1、道路建筑材料道路建筑材料建筑工程技術學院建筑工程技術學院建筑材料教研室建筑材料教研室顧中杰顧中杰1808679027318086790273道路建筑材料道路建筑材料 課課 題題:建筑材料的基本內容及性質。教學目的教學目的:了解本課程的學習內容、方 法、要求及應用。重點難點重點難點:材料的物理性質、化學性質、 力學性質、加工性和耐久性等。緒緒 論論v課前介紹：課前介紹：v本課程是路橋專業的一門重要的專業基礎課，本課程是路橋專業的一門重要的專業基礎課，本學期要求學習完教材內容，能熟練掌握課本學期要求學習完教材內容，能熟練掌握課堂理論教學內容及試驗課的實踐內容。堂理論教學內容及試驗課的實踐內容。v成

2、績評定包括幾方面：成績評定包括幾方面：v1、平時作業完成情況及考勤；、平時作業完成情況及考勤；v2、期中考試及期末考試成績；、期中考試及期末考試成績；v3、試驗操作完成情況等。、試驗操作完成情況等。v一、本課程的研究內容與任務一、本課程的研究內容與任務v（一）內容：（一）內容：v本課程中主要學習以下幾種建筑材料：本課程中主要學習以下幾種建筑材料：v1 1、砂石材料、砂石材料v（1 1）天然的）天然的v（2 2）人工軋制的）人工軋制的v塊狀石料：簡稱塊狀石料：簡稱石料石料v料狀石料：簡稱料狀石料：簡稱集料集料v2 2、無機結合料及其制品、無機結合料及其制品v無機結合料：通常分為以下幾種：無機結合

3、料：通常分為以下幾種：v（1 1）石灰）石灰v（2 2）水泥）水泥v（3 3）石膏）石膏v無機結合料制品無機結合料制品v（1 1）水泥混凝土）水泥混凝土v（2 2）半剛性路面材料）半剛性路面材料v3 3、有機結合料及其混合料、有機結合料及其混合料v瀝青材料主要指瀝青類材料，如：石油瀝青，煤瀝瀝青材料主要指瀝青類材料，如：石油瀝青，煤瀝青等。青等。v有機結合料混合料：有機結合料混合料：v（1 1）瀝青混凝土）瀝青混凝土v（2 2）瀝青碎石等）瀝青碎石等v（3 3）各種新型瀝青混合料）各種新型瀝青混合料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、合成橡膠、合成纖維等。主要包括塑

4、料、合成橡膠、合成纖維等。v功能：主要用以改善軟土地基、水泥混凝土、瀝青功能：主要用以改善軟土地基、水泥混凝土、瀝青混合料的性能。混合料的性能。v5 5、鋼材和木材、鋼材和木材v鋼材是橋梁結構及鋼筋混凝土或預應力鋼筋混凝土鋼材是橋梁結構及鋼筋混凝土或預應力鋼筋混凝土結構的重要材料。結構的重要材料。v木材較少直接用于修筑橋梁，目前主要用作混凝土木材較少直接用于修筑橋梁，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）課程學習任務：（二）課程學習任務：v1 1、論述材料組成、結構、技術性質與它們之、論述材料組成、結構、技術性質與它們之間的關系；間的關系；v2 2、論述材料的檢驗方法（

5、舉例水泥凝結時間、論述材料的檢驗方法（舉例水泥凝結時間測定方法）；測定方法）；v3 3、利用測驗評定其技術性質（舉例水泥對初、利用測驗評定其技術性質（舉例水泥對初凝、終凝時間的要求及規范的規定）。凝、終凝時間的要求及規范的規定）。v（三）課程學習目的：（三）課程學習目的：v1 1、掌握各種材料的技術性能，包括：、掌握各種材料的技術性能，包括：v力學性質、物理性質、化學性質及工藝性質等；力學性質、物理性質、化學性質及工藝性質等；v2 2、選擇、鑒定材料、選擇、鑒定材料v能夠結合工程實際情況，合理地選擇材料，如水泥能夠結合工程實際情況，合理地選擇材料，如水泥混凝土組成材料的選擇、瀝青混合料對組成材

6、料的混凝土組成材料的選擇、瀝青混合料對組成材料的選擇及鑒別與評定；選擇及鑒別與評定；v3 3、能正確使用材料（如石灰的消化、水泥應用貯、能正確使用材料（如石灰的消化、水泥應用貯存等）存等）v二、建筑材料應具備的工程性質二、建筑材料應具備的工程性質v1 1、力學性質、力學性質v各種強度指標及耐磨、抗變形指標。如，水泥混凝各種強度指標及耐磨、抗變形指標。如，水泥混凝土的抗壓、抗折強度；瀝青混合料的穩定度、流值；土的抗壓、抗折強度；瀝青混合料的穩定度、流值；石料的磨耗度等。石料的磨耗度等。v2 2、物理性質、物理性質v（1 1）物質指標：如材料的密度、孔隙率、含水量）物質指標：如材料的密度、孔隙率、

7、含水量v（2 2）溫度穩定性：如瀝青軟化點、脆點等。）溫度穩定性：如瀝青軟化點、脆點等。v（3 3）水穩定性等：如瀝青混合料的殘留穩定度等。）水穩定性等：如瀝青混合料的殘留穩定度等。v3 3、化學性質、化學性質v各種材料的化學成分及其變化規律。各種材料的化學成分及其變化規律。v如，水泥的各種成分與自然界之間的變如，水泥的各種成分與自然界之間的變化；瀝青的化學成分及其變化規律。化；瀝青的化學成分及其變化規律。v4 4、工藝性質、工藝性質混凝土的流動性混凝土的流動性v材料四個性質之間是相互制約、相互聯材料四個性質之間是相互制約、相互聯系的。系的。v三、建筑材料與路橋工程的關系三、建筑材料與路橋工程

