长安大学道路工程材料复习总结

第一章 石料和集料 真实密度：在规定条件下烘干石料矿质单体真实体积（含开口闭口孔隙）的质量。 毛体积密度：规定条件下烘干石料包括孔隙在内的单位体积固体材料的质量。 孔隙率：开口和闭口孔隙体积和占岩石式样总体积的百分比。 吸水率：在规定条件下试件最大吸水质量与烘干试件质量之比。 饱和吸水率：在强制条件下试件最大吸水质量与烘干试件质量之比。 单轴抗压强度：将石料制成规定的标准试件经保水处理后在单轴受压并按规定加载条件下达到极限破坏时的单位承压面积的强度。 耐久性：在承受干湿冻融等环境条件，交通条件的变化而不老化不劣化的抵抗能力。

表观密度：在规定条件下烘干石料矿质单体单位表观体积（包括闭口空隙在内的矿物实体的体积）的质量。

堆积密度：单位体积（含物质颗粒固体及其闭口开口孔隙及颗粒间空隙体积）的质量。

压碎值：集料在连续增加的荷载作用下抵抗压碎的能力 磨光值：反映集料抵抗轮胎磨光作用能力的指标

冲击值：反映集料抵抗多次连续重复冲击荷载作用的能力 磨耗值：反映集料抵抗车轮撞击及磨耗的能力 集料的级配：集料中个组成颗粒的分级和搭配 第二章 无机结合料 水化：块状生石灰与谁相遇后迅速崩解成高度分散的氢氧化钙细粒并放出大量热量。 过烧：由于加水过慢水量过少而消解速度比较快时已经消化的石灰颗粒生成氢氧化钙包裹住没有消化的石灰使其不易消化的现象。 过冷：由于加水速度过快或水量过多而消化速度又比较慢时，则发热量较少水温过低，使其未消化颗粒增加的现象。

硬化包括：干燥硬化（滞留在空隙中的水产生毛细管压力，形成附加强度，氢氧化钙在饱和溶液中结晶析出产生结晶强度）和碳酸化（在有水的条件下，氢氧化钙和空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙晶体）

水泥按水硬性分为：硅酸盐水泥，铝酸盐水泥，硫酸盐水泥，铁铝酸盐水泥 按性质用途分：通用水泥，专用水泥，特种水泥

普通硅酸盐水泥的主要成分：氧化钙，氧化镁，氧化铁和氧化铝 主要矿物组成：硅酸二钙，硅酸三钙， 铝酸三钙和铁铝酸四钙

其中由于铝酸三钙和铁铝酸四钙与氧化镁和碱等从1200-1280度开始逐渐熔融成为液相以促进硅酸三钙的形成，故也称为溶剂矿物。

硅酸三钙遇水反应速度快。水化热高，对早期和晚期的强度其主要作用。 硅酸二钙遇水反应较慢水化热低，主要对后期强度起作用，耐化学腐蚀性和干缩性好

铝酸三钙遇水反应最快水化热最高，对早期强度有一定作用，耐化学腐蚀性差，干缩性大

铁铝酸四钙对水泥抗折强度有重要作用，耐磨性耐化学腐蚀性好，干缩性小 水化过程：

诱导前期：迅速水化放出大量热量

诱导期：水化反应相对减弱，放热速度显著降低 加速期：水化反应重新加快，出现第二个放热高峰

减速期：在硅酸三钙周围形成水化物微结构层阻碍水化反应，水化速度降低 稳定期：形成密实结构，水化速度降低，水泥石强度增大

水泥凝结硬化：随时间推移水泥浆逐渐失去塑性形成坚硬水泥石的过程。 包括四个阶段：初始反应期，诱导期，凝结期，硬化期 技术性质：

氧化镁：引起水泥安定性不良的重要原因，含量不宜超过0.5% 三氧化硫：引起水泥石体积膨胀，不宜超过3.5%

烧失量：指的是水泥在一定温度时间内加热后烧失的数量 不溶物：会影响到水泥的活性

碱：与某些集料反应使混凝土产生膨胀开裂甚至破坏，含量不宜超过0.6%

细度：水泥颗粒的粗细程度。越细则与水接触面积越大，水化速度越大，早期强度越高，但过细会导致硬化后收缩变形大，水泥石发生裂缝的可能性增加。 标准稠度：用标准法维卡仪测定，以试杆沉入净浆距底板6mm加减1mm时的

稠度，而此时的用水量为标准稠度用水量。

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。

体积安定性：反应水泥浆在凝结硬化、过程中的体积膨胀变形的均匀程度。 引起安定性不良的原因：水泥中含有过量的游离氧化钙，游离氧化镁或掺入的石膏过量

技术标准：凡是氧化镁，三氧化硫，初凝时间，安定性中的任何一项不符合标准规定的均为废品，凡是细度，烧失量，终凝时间和混合财掺量超过最大限度或强度低于商品强度等级的指标时，均为不合格产品。废品严禁使用。 水泥石的腐蚀：淡水腐蚀，硫酸盐腐蚀，镁盐腐蚀和碳酸盐腐蚀

腐蚀的防止：选用硅酸二钙含量低的水泥，可提高耐淡水侵蚀能力。选用铝酸三钙含量低的水泥，可提高抗硫酸盐侵蚀能力。选用掺混合材的水泥，可提高水泥石抗腐蚀能力。在施工中合理选择水泥混凝土配合比，降低水灰比，改善集料级配等措施提高其密实度以减少腐蚀。在混凝土表面敷设一层耐腐性强且不透水的保护层。 其他水泥：

