铺面工程材料工艺学课件：铺面工程材料

铺面工程材料一、引

言1.铺面工程材料的类型：粒料，无黏结材料（块料类）；：水泥稳定类，石灰-粉煤灰稳定碎砾石，水泥、石灰稳定材料，其他（如钢渣，工业废渣等）；：沥青混凝土，沥青碎石，沥青稳定类材料；水泥混凝土沥青混合料复合式路面粒料面层块料面层铺面材料强度高，刚度大，稳定性好，使用寿命长，适应的交通量大以碎石为集料，沥青为结合料，如沥青混凝土、沥青碎石、SMA、乳化沥青碎石、沥青贯入碎石、沥青表面处治、Superpave等以土作为结合料的各种碎石或砾石混合料，如泥结碎石、级配砾石等由水泥混凝土嵌锁式块料，整齐或半整齐块石、其他材料块料铺筑而成。由水泥混凝土作下面层，沥青混合料或水泥混凝土作上面层组成。经久耐用的优质面层。2.铺面材料的力学性质；二、粒料类材料用粗、细碎(砾)石、黏土(或不含黏土)按照嵌挤原则或级配原则铺筑成结构层。嵌锁型的碎石结构层包括泥结碎石、泥灰结碎石、水结碎石、填隙碎石；级配型的碎(砾)石结构层包括级配碎石、级配砾石，符合级配要求的天然砂砾。优缺点:。嵌挤原则是采用分层撒铺矿料(每层矿料的粒径基本相同)并经严格碾压而成的路面结构层(或采用尺寸大致均一的开级配矿料进行拌和)。其主要依靠。黏结力虽然也是需要的，但仅起着辅助作用。级配原则是采用颗粒大小不同的矿料按一定比例配合，并掺入一定数量的结合料，拌制成混合料，经过摊铺、碾压而形成的路面结构层。这种混合料符合最佳级配原理，具有较大的密实度。其。粒料类材料的力学特性碎、砾石材料应力－应变曲线 轧制集料回弹模量随主应力和的变化颗粒材料的模量决定于材料的级配、形状、表面构造、密实度和含水量等。一般密实度愈高，模量值愈大；棱角多，表面粗糙者有较高模量。不同的偏应力，同样的材料的模量也不同，因此处于不同层位的粒料的设计模量因上层重量的不同而不同。砾质材料在良好排水条件下塑性形变的发展颗粒材料没有明显的疲劳极限，通常表现为塑性变形的累计。除了受到颗粒级配、密实度、材料的棱角或表面的粗糙程度之外，偏应力的大小也决定塑性形变累计的发展。二、粒料类材料1.嵌锁型碎石用粒径较为单一的轧制碎石作为主骨料，并以石屑或石渣嵌缝，或者以黏土或灰土灌缝，通过碾压，按嵌挤原理铺压而成。填隙碎石

不含胶结料泥结碎石（泥灰结碎石）含胶结料强度形成原理

按嵌挤原则构成强度，其抗剪强度主要决定于剪切面上的法向应力和材料之间的内摩阻角。主要有以下三项因素构成强度：粒料表面的相互滑动磨擦因剪切时体积膨胀而需克服的阻力因粒料重新排列而受到的阻力粒料的摩阻角大小取决于石料的强度、形状、尺寸、均匀性、表面粗糙度及施工时的压实程度。石料强度高，形状接近正方形，有棱角，尺寸均匀，表面粗糙，压实度高时，内摩阻角大。一般石料的内摩阻角在30—45度左右。用单一尺寸的粗碎石做主骨料，形成嵌锁结构，再用石屑填满碎石间的空隙，增加密实度，提高稳定性，这种路面结构层称作填隙碎石。填隙碎石可适用于各等级道路的底基层和二级以下公路的基层。填隙碎

石干压碎石

采用干压法，将碎石材料撒铺后直接碾压而成的结构层。不洒水或适当洒水，要求石屑填缝紧密，碾压坚实。干压碎石的黏结力很小，主要依靠石料的嵌挤锁结作用，厚度一般为8～12cm。适用于二级以下公路的基层和各级公路的底基层。特别适合于干旱缺水地区。软土地基上不宜直接铺筑，以防软土上挤和碎石下陷。水结碎石

以碎石作骨料，石粉与水形成的胶浆起黏结作用，压实而成为路面，一般厚为10-16cm。在碾压前适量洒水，以降低碎石颗粒间的摩阻力。其强度是由碎石之间的嵌挤作用以及碾压时所产生的石粉与水形成的石粉浆的黏结作用而形成的。由于石灰岩和白云岩石粉的黏结力较强，是水结碎石的常选石料。水结碎石路面厚度一般为10～16cm。水结碎石路面可以作为中级路面面层，也适用于各等级公路的底基层和二级以下公路的基层。泥结碎石以碎石作骨料，黏土泥浆为填充料和黏结料，经压实而成的路面。泥结碎石路面厚度一般为8～20cm；当总厚度等于或超过15cm时，一般分两层铺筑，上层厚度6～10cm，下层厚度9～14cm。泥结碎石路面的力学强度和稳定性不仅有赖于碎石的相互嵌挤作用，同时也有赖于土的黏结作用。通过灌浆法、拌合法、层铺法施工。泥结碎石路面可以作为中级路面面层，也适用于各等级公路的基层，因含有黏土，只能用于干燥路段。泥灰结碎石

以碎石为骨料，用一定数量的石灰和土作黏结填缝料的碎石路面。

因为掺入石灰，泥灰结碎石路面的水稳定性比泥结碎石好。其它方面与泥结碎石相似。

可以用于潮湿与中湿路段路面基层。泥结碎石和泥灰结碎石适用于四级公路的面层，并宜在其上设置砂土磨耗层和松散保护层。亦可用作三四级公路的基层。2.级配型碎石级配碎

石粗、细碎石集料和石屑各占一定比例，并且其颗粒组成符合密实级配要求的混合料，称级配碎石。级配碎石可适用于各等级公路和城市道路的基层和底基层。在一般道路上用作基层时，其最大粒径应控制在40mm以内；在高等级道路将级配碎石用作基层以及沥青路面面层和半刚性基层的中间层时，其最大粒径宜控制在31.5mm

以下。粗、细砾石集料和砂各占一定比例，并且其颗粒组成符合密实级配要求且其塑性指数和承载比符合规定要求的混合料，称级配砾石。级配砾石可适用于轻交通的二级和二级以下公路的基层，以及各级道路的底基层。天然砂砾掺加部分未经筛分的统货碎石组成的混合料称级配碎砾石，其强度和稳定性介于级配碎石和级配砾石之间级配砾

石结构类型骨架结构 骨架填充结构 悬浮结构骨架结构：骨架-填充结构：悬浮结构：强度特点颗粒类材料由于无结合料的黏结，所以不是一个整体，是一个结构层，但自身是松散的；不能承受拉应力的作用，可以受压或受剪切。黏结力为零。内摩擦力提供抗剪切强度，但取决于粒料的纹理、密实度、颗粒形状、级配等因素。抗变形能力取决于粗、细碎石集料的颗粒组成；细料（<0.075mm）的性质和含量：