8、的關系v1 1、材料是工程結構物的物質基礎：其中材料質量、材料是工程結構物的物質基礎：其中材料質量的好壞直接決定著工程質量的等級。的好壞直接決定著工程質量的等級。v2 2、材料與工程造價之間的密切關系：工程建筑材、材料與工程造價之間的密切關系：工程建筑材料占工程造價的料占工程造價的6060至至7070，甚至，甚至8080，因此，如，因此，如何合理地降低造價、節省開支，均與材料之間有著何合理地降低造價、節省開支，均與材料之間有著密不可分的關系。密不可分的關系。v3 3、新材料與新結構、新工藝之間的關系、新材料與新結構、新工藝之間的關系v用橋梁跨徑的變化及路面材料的變化來分析用橋梁跨徑的變化及路面

9、材料的變化來分析v四、道路建筑材料的檢驗方法和技術標準四、道路建筑材料的檢驗方法和技術標準v（一）檢驗方法（一）檢驗方法v室內、室外及模擬試驗方法。室內、室外及模擬試驗方法。v（二）檢驗內容（二）檢驗內容v包括四個方面包括四個方面v1 1、物理性質試驗；、物理性質試驗；v2 2、力學性質試驗；、力學性質試驗；v3 3、化學性質試驗；、化學性質試驗；v4 4、工藝性質試驗。、工藝性質試驗。v（三）質量檢驗的標準化與技術標準（三）質量檢驗的標準化與技術標準v目前我國建筑材料的標準分為：國家標準、行業標目前我國建筑材料的標準分為：國家標準、行業標準、地方標準和企業標準四個等級。其中：準、地方標準和企

10、業標準四個等級。其中：vGBGB指國家標準指國家標準vJTJJTJ交通部門基本建設方面的規范交通部門基本建設方面的規范vJCJC建材行業標準建材行業標準vSHSH石油化工行業標準石油化工行業標準v五、本課程的要求五、本課程的要求v本課程為考試課、完成學習后將有兩門本課程為考試課、完成學習后將有兩門成績，即理論成績和實操成績。成績，即理論成績和實操成績。v道路建筑材料課在本專業中的位置：是道路建筑材料課在本專業中的位置：是路橋專業的重點課程。路橋專業的重點課程。v課后小結：緒論課是每一門課的開場白，課后小結：緒論課是每一門課的開場白，學生能否對該課程有一個全面、正確的學生能否對該課程有一個全面、

11、正確的認識，關鍵的一點是講好緒論課。認識，關鍵的一點是講好緒論課。第一章第一章 砂石材料砂石材料v課題課題: :石材的技術性質和技術要求石材的技術性質和技術要求v教具用品：相關試驗儀器教具用品：相關試驗儀器 v教學目的教學目的: :了解砂石材料的類別，石料的技術了解砂石材料的類別，石料的技術性質及其應用性質及其應用v重點、難點重點、難點: :石料的物理性質、力學性質石料的物理性質、力學性質第一節第一節 砂石材料的技術性質砂石材料的技術性質v砂石材料按形狀分類砂石材料按形狀分類v1 1）塊狀石料：簡稱石料）塊狀石料：簡稱石料如塊石、片石等；如塊石、片石等；v2 2）粒狀石料：簡稱集料）粒狀石料：

12、簡稱集料v粗集料：如碎石、卵石粗集料：如碎石、卵石v細集料：如砂、石屑細集料：如砂、石屑v砂石材料按來源分類砂石材料按來源分類v1 1）天然石料）天然石料v2 2）人工軋制的集料）人工軋制的集料v3 3）工業冶金礦渣）工業冶金礦渣一、石料的技術性質一、石料的技術性質v1 1、物理性質：、物理性質：v包括物理常數、吸水性和耐候性等。包括物理常數、吸水性和耐候性等。v1 1）物理常數）物理常數v真密度：是石料在規定條件下，烘干石料礦質單真密度：是石料在規定條件下，烘干石料礦質單位體積的質量，用位體積的質量，用 t t 表示。表示。v則則sstvmv因因 固固 v測定方法：李氏比重瓶法測定，將石料磨

13、細至全部測定方法：李氏比重瓶法測定，將石料磨細至全部過過0.25mm0.25mm的篩孔，然后將其裝入比重瓶中，利用已的篩孔，然后將其裝入比重瓶中，利用已知比重的液體置換石料的體積。知比重的液體置換石料的體積。v毛體積密度毛體積密度v測定方法：用靜水稱量法，亦可用蠟封法測定。測定方法：用靜水稱量法，亦可用蠟封法測定。MmsstvMVMvvvminssbv孔隙率孔隙率v2)2)吸水性：指石料在規定條件下吸水的能力。吸水性：指石料在規定條件下吸水的能力。v(1)(1)吸水率：吸水率：202022和大氣壓狀態下，吸和大氣壓狀態下，吸水質量的百分率。水質量的百分率。1001100)/1 (100)1 (

14、1000tbbtsmmvvvvn1001mmmWnv(2)(2)飽水率：飽水率：202022，真空條件下，吸水，真空條件下，吸水質量的百分率質量的百分率v飽水系數當飽水系數當 sr90%sr90%時，抗凍性較差。時，抗凍性較差。v通常認為在常壓下測定的吸水率，此時水分通常認為在常壓下測定的吸水率，此時水分只充填部分孔隙，而當石料開口孔隙內部空只充填部分孔隙，而當石料開口孔隙內部空氣被排空時，水分幾乎充滿開口孔隙的全部氣被排空時，水分幾乎充滿開口孔隙的全部體積。體積。1002mmmWsav3 3）耐候性）耐候性v目前主要考慮抗凍性，常用抗凍性等級目前主要考慮抗凍性，常用抗凍性等級表示，測定經過凍

15、表示，測定經過凍(-15,4h)(-15,4h)、融、融(20(202,4h)2,4h)循環，質量損失不超過循環，質量損失不超過5%5%，抗壓強度不超過，抗壓強度不超過25%25%的次數。的次數。2 2、力學性質、力學性質v1 1）單軸抗壓強度）單軸抗壓強度 v試驗條件要求：試件形狀、尺寸、吸水飽和、加荷試驗條件要求：試件形狀、尺寸、吸水飽和、加荷速度等。速度等。v2 2）磨耗性：指石料抵抗撞擊、邊緣剪力和磨擦等聯）磨耗性：指石料抵抗撞擊、邊緣剪力和磨擦等聯合作用的性質。合作用的性質。v洛杉磯式磨耗試驗洛杉磯式磨耗試驗Y Y標準方法標準方法v5kg5kg石料石料+12+12個個5kg5kg的鋼

