道路建筑材料课件2016

道路建筑材料建筑材料：是用于建筑物各个部位的各种构件和结构体并最终构成建筑物的材料。道路建筑材料：是用于路桥建筑物各个部位的各种构件和结构体并最终构成路桥的材料。一、课程性质《道路建筑材料》是道路与桥梁工程的一门专业技术基础课，是研究道路与桥梁用材料组成、性能和应用的一门课程。二、课程结构１、组成：理论课＋试验课◆课程设计：水泥砼配合比设计沥青混合料配合比设计２、内容①石料与集料砂石材料是公路桥梁工程中用量最大的一种建筑材料砂石材料——经过人工开采的岩石或轧制碎石以及地壳岩层岩石经天然风化而得到的松散材料。用途：直接用于铺道路或各种桥梁结构物作为集料来配制水泥砼和沥青混合料②无机结合料及制品石灰、水泥、水泥砼是桥梁建筑中钢筋砼和预应力砼结构的主要材料③有机结合料及其混合料沥青、沥青混合料④土⑤高聚物材料⑥钢材和木材材料的组成→性能→指标→试验→应用→贮存、运输力学性质物理性质化学性质工艺性质三、材料的技术性质１、检验方法常用的检验方法有三种：试验室原始材料性能检测试验室内模拟机构检验测定现场修筑试验性机构物测定２、技术标准见教材Ｐ3四、检验方法与技术标准四项技术性质第一章砂石材料•第一节砂石材料的技术性质•砂石材料:集料（粒料）+石料（岩石）•一、岩石的技术性质（物理、力学、化学）•石料：应符合设计规定的类别和强度等级，石质均匀、不易风化、无裂缝和良好耐久性能的岩石。••物理常数——各种密度和孔隙性•石料物理性质吸水性——含水量的程度•耐候性——抗风化性、抗冻性等⒈物理性质•不包括孔隙（开、闭）•测量方法：密度瓶法。•体积测定：石料磨粉•⑴真实密度：石料在规定条件下，单位真实体积的质量。公式:3单位:g/cm•1）物理常数一块砌体ssstVMVm空气中称量m0=0⑵毛体积密度：●定义：在规定条件下，烘干岩石单位体积的质量。（包括孔隙体积）shsinmMVVVV●体积测定：量积法——吸水饱和24小时，称其质量（体积），蜡封法——测毛体积。•单位：g/cm3、kg/m3。一块砌体公式：⑶孔隙率：定义：石料孔隙体积占总体积的百分率。01100htVPVp问题：①孔隙率和空隙率不同点？②是否孔隙率大吸水率就大？（构造有关）（%）2）吸水性石料的吸水性是石料在规定的条件下吸水的能力。采用吸水率和饱和吸水率两项指标来表征石料的吸水性。（1）吸水率在规定条件下（室内常温20℃±2℃和大气压条件下），岩石试样最大的吸水质量与烘干岩石试件质量之比，以百分率表示。吸水率公式wa——岩石吸水率(%)m——烘至恒重时的试件质量(g)1001mmmam1——吸水至恒重时的试件质量(g)（2）饱和吸水率在室内常温（20℃±2℃）和真空抽气（抽至真空度为残压2.67Kpa）后的条件下，石料最大吸水的质量占烘干石料试件质量的百分率。我国规范采用真空抽气法和煮沸法测定。饱和吸水率公式wsa——岩石饱和吸水率(%)m——烘至恒重时的试件质量(g)1002mmmsam2——试件经强制饱和后的质量(g)饱和吸水率大于吸水率（吸水率、饱和吸水率能有效地反映岩石微裂隙的发育程度，可用来判断岩石的抗冻性和抗风化等性能）（3）水对岩石工程性能的影响A、石料饱水系数（Kb）Kb=Wa/WSaKb→1，石料抗冻性能差，Kb0.85寒冷地区不用。B、石料软化系数（Kr）Kr=Rb/RgRb同种石料吸水饱和时抗压强度；Rg同种石料干燥时抗压强度Kr→1，石料耐水性好，石料强度受水影响小，Kr0.6不用，Kr0.75不用于重要工程。3）抗冻性抗冻性是指石料在饱水状态下，能抵抗多次冻结和融化作用而不破坏，强度不严重降低的性能。我国现行抗冻性的试验方法是采用直接冻融法，该方法是将石料加工为规则的块状试样，在常温条件下（20℃±5℃），采用逐渐浸水的方法，使开口孔隙吸饱水分，然后置于负温（通常采用-15℃）的冰箱中冻结4h，最后在常温（20±5℃）的水中融解4h，如此为一冻融循环。