随着细粒的塑性指数的增大，混合料的强度下降，细粒含量越多，强度下降得越多。混合料的密度；粗、细集料具有良好的级配时，可提高混合料的密实度和抗变形能力。

抗剪强度主要依靠集料颗粒间的摩阻力获得其稳定性；含有适量细料时，可易于压实，密实度得以提高，抗剪强度随之提高；细料过多时，集料悬浮于细料中，抗剪强度下降。粒料类总结作面层均适用于四级公路的面层级配碎石可用于各级公路的基层和底基层级配碎砾石、级配砾石、级配砂砾可用于轻交通的二级及三、四级公路的基层和各级公路的底基层泥结碎石和泥灰结碎石适用于三、四级公路的基层填隙碎石适用于三、四级公路的基层和各级的底基层二、无机结合料稳定类混合料无机结合料稳定类混合料是指在各种粉碎或原状松散的土、或矿质碎（砾）石、或工业废渣（火力发电厂的粉煤灰和煤渣，钢铁厂的高炉渣和钢渣、化肥厂的电石渣、以及煤矿的煤矸石）中，掺入一定数量的无机结合料（如水泥、石灰或工业废渣等）和水，或同时掺入土壤固化剂，经拌和得到的混合料。这类稳定混合料经过拌和、摊铺、压实及养护后，可形成一定的强度和稳定性的板体结构，当其抗压强度和使用性能符合设计要求后，可以作为道路路面结构的基层、底基层或垫层。以此修筑的路面基层称为无机结合料稳定基层。俗称——半刚性基层材料。抗拉强度远小于其抗压强度，强度愈大则刚度愈大，其疲劳寿命就愈长水分挥发和混合料内部的水化作用，混合料的水分会不断减少，引起收缩无机结合料稳定土的外观胀缩性是三相的不同的温度收缩性的综合效应的结果温缩特性干缩特性疲劳特性应力--应变特性强度和模量随龄期的增长而不断增长，逐渐具有一定的刚性性质无机结合料的力学特性石灰稳定类＞水泥稳定类＞石灰粉煤灰稳定类水泥稳定类＞石灰粉煤灰稳定类＞石灰稳定类无机结合料稳定类混合料技术性质特点

优点结构板体性强；承载力大；刚度大、模量高；弯沉小；投资经济。

缺点材料变形小、特别是干缩，温缩变形大，容易开裂；耐磨性与耐冲刷性差；其强度及模量在反复荷载作用下随时间发生衰减；对重载交通的敏感性高。无机结合料稳定类混合料的分类按照所用结合料分类：石灰稳定类、水泥稳定类、水泥石灰稳定类、石灰工业矿渣稳定类以及土壤固化类。按照土中单颗粒的粒径大小和颗粒组成分类：稳定细粒土、稳定中粒土和稳定粗粒土。按照组成结构状态分类：悬浮密实结构、骨架密实结构、骨架空隙结构和均匀密实结构四种类型。细粒土——混合料中颗粒的最大粒径小于10mm，且其中小于2mm的颗粒含量不小于90％；中粒土——混合料中颗粒的最大粒径小于30mm，且其中小于20mm的颗粒含量不小于85％；粗粒土——混合料中颗粒的最大粒径小于50mm，且其中小于40mm的颗粒含量不小于85％。基本概念划分结构类型的判定方法主要是根据粗集料经压实后，粗颗粒间空隙体积与压实后起填充作用的细料体积之间的关系。以筛孔尺寸为4.75mm作为粗细集料的分界尺寸。悬浮密实型混合料中细料的压实体积应大于租集料形成的空隙体积，即粗集料在压实混合料中处于“ ”；骨架密实型混合料中细料的压实体积应“临界”于粗集料形成的空隙体积，粗集料在压实混合料中有一定“ ”；骨架空隙型混合料中细料的压实体积则小于粗集料形成的空隙体积，压实混合料中形成“

”的粗集料之间存有一定的孔隙。水泥稳定类混合料概念：在粉碎的土或原状松散的土(包括各种粗、中、细粒土)中，掺入适量的水泥和水，按照技术要求，经拌和摊铺，在最佳含水量下压实及养生成型，其抗压强度符合规定要求，以此修建的路面基层称为水泥稳定类基层。分类：用水泥稳定级配碎石、未筛分碎石所得到的混合料称为水泥稳定碎石（水稳碎石）用水泥稳定级配砂砾、天然砂砾得到的混合料称为水泥稳定砂砾（水稳砂砾）用水泥稳定粗粒土所得到的混合料称为水泥碎石土用水泥稳定中粒土所得到的混合料称为水泥砾石土用水泥稳定细粒土所得到的混合料，简称水泥土；用水泥和石灰、水泥和粉煤灰稳定某种土得到的混合料，简称综合稳定土。水泥稳定土强度形成原理水泥的水化作用→离子交换作用

→火山灰反应

→碳酸化作用

→Ca2+→Na+、H+、K+硅酸三钙：2C3S+6H20→C3S2H3+3CH硅酸二钙：2C2S+4H20→C3S2H3+CH铝酸三钙：C3A+6H2O→C3AH6铁铝酸四钙：C4AF+7H20→C4AFH74CaO·5SiO2·5H2O、4CaO·Al2O3·19H2O、3CaO·Al2O3·16H2O、CaO·A12O3·10H2O水泥自身的水化作用是产生水化胶凝物质--强度的重要来源；离子交换作用使黏土颗粒间引力增强，土粒凝聚；火山灰反应：碱性环境激发了黏土中原有矿物的活性，与钙离子反应生成水化胶凝物质；Ca(OH)2的碳酸化反应，生成碳酸钙晶体。良好的力学性能和板体性，适应性强，良好的整体性、足够的力学强度、水稳定性和抗冻性。水泥稳定类材料可适应于各种交通类别的道路基层和底基层，但水泥土不应用作高等级沥青路面的基层，只能作底基层。在高等级公路的水泥混凝土面板下，水泥土也不应作基层。适用场合影响水泥稳定混合料强度的因素土质

碎(砾)石和砂砾＞砂性土＞粉性土和黏性土。水泥品种及剂量

硅酸盐类水泥较好，铝酸盐水泥较差，优先选用终凝时间较长(6h以上)的低强度水泥。水泥稳定土的强度随水泥剂量的增加而增长，但过多的水泥用量，不经济，易开裂，水泥剂量为4%～8%较为合理。

施工及养生达到最佳密实度的含水量，满足完全水化和水解作用的需要。混合料须拌和均匀并充分压实。水泥土从开始加水拌和到完成压实的延迟时间要尽可能的短，一般要在6h以内。湿法养生；养生温度愈高，强度增长得愈快。石灰稳定类混合料概念：在粉碎的土和原状松散的土(包括各种粗、中、细粒土)中掺入适量消解后的石灰和水，按照一定技术要求，经拌和后，在最佳含水量时摊铺、压实及养生，其抗压强度符合规定要求的路面基层称为石灰稳定类基层。分类：用石灰稳定细粒土得到的混合料，简称石灰土。用石灰稳定粗粒土或中粒土得到的混合料，视所用原材料而定，原材料为天然砂砾土时，简称石灰砂砾土；原材料为天然碎石土时，简称为石灰碎石土。用石灰土稳定级配砂砾(砂砾中无土)或级配碎石(包括未筛分碎石)时，也分别简称石灰稳定砂砾和石灰稳定碎石。同时用石灰和水泥稳定某种土得到的混合料，简称综合稳定土。石灰稳定土强度形成原理离子交换作用→结晶作用 →火山灰作用