16、球，磨的鋼球，磨500500轉轉v測定過測定過2mm2mm或或1.6mm(1.6mm(方篩方篩) )的篩余質量的篩余質量APR 100121mmmQ磨v狄法爾法磨耗試驗狄法爾法磨耗試驗 代用方法代用方法v用用100100塊塊505070mm70mm的試件分兩份，每份磨的試件分兩份，每份磨1000010000轉。轉。v兩種方法相比較，顯然洛杉磯法具有省時、省工，兩種方法相比較，顯然洛杉磯法具有省時、省工，石料按一定規格組成等優點，故能全面反映石料的石料按一定規格組成等優點，故能全面反映石料的磨耗性。磨耗性。v3 3、化學性質、化學性質v按按SiO2SiO2含量，將石料劃分為含量，將石料劃分為v酸

17、性巖酸性巖 SiOSiO2 265% 65% v中性巖中性巖 52%SiO52%SiO2 265%65%v堿性巖堿性巖 SiOSiO2 252%52%v（2 2）石料的技術要求）石料的技術要求v1 1、路用石料的技術分級：分、路用石料的技術分級：分4 4級級v級級最堅強的巖石最堅強的巖石v級級堅強的巖石堅強的巖石v級級中等堅強的巖石中等堅強的巖石v級級較軟的巖石較軟的巖石v2 2、路用石料的技術標準：見下表、路用石料的技術標準：見下表v二、道路和橋涵用石料制品二、道路和橋涵用石料制品v（一）道路用石料制品（一）道路用石料制品v1 1、高級鋪砌用整齊塊石：經精鑿加工而成。、高級鋪砌用整齊塊石：經

18、精鑿加工而成。v2 2、路面鋪砌用整齊塊石：粗鑿成的方塊石或條石。、路面鋪砌用整齊塊石：粗鑿成的方塊石或條石。v3 3、鋪砌用不整齊塊石：又稱拳石，要求頂面為一、鋪砌用不整齊塊石：又稱拳石，要求頂面為一平面，底面與頂面基本平行。平面，底面與頂面基本平行。v4 4、錐形塊石：又稱大塊石，用于路面底基層，是、錐形塊石：又稱大塊石，用于路面底基層，是由片石進一步加工而得的粗打石料。由片石進一步加工而得的粗打石料。v（二）橋梁建筑用主要石料制品（二）橋梁建筑用主要石料制品v1 1、片石：粗打石料，其形狀不限制，但薄片、片石：粗打石料，其形狀不限制，但薄片者不得使用。者不得使用。v2 2、塊石：有兩個較

19、大的平行面、塊石：有兩個較大的平行面v3 3、方塊石：在塊石中選擇形狀比較整齊者稍、方塊石：在塊石中選擇形狀比較整齊者稍加修整。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，砌縫寬度，砌縫寬度小于小于20mm20mm。v5 5、細料石：表面凹凸不大于、細料石：表面凹凸不大于5mm5mm，砌縫，砌縫寬度小于寬度小于15mm15mm。v6 6、鑲面石：一般應選用較好的石料。、鑲面石：一般應選用較好的石料。v課后小結：天然砂石材料在地表分布廣課后小結：天然砂石材料在地表分布廣泛，物理、力學性質好，在工程中被廣泛，物理、力學性質好，在工程中被廣泛應用。泛應用。v石料

20、的技術性質和技術要求是本次課的石料的技術性質和技術要求是本次課的重點內容。重點內容。v課題課題: :細集粒的技術性質v教具用品教具用品: : 相關試驗儀器 v教學目的教學目的: :了解細集料的各項技術性質及測定方法v重點難點重點難點: :細集料的級配、表觀密度及裝填密度三、集料的技術性質三、集料的技術性質v工程上以粒徑的大小為界，通常將集料分為粗集料工程上以粒徑的大小為界，通常將集料分為粗集料及細集料；其中在瀝青混合料中，以及細集料；其中在瀝青混合料中，以2.36mm2.36mm為界，為界，在水泥混凝土中以在水泥混凝土中以4.75mm4.75mm為界。為界。v（一）細集料的技術性質（一）細集料

21、的技術性質v定義：在瀝青混合料中，指粒徑小于定義：在瀝青混合料中，指粒徑小于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，指粒徑小于在水泥混凝土中，指粒徑小于4.75mm4.75mm的天然砂、人的天然砂、人工砂。工砂。v分類：分類：v1 1、天然砂：由巖石在自然條件下風化形成的。、天然砂：由巖石在自然條件下風化形成的。v天然砂通常包括以下幾種類型：天然砂通常包括以下幾種類型：v（1 1）河砂：性質較好，多用。）河砂：性質較好，多用。v（2 2）山砂：含泥量及有機雜質多。）山砂：含泥量及有機雜質多。v（3 3）海砂：混有貝殼和鹽分等有害雜質。）海砂：混有貝

22、殼和鹽分等有害雜質。v2 2、人工砂：由巖石軋碎而成的顆粒，表面有棱角，、人工砂：由巖石軋碎而成的顆粒，表面有棱角，較潔凈，但價格較高，無特殊情況多不采用。較潔凈，但價格較高，無特殊情況多不采用。v上述幾種細集料中，一般工程上多使用河砂。上述幾種細集料中，一般工程上多使用河砂。v1 1、物理性質、物理性質v集料的質量與體積的關系見圖所示：集料的質量與體積的關系見圖所示：體積質量空隙開口孔隙閉口孔隙礦質實體0ViVvVnVsVV0msmmv圖中：圖中：mm集料的總質量（集料的總質量（g g）；）；vm ms s集料中礦質實體質量（集料中礦質實體質量（g g）；）；vVV集料的總體積（集料的總體積