经过10、15、25或50次循环后，（D15、D20为岩石的抗冻标号，其中15、20表示的是冻融循环次数）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。定义：R=P/A（抵抗撞击、边缘剪力和摩擦联合作用的性能）磨耗率Q=（m1-m2）/m1×1002.力学性质1）单轴抗压强度2）磨耗性3.化学性质1)、化学成分对化学性质影响2)、矿物成分对化学性质影响3)、岩石酸碱性（石灰岩为碱性岩石，岩浆岩为酸性岩石）岩浆岩的酸性根据SiO2的含量，岩浆岩石可分为：酸性岩石（大于65%）••中性岩石（52%～65%）•基性、超基性岩石（小于52%）•㈠道路路面建筑用岩石制品•⒈高级铺砌用整齐块石•⒉路面铺砌用半整齐块石•⒊铺砌用不半整齐块石•⒋锥形块石•㈡桥梁建筑用主要岩石制品•⒈片石⒉块石⒊方块石•⒋粗料石⒌细料石⒍镶面石二、道路和桥涵用岩石制品三、集料的技术性质集料:为在混合料中起骨架或填充作用的粒料。分粗、细集料，有天然、机制、工业废料概述：粗集料是在混合料中起骨架作用的粒料。有人工轧制的—碎石；天然风化而成—卵砾石。沥青混合料中粗集料粒径大于2.36mm，水泥混凝土粗集料粒径大于4.75mm。㈠粗集料的技术性质•⒈物理性质•1）物理常数•⑴表观密度：单位表观体积的质量。•└Vs＋Vn（闭口）sasamMVVnV公式：(g/㎝3)表观体积测定：网蓝法。称量完全干燥道路使用的集料规定：密实——不包括开口孔隙。试验：⑵毛体积密度：定义：粗集料在规定条件下，单位毛体积的质量。公式：测定方法：浸24h饱水后，用湿毛巾擦干后而求得饱和面干质量。然后用排水法求得水中的质量。饱和面干shsnimVVV•堆积密度：集料装填于容器中包括集料空隙和孔隙在内单位体积的质量。•体积确定：容积升（自然堆积密度）⑶松方密度：公式：振动堆积密度0sssVfmmmVVVVV细集料堆积密度及紧装密度试验空隙率：集料在自然堆集时的空隙占总体积的百分率。⑷空隙率公式：01001100VaVVnV问题：空隙率和孔隙率有什么不同？2）级配标准筛为方孔筛，筛孔孔径为70mm、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。其余性质同细集料3）坚固性按规范规定，对已轧制成的碎石或天然卵石用硫酸钠溶液进行干湿循环试验。经5次循环后，观察其表面破坏情况，用质量损失百分率计算其坚固性。2、力学性质力学性质压碎值磨光值冲击值磨耗值1）压碎值定义：讨论与分析：集料在逐渐增加的荷载下，抵抗压碎的能力。将9.5-13.2mm集料试样3Kg装入压碎值测定仪的钢制圆筒内，放在压力机上，在10min左右时间内均匀的加荷载至400KN，稳压5s，立即卸载，称其通过2.36mm的筛余质量。按下式计算1001ｘ＝mmQoa试验前试样质量（g）试验后通过2.36mm筛孔的细料质量（g）石料压碎值（%）2）磨光值（PSV）讨论与分析：表示集料抵抗车轮磨光作用的能力，是保证路面（特别是高速公路、一级公路）具有足够抗滑性能的重要力学性质，可采用加速磨光机和摆式摩擦系数测定仪测定。石料磨光值越高，表示其抗滑性越好。3）冲击值（AIV）定义：讨论与分析：集料在逐渐增加的荷载下，抵抗压碎的能力。1001mmAIV＝试样总质量（g）冲击破碎后通过2.36mm的试样质量（g）集料冲击值（%）4）磨耗值（AAV）定义：讨论与分析：集料在逐渐增加的荷载下，抵抗压碎的能力。smmAAV213＝集料表干密度（g/cm3）磨耗前试件的质量（g）集料道瑞磨耗值（%）磨耗后试件的质量（g）•（一）细集料的技术性质•概述：产源：天然砂——山砂、河砂、人工砂——提高粘结力废料——废模型砂（砂——细碎如砂的物质，砂砾）（沙—极细碎的石砾，沙漠、风沙）主要起填充作用考虑：产源、粒径、物理、酸碱性、级配总结：沥青混合料中的细集料是指粒径——小于2.36mm;水泥混凝土中的细集料是指粒径——小于4.75mm。