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1、第一章 砂石料砂石材料是道路与桥梁建筑中用量最大的一种建筑材料，它可以直接用作道路与桥梁的圬工结构；也可加工成各种尺寸的集料，作为水泥或沥青混凝土的骨料。砂石材料包括：天然砂石料、人工轧制的集料以及工业冶金矿渣集料等。砂石材料的技术性质：1、物理性质 1）物理常数 石料中的物理常数是石料矿物组成结构状态的反映，它与石料的技术性质有密切的联系。石料可由各种矿物形成不同排列的各种结构，但是从质量和体积的物理观点出发，石料内部组成结构主要是矿物实体和孔隙。为了反映这种组成结构以及它与物理力学性质间的关系，通常采用一些物理常数来表征： 真实密度：石料在规定条件（105正负5）下，单位真实体积（不含孔隙
2、的矿质实体的体积）的质量。其测量方法是将石料样品粉碎磨细后，在105正负5条件下烘至恒重，称其质量。然后在密度瓶中加水经沸煮后，使水充分进入闭口孔隙中，通过“置换法”测定其真是体积。已知真实体积和质量即可按公式求真实密度。 毛体积密度：石料在规定条件下，单位毛体积（包括矿质实体和孔隙的体积）的质量。毛体积密度的测定方法是采用“静水称重法”，将规则石料在105正负5烘干至恒重，测得其质量。然后将石料吸水24h，使其饱水后用湿毛巾揩去表面水，即可称得饱和面干时的石料质量。最后用静水天平法测得饱和面干石料的水中质量，由此可计算出石料的毛体积。也可以用“封蜡法”来测定毛体积密度。 孔隙率：石料的孔隙体
3、积占其总体积的百分率。用P表示。可由真实密度和毛体积密度求得。 2）吸水性 石料在规定的条件下吸水的能力。 吸水率：在室内常温（20正负2）和大气压条件下，石料试件最大的吸水质量占烘干（105正负5干燥至恒重）石料试件质量的百分率。试验方法为将石料加工为规则试件，经105正负5烘干称重后，在铺有薄砂的盛水容器中，用分层逐渐加水的方法使石料中的空气逐渐逸出，最后完全浸于水中任其自由吸水48h后，取出称重。 饱水率：在室内常温（20正负2）和真空抽气（抽至真空度为残压2.67kPa）后的条件下，石料试件最大吸水的质量占烘干石料试件质量的百分率。测定方法是真空抽气法。因为当真空抽气后占据石料孔隙内部
4、的空气被排出，当恢复常压时，则水即进入具有稀薄残压的史料空隙中，此时水分几乎充满开口孔隙的全部体积，因此饱水率较吸水率为大。 3）耐候性 道路与桥梁都是暴露于大自然中无遮盖的建筑物，经常受到各种自然因素的影响。用于道路与桥梁建筑的石料抵抗大气自然因素作用的性能称为耐候性。 抗冻性：研究认为，石料由于在潮湿状态受正负温度交替循环而产生破坏的机理是基于石料经自然饱水后，它与外界连通的开口孔隙大部分被水充满，当温度降低时水分体积缩小，水分集聚于部分孔隙中，直至4时体积达到最小，当温度再继续下降时水的体积又逐渐胀大，小部分水迁移至其他无水的孔隙中。但是当达到0以后，由于固态水的移动困难，随着温度的下降
5、，冰的体积继续胀大，而对石料孔壁周围施加张应力，如此多次冻融循环后，石料逐渐产生裂缝、掉边、缺角或表面松散等破坏现象。试验方法是采用直接冻融法，将石料加工为规则的块状试样，在常温条件下，采取逐渐浸水的方法，使开口孔隙吸饱水分，然后置于负温（通常采取-15）的冰箱中冻结4h，最后在常温条件下融解，如此为一冻融循环。经过10、15、25或50次循环后，观察其外观破坏情况并加以记录。采用经过规定冻融循环后的质量损失百分率表征其抗冻性。 坚固性： 采用硫酸钠侵蚀法测定，将烘干并已称量过的规则试件，浸入饱和的硫酸钠溶液中经20h后，取出置于105正负5的烘箱中烘4h。然后取出冷却至室温，这样作为一个循环