23、（cmcm）；）；vVsVs集料中礦質實體的體積（集料中礦質實體的體積（cmcm）；）；vVnVn集料中閉口孔隙的體積（集料中閉口孔隙的體積（cmcm）；）；vViVi集料中開口孔隙的體積（集料中開口孔隙的體積（cmcm）；）；vVvVv集料中空隙的體積（集料中空隙的體積（cmcm）；）；vV V0 0集料中孔隙的體積（集料中孔隙的體積（cmcm）；）；v（1 1）表觀密度）表觀密度v測定方法：比重瓶法測定方法：比重瓶法v（2 2）毛體積密度）毛體積密度v（3 3）松方密度）松方密度裝填密度：堆積密度（松裝密裝填密度：堆積密度（松裝密度）、緊裝密度度）、緊裝密度v（4 4）空隙率）空隙率ans

24、savmvvmvmvvvvmvinssvmvvvmsinssb001001anv2 2、級配、級配v用篩分法測定砂的級配；標準篩如下用篩分法測定砂的級配；標準篩如下v5 5、2.52.5、1.251.25、0.630.63、0.3150.315、0.16mm(0.16mm(圓孔圓孔) )v4.754.75、2.362.36、1.181.18、0.60.6、0.30.3、0.15mm(0.15mm(方孔方孔) )v篩分后，計算相關參數如下：篩分后，計算相關參數如下：v（1 1）分計篩余百分率）分計篩余百分率v（2 2）累計篩余百分率）累計篩余百分率v（3 3）通過百分率）通過百分率100Mmai

25、iiiaaaA 21iiAp100振篩機振篩機v3 3、粗度、粗度v砂的粗度分類砂的粗度分類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細砂細砂:Mx=2.2:Mx=2.21.61.675. 475. 415. 03 . 06 . 018. 136. 21005)(AAAAAAAMxv課后小結：細集料主要指砂，它廣泛應課后小結：細集料主要指砂，它廣泛應用于水泥混凝土及瀝青混合料中，學生用于水泥混凝土及瀝青混合料中，學生必須掌握好其各項技術指標、測定方法必須掌握好其各項技術指標、測定方法及技術標準，從而達到保證材料質量的及技術標準，從而達

26、到保證材料質量的目的。目的。 課題課題: :粗集粒的技術性質粗集粒的技術性質v教具用品教具用品 :相關試驗儀器 v教學目的教學目的: :了解粗集料的物理、力學性質的含義及測定、評價方法v重點難點重點難點: :粗集料的表觀密度、堆積密度及篩分試驗v三、集料的技術性質三、集料的技術性質v（二）粗集料的技術性質（二）粗集料的技術性質v1 1、物理性質：粗集料內部結構特征與細集料的一、物理性質：粗集料內部結構特征與細集料的一致，故其質量與體積之間的關系圖與細集料的一致，故其質量與體積之間的關系圖與細集料的一致，下列各符號的含義亦與細集料的相同。致，下列各符號的含義亦與細集料的相同。v1 1）物理常數）

27、物理常數v（1 1）表觀密度）表觀密度nssavvmv用吊籃法測定：用吊籃法測定：v1 1、試樣取料量由集料最大粒徑確定、試樣取料量由集料最大粒徑確定v2 2、須做兩次平行試驗、須做兩次平行試驗v3 3、平行試驗容許誤差為、平行試驗容許誤差為0.02g/m0.02g/m3 3v4 4、試樣須浸水、試樣須浸水24h24hv(2)(2)毛體積密度毛體積密度v（3 3）松方密度）松方密度v堆積密度堆積密度v振實密度振實密度用于水泥混凝土用于水泥混凝土v搗實密度搗實密度用于瀝青混合料用于瀝青混合料v（4 4）空隙率）空隙率inssbvvvmvinssvvvvm001001anv2 2）級配）級配v（1

28、 1）篩分試驗標準及取樣量）篩分試驗標準及取樣量公稱公稱量大量大粒徑粒徑（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 試樣質試樣質量不少量不少于（于（kgkg） 10 10 8 85 54 42.52.52 21 11 10.50.5v(2)(2)篩分試樣須備兩份：水洗法（混凝土可省去水篩分試樣須備兩份：水洗法（混凝土可省去水洗法）、干篩法洗法）、干篩法v（3 3）必須除去超粒徑部分顆粒后，再進行篩分試）必須除去超粒徑部分顆粒后，再進行篩分試驗驗v（4 4）有關參數計

29、算）有關參數計算v通過通過0.0750.075篩孔的集料含量篩孔的集料含量v分計篩余百分率分計篩余百分率v累計篩余百分率累計篩余百分率100121075. 0mmmp100100075. 0pmmaioiiiaaaA 21碎石標準篩碎石標準篩v通過百分率通過百分率v3)3)堅固性堅固性v用用NaNa2 2SOSO4 4溶液干濕循環溶液干濕循環5 5次后，測定試樣質量損失。次后，測定試樣質量損失。v2 2、力學性質：壓碎值、磨耗度、抗滑表層三項指、力學性質：壓碎值、磨耗度、抗滑表層三項指標標v1 1）粗集料壓碎值）粗集料壓碎值v瀝青路面：取試樣：粒徑瀝青路面：取試樣：粒徑13.2mm13.2mm

30、16mm16mm；質量；質量 3kg3kg；在；在400kN400kN的壓力下，持續加壓的壓力下，持續加壓10min10min后，將試后，將試樣過樣過2.36mm2.36mm篩，稱其篩余質量。篩，稱其篩余質量。iiAp100壓碎指標儀壓碎指標儀v混凝土路面混凝土路面v取試樣：粒徑取試樣：粒徑10mm10mm20mm20mm；質量；質量 2.5kg2.5kg；在；在3 35min5min內加壓至內加壓至200kN200kN，保持，保持5s5s，將試樣過，將試樣過2.5mm2.5mm篩，篩，稱其通過篩的質量。稱其通過篩的質量。v 壓碎值計算公式如下：壓碎值計算公式如下：v式中：式中： 壓碎值壓碎值

