。两条母线应位于同一轴向平面内，两条线末端在试件的端面上的连线应通过圆心的直径。试验时试件对中，压力机压板与夹具垫条接近时压力加到5kN时抽取夹具测杆。g)当混凝土强度等级＜C30时，加荷速度为（0.02~0.05）MPa

/S；当混凝土强度等级≥

C30且＜C60时，加荷速度为（0.05~0.08）MPa

/S；当混凝土强度等级≥C60时，加荷速度为（0.08~0.10）MPa

/S。h)3个试件测值的算术平均值为测定值。如3个试件中最大值或最小值中有一个与中间值的差值超过中间值的15%时，则取中间值为测定值；如有两个测值与中间值均超过上述规定值时，则该组试验结果无效。二、砂浆砂浆试验方法看JGJ/T70-2009《建筑砂浆试验方法》三、混凝土配合比设计1）、桥涵配合比设计设计依据：JGJ55-2000《混凝土配合比设计规程》

CJJ2-2008《城市桥梁工程施工与质量验收规范》2）、市政道路混凝土面层配合比设计设计依据：CJJ1-2008《城镇道路工程施工与质量验收规范》

参考JTGF030-2003《公路水泥混凝土路面施工技术规范》混凝土路面配配合比设计1、原材料（水水泥、粗细集集料、外加剂剂）2、混凝土配合合比设计应符符合的规定a、混凝土弯拉拉强度。符合合的要求b、不同摊铺方方式混凝土最最佳工作性和和最大用水量量c、混凝土耐久久性需符合的的要求d、外加剂的使使用需符合的的要求e、配合比参数数的计算f、真空脱水工工艺对配合比比的要求集料、岩石概述：1、术语1）、集料(骨料)：在混合料中中起骨架和填填充作用的粒粒料，包括碎碎石、砾石、、机制砂、石石屑、砂等。。2）、粗集料：：在沥青混混合料中，粗粗集料是指粒粒径大于2.36㎜的碎石、破碎碎砾石、筛选选砾石和矿渣渣等；在水泥泥混凝土中，，粗集料是指指粒径大于4.75㎜的碎石、砾石石和破碎砾石石。3）、细集料：：在沥青混合合料中，细集集料是指粒径径小于2.36㎜的天然砂、人人工砂(包括机制砂)及石屑；在水水泥混凝土中中，细集料是是指粒径小于于4.75㎜的天然砂、人人工砂。4）、天然砂：：由自然风风化、水流冲冲刷、堆积形形成的、粒径径小于4.75㎜的岩石颗粒，，按生存环境境分河砂、海海砂、山砂等等。5）、人工砂：：经人为加加工处理得到到的符合规格格要求的细集集料，通常指指石料加工过过程中采取真真空抽吸等方方法除去大部部分土和细粉粉，或将石屑屑水洗得到的的洁净的细集集料。从广义义上分类，机机制砂、矿渣渣砂和煅烧砂砂都属于人工工砂。6）、机制砂：：由碎石及及砾石经制砂砂机反复破碎碎加工至粒径径小于2.36㎜的人工砂。。7）、石屑：：采石场加工工碎石时通过过最小筛孔(通常为2.36㎜或4.75㎜)的筛下部分。。8）、混合砂：：由天然砂砂、人工砂、、机制砂或石石屑等按一定定比例混合形形成的细集料料的统称。。9）、填料：：在沥青混合合料中起填充充作用的粒径径小于0.075㎜㎜的矿物质粉末末。通常是石石灰岩等碱性性料加工磨细细得到的矿粉粉，水泥、消消石灰、粉煤煤灰等矿物质质有时也可作作为填料使用用。10）、矿粉：：由石灰岩等等碱性石料经经磨细加工得得到的，在沥沥青混合料中中起填料作用用的以碳酸钙钙为主要成分分的矿物质粉粉末。11）、堆积密度度：单位体体积(含物质颗粒固固体及其闭口口、开口孔隙隙体积及颗粒粒问空隙体积积)物质颗粒的质质量。有干堆堆积密度及湿湿堆积密度之之分。12）、表观密度度：单位体体积(含材料的实体体矿物成分及及闭口孔隙体体积)物质颗粒的干干质量。13）、毛体积密密度：单位位体积(含材料的实体体矿物成分及及其闭口孔隙隙、开口孔隙隙等颗粒表面面轮廓线所包包围的毛体积积)物质颗粒的干干质量。图中：m:集料的总质量量（g）；M0：集料中矿质质实体质量（（g）；Ms：集料中孔隙隙及空隙部分分的质量（g）；V：集料的总总体积（cm）；Vs：集料中矿矿质实体的体体积（cm）；Vn：集料中闭口口孔隙的体积积（cm）；Vi：集料中开口口孔隙的体积积（cm）；Vv：集料中空空隙的体积（（cm）；V0：集料中中孔隙的体积积（cm）；14)、集料最大粒粒径：指集集料的100％都要求通过过的最小的标标准筛筛孔尺尺寸。15）、集料的公称最最大粒径：指集集料可能全部通过过或允许有少量不不通过(一般容许筛余不超超过1O％)的最小标准筛筛孔孔尺寸。通常比集集料最大粒径小一一个粒级。