⒈物理常数（同粗集料）分析：与粗集料不同点——粒径小、量少；要求——干净的（含泥量、杂质量、有机质）⒉级配：是砂各级粒径颗粒的分配情况。方法：采用筛析法（方孔筛——一套标准筛）分析：级配——目的：提高密实（耐久性好）细度模数——目的：控制抗折强度、节约水泥总结：砂子的级配两方面控制。同时满足要求。（旧筛方孔）5.0mm——4.75mm（新）2.5mm——2.36mm1.25mm——1.18mm0.63mm——0.6mm控制粒径0.315mm——0.3mm0.16mm——0.15mm⒉级配总称量500g筛析法：一套标准筛。0.6mm粒径的含量决定它的区间。有关级配的重要参数•存留量：mi；总量：M=500g•⑴分计筛余百分率iima=100=100M筛上的存留量总量•⑵累计筛百分率126iAaaa•⑶通过百分率100iipA目的：求100g砂中各筛上存留量.•⒊粗度：粗度是评价砂粗细的一种指标。用细度模数表示，是各号筛的累计筛余百分率之和除以100之商。公式：23456115100xAAAAAAMA规定：砂的细度模数分为三级。MX=3.7～3.1粗砂MX=3.0～2.3中砂MX=2.2～1.6细砂“%”不代入计算A1：不是砂子⑴细度模数——水泥裹覆着集料平均粒径组成;分析：①粒径差太大，拌合困难；②粒径差太小，细小颗粒多受力易断裂；③细级料粒径过小表面积大，浪费水泥；④完全是一种颗粒的砂，密实度不够。•——还必须考虑颗粒的级配。总结（1）：问题：粗、中、细砂如何确定？⒈砂的粗细程度确定的指标有哪两项？•⑵颗粒级配：•级配好——密实——耐久性好——强度高。混凝土用砂的级配按《建筑用砂》（GB/T14684—2001）的规定划分为3个级配区有：粗砂、中砂、细砂。完全粗的不行，小颗粒的也需要。要符合3-3规定。•从级配来说，就是填满骨架的空隙。•详见砂的分区及级配范围表3-3：总结（2）：级配区筛孔尺寸（mm）9.54.752.361.180.60.30.15累计筛余（%）Ⅰ（粗）010～035～565～3585～7195～80100～90Ⅱ（中）010～025～050～1070～4192～70100～90Ⅲ（细）010～015～025～040～1685～55100～90砂的分区及级配范围表3-3说明：Ⅰ区砂属于粗砂——采用较Ⅱ区大的砂率（不易捣实）；Ⅱ区砂属于中砂——由中砂和一部分偏粗砂的细砂组成；Ⅲ区砂属于细砂——采用较Ⅱ区小的砂率（易捣实）。砂子标准级配图Ⅱ区01020304050607080901000.150.30.61.182.364.759.5筛孔尺寸（mm）通过百分率（%）上限下限试样0102030405060708090100累计筛余百分率(%)上限下限P62—控制粒径偏粗偏细中砂——Ⅱ区砂样砂子标准级配图Ⅲ(细砂)01020304050607080901000.150.30.61.182.364.759.5筛孔直径（mm）通过百分率（%）上限下限试样累计筛余百分率(%)0102030405060708090粗砂——Ⅰ区细砂——Ⅲ区砂子标准级配图Ⅰ区01020304050607080901000.150.30.61.182.364.759.5筛孔尺寸(mm)通过百分率(%)上限下限试样0102030405060708090100累计筛余百分率%规定：必须同时满足级配和Mx两项指标。砂样砂样注意：•⒈砂样的曲线完全在标准区间之内，且Mx符合规定二者统一，如：都属于二区，该项砂是中砂；•⒉除5.0mm和6.0mm筛孔外,允许超出分界线，但其总量不应大于5%；•⒊如何选择细集料属于哪个级配区？•①先计算细度模数，但超出量符合规定，来确定。•