→碳酸化作用

→Ca2+→Na+、H+、K+石灰稳定土的强度形成取决于石灰与细粒土中黏土矿物的相互作用：初期表现在土的结团、塑性降低，后期主要表现为水化物晶体和凝胶结构的形成，从而提高土的强度和稳定性。石灰稳定集料的强度形成主要取决于集料颗粒间的内摩阻力和嵌挤作用。石灰剂量是石灰质量占全部土颗粒的干质量的百分率，即石灰剂量＝石灰质量／干土质量石灰稳定类材料一般可以用于二级和二级以下公路路面的基层。但石灰稳定类材料的收缩裂缝多、水稳定性较差，不应作高速公路或一级公路的基层，必要时可以用作底基层。在冰冻地区的潮湿路段以及其它地区的过湿路段，也不宜采用石灰稳定土作基层。石灰稳定类材料也不得用作二级公路高级路面的基层。适用场合影响石灰稳定混合料强度的因素土质

塑性指数为15～20的黏性土较好；粒料和砂性土不宜；有机质含量大不宜。

灰质

消石灰粉或生石灰粉，Ⅲ级以上的技术标准，妥善保管

。

石灰剂量存在最佳石灰剂量，对于黏性土及粉性土为8%～14%；对砂性土则为9%～16%。

含水量

通过标准击实试验确定最佳含水量。拌和及压实土的粉碎程度和拌和的均匀性；压实度（每增加2%，抗压强度平均增加14.1%）。

养生条件与龄期

温度高可使反应过程加快，一定的湿度为结晶和火山灰反应提供了必要的水。强度随龄期而缓慢增长，强度增长期可达8～10年以上。水泥稳定类较石灰稳定类强度生成快；结合料剂量相同时

水泥稳定类强度和刚度高于石灰稳定类；水泥稳定类抗冻性和抗水冲蚀能力优于石灰稳定类；水泥稳定类的缩裂较石灰稳定类严重。石灰工业废渣稳定类石灰和粉煤灰稳定细粒土(含砂)得到的混合料，简称二灰土。用石灰和粉煤灰稳定级配砂砾(砂砾中无土)和级配碎石(包括未筛分碎石)时，分别简称为二灰砂砾和二灰碎石。用一定比例的石灰与这些废渣中的一种或两种经加水拌和、压实和养生后得到的混合料，当其抗压强度符合规范规定要求时，称为石灰工业废渣稳定类(简称石灰工业废渣)。工业废渣包括：粉煤灰、炉渣、煤渣、高炉矿渣(镁渣)、钢渣(已经过崩解达到稳定)、镁渣、煤矸石和其他粉状废渣。强度生成机理基本性能

石灰稳定工业废渣早期强度较低而后期强度较高，是很好的基层材料；粗骨料加强嵌挤骨架----提高初期的承重能力。（对施工季节及早期开放交通有要求）工业废渣饱和的氢氧化钙、氢氧化铝溶液火山灰反应氧化钙结晶硅酸钙、铝酸钙结晶石灰工业废渣稳定类适用于各级公路的基层和底基层，但二灰土不应用作高级沥青路面的基层，而只用作底基层。在高速和一级公路上水泥混凝土面板下，二灰土也不应用作基层。适用场合水泥稳定集料类、二灰稳定集料类适用于各级的基层、底基层水泥类

优于二灰类优于

石灰类碎

石优于碎砾石

优于砾石

优于土冰冻地区、多雨潮湿地区，二灰稳定集料类宜用于高速、一级的底基层水泥土和二灰土宜用于各级公路的底基层，不应作为高级沥青路面和水泥混凝土面板的基层石灰稳定类材料宜用于各级公路的底基层及三、四级公路的基层，作为二级公路的基层要视路面的好坏，路面好，不行三、沥青类材料沥青路面分类沥青混凝土：级配要求严格、使用矿粉（填料）较多、拌和要求严格（厂拌）。其级配有连续级配、间断级配之分，如SMA、OGFC、SUPERPAVE等。沥青表处和沥青贯入式：属于次高级路面，矿料级配没有严格要求，一般以现场进行矿料摊铺并洒热沥青后进行碾压成型的沥青碎石：属于次高级路面，有厂拌和路拌之分，前者质量与性能稳定。沥青碎石中矿料级配有一定要求，但没有沥青混凝土的严格，其中没有或较少使用矿粉，孔隙率较大。沥青路面的优点①优良的结构力学性能和表面功能特性：具有良好的受力特性；路面平整、无裂缝或接缝、柔韧舒适、货物损失率低、噪音小优点。②表面抗滑性能好：沥青路面既平整、表面又粗糙，有一定的粗、细纹理构造，能保证车辆高速安全行驶③施工方便：沥青路面可以集中拌和（厂拌）、机械化施工（摊铺、碾压等），完全可以实现大面积施工，质量能够得以保障，开放交通早④经济耐久性好：与水泥路面相比，沥青路面一次性投资要低得多，但其使用寿命一般在高速公路和机场到面中以15年计，实际使用中只要施工质量好、养护保养及时有的可以使用20年⑤便于再生利用：沥青再生利用已成为发达国家一项热门的可持续发展和能源再生利用的新型课题，我国目前也在进行这方面的研究和技术开发；可以有利于分期修建⑥其它，如抗震性好、日照下不反射引起眩光、晴天无扬尘、雨后不泥泞等。：①沥青易老化：沥青是多组分有机材料，随着使用期的延长，沥青的胶体结构和组成成分发生变化，使沥青黏性变差、塑性降低、沥青路面易表面松散、整体性降低，从而导致结构破坏；

一般可以添加抗老化剂，如添加碳黑可以起到抗氧化的作用，增强沥青的老化特性，还有其他材料如阻酚类、氨基甲酸酯类、钙盐、胺类等，但研究不成熟。②温度敏感性较差：夏季高温易流淌，高温稳定性差；低温易发脆，抗裂性能差。可采用优质沥青或采取改性措施等。沥青混合料的分类

沥青混合料一般是由矿质混合料（包含粗、细集料，矿粉）和沥青组成，有时还有外加剂，其性能好坏与其组成材料有关。根据沥青混合料中材料的组成特性、施工的方式等沥青混合料有以下几种分类方法：（1）根据矿质混合料的级配类型进行划分

矿料由适当比例的粗集料、细集料和填料组成，根据矿料级配组成的特点及压实后剩余空隙率的大小，可以将沥青混合料分为以下几类：①

连续密级配沥青混凝土混合料特点：级配为连续密级配，空隙率较低。主要代表沥青混合料：AC和ATB类。前者设计空隙率通常为3%～6%，具体、应根据不同的交通类型、气候特点而定，可适用于任何面层结构；后者设计空隙率也为3%～6%，但粒径为粗粒式及特粗式，一般称为密级配沥青稳定碎石混合料（ATB），主要适用于基层。②连续半开级配沥青混合料特点：空隙率较大，一般采用10％左右，粗细集料含量相对密级配要多，填料较少或不加填料主要代表混合料：沥青碎石混合料AM，适用于三级及三级以下公路、乡村公路，此时表面应设置致密的上封层。③开级配沥青混合料特点：矿料级配主要由粗集料组成，细集料和填料较少；沥青结合料粘度要求较高。主要代表混合料：排水式沥青磨耗层混合料OGFC，排水式沥青稳定碎石基层ATPB。④间断级配沥青混合料特点：采用间断级配，即矿料级配组成中缺少一个或几个档次而形成的级配，粗集料和填料含量较多，中间集料含量较少。代表混合料：沥青玛蹄脂SMA。1000500.080.31.184.75间断级配开级配密级配（2）按矿料的公称最大粒径分类集料最大粒径：