集料和岩石的技术术要求和试验方法1、集料的技术性能能和技术要求（结结合砼、水稳层配配合比来说）2、集料的试验方法法1）、粗集料粗集料取样法粗集料及集料混合合料的筛分试验含土粗集料筛分试试验粗集料密度及吸水水率试验(网篮法)粗集料含水率试验验粗集料吸水率试验验粗集料密度及吸水水率试验粗集料堆积密度及及空隙率试验粗集料含泥量及泥泥块含量试验粗集料针片状颗粒粒含量试验粗集料压碎值试验验粗集料磨耗试验(洛杉矶法)粗集料软弱颗粒试试验粗集料磨光值试验验2）、细集料细集料筛分试验细集料表观密度试试验(容量瓶法)细集料密度及吸水水率试验细集料堆积密度及及紧装密度试验细集料含水率试验验细集料含泥量试验验(筛洗法)细集料砂当量试验验细集料泥块含量试试验细集料云母含量试试验细集料轻物质含量量试验细集料三氧化硫含含量试验细集料含水率快速速试验细集料棱角性试验验细集料亚甲蓝试验验细集料压碎指标试试验3）矿粉矿粉筛分试验矿粉密度试验矿粉亲水系数试验验矿粉塑性指数试验验矿粉加热安定性试试验4）岩石岩石学简易鉴定含水率试验密度试验毛体积密度试验吸水性试验单轴抗压强度试验验石材试样取样的注注意事项随机抽取几块岩石石，用钻石机在岩岩石上钻取φ50mm，长度大于50mm的圆柱体，圆柱体体再切割为50mm的长度,或用切割机在岩石石上切取边长为50mm的立方体。切割的数量和代表表批量应根据岩石石所使用的部位而而定。当岩石用作作砌体时，需6块圆柱体或立方体体试件为一组；当当岩石用作饰面时时，除需5块圆柱体或立方体体为一组作抗压试试验，同时还须切切取5块试件为一组按下下列规定作抗折试试验。1试件厚度（H）可按实际情况确确定。2试件尺寸：当试样样厚度（H）≤68mm时，宽度为100mm；当试样厚度＞68mm时，宽度为1.5H。试样长度为10×H+50mm。3试件尺寸允许偏差差：长度尺寸偏差差±1mm，宽度、厚度尺寸寸偏差±0.3mm。集料、岩石试验方方法介绍适用范围仪器设备试验准备试验步骤计算结果整理条文说明矿质混合料的组成成设计概述矿质混合料颗粒级级配应满足的基本本要求：1、最小空隙率：即即使不同粒径的各各级矿质集料按一一定的比例搭配后后，应有最大密实实度。2、最大磨擦力：各各级矿质集料在进进行比例搭配时，，应使各级集料排排列紧密，形成一一个多级空间骨架架结构，且具有最最大的摩擦力。矿质混合料组成设设计内容：1、级配理论和级配配范围的确定2、基本组成的设计计方法一、矿质混合料的的级配理论（一）级配类型1、连续级配是采用标准筛对某某一混合料进行筛筛分试验，所得级级配曲线平顺圆滑滑，具有连续性。。2、间断级配是在矿质混合料中中剔徐其中一个分分级或几个分级而而形成的不连续的的混合料。（二）级配理论①最大密实度曲线线理论→连续级配配②粒子干涉理论→→连续、间断级配配1、富勒理论2、泰波理论通常取n=0.3—0.63、我国简化公式一般取i=0.7—0.8x为级数当d=D时,x=1当d=1/2D时,x=2当d=1/4D时,x=34、魏矛斯粒子干涉涉理论二、级配曲线范围围的绘制必须采用半对数坐坐标即横坐标用对对数坐标建建立对数坐标的方方法：1、确定横坐标长度度S2、确定横坐标对对数间距系数K3、确定各颗粒在横横坐标上距最小粒粒径的位置Sx三、矿质混合料料的组成设计方方法设计依据：①各各种集料的筛分分结果②按规范要求的的级配范围即标标准级配1、试算法目前工程单位用用的较多的是图图解法。2、图解法又称修正平衡而而积法，是目前前工程单位用的的较多的一种方方法。步骤①绘绘制级配曲线图图②确定各种集料料的用量比例：：两线相叠、两两线相接、两线线相离。③校核及调整水稳层试验和配配合比设计一、公路工程无无机结合料稳定定材料试验1、术语细粒土中粒土粗粒土2、原材料试验含水量试验水泥或石灰稳定定材料中水泥或或石灰剂量测定定方法3、无机结合料稳稳定材料的取样样、成型、养生生试验取样方法击实试验试件制作方法（（圆柱形）养生试验4、无机结合料稳稳定材料的物理理、力学试验无侧限抗压强度度试验干缩试验冻融试验渗水试验抗冲刷试验5、无机结合料稳稳定材料试验方方法介绍适用范围仪器设备试验准备试验步骤计算结果整理条文说明通过混合料的级级配优化可以有有效提高混合料料的力学性能，试试验表明，当混混合料中4.75mm以上的粗集料含含量为55%~65%之间时时，混合料具有最佳的力力学状态。其最最大干密度较高，最佳含水量量较低，同时强强度和模量较高高。同时，在这种条条件下，混合料料具有较低的干干缩系数和干缩应应变，为减少这这种路面结构的的反射裂缝创造有有利条件。关于养生时间干缩、温缩、无无侧限抗压强度度：7天；弯拉强度、模量量、疲劳：水泥泥类90天，石石灰类180天天；冲刷：水泥类28天，石灰类类90天；冻融：28天、、180天。