6、。如此重复若干个循环。最后用蒸馏水沸煮洗净，烘干称量，与直接冻融法同样方法计算其质量损失率。2、力学性质 1）单轴抗压强度 将石料（岩块）制备成50立方毫米的正方体（或直径和高度均为50mm的圆柱体）试件，经吸水饱和后，在单轴受压并按规定的加载条件下，达到极限破坏时，单位承压面积的强度。单轴抗压强度值，取决与石料的组成结构（矿物组成、岩石的结构和构造、裂隙的分布等）和试件的条件（几何外形、加载速度、温度和湿度）。 2）磨耗性 石料抵抗撞击、剪切和摩擦等综合作用的性能。有两种方法：洛杉矶式磨耗实验、狄法尔式磨耗实验3、化学性质 1）石料的化学性质对其路用性能有影响 2）石料与沥青粘附性测定方法
7、水煮（水浸）法 将13.219mm的碎石用线缚好烘干后浸于规定温度的沥青中，是沥青包裹在石料表面，冷却15min后挂于煮沸的蒸馏水中3min，根据沥青膜的剥落程度，分为5个等级来评价石料的粘附性，等级愈高表示粘附性愈好。石料与沥青的粘附性不仅决定于石料的性质，同时也决定于沥青的性质。当沥青性质相同时，不同矿物成分的石料具有不同的粘附性。 分光光度法 原理是以生物染料为示踪剂，用分光度法测定染料对石料的吸附量来确定沥青与石料的粘附性。这一方法能比较精确的确定沥青与石料的粘附性能。 石料的技术要求1、 路用石料的技术分级1岩浆岩类：花岗岩、正长岩、辉长岩、辉绿岩、闪长岩、橄榄岩、玄武岩、安山岩、流
8、纹岩等。2石灰岩类：石灰岩、白云岩、泥灰岩、凝灰岩等。3砂岩和片岩类：石英岩、砂岩、片麻岩、石英片麻岩等。4砾石类。矿质混合料的组成设计1、级配曲线 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（或较大摩擦力），可以采用下列两种级配组成：连续级配 是某一矿质混合料在标准筛孔配成的套筛中进行筛析时，所得的级配曲线平顺圆滑，具有连续性质，相邻粒径的粒料之间，有一定的比例关系（按质量计）。这种由大到小，逐级粒径均有，并按比例互相搭配组成的矿质混合料，称为连续级配矿质混合料。间断级配 间断级配是在矿质混合料中剔除其一个（或几个）分级，形成一种不连续的混合料。2、级配理论1）最大密度曲
9、线理论 最大密度曲线公式： p希望计算的某级集料的通过量 d希望计算的某级集料粒径 D矿质混合料的最大粒径 最大密度曲线n幂公式： p、d、D意义同上 n实验指数 有研究认为在沥青混合料中应用，当n=0.45时密度最大，有研究认为在水泥混凝土中应用，当n=0.250.45时工作性较好。通常使用的矿质混合料的级配范围n幂常在0.30.7之间。 2）粒子干涉理论（非重点，略）矿质混合料的组成设计的方法 数解法：包括试算法和正规方程法图解法：包括矩形法和三角形法（计算方法略，在大学时的作业本上有）第二章 石灰和水泥水泥（或沥青）混凝土是用水泥（或沥青）将矿质混合料胶结而成的复合材料。水泥（或沥青）等
10、能将矿质材料胶结起来的材料称为胶凝材料（或称结合料）。胶凝材料按其化学成分分为有机和无机胶凝材料。而无机胶凝材料，按其能否在水中结硬，又分为水硬性胶凝材料（如水泥）和非水硬性胶凝材料。而非水硬性胶凝材料中，只能在空气中硬化的称为气硬性胶凝材料（如石灰）。石灰 以碳酸盐类岩石为原料，经过9001300高温的煅烧，分解出二氧化碳后所得到的一种胶凝材料。主要成分为氧化钙和氧化镁。石灰的消化：烧制成的生石灰为块状，在使用时必须加水使其“消化”称为粉末状的“消石灰”，这一过程亦称“熟化”，故消石灰亦称“熟石灰”。石灰的硬化：包括干燥硬化和碳酸化两部分水泥水泥是一种多组分的人造矿物粉料，它与水拌和后称为塑