指筛分试验中，通过百分率为100％的最小标准筛孔尺寸，如AC-16，其最大粒径为19mm；集料公称最大粒径：

指全部通过或允许少量不通过的最小一级标准筛筛孔尺寸，如AC-16，其公称最大粒径为16mm，实际上沥青混合料名称中的数值即为公称最大粒径。

沥青混合 公称料类型 最大粒径/mm密级配半开级配开级配间断级配连续密级配沥沥青稳定碎石ATB沥青碎石混合料AM排水式沥青磨耗层排水式沥青稳定碎沥青玛蹄脂碎石混青混凝OGFC石ATPB合料SMA土DAC砂粒式4.759.5DAC-5AM-5---细粒式9.513.2DAC-10AM-10OGFC-10-SMA-1013.216DAC-13AM-13OGFC-13-SMA-13中粒式1619DAC-16AM-16OGFC16-SMA-161926.5DAC-20AM-20--SMA-20粗粒式26.531.5DAC-25ATB-25--ATPB-25-31.537.5-ATB-30--ATPB30-特粗式37.553.0-ATB-40--ATPB40-设计空隙率（%）3~63~66~12>18>183~419.0

mm25.0

mm37.5

mm9.5

mm4.75

mm12.5

mm（3）根据结合料的类型分类根据沥青混合料中所用沥青结合料的不同，可分为石油沥青混合料和煤沥青混合料，但煤沥青对环境污染严重，一般工程中很少采用煤沥青混合料。（4）根据沥青混合料拌合与铺筑温度分类按照这种分类方法，可以将沥青混合料分为热拌热铺沥青混合料和常温沥青混合料。前者主要采用粘稠石油沥青作为结合料，需要将沥青与矿料在热态下拌合、热态下摊铺碾压成型；后者则采用乳化沥青、改性乳化沥青或液体沥青在常温下与矿料拌合后铺筑而成的。（5）根据强度形成原理分类沥青混合料的组成材料不同，其强度形成原理也不同，一般可以分为嵌挤原则和密实原则两大类。

按嵌挤原则构成的沥青混合料的结构强度主要是以矿料颗粒之间的嵌挤力和内摩阻力为主，以沥青结合料的粘结力为辅形成的，如沥青贯入式、沥青表处和沥青碎石等路面结构均属于此类。

按密实原则构成的沥青混合料则主要是以沥青与矿料之间的粘结力为主，矿料间的嵌挤力和内摩阻力为辅，一般的沥青混凝土都属于此类。（6）根据结构类型分类由于材料组成分布、矿料与矿料及矿料与沥青间的相互作用、剩余空隙率的大小等不同，混合料可分为悬浮密实结构、骨架空隙结构、骨架密实结构三大类。

该结构组成的基本特点：采用连续级配，矿料颗粒连续存在，而且细集料含量较多，将较大颗粒挤开，使大颗粒不能形成骨架，而较小颗粒与沥青胶浆比较充分，将空隙填充密实，使大颗粒悬浮于较小颗粒与沥青胶浆之间，形成“悬浮-密实”结构。代表类型：按照连续密级配原理设计的AC型沥青混合料是典型的这种悬浮密实结构。力学特点：大颗粒未形成骨架，内摩阻力ф值较小；小颗粒与沥青胶浆含量充分，粘结力C值较大。路用性能特点：由于压实后密实度大，该类混合料水稳定性、低温抗裂性和耐久性较好；但其高温性能对沥青的品质依赖性较大，由于沥青粘度降低，往往导致混合料高温稳定性变差。（1）悬浮密实结构（2）骨架空隙结构该结构组成的基本特点：采用连续开级配，粗集料含量高，彼此相互接触形成骨架；但细集料含量很少，不能充分填充粗集料件的空隙，形成所谓的“骨架-空隙”结构。代表类型：沥青碎石AM和开级配磨耗层沥青混合料OGFC等。力学特点：大颗粒形成骨架，内摩阻力ф值较大；小颗粒与沥青胶浆含量不充分，粘结力C值较低。路用性能特点：粗集料的骨架作用，使之高温稳定性好；由于细集料含量少，空隙未能充分填充，耐水害、抗疲劳和耐久性能较差，所以一般要求采用高粘稠沥青，以防止沥青老化和剥落。（3）骨架密实结构结构组成特点：采用间断级配，粗、细集料含量较高，中间料含量很少，使得粗集料能形成骨架，细集料和沥青胶浆又能充分填充骨架间的空隙，形成“骨架-密实”结构。代表类型：沥青玛蹄脂碎石混合料SMA。力学性能特点：粗集料的骨架作用，内摩阻力ф值较大；小颗粒与沥青胶浆含量充分，粘结力C值也较大，综合力学性能较优。路用性能特点：该类混合料高低温性能均较好，具有较强的疲劳耐久特性；但间断级配在施工拌合过程中易产生离析现象，施工质量难以保证，使得混合料很难形成“骨架-密实”结构。随着施工技术的发展，这类结构得以普遍使用，但一定防止混合料拌合生产、运输和摊铺等施工过程中防止混合料产生离析。热拌沥青混合料沥青混凝土混合料是由适当比例的粗集料、细集料及填料按连续级配的原则组成符合规定级配的矿质混合料，与沥青在较高温度下拌和而制成符合相应技术标准要求的沥青混合料，简称沥青混凝土(Asphalt

Concrete，以AC表示)。沥青混凝土的矿料级配属连续型密级配，压实混合料空隙率相对较小。、沥青混凝土AC适用于做各级公路的面层。对高速公路、一级、二级公路的表面层中面层及下面层应采用沥青混凝土。细粒式中粒式粗粒式沥青稳定碎石沥青碎石是由几种大小不同的矿料，掺少量矿粉或不加矿粉，用沥青作结合料，均匀拌合，经压实成型的路面，间隙大，强度以嵌挤为主，黏结为辅。结构特点：高温稳定性好，路面不易产生波浪，裂缝少。对石料和沥青规格要求较宽，易满足。路面保持粗糙，有利于行车安全。空隙大，易透水，粘结力差，易松散，耐久性差。作高等级公路路面的基层或调平层。指适当比例的粗集料、细集料及少量填料（或不加填料）与沥青结合料拌和而成的半开级配沥青混合料由粗集料嵌挤组成，细集料及填料较少，属骨架空隙结构型沥青混合料。排水式，只能用于路面排水性基层。开级配＞18%ATPB半开级配6~12%密级配3~6%指当粗集料粒径较大，按密实级配原理设计组成的各种粒径的矿料与沥青结合料拌和而成的混合料。沥青稳定碎石细料少，只有少量填料或不掺矿粉，沥青用量较小，空隙率大，属嵌锁结构，故热稳定性好，在低温不宜开裂，但透水性大，强度和耐久性不如沥青混凝土可用于沥青路面面层，也可用于路面基层沥青碎石透水路面沥青混凝土SMA沥青玛蹄脂碎石混合料(Stone

MasticAsphalt，简称SMA)是由高含量粗集料、高含量矿粉、较大沥青用量、低含量中间粒径颗粒组成的骨架密实结构型沥青混合料。除这些常用材料种类外，沥青改性剂、纤维等也是重要的组成成分。高含量的粗骨料在混合料中直接接触、相互嵌挤构成的骨架