31、v m m0 0 試樣總質量試樣總質量v m m1 1 試樣通過試樣通過2.36mm2.36mm篩孔的質量篩孔的質量10001mmQaaQv2 2）粗集料磨光值）粗集料磨光值v測定方法：先將試樣磨光，再測定擺值，測定方法：先將試樣磨光，再測定擺值，經換算后得磨光值經換算后得磨光值PSVPSVv要求：要求：v一級公路、高速公路一級公路、高速公路 PSVPSV4242v其它公路其它公路 PSVPSV3535v3 3）粗集料的沖擊值）粗集料的沖擊值AIVAIVv測定方法：測定方法：v將將9.59.513.2mm13.2mm的試樣，分三層裝入試的試樣，分三層裝入試模，用模，用13.75kg13.75k

32、g的錘，自的錘，自380mm380mm處自由落處自由落下，連續沖擊下，連續沖擊1515次后，過次后，過2.36mm2.36mm的篩，的篩，用下式計算沖擊值用下式計算沖擊值AIVAIV：1001mmAIVv式中：式中：AIVAIV 集料沖擊值集料沖擊值vm m1 1 試樣過篩質量試樣過篩質量vm m 試樣總質量試樣總質量v4 4）集料磨耗值）集料磨耗值AAVAAVv測定方法：測定方法：v用集料按一定的方法排列并固定，用磨耗儀磨用集料按一定的方法排列并固定，用磨耗儀磨500500圈，用下式計算集料磨耗值：圈，用下式計算集料磨耗值：SmmAAV)(321v課后小結：粗集料主要指碎石，它廣泛課后小結：

33、粗集料主要指碎石，它廣泛應用于水泥混凝土及瀝青混合料中，學應用于水泥混凝土及瀝青混合料中，學生必須掌握好其各項技術指標、測定方生必須掌握好其各項技術指標、測定方法及技術標準，從而達到保證材料質量法及技術標準，從而達到保證材料質量的目的。的目的。課題課題: :礦質混合料的組成設計礦質混合料的組成設計v教具用品教具用品: : 相關試驗儀器相關試驗儀器 v教學目的教學目的: :了解礦質混合料的組成設計原理及了解礦質混合料的組成設計原理及設計方法設計方法v重點難點重點難點: :圖解法及級配曲綫的繪制圖解法及級配曲綫的繪制第二節第二節 礦質混合料的組成設計礦質混合料的組成設計v礦質混合料顆粒級配應滿足的

34、基本要求：礦質混合料顆粒級配應滿足的基本要求：v1 1、最小空隙率：即使不同粒徑的各級礦質集料按、最小空隙率：即使不同粒徑的各級礦質集料按一定的比例搭配后，應有最大密實度。一定的比例搭配后，應有最大密實度。v2 2、最大磨擦力：各級礦質集料在進行比例搭配時，、最大磨擦力：各級礦質集料在進行比例搭配時，應使各級集料排列緊密，形成一個多級空間骨架結應使各級集料排列緊密，形成一個多級空間骨架結構，且具有最大的摩擦力。構，且具有最大的摩擦力。v礦質混合料組成設計內容：礦質混合料組成設計內容：v1 1、級配理論和級配范圍的確定、級配理論和級配范圍的確定v2 2、基本組成的設計方法、基本組成的設計方法v一

35、、礦質混合料的級配理論一、礦質混合料的級配理論v（一）級配類型（一）級配類型v先講級配曲線先講級配曲線v1 1、連續級配、連續級配v是采用標準篩對某一混合料進行篩分試驗，所得級是采用標準篩對某一混合料進行篩分試驗，所得級配曲線平順圓滑，具有連續性。配曲線平順圓滑，具有連續性。v2 2、間斷級配、間斷級配v是在礦質混合料中剔除其中一個分級或幾個分級而是在礦質混合料中剔除其中一個分級或幾個分級而形成的不連續的混合料。形成的不連續的混合料。v（二）級配理論（二）級配理論v最大密實度曲線理論最大密實度曲線理論Y Y連續級配連續級配v粒子干涉理論粒子干涉理論Y Y連續、間斷級配連續、間斷級配v1 1、富

36、勒理論、富勒理論v2 2、泰波理論、泰波理論v通常取通常取 n=0.3n=0.30.60.6Ddpkdp1002nDdp100v3 3、我國簡化公式、我國簡化公式v一般取一般取i=0.7i=0.70.80.8vx x為級數為級數 當當d=Dd=D時時,x=1,x=1v 當當d=1/2Dd=1/2D時時,x=2,x=2v 當當d=1/4Dd=1/4D時時,x=3,x=3v4 4、魏矛斯粒子干涉理論、魏矛斯粒子干涉理論 1100 xipDDDt1310v二、級配曲線范圍的繪制二、級配曲線范圍的繪制v必須采用半對數坐標即橫坐標用對數坐標（解釋原必須采用半對數坐標即橫坐標用對數坐標（解釋原因）因）v建

37、立對數坐標的方法：建立對數坐標的方法：v1 1、先求出各顆粒粒徑的對數、先求出各顆粒粒徑的對數v2 2、求出各顆粒粒徑間的對數間距、求出各顆粒粒徑間的對數間距 ，并計算出各顆粒對數間距的總和并計算出各顆粒對數間距的總和idlog1loglogiidd1loglogiiddv3 3、求出間距系數、求出間距系數K Kv4 4、選定橫坐標長度，各顆粒間距、選定橫坐標長度，各顆粒間距v5 5、計算出各顆粒粒徑在橫坐標上的位置、計算出各顆粒粒徑在橫坐標上的位置v6 6、確定橫坐標，以、確定橫坐標，以PiPi為縱橫坐標，即為對為縱橫坐標，即為對數坐標數坐標v7 7、建立好坐標后，畫級配范圍、建立好坐標后，