11、性胶体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂石等材料胶结成具有一定强度的整体，所以水泥是一种水硬性胶凝材料。路桥中常用的有五种：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、粉煤灰硅酸盐水泥水泥的物理性质包括： 细度：指水泥颗粒的粗细程度，细度越细，水泥与水反映的面积越大，水化越充分，实话速度越快 水泥净浆标准稠度：以试锥沉入深度为28正负2mm时的净浆“标准稠度”。 凝结时间：水泥从加水开始，到水泥浆失去可塑性所需的时间。分为初凝时间和终凝时间。初凝时间是水泥加水到水泥浆开始失去塑性的时间；终凝时间是水泥加水到水泥浆完全失去可塑性的时间。 安定性：表征水泥硬化后体积变
12、化均匀性的物理性能指标，称为体积安定性。 强度（略）第三章 水泥混凝土和砂浆水泥混凝土是以水泥和水组成的水泥浆体粘结介质，将分散其间的不同粒径的粗、细集料结合起来，在一定的条件下，硬化称为具有一定力学性能的一种人工石材。水泥混凝土分类：按表观密度可分：普通混凝土、轻混凝土、重混凝土按强度可分：低强度混凝土 抗压强度小于20Mpa 中强度混凝土 抗压强度2050Mpa 高强度混凝土 抗压强度大于50Mpa按用途分：普通混凝土、道路混凝土、防水混凝土、耐热混凝土、防辐射混凝土按生产与施工方法分：商品混凝土、泵送混凝土、喷射混凝土、预应力混凝土、碾压混凝土普通水泥混凝土 以通用水泥为胶结材料，用普通
13、砂浆为集料，并以水为原材料，按专门设计的配合比，经搅拌、成型、养护而得到的复合材料。普通水泥混凝土的主要性质：和易性：指混凝土是否易于施工操作和均匀密实的性能。影响和易性的因素主要有： 用水量、水灰比、砂率、其他影响因素（水泥品种、骨料条件、时间和温度、外加剂等）。其测定方法有：坍落度实验、维伯稠度实验 力学性质：混凝土的抗压强度和强度等级。包括抗压、抗拉、抗弯和抗剪，其中以抗压强度为最高，所以混凝土主要用来抗压。混凝土受压破坏主要发生在水泥石与骨料的界面上。混凝土受荷载之前，粗骨料与水泥石界面上实际已存在细小裂缝。 影响混凝土强度的因素主要有：水泥强度和水灰比、龄期、养护温度和湿度、施工质量
14、 提高混凝土强度的措施有：采用高强度等级水泥、采用干硬性混凝土拌合物、采用湿热处理(蒸汽养护和蒸压养护)、改进施TT艺、加强搅拌和振捣(采用混凝 土拌合用水磁化、混凝土裹石搅拌法等新技术)、加入外加剂(如加入减水剂和早强剂等)。 变形性质：包括化学收缩、干湿变形、温度变形、荷载作用下的混凝土变形。混凝土变形分为弹性变形和塑性变形。徐变是指混凝土在持续荷载作用下，随时间增长的变形称为徐变。徐变变形，初期增长较快，然后逐渐减慢，一般持续23年才逐渐趋于稳定。普通水泥混凝土的组成：砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收缩；水泥和水形成水泥浆，包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙。水泥浆体在硬化前起润滑作用，使混凝土拌合物具有良好工作性能，硬化后将骨料胶结在一起，形成坚强的整体。除此以外，还有少量的有害杂质，这些有害杂质妨碍水泥水化，或能降低集料与水泥石粘附性，以及能与水泥水化后产物产生不良化学反应。 级配：优质的混凝土用砂希望具有高的密度和小的比面，这样才能达到既保证新拌混凝土有适宜的工作性和硬化后混凝土有一定的强度、耐久性；同时又达到节约水泥的目的。 细度模数：砂的粗细程度，用细度模数表示。粗纱:3.73.1 中砂：3.02.3 细砂：2.21.6普通混凝土配合比设计方法（步骤）： 1、初步配合比的计算 1）确定混凝土的配制强度 =+1.645