，在车辆荷载的作用下，不产生或只产生微小的永久性变形，具有抗滑、耐磨、密实耐久、抗疲劳、抗高温车辙等性能。沥青玛蹄脂碎石路面可作为高速公路、一级公路的高级路面。沥青玛蹄脂碎石混合料用作沥青面层的上面层材料时，其厚度一般为3～4.5cm。是指添加了橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细了的胶粉等改性剂，或采用对沥青进行轻度氧化加工，从而使沥青的性能得到改善的沥青混合物。用它铺设的路面有良好的耐久性、抗磨性，实现高温不软化，低温不开裂。排水式沥青混合料排水式沥青结构层是指用大空隙的沥青混合料铺筑，能从内部排走路表雨水，具有防滑、抗车辙及降低噪声的路面结构层。主要由粗集料嵌挤，细集料及填料较少，设计空隙率大于18%，是骨架空隙型沥青混合料。可分为排水式沥青磨耗层（以OGFC表示）、排水式沥青碎石基层（以ATPB表示）。多孔隙沥青路面适合于人口稠密、雨水较多地区的高速公路。它的造价比普通沥青混凝土路面略高。多孔隙沥青混合料面层厚度一般在3～5cm范围，面层越厚，减噪效果越明显。乳化（冷拌）沥青混合料冷拌沥青混合料是由乳化（改性乳化沥青）或液体沥青与矿料在常温状态下拌合而成的常温沥青混合料，一般为密级配乳化沥青碎石混合料适用于三级及三级以下公路的沥青面层，二级公路的罩面施工以及各级公路沥青路面的联结层或整平层。乳化沥青碎石混合料路面的沥青面层宜采用双层式：下层采用粗粒式乳化沥青碎石混合料，上层采用中粒式或细粒式乳化沥青碎石混合料。单层式只适用于少雨干燥地区或半刚性基层上使用。在多雨潮湿地区必须作上封层或下封层。沥青贯入式沥青贯入式是在初步压实的碎石（或破碎砾石）上，分层浇洒沥青、撒铺较细的石料嵌缝，或再在上部铺筑热拌沥青混合料封层，经压实而成的沥青结构层。这种路面强度较高，温度稳定性好，但是孔隙比较大，易透水。应设置封层，封层可分上封层和下封层，厚度约1cm。封层材料可用单层式沥青表面处治或沥青砂一般情况下，适用于三级、四级公路的沥青面层；沥青贯入式路面宜作中、重等交通公路沥青混凝土路面的基层、底基层和改建工程的调平层。沥青表面处治沥青表面处治是用沥青和集料按层铺法施工，按层铺的次数及厚度可分为：单层式（厚度1.0～1.5cm）、双层式（厚度1.5～2.5cm）、三层式（厚度2.5～3.0cm）。作用：抵抗车轮磨耗，增强抗滑和防水能力，提高平整度，改善路面的行车条件。按嵌锁原则修筑。适用于三级、四级公路的面层微表处微表处是用一定级配的石屑或砂、填料（水泥、石灰、粉煤灰、石粉等）与聚合物改性沥青、外掺剂和水，按一定比例拌制成流动型沥青混合料，再均匀洒布于路面上形成的沥青封层。分为MS-2型和MS-3型两种，单层厚度分别为4～6mm和8～10mm。MS-3型微表处适用于高速公路、一级公路的罩面；MS-2型微表处适用于中等交通量高速公路，一级公路、二级公路的罩面。沥青混合料配合比设计包括目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证三个阶段。(1)

目标配合比设计阶段①矿质料的配合组成设计A.确定沥青混合料类型沥青混合料的类型，根据道路等级、路面类型、所处的结构层位，按表6-18选定。沥青混合料配合比设计B.确定矿质混合料的级配范围根据已确定的沥青混合料类型，查阅规范推荐的沥青混合料级配及沥青用量范围表即可确定所需的级配范围。各种不同粒径的集料，按照一定的比例搭配起来以达到较高的密实度，可以采用连续级配和间断级配两种级配组成。C.矿质混合料配合比例计算②确定沥青混合料的最佳沥青用量1、矿质混合料配合比例计算(1)

组成材料原始数据测定根据现场取样，对粗集料、细集料和矿粉进行筛析试验，按筛析结构分别绘出各组成材料的筛分曲线。(2)

计算组成材料的配合比根据各组成材料的筛析试验资料，采用图解法或计算法，求出符合要求级配范围的各组成材料用量比例。通常用半对数坐标，即横坐标(即筛孔尺寸)采用对数坐标，而纵坐标用常坐标。(3)

调整配合比计算得的合成级配应根据要求作必要的配合比调整①通常情况下，合成级配曲线宜尽量接近设计级配中限，尤其应使0.075

mm、2.36

mm和4.75

mm筛孔的通过量尽量接近设计级配范围中限。②对高速公路、一级公路、城市快速路和主干路等交通量大、车辆载重大的道路，宜偏向级配范围的下（粗）限；对一般道路、中小交通量和人行道路等宜偏向级配范围的上（细）限。③合成级配曲线应接近连续或有合理的间断级配，不得有过多的犬牙交错。当经过再三调整，仍有两个以上的筛孔超过级配范围时，必须对原材料进行调整或更换原材料重新设计。例

矿质混合料配合组成计算例题（图解法）

试用图解法设计某高速公路用细沥青混凝土矿质混合料的配合比。【原始资料】(1)

现有碎石、石屑、砂和矿粉四种矿料，筛析试验得到各粒径通过百分率列于表6-11。(2)

设计级配范围按《沥青路面施工及验收规范》（GB50092－96）细粒式沥青混凝土混合料要求，其级配范围和中值列于表6-12。【计算要求】图解法要求级配中值呈一直线，因此纵坐标的通过量(Pi)仍为算术坐标，而横坐标的粒径采用(di/D)n表示，则级配曲线中值呈直线。根据规范的级配中值（表6-12）绘出该直线。将各原有矿质材料筛析结果（如表6-11）在图上绘出级配曲线。按图解法求出各种材料在混合料中的用量。(3)

按图解法求得的各种材料用量计算合成级配，并校核其是否符合技术规程的要求，如不符合应调整级配重新计算。【计算步骤】(1)

绘制级配曲线图，纵坐标按算术坐标绘出百分率。(2)

连对角线OO′,表示规范要求的级配中值。在纵坐标上标出规范（GB

50092-96）规定的细粒式混合料（AC-13

I）各筛孔的要求通过百分率，作水平线与对角线OO′相交，再从各交点作垂线交于横坐标上，确定各筛孔在横坐标上的位置。将碎石、石屑、砂和矿粉的级配曲线绘于图6-4上。在碎石和石屑级配曲线相重叠部分作一垂直线AA，使垂线截取二级配曲线的纵坐标值相等（即a=a′）。自垂线AA与对角线交点M引一水平线，与纵坐标交于P点，OP的长度X=31％，即为碎石的用量。同理，求出石屑的用量Y=30％，砂的用量Z=31％，则矿粉用量W=8％。(5)

根据图解法求得的各集料用量百分率，列表进行校核计算如表6-13。从表6-13可以看出，按碎石：石屑：砂：矿粉＝31％：30％：31％：8％计算结果，合成级配中筛孔0.3mm和0.6mm的通过量偏低，筛孔0.075mm的通过量偏高，且曲线呈锯齿状。(6)