38、畫級配范圍11lglglglgiiiiddddKKLLiv三、礦質混合料的組成設計方法三、礦質混合料的組成設計方法v設計依據：各種集料的篩分結果設計依據：各種集料的篩分結果v按規范要求的級配范圍即標準級配按規范要求的級配范圍即標準級配v1 1、試算法、試算法v因目前工程單位用的較多的是圖解法，因目前工程單位用的較多的是圖解法，故試算法由學生自習。故試算法由學生自習。v2 2、圖解法、圖解法 v又稱修正平衡面積法，是目前工程單位用的較多的又稱修正平衡面積法，是目前工程單位用的較多的一種方法。一種方法。v步驟繪制級配曲線圖步驟繪制級配曲線圖v 確定各種集料的用量比例：兩線相疊、兩線確定各種集料的用

39、量比例：兩線相疊、兩線相接、兩線相離。相接、兩線相離。v 校核及調整校核及調整v作業：完成第一章課后習題第一至第三個題的計算作業：完成第一章課后習題第一至第三個題的計算v課后小結：礦質混合料級配的好壞，直課后小結：礦質混合料級配的好壞，直接地影響著水泥混凝土或瀝青混合料的接地影響著水泥混凝土或瀝青混合料的技術性質，因此學生必須掌握礦料的級技術性質，因此學生必須掌握礦料的級配理論及設計方法。圖解法是本次課的配理論及設計方法。圖解法是本次課的重點。重點。課題課題: :無機膠凝材料無機膠凝材料v教具用品教具用品 : :樣品樣品 v教學目的教學目的: :了解石灰、石膏等常用無機了解石灰、石膏等常用無機

40、氣硬膠凝材料氣硬膠凝材料v重點難點重點難點: :石灰、石膏的技術性質和用石灰、石膏的技術性質和用途途v概述概述v定義：能夠通過自身的物理化學作用，從漿體變成定義：能夠通過自身的物理化學作用，從漿體變成堅硬的固體，并能把散粒或塊塊材料膠結成為一個堅硬的固體，并能把散粒或塊塊材料膠結成為一個整體的材料，稱為膠凝材料整體的材料，稱為膠凝材料v分類分類v1 1、按化學成分、按化學成分v有機膠凝材料：如瀝青類、橡膠類等；有機膠凝材料：如瀝青類、橡膠類等；v無機膠凝材料：如石灰、石膏、水泥等。無機膠凝材料：如石灰、石膏、水泥等。v2 2、無機膠凝材料按硬化條件、無機膠凝材料按硬化條件v氣硬性膠凝材料：只能

41、在大氣中硬化，并氣硬性膠凝材料：只能在大氣中硬化，并且只能在大氣中保持一定的強度。且只能在大氣中保持一定的強度。v如石灰、石膏。如石灰、石膏。v水硬性膠凝材料：既能用在大氣中，又能水硬性膠凝材料：既能用在大氣中，又能用在水中的膠凝材料。用在水中的膠凝材料。v典型的代表是水泥。典型的代表是水泥。 第一節第一節 石灰石灰v一、石灰的生產工藝概述一、石灰的生產工藝概述v主要原料：石灰石，其主要化學成分主要原料：石灰石，其主要化學成分CaCOCaCO3 3和和MgCOMgCO3 3以及雜質以及雜質v生產過程：生產過程：CaCOCaCO3 3在在10001000下加熱生成下加熱生成CaOCaO和和COC

42、O2 2v生石灰分類生石灰分類v1 1、優質生石灰：、優質生石灰：v潔白或帶灰色，密度輕，一般潔白或帶灰色，密度輕，一般8008001000kg/m1000kg/m3 3v2 2、過火石灰：、過火石灰：v水化速度慢，體積膨化，產生水化速度慢，體積膨化，產生“崩裂崩裂”現象，過火石灰表面有裂縫或玻璃狀的現象，過火石灰表面有裂縫或玻璃狀的外殼，體積收縮明顯，顏色呈灰黑色，外殼，體積收縮明顯，顏色呈灰黑色，密度大密度大v3 3、欠火石灰：含有未燒透的內核，效、欠火石灰：含有未燒透的內核，效率低，粘結力差，顏色呈深灰色。率低，粘結力差，顏色呈深灰色。v二、石灰的熟化二、石灰的熟化v1 1、熟化過程、熟

43、化過程vCaO+HCaO+H2 2O Ca(OH)O Ca(OH)2 2+64.9KJ/mol+64.9KJ/molv熟化過程應注意加水量、安全、燒傷、燙傷等熟化過程應注意加水量、安全、燒傷、燙傷等v2 2、有關陳伏的概念、有關陳伏的概念v石料熟化后，必須在隔絕空氣的條件下，放置兩個石料熟化后，必須在隔絕空氣的條件下，放置兩個星期以上的時間，方可使用。星期以上的時間，方可使用。v這個過程叫做陳伏。石灰陳伏的目的是為了消除過這個過程叫做陳伏。石灰陳伏的目的是為了消除過火石灰的危害。火石灰的危害。v3 3、加水量不同，將會得到不同的熟石灰、加水量不同，將會得到不同的熟石灰v熟石灰粉：加水適量，消化

44、不結團熟石灰粉：加水適量，消化不結團v石灰膏：加水量較多，熟石灰呈半固態。石灰膏：加水量較多，熟石灰呈半固態。v石灰乳：加水量更多一些，熟石灰呈流態。石灰乳：加水量更多一些，熟石灰呈流態。v4 4、將生石灰磨細成生石灰粉，則可不必預先、將生石灰磨細成生石灰粉，則可不必預先熟化、陳狀，可直接使用，可節約場地，改熟化、陳狀，可直接使用，可節約場地，改善施工環境，但成本高，存期不能過長善施工環境，但成本高，存期不能過長v三、石灰的硬化三、石灰的硬化v1 1、干燥硬化和結晶硬化、干燥硬化和結晶硬化v石灰中水分不斷揮發，形成熟石灰結晶。石灰中水分不斷揮發，形成熟石灰結晶。v在該過程中，石灰強度增長不明顯