试件成型后的养养生方法、养生生龄期对半刚性性基层材料抗冲刷刷性能影响很大大。养生时间太太短，试件强度不不足就容易被冲冲散，养生时间间太长，试件的强强度太高，冲刷刷量很小，不同同类型材料的试验验结果的差别太太小。二、无机结合料料稳定类混合料料性能、配合比比设计1、无机结合料稳稳定类混合料性性能无机结合料稳定定土：在粉碎的的或原来松散的的土（包括各种种粗、中、细粒粒土）中，掺入入足量的无机结结合料（如石灰灰、水泥）及水水，经拌和、压压实及养生后得得到的混合料，，具有一定的强强度和稳定性，，在广义上统称称为无机结合料料稳定类混合料料。★路面基基层材料料的类型型粒料类：：级配型型集料、、填隙碎碎石结合料稳稳定类：：有机结结合料——沥青无机结合合料——水泥、石石灰、工工业废渣渣★无机机结合料料石灰稳定定类水泥稳定定类水泥石灰灰稳定类类石灰工业业废渣稳稳定类★混合合料矿质碎（（砾）石石、或工工业废渣渣等细粒土、、中粒土土、粗粒粒土★结合合料稳定定类技术术特性优点：整整体性强强、承载载能力大大、较为为经济强度和刚刚度介于于刚性混混凝土和和柔性粒粒料材料料之间缺点：耐耐久性差差、平整整度低、、易产生生干缩裂裂缝、起起尘等石灰稳定定土石灰稳定定土的强强度1)强度形成成机理——石灰与细细粒土离子交换换反应——石灰中Ca++、OH－～土中中Na+、K+交换——减薄吸附附水膜、、土粒聚聚凝、易易于压实实石灰硬化化——胶结作用用CaCO3→→CO2↑＋CaO（生石灰灰）CaO＋H2O→→Ca(OH)2（消石灰灰）Ca(OH)2→结晶硬化化碳酸化硬硬化：CO2＋Ca(OH)2→CaCO3火山灰反反应（又称二二次反应应）1）反应条条件⑴具有有活性物物质：活性SiO2和活性Al2O3⑵具有活性性激发剂剂：激发活活性材料料潜在活活性的物物质Ca(OH)2溶液（碱碱性激发发剂）CaSO4·2H2O溶液（硫硫酸盐激激发剂））2）反应机机理SiO2＋Ca(OH)2＋H2O→CaOSiO2·mH2O不定型水水化硅酸酸钙（凝凝胶）Al2O3＋Ca(OH)2＋H2O→CaOAl2O3·nH2O不定型水水化铝酸酸钙（凝凝胶）Al2O3＋CaSO4·2H2O→水化硫铝铝酸钙（（钙矾石）机械压实实—颗粒靠拢拢、形成成紧密稳稳定结构构总结：初期：离离子交换换压实作用用中、后期期：氢氧氧化钙的的结晶和和碳酸化化反应火山灰反反应2)石灰稳定定土强度度的影响响因素石石灰的的质量与与剂量、、土质、、养生条条件与龄龄期⑴石灰灰——质量（活活性：f-CaO含量、细细度）剂量⑵土——粘土矿物物成分（（Al2O3、SiO2）比表面积积—塑性指数数IP⑶集料⑷含水量——石灰消解解、火山山灰反应应最佳含水水量：压实⑸养生条件件——温度、湿湿度⑹龄期——时间在适宜的的含水量量下压实实，可以以取得最最佳的压压实效果果最大干密密度→最最佳含水水量:压实功↑↑最佳含含水量↓↓最大密密实度↑↑细料含量量↑最佳佳含水量量↑最大大密实度度↓石灰剂量量↑最佳佳含水量量↑最大大密实度度↓收缩特征征及其影影响因素素1）温缩：：因温度度变化而而造成的的收缩——新生凝胶胶矿物——热胀冷缩缩程度大大2）干缩：：因含水水量变化化而造成成的收缩缩——新生凝胶胶矿物——产生干缩缩的主要要因素收缩程度：石灰土土＞悬浮式粒料＞＞密实式粒料改善措施：选择材材料、控制含水量量、施工压实、养养生条件耐久性⑴收缩裂缝⑵水稳定性：软化、、冲刷⑶抗冻性一、石灰稳定土类类基层原材料石灰：宜用1～3级新灰生石灰(磨细生石灰)土：塑性指数范围围宜为10～15有机质含量不得超超过10％级配砾石、砂石等等材料最大粒径不不宜大于分分层厚度的60%且不应大于10cm水：满足JGJ63《混凝土用水标准》二、配合比设计应应符合下列规定每种土应按照5种石灰掺量进行试试配石灰土：石灰剂量量=石灰质量/干土质量石灰集料：石灰：：土：碎石（或砂砂砾）确定混合料的最大大干密度γmax和最佳含水量ω0按规定的压实度，，分别计算不同石石灰剂量的试块应应有的干密度强度试验的平行试试验最少试件数量量按相应规范要求求试件应在规定温度度下制作和养护，，进行无侧限抗压压强度试验石灰剂量应根据设设计要求强度值选选用。试件试验结结果的平均抗压强强度应符合规范要要求实际采用的石灰剂剂量应比室内试验验确定的剂量增加加0.5%~1.0%步骤1：确定石灰土的最最佳含水量和最大大干密度⑴⑴石灰灰剂量范围的确定定⑵⑵石灰土的击击实试验击实试验及强度检检验结果石灰剂量(％)最佳含水量0(％)