由于图解法的各种材料用量比例是根据部分筛孔确定的，所以不能控制所有筛孔。通常需要调整修正，才能达到满意的结果。通过试算现采用减少粗石屑的用量、增加砂的用量和减少矿粉用量的方法来调整配合比。经调整后的配合比为：碎石用量X=31％；石屑用量Y=26％；砂的用量Z=37％；则矿粉用量W=6％。按此配合比计算如表6-11中括号内数值。(7)

将表6-13计算得到合成级配通过百分率，绘于规范要求级配曲线中，如图6-5。从图中可以看出，合成级配曲线在规范要求的级配范围之内，并且接近中值，呈一光滑平顺的曲线。确定矿质混合料配合比为碎石：石屑：砂：矿粉＝31：26：37：6。例 最佳沥青用量的设计

广东某地需铺筑高速公路，用I型沥青混凝土。已选用AH-70

沥青。并知沥青用量于5.0％～7.0％，按0.5％间隔递增，拌和均匀，制成了马歇尔试件；根据集料吸水率大小和沥青混合料的类型，测出试件的实测密度，并计算出空隙率、饱和率；再作马歇尔试验，测定稳定度和流值两个力学指针。上述指针与沥青用量的关系曲线见图1至图5。请参与下述马歇尔试验结果分析，并确定最佳沥青用量。(1)

从图1、2、3求出第一个最佳沥青用量初始值OAC1①图1中沥青混合料密度最大值的沥青用量为a1:6.30％；②图2中沥青混合料稳定度最大值的沥青用量为a2:6.20％；③I

型沥青混凝土的热拌沥青混合料空隙率范围规定为3％～6.0％（见表6-19）,利用图3求沥青混合料空隙率的中值对应的沥青用量a3:该沥青混合料空隙率的范围为3.00%-6.00%,，中值为4.50%，对应沥青用量为5.60%。

④以a1、a2、a3的平均值作最佳沥青用量的初始值。OAC1=(a1+a2+a3)/3=6.00％(2)

求出第二个最佳沥青用量初始值OAC2①由图2至图5各指标于表6-19对照符合沥青混合料技术指标的沥青用量范围：稳定度：≥7.5

KN空隙率：3.00％～6.00％饱和度：70％～85％流值：20％～40％②从上述四个范围找出其沥青用量共同范围为OACmin=5.40 OACmax=6.4中限值:OAC2=(OACmin+OACmax)/2=5.90%(3)

综合确定最佳沥青用量OAC由OAC1、OAC2、OACmin及OACmax确定最佳沥青用量OAC。从表6-20可知，广东为热区,对热区公路以及车辆渠华交通的高速公路、一级公路、城市快速路、主干路，预计有可能造成较大车辙的情况下，可在OAC2与下限OACmin范围内决定，但不宜小于OAC2的0.5％。进而作水稳定性试验及抗车辙校核，综合工程实践经验确定沥青最佳用量。

(2)生产配合比设计阶段反复调整冷料仓进料比例以达到供料均衡，并取目标配合比设计的最佳沥青用量、及其±0.3％三个沥青用量进行马歇尔试验，确定生产配合比的最佳沥青用量。(3)

生产配合比验证阶段采用拌和机进行生产配合比试拌，铺筑试验段，并对拌和机中抽取的沥青混合料及路上钻取的芯样进行马歇尔试验检验，根据检验结果确定生产用的标准配合比。沥青类路面总结热拌沥青混凝土可用于各级公路的面层,宜高速、一、二级贯入式沥青碎石、沥青表处、冷拌沥青混合料可用于三、四级公路的面层沥青碎石类ATB和AM可作高速公路的面层和基层，ATPB作基层沥青玛蹄脂碎石作高速公路、一级公路的面层。

OGFC可作高速公路的面层。四、水泥混凝土水泥混凝土的优缺点优点：使用方便：在凝结前具有良好的塑性，因此可以浇制成各种形状和大小的构件或结构物；匹配性好：它与钢筋有牢固的粘结力，能制作钢筋混凝土结构和构件；高强耐久：经硬化后有抗压强度高与耐久性良好的特性；价格低廉：其组成材料中砂、石等地方材料占80%以上，符合就地取材和经济的原则；性能易调：可根据工程要求改变材料的组成配合来满足要求。缺点：抗拉强度低；由于干缩容易产生裂缝；自重较大；施工日期长；结构物拆除较困难。改性：采用轻质骨料可以降低混凝土的自重；掺入纤维或聚合物，可提高抗拉强度，大大降低混凝土的脆性；掺入减水剂、早强剂等外加剂，可显著缩短硬化周期，改善力学性能。水泥混凝土中各组成材料的作用组成材料

水泥、水、细骨料和粗骨料，以及适量外加剂和掺合料。水泥

砼未硬化前(freshconcrete)

起润滑作用

水泥浆水

砼硬化后(concrete)—起胶结作用砼细集料

起骨架作用、抗风化集料粗集料

抑制水泥浆收缩、耐磨普通混凝土的四种基本组成材料：

水泥砂子石子水水泥浆砂碎石水泥+水→水泥浆+砂→水泥砂浆+碎石→混凝土拌合物→硬化混凝土混凝土的结构水泥+水→水泥浆+砂→水泥砂浆+石子→混凝土拌合物→硬化混凝土组成材料的作用、粗集料细集料水泥浆孔

隙泌水形成的孔隙混凝土体积构成水泥石——25％左右；砂和石子——70％以上；孔隙和自由水——1％～5%。组成材料硬化前硬化后水泥+水润滑作用胶结作用砂+石子填充作用骨架作用由水泥、砂、石、水组成+外掺剂+掺合料品种水泥(cement)

强度等级分类水(water)

洁净水

泥、泥块；有害物质粗细程度细集料(fine-aggregate)

颗粒级配

砼Concrete坚固性

分类碱活性

泥、泥块；有害物质粗集料(

coarse

- aggregate)

最大粒径

定义、分类

颗粒形状外加剂(admixture)作用

颗粒级配减水剂、引气剂

强度掺合料(additive)

定义、分类

作用

粉煤灰、磨细矿渣一.水泥(cement)

品种

依据工程结构特点、使用环境及水泥特性选择强度等级

水泥强度等级应与砼强度等级相适应（1）中、低强度等级砼（﹤C60），水泥强度等级=(1.5-2.5)砼强度等级（2）高强度等级砼（≥C60），水泥强度等级=(0.8-1.5)砼强度等级二.水(water)

基本要求

不影响砼的凝结和硬化；无损于砼强度发展和耐久性；不加快钢筋锈蚀;不引起预应力钢筋脆断;不污染砼表面.满足

《砼拌合用水标准》JGJ63-89的规定。凡是能引用的水和洁净

的天然水，均可用于砼拌合和养护。三.细集料(fine-aggregate)