45、在該過程中，石灰強度增長不明顯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該反應必須有水分存在時才能進行，且反應該反應必須有水分存在時才能進行，且反應速度緩慢速度緩慢v四、石灰的技術要求和技術標準四、石灰的技術要求和技術標準v（一）技術要求（一）技術要求v1 1、有效、有效CaOCaO和和MgOMgO的含量的含量v2 2、生石灰產漿量和未消化顆粒含量、生石灰產漿量和未消化顆粒含量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、消石灰粉游離水含量、消石灰粉游離水含量 游離水可使石灰碳化，游離水可使石灰碳化，從而影響質量從而影響質量v5 5、細度：用、細度：用0.9mm0.9mm及及0.125mm0.125mm的篩進行篩分試驗，的篩進行篩分試驗，測定篩余量測定篩余量v（二）石灰的技術標準（二）石灰的技術標準v見教材中表見教材中表2-12-1、2-22-2、2-32-3、2-42-4v五、石灰的應用及儲存五、石灰的應用及儲存v（一）石灰的特點（一）石灰的特點v1 1、可塑性好、可塑性好v2 2、強度低：、強度低：28d28d的強度只有的強度只有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、體積收縮大、體積收縮大v水分揮發，體積收縮，故石灰一般不宜單獨使用，水分揮發，體積收縮，故石灰一般不宜單獨使用，必須摻入骨料（如砂）或纖維材料等，起到抗收縮必須摻入骨料（如砂）或纖維材料等，起到抗收縮開裂的作用開裂的作用v（二）石灰的應用（二）石灰的應用v1 1、制作石灰乳：作用室內粉刷涂料、制作石灰乳：作用室內粉刷涂料v2 2、配制砂漿：一般不用消石灰粉、配制砂漿：一般不用消石灰粉v3 3、配制灰土或三合土：是良好的建筑物基礎和道、配制灰土或三合土：是良好的建筑物基礎和道路熱層路熱層v（三）石灰的儲存（三）石灰的

48、儲存v1 1、防潮，不同易燃物品混存、混運、防潮，不同易燃物品混存、混運v2 2、如需要較長時間貯存生石灰，則應將其消化后、如需要較長時間貯存生石灰，則應將其消化后存放，并使表面隔絕空氣，以防碳化。存放，并使表面隔絕空氣，以防碳化。v課后小結：石灰及石膏均是無機結合料，課后小結：石灰及石膏均是無機結合料，屬氣硬性材料，只能用于大氣中，而不屬氣硬性材料，只能用于大氣中，而不能用于水中。能用于水中。w課題課題:水泥水泥 教具用品教具用品: 相關試驗儀相關試驗儀器器 w教學目的教學目的:了解水泥的常見品種、水泥生產制了解水泥的常見品種、水泥生產制造過程及主要礦物成分造過程及主要礦物成分w重點難點重點

49、難點:水泥的主要礦物成分特征及其對水水泥的主要礦物成分特征及其對水泥技術性質的影響泥技術性質的影響22 水泥 w水泥概述w1、水泥歷史不長，只100多年的歷史，但發展驚人w2、水泥品種w1）按化學成分為：w硅酸鹽類水泥 w 有六大類：硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、復合硅酸鹽水泥。w鋁酸鹽類水泥w無熟料（少熟料）類水泥w2）按用途分為：w普通水泥w特殊水泥w目前，在道路工程中，仍以硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥為主，故本節著重介紹這兩個品種的水泥。此外，由于道路路面對水泥的特殊要求，近年來已生產了道路水泥。w特殊水泥是為了滿足一些特殊工程所生產的水泥

50、，如：快硬水泥、早強水泥、膨脹水泥等。w一、硅酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥w定義：凡由硅酸鹽水泥熟料、05%的石灰石或粒化高爐礦渣，適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥。即國外的波特蘭水泥 Portland cement 分為不摻混合材料PI和摻不超過5%混合材料PIIw(一)硅酸鹽水泥生產工藝概述w1、生產原料w石灰質原料 提供CaOw粘土質原料 提供SiO2 Al2O3 Fe2O3等w校正材料 一般為鐵礦，用來補充原材料中鐵質的不足。w2、生產工藝w按比例配生料并磨細w將以上三種原材料按一定的比例配好，并并磨細制成生產水泥的生料。w窯中煅燒至1450C，形成熟料。w在高溫煅燒過程中

51、，原材料之間發生化學反應，生成各種有用物質，尤其是1450C時最關鍵，它是水泥中最重要的成分硅酸三鈣生成的溫度。w加入石膏磨細制成水泥。w即“兩磨一燒”。w（二）硅酸鹽水泥的化學成分與礦物組成w1、硅酸鹽水泥的礦物組成w原料 礦物組成w石灰質 CaO 3 CaO SiO2 C3Sw粘土質 SiO2 2 CaO SiO2 C2Sw Al2O3 2 CaO Al2O3 C3Aw Fe2O3 4 CaO Al2O3 Fe2O3 C4AFw2、水泥熟料主要礦物組成的性質wC3S是主要成分，含量50%左右，水化速度快，水化熱高，且早期強度高，水化物對水泥早期強度和后期強度起主要作用。wC2S含量1040

52、%，水化速度慢，水化熱低，早期強度低，后期強度高，耐化學侵蝕性和干縮性較好。wC3A含量在15%以下，水化速度最快，水化熱最高，耐化學侵蝕性差，干縮性大。wC4AF含量515%，水化速度較快，水化熱較高，強度 低，但對于抗折強度起重要作用，耐化學侵蝕性好，干縮性小。w3、水泥熟料主要成分特性比較（由高至低排列）w1）反應速度 C3A C3S C4AF C2Sw2）釋熱量 C3A C3S C4AF C2Sw3）強度 C3S C2S C3A不高 C4AF對抗強度有利w4）耐侵蝕性 C4AF C2S C3S C3Aw5）干縮性 C3A最大 C3S居中 C4AF C2S最小 w4、礦物組成對水泥性能的

53、影響w不同的礦物成分，表現出不同的特性。水泥是由多種礦物成分組w成的，改變各種礦物成分的含量比例以及它們之間的匹配，則可w以生產出性能各異的水泥。如：w大壩水泥：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高強水泥：提高C3S的含量。w課后小結：水泥的發展歷史只有100多年，但是由于其自身的良好工程性質，因而被普遍地應用于種類建筑物中。本次課重點學習水泥的礦物組成、特點及其對水泥的技術性質的影響。100cwmmPv課題課題: 穩定土穩定土 教具用品教具用品: 無無 v教學目的教學目的:了解穩定土的組成材料的種類及了解穩定土的組成材料的種類及技術性質與組