最大干密度max(

g/cm3)计算干密度i

(

g/cm3)抗压强度R(MPa)518.71.711.640.24（7）（19.4）（1.68

）1.610.76920.11.651.581.24（11）（20.9）（

1.62

）1.561.701321.81.581.522.12注：括号中数据为为内插值试件计算干干密度＝γmax×压实度步骤2：强度检验⑴⑴试件计计算干密度度＝γmax×压实度（现场干密密度/最大干密度度）⑵⑵抗抗压强度试试验：试件件成型→试试件养生→→抗压强度度表⑶计算强强度特征参参数步骤3：确定石灰剂剂量⑴计算石灰灰土的配制制强度：⑵绘制强度度与石灰剂剂量关系试试验石灰剂量与与试件7d抗压强度的的关系曲线线水泥稳定土土分类水泥土——水泥稳定砂砂性土、粉粉性土和粘粘性土水泥砂——水泥稳定砂砂水泥稳定碎碎石、水泥泥稳定砂砾砾——水泥稳定级级配碎石、、未筛分碎碎石、砂砾砾等1、水泥稳定定土的强度度特征及其其影响因素素⑴强度形成机机理主要取决于于水泥水化化硬化、离离子交换和和火山灰反反应过程。。水泥水化产产物水化硅硅酸钙等系系列水化物物，在土粒粒的孔隙中中形成骨架架；水化产产物氢氧化化钙中的钙钙离子与土土中的钠、、钾离子进进行吸附交交换，降低低粘性土的的亲水性和和塑性，使使分散土粒粒形成较大大的土团―链条结构，，形成稳定定的结构。。⑵组成材料对对强度的影影响影响水泥稳稳定土强度度的主要因因素：水泥泥剂量、土土质、集料料颗粒组成成等。①强度随水泥泥剂量的增增加而增长长，然而剂剂量过高，，虽然强度度高，但收收缩性增加加，且在经经济上不甚甚合理。②除有机质土土或硫酸盐盐含量较高高的土外，，各种土都都可以用水水泥稳定，，但效果不不同。其中中稳定粉土土质粘土的的强度最高高，而稳定定重粘土的的强度最低低。为了改善水水泥在粘性性土中的硬硬化条件，，提高稳定定效果，可可以在水泥泥土中掺加加少量添加加剂，石灰灰使是最常常用的添加加剂之一。。在用水泥泥稳定之前前，先掺入入石灰，使使之与土粒粒进行离子子交换和化化学反应，，为水泥的的水化和硬硬化提供条条件，加速速水泥硬化化过程，称称之为粘性性土“砂化”。③改善级配可可以明显增增加水泥稳稳定集料的的强度。⑶环境因素对对强度的影影响

养生生温度和延延迟时间养养生温度度：直接影影响水泥的