1.定义

粒径在0.15mm-4.75mm，常称作砂(sand)。

按产源分

天然砂

河砂、湖砂、山砂、淡化海砂2.分类

人工砂

机制砂、混合砂按细度模数分

—

粗砂、中砂、细砂骨料的作用⑴

骨架作用，传递应力⑵

抑制收缩，防止开裂3.泥、泥块、有害物质⑴含泥量----粒径小于0.075mm的颗粒；石粉含量----人工砂中粒径小于0.075mm的颗粒；

泥块含量----粗（细）集料中粒径大于4.75（1.18），水洗后小于2.23（0.6）mm的颗粒(2)有害物质—

包括云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐等

(3)危害

(4)要求—符合《建筑用砂》GB/T14684—2001的要求泥,泥块,云母,轻物质——粘附在砂的表面,妨碍水泥与砂的粘结,降低砼的强度,增加砼的用水量,加大砼的收缩,降低砼的抗渗性和抗冻性。硫化物及硫酸盐——对水泥有(硫酸盐)腐蚀作用有机物——会分解出有机酸对水泥有腐蚀作用氯盐——对钢筋有腐蚀作用。4.粗细程度(1)定义—不同粒径的砂粒混合在一起后的平均（总体）粗细程度(2)目的—使砂的总表面积较小,包裹砂粒表面的水泥浆较少,从而节约水泥用量(3)测定—用筛分析方法(简称筛析法)测定(4)指标—细度模数

f

=

2.3-3.0为中砂，f

=0.7-1.5为特细砂(5)分类— f

=

3.1-3.7为粗砂，f

=

1.6-2.2为细砂，

配制砼时优先选用中粗砂5.颗粒级配(1)定义—砂中不同粒径颗粒的搭配情况12f100

AA

A3

A4

A5

A6

5A1

(2)目的—使砂的总空隙率较小，填充砂粒空隙的水泥浆较少，从而节约水泥用量。(3)测定—用筛分析方法(简称筛析法)测定(4)评定—

按0.6mm筛孔累计筛余百分率分成三个级配区I、

II、

III区。(5)级配合格的标志

各筛孔累计筛余百分率(Ai)落在任一级配区,级配合格

除4.75mm、0.6mm外，允许有少量超出，但超出总量不大于5%，级配合格

配制砼时优先选用II区砂

6.坚固性7.碱活性标准筛标准筛砂的筛分试验(1)标准筛孔(方孔)—4.75㎜,

2.36㎜,

1.18㎜,0.6㎜,0.3

㎜,0.15㎜(2)标准试样 M =

500g

筛孔尺寸

mm筛余量mi(g)分计筛余ai(%)

累计筛余Ai(%)4.755010102.369018281.1812024520.615030820.36513950.1520499计算公式

miai=(mi/M)100Ai

=∑ai4.75㎜2.36㎜1.18㎜0.6㎜0.3㎜0.15㎜

筛底细度模数

f=[(28+52+82+95+99)-5×10]/(100-10)=3.4,属粗砂∵A0.6=82,∴按Ⅰ区评定。经检查所有筛孔Ai均落在Ⅰ区,则该砂为Ⅰ区砂，级配合格。四.粗集料(coarse-aggregate)定义

粒径在4.75mm

-90mm，常称作石子(gravel)。分类

——

按产源分

—

碎石、卵石— 按粒径尺寸分

—

连续级配、单粒级（间断级配）泥、泥块、有害物质

泥、泥块—定义详细骨料

有害物质—包括有机物、硫化物及硫酸盐等

危害—详细骨料

要求—符合《建筑用卵石、碎石》GB/T14685—2001的要求颗粒形状(粒形）（1）最佳形状—球形、正方体形（2）最差形状—针状颗粒、片状颗粒

针状、片状颗粒—定义详教材危害—拌合物和易性差，砼强度降低，耐久性差（骨料空隙率大）

要求—符合《建筑用卵石、碎石》GB/T14685—2001的要求6.强度(1)强度岩石强度（仅用于碎石，且砼≥C60时才检验）压碎指标（用于碎石、卵石）岩石强度——用母岩制作50mm立方体（或直径和高均为50mm圆柱体）浸水48h，

测定抗压强度，要求：岩石抗压强度≥1.5砼强度等级。压碎指标——一定重量气干状态的9.5mm～19mm碎石装人标准筒内，按规定速度加荷至200KN，卸荷后称取试样重M0,

用2.36mm筛筛去细粒，称取筛余重M1。

。1 0 1MM

M压碎指标

7.颗粒级配定义— 石子中不同粒径颗粒的搭配情况目的— 使石子的总空隙率较小→节约水泥用量(3)测定— 用筛分析方法(简称筛析法)测定(4)类型— 连续级配和单粒级(间断级配)连续级配— 石子由小到大各粒级相连的级配.间断级配— 小颗粒粒径石子直接与大颗粒粒径石子相配,中间缺了一段粒级的级配.(5)标准筛孔— 2.36，4.75，9.5，16，19，26.5，31.5，37.5， 53，63，75，90㎜。8.坚固性—

定义与要求同细骨料

碎石—表面粗糙，棱角多，且较洁净，与水泥石粘结牢固；卵石—表面光滑，有机杂质含量较多，与水泥石粘结力较差；在相同条件下，卵石砼强度较碎石砼强度低；在单位用水量相同条件下，卵石砼流动性较碎石砼大；五.外加剂(admixture)定义

在拌制砼过程中掺入的用以改善砼性能的物质，掺量一般不

大于水泥重量5%(特殊情况除外)。分类

按主要功能分为四类。常用种类

减水剂、引气剂、早强剂和缓凝剂等减水剂

(1)定义—在砼拌合物坍落度基本相同的条件下,能减少拌合用水量的外加剂

(2)技术经济效果(作用)①拌合物用水量不变时,能明显提高拌合物流动性(增大坍落度)②拌合物坍落度和水泥用量不变时,可减少用水量,且提高砼强度,尤其是早期强度③当保持砼强度不变时,节约水泥用量

(3)水泥桨的絮凝结构水泥加水后,由于水泥颗粒之间的分子凝聚力作用形成的结构.详下图

(4)表面活性剂①定义—具有显著改变(通常为降低)液体表面张力或两相间界面张力的物质②作用—湿润、乳化、分散、润滑、起泡和洗涤作用③构造—分子由亲水基团和憎水基团两部分组成，详下图(5)减水剂的减水机理

★减水剂之所以能减水，是由于它是一种

憎水基团

表面活性剂。其减水机理有三

①吸附－分散→减水剂的憎水基团定向吸附在

亲水基团水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面带有相同的电荷，在电性斥力作用下使水泥颗粒分开，将絮

水

水泥颗粒凝结构内包裹的水分释放出来,从而增加了拌合物的流动性。②润滑作用→水泥颗粒表面吸附了足够的减水剂后，使水泥颗粒表面形成了一层稳定的溶剂化水膜，它阻止了水泥颗粒的直接接触，并在颗粒之间起润滑作用。③湿润作用→由于水泥颗粒被有效的分散，颗粒表面被水充分湿润，促进了水泥的水化程度，从而提高了强度。(6)减水剂的种类

按效果分→普通、高效减水剂

按化学成分分→木质素系、奈系、树脂系等5.引气剂(1)定义—在砼搅拌过程中能引人大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂(2)目的(作用)①改善砼拌合物的和易性—既提高拌合物流动性，又能改善拌合物粘聚性和保水性②提高砼的抗渗性和抗冻性③强度有所降低早强剂缓凝剂水泥混凝土性能

拌合物(fresh

concrete)的性能—和易性(Workability)性能

强度(Strength)

硬化砼的性能

变形(Deformation)

耐久性(Durability)一.和易性(Workability)1.定义流动性—指标2.内容坍落度(mm)

—塑性或流动性砼坍落度大，流动性好，反之，则差。维勃绸度(s)