54、成設計技術性質與組成設計v重點難點重點難點:穩定土的強度試驗方法及結合料穩定土的強度試驗方法及結合料劑量確定方法劑量確定方法v一、概述v1、定義：穩定土是在粉碎的或原來松散的土中，摻入足量的石灰、水泥、工業廢渣、瀝青及其它材料后，經拌合、壓實及養生后，得到的具有較高后期強度，整體性和水穩定性均較好的一種材料。v2、適用范圍：v適用于路面的基層及底基層，不適用于路面的面層。v3、分類：按所用結合料可分為以下幾種：v 1）、石灰穩定土；v 2）、水泥穩定土；v 3）、瀝青穩定土；v 4）、石灰穩定工業廢渣；v 5）、綜合穩定土等v二、穩定土材料的組成v（一）穩定土的基本材料v組成穩定土的基本材料是

55、土，一般規定土的液限不大于40%，塑性指數不大于20%，且級配良好。v（二）穩定土的外摻材料v1、石灰v各種化學組成的石灰均可用于穩定土，石灰的最佳劑量，對粘性土和粉性土為干v土重的8%16%，對砂性土為干土重的10%18%。v石灰的穩定效果：可使土粒膠結成整體，密實性提高，水穩定性提高，強度提高。v2、水泥v各種水泥均可都可用于穩定土，通常情況下硅酸鹽水泥比鋁酸鹽水泥的穩定效果好。在保證質量的前提下，應盡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，又能與石灰反應，生成起膠結作用的產物，從而達到改善穩定土的水穩定性、提高強度與密實度的目的。v4、瀝青v各種瀝青，包括：石油

56、瀝青、煤瀝青、乳化瀝青、瀝青膏漿等均可用于拌合穩定土。一般情況下多用液體瀝青。v瀝青加入土或集料中，可分兩種類型：v結構瀝青：有利于提高瀝青穩定土的水穩定與強度。v自由瀝青：在穩定土壓實時起潤滑和填充的作用。v（一）、強度v1、強度形成原理v（1）、離子交換作用v所謂離子交換作用是指穩定劑中高價陽離子在一定的條件下替換土中某些低價金屬離子等的作用。通過離子交換，使土粒凝聚而增強了粘聚力，并使其水穩定性提高。能發生離子交換作用的穩定劑有石灰、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產物Ca(OH)2吸咐空氣中的CO2氣體，生成

57、碳酸鈣的過程，其化學反應式如下：vCa(OH)2+CO2+nH2OCaCO3.+ (n+1)H2Ov（3）、結晶作用v當土中Ca(OH)2濃度達到一定程度時，Ca(OH)2即會由飽和溶液轉變成過飽和溶液，形成晶體，其化學反應式如下：vCa(OH)2+nH2OCa(OH)2. nH2Ov由此作用，使土的密實度得以改善，強度提高，水穩定性也因晶體Ca(OH)2溶解度比非晶體Ca(OH)2小而改善。v（4）、火山灰反應v火山灰反應指活性SiO2和Al2O3在Ca(OH)2激發下產生的化學反應，生成類似硅酸鹽水泥的水化產物，即水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣的過程，其反應式如下：vmCa(OH)2+SiO2+(

58、n-1)H2O mCaO.SiO2. nH2OvmCa(OH)2+ Al2O3+(n-1)H2O mCaO. Al2O3 nH2Ov（5）、硬凝反應v此作用主要是水泥水化生成膠結性很強的各種物質，能夠將松散的顆粒膠結成整體材料，提高材料的穩定性能。v（6）、吸咐作用v某些穩定劑加入土中后能吸咐于土顆粒表面，使土顆粒表面具有憎水性或使土顆粒表面粘結性增加，如瀝青材料。v2、影響穩定土強度的因素v（1）、土質v對于石灰穩定土和石灰粉煤灰穩定土，用塑性指數為10%20%的粘性土較適宜，不適宜用塑性指數小于10%的低塑性土及重粘土。v對于水泥穩定土，可用各種砂礫、粉土和粘土，但級配良好的粗、中顆粒的土

59、比單純粘性土較適宜。v（2）、穩定劑品種及用量v當采用石灰穩定劑時，必須測定石灰中有效氧化鈣和氧化鎂的含量，宜用技術等級為3級以上的石灰。v用水泥穩定時，硅酸鹽水泥比鋁酸鹽水泥效果好一些，不宜采用快硬或早強水泥。v水泥穩定土的強度隨水泥劑量增加而增加，石灰穩定土的強度則存在一個最佳石灰劑量值，超過或低于此值，石灰穩定土的強度則降低。v（3）、含水量v存在一個最佳含水量。v（4）、密實度v希望密實度越大越好。v（5）、施工時間長短的影響v主要針對水泥穩定土，要求其從開始加水到完全壓實的時間盡可能短，一般不要超過6h。v（6）、養生條件v穩定土必須在適當的溫度、濕度下養護，其強度才會不斷提高。v（

60、二）、穩定土材料的變形性能v1、縮裂特性v干縮：隨著無機結合料穩定土強度的不斷形成，水分逐漸消耗以及蒸發，體積發生收縮，收縮變形受到約束時，逐漸產生裂縫，即為干縮裂縫。v溫縮：無機結合料穩定土具有熱脹冷縮性質，隨著氣溫的降低，穩定土會產生冷卻收縮變形，收縮變形受到約束時，逐漸形成裂縫，即為溫縮裂縫。v2、裂縫防治措施v（1）、改善土質：穩定土用土越粘，則縮裂越嚴重。v（2）、控制含水量及壓實度。v（3）、摻加粗粒料。v（三）穩定土材料的疲勞特性v石灰粉煤灰穩定材料的抗疲勞性能優于水泥砂礫，但水泥穩定土的強度因素對提高疲勞壽命也有利。v（四）、穩定土材料水穩定性和冰凍穩定性v可用浸水強度試驗和凍