—干硬性砼维勃绸度小，流动性好，反之，则差。无指标,靠经验目测黏聚性保水性3.坍落度选择①水泥浆的数量和水泥浆的稠度—实际都是用水量的影响

恒定用水量法则—当使用确定的材料拌制砼时，水泥用量在一定范围内变化，

则达到一定流动性，所需用水量为一常数。②砂率—砼中砂的质量占砂、石总质量的百分率

砂率的变动—使骨料的总表面积和总空隙率有显著改变，并对拌合物的和

易性产生显著影响。合理砂率时和易性最好。

合理砂率—在用水量和水泥用量一定的情况下，能使拌合物获得最大的流动性且能保持良好的粘聚性和保水性的砂率。③砼组成材料的影响

水泥—水泥品种和细度

骨料—骨料的级配、颗粒形状、表面特征及粒径

外加剂—减水剂和引气剂能提高拌合物流动性；引气剂还能改善拌合物粘聚性和保水性④时间和温度

时间—随时间的延长，拌合物的流动性降低，这种现象称为坍落度损失

温度—随温度的升高，拌合物的流动性降低，坍落度损失加快①尽可能降低砂率，或采用合理砂率；②改善砂、石的级配；③尽量采用较粗的砂、石；④当拌合物的坍落度太小时，保持水灰比不变，增加水泥和水的用量；当拌合物的坍落度太大，但粘聚性良好时，保持砂率不变，增加砂、石用量。当粘聚性、保水性不良时，增大砂率。二.强

度(Strength)

标准试件：150×150×150mm，一组3块；

①立方体抗压强度fcu（砼强度的特征值）标准养护：t=20±2℃；RH≥95%；标准试验方法：测得28d的抗压强度

▲

非标准试件100×100×100mm的强度换算系数为0.95200×200×200mm的强度换算系数为1.05

②立方体抗压强度标准值(或称：立方体抗压标准强度)fcu,k—具有95%保证率的立方体抗压强度砼的强度等级—依据立方体抗压强度标准值划分为14个强度等级C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60,C65,C70,C75,C80

③轴心(棱柱体)抗压强度fcp—

用150×150×300mm标准试件,养护条件和试验方法同立方体抗压强度fcp=(0.7-0.8)fcu

④抗拉强度ftp—

一般采用劈裂抗拉强度fts代表。ftp=(1/10-1/20)fcp⑤抗弯拉强度ftf(又称：抗折强度)—是路面水泥砼的主要强度指标劈裂抗拉强度试验抗折强度试验环箍效应(1)水泥强度等级和水灰比

━

影响砼强度的决定性因素

▲在相同条件下，水泥强度等级越高，配制的砼强度越高，二者呈直线关系▲试验证明：砼强度随水灰比增大而降低，二者呈曲线关系

砼强度随灰水比的增大而增大，二者呈直线关系

▲水灰比定则（鲍罗米公式）式中：fcu

—砼28d抗压强度,

MPaC/W

—灰水比（水泥/水）A、B

—回归系数，碎石：A=0.46,B=0.07；卵石：A=0.48,B=0.33fce

—水泥28d抗压强度的实测值，MPa。▲当无水泥28d抗压强度的实测值时，

fce=kcfce,kkc

—水泥强度等级值的富余系数，一般取1.06-1.18。

fce，k—水泥强度等级标准值。32.5级水泥，fce，k=32.5MPa，以此类推。

▲鲍罗米公式的用途①已知：水泥强度fce，水灰比W/C，骨料种类(A、B),求:砼28d抗压强度fcu②已知：水泥强度fce，砼强度等级fcu，骨料种类(A、B)；求：水灰比W/C28 cu cef

f

Af (C

/W

B)(2)骨料的影响

▲骨料中有害杂质含量高,级配差,均使砼强度降低

▲水灰比小于0.4时,碎石砼强度比卵石砼强度高38%；

水灰比增大，差别减小

▲相同水灰比和坍落度下,砼强度随骨料与胶凝材料之比的增大而提高养护温度和湿度

温度—养护温度高，砼早期强度提高；但温度高于40℃时，砼后期强度反而降低。养护温度低，砼强度降低；但温度低于0℃时，砼强度停止发展

湿度—湿度越高，砼强度越高；反之，砼强度越低龄期

正常养护条件下，砼强度随龄期的增长而增长

▲标准养护条件下，砼强度与龄期的关系如下：公式适用于：用普通水泥配制，标准条件养护，中等强度等级的普通砼。

规范规定：一般情况下，硅酸盐水泥、普通水泥和矿渣水泥浇水养护时间不应小于7d，火山灰水泥和粉煤灰水泥浇水养护时间不应小于14dlog

nlog

28

fn

f

28

①采用强度等级高水泥或快硬早强类水泥。②采用干硬性砼（即低水灰比砼）③采用湿热处理（即蒸汽养护和蒸压养护）④采用机械搅拌和振捣⑤掺入外加剂和掺合料。

标

准

养护—水中养护—自然养护—

砼在自然条件下（平均气温高于5℃且表面潮湿）的养护蒸汽养护—

将砼放在温度低于100℃的常压蒸汽中进行养护蒸压养护—

将砼构件放在温度低于175℃及8个大气压的压蒸锅中进行养护同条件养护—

与结构实体具有相同养护条件，并由各（施工、监理）方在砼浇筑入模处见证取样的立方体试件。砼养护条件三.变形(Deformation)①化学收缩—水泥水化产物的体积比反应前物质的总体积小,引起砼收缩

▲化学收缩值很小，且不可恢复。▲化学收缩对砼结构没有破坏作用，但在其内部产生微裂缝非荷载作

②干湿变形—砼在干燥空气中产生干缩，在潮湿环境中产生湿胀用变形 ▲湿胀对砼无危害，一般忽略不计▲干缩会引起砼开裂，结构设计时必须予以考虑▲影响干缩因素—水泥用量、细度及品种；水灰比；骨料及施工质量③温度变形—砼随温度的变化产生热胀冷缩变形▲冷缩对砼危害大，结构设计时必须予以考虑—设置温度缝▲除温度升降外,砼内外温差对体积稳定产生影响—产生温度裂缝短期荷载

—

既产生弹性变形,又产生塑性变形，应力(σ)应变(ε)关系为一曲线下变形▲砼是一种非匀质材料,是一种弹塑性体▲砼的弹性模量是指σ—ε曲线上任一点的应力与应变之比徐变—

砼在长期恒载作用下，沿作用力方向产生随时间而发展的变形长期荷载

▲影响徐变的因素—水泥用量及水灰比下变形▲徐变的作用—有利于削弱由温度、干缩引起的约束变形,减小裂缝在预应力结构中,引起预应力损失.▲砼无论受压、受拉或受弯，均产生徐变现象四.耐久性(Durability)(1)定义—砼抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性的能力(2)内容—抗渗、抗冻、抗侵蚀、碳化、碱骨料反应及钢筋锈蚀等定义—砼抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能①抗渗性抗渗等级—P4、P6、P8、P10、P12五个(如P4表示砼抵抗0.4MPa的水压而不渗水)影响因素—水灰比、水泥品种、骨料最大粒径、养护方法、外加剂及掺合料等定义—砼在水饱和状态下,经受多次冻融循环作用,能保持强度和外观完整性的能力②抗冻性

抗冻等级—F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300九个改善措施—加入减水剂、引气剂和防冻剂③抗侵蚀性—详水泥石的腐蚀定义—空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用,生成碳酸钙和水④碳化(中性化)对砼性能影响使砼碱度降低→减弱了对钢筋的保护→导致钢筋锈蚀产生碳化收缩使砼抗压强度增大,抗拉、抗折强度降低⑤碱骨料