道路水泥：抗折强度好，耐磨性好，干缩性好，抗冲击性好，适用于道路路面，机场跑道，城市广场等。可减少裂缝磨耗病害，延长使用寿命。

第三章 有机结合料

三组分分析法：油份，树脂，沥青质

四组分析法：沥青质，饱和分，芳香分，胶质 化学组分对其性质的影响

沥青质和胶质含量越高，针入度值越小，稠度越大，软化点越高，饱和分含量越高针入度越大，稠度越小，软化带你越低。 石油沥青胶体结构：

溶胶型结构：流动性和塑性较好，开裂后自行愈合能力强，但高温稳定性差。 凝胶型结构：弹性和黏性较高，温度敏感性较小，开裂后自行愈合能力差，流动性和塑性低

溶-凝胶型结构：高温时具有较低的感温性，低温时又有较好的变形能力。 技术性质

沥青中除沥青质使沥青密度增大外，其他组分都使其密度降低。 粘滞性：沥青在外力作用下抵抗变形的能力 沥青相对粘度

针入度，针入度值越大表明沥青越软

沥青标准粘度实验：在相同的温度和相同的流孔条件下，流出时间越长，表示粘度越大。

软化点：软化点越高表明沥青的耐热性越好，即高温稳定性越好。既是反应沥青材料感温性的一个指标，也是沥青粘度的一种量度。 沥青低温性能

延性：当沥青收到外力拉伸作用时，所能承受的塑性变形的总能力。通常延度大的沥青不宜产生裂缝，并可减少摩擦噪声。

沥青的感温性的表示方法：针入度指数（PI）法，针入度-粘度指数（PVN）法。 加热稳定性：沥青在叫加热过程中，会发生轻质馏分挥发，氧化，裂化，聚合等一系列物理及其化学变化，使其化学组成和性质发生改变。 沥青的粘弹性：在低温时表现为弹性高温时为黏性，在相当宽的温度范围内表现为粘性和弹性共存，是一种典型的粘弹性物体。 安全性：

闪点：混合气体产生闪光是的温度

燃点：混合气体与火接触能持续燃烧5s以上时的沥青温度。 改性沥青

改性沥青可以改善的性能：提高高温抗变形能力、增强沥青路面抗车辙能力、提高沥青弹性性能、改善其抗低温和抗疲劳开裂性能、改善沥青和矿料的粘附性，提高沥青抗老化能力

常用的聚合物改性沥青：丁苯橡胶（SBR）和氯丁橡胶（CR）

改性机理：橡胶吸收沥青中的油分产生膨胀，改善了沥青的胶体结构，使得粘度等指标得以提高。可以提高沥青的粘度韧性软化点，较低脆点，使沥青黏度和感温性能得以改善。

乳化沥青可冷态施工，减少环境污染主，要用于破损路面的修补。

第四章 无机混合料

新拌混凝土的施工和易性：混凝土拌合物在现有施工条件下易于施工操作并获得质量均匀成型密实的混凝土机构物的性能。包括流动性，振实性，黏聚性和保水性

测定方法：

坍落度实验：坍落度越大表明其流动性越好 维勃稠度实验：维勃稠度值越大，其流动性越小

影响和易性的主要因素：水灰比（水和水泥的质量比）、单位用水量、砂率（混凝土中细集料占全部集料总质量的百分比）、水泥品种和细度、集料的性质（针片状含量较少，圆形颗粒较多，级配较好的集料，其组成的混凝土拌合物流动性较大，凝聚性和保水性较好）、外加剂（主要是减水剂和引气剂）。 外因：环境因素（温度、湿度和风速）、时间因素（流动性随时间延长而减小） 怎样改善和易性：选用合理砂率、改善沙石级配、加入适量的外加剂和掺合料、提高振捣性能、在水灰比一定时增加水泥浆用量（可以增加流动性）、砂率不变的情况下适当增加砂石用量（可减小拌合物的流动性）、根据环境条件合理控制坍落度。 力学性质：

立方体抗压强度：按标准方法制成的150mm立方体试件在标准养护条件下养护至28d龄期，按标准方法测定其受压极限破坏荷载，则fcu=F/A 立方体抗压强度标准值 轴心抗压强度

抗弯拉强度（抗折强度） 劈裂抗拉强度

影响强度的主要因素：

1.组成材料：主要取决于水泥、水、砂、石、外加剂的质量和配合比。

（1）水泥的强度和水灰比，当其他特性一定时，混凝土强度取决于水灰比。 （2）水泥浆用量，不足时易出现离析现象，过多则易引起干缩裂缝。 （3）集料特性，包括集料的强度、粒形及粒径。 2.养护条件： （1）养护温度：

（2）养护湿度：在养护期间必须保证足够的湿度

3.混凝土龄期：混凝土强度与其龄期的对数大致成正比关系。

4.实验条件和施工质量：主要有时间形状和尺寸、湿度、温度、支承条件和加载方式 变形：

弹性变形：

弹性模量影响因素：混凝土强度越高其弹性模量越大。集料弹性模量越大，集料和水泥比例越大，混凝土弹性模量越大。早起养护温度较低的混凝土弹性模量较大。

徐变变形：混凝土在持续荷载作用下，随时间增长的变形。

温度变形：产生温度应力，主要是拉应力，出现开裂。处理方法：设置温度伸缩缝、设置温度钢筋、降低混凝土放热量。

干缩变形：内部水分蒸发而引起的混凝土体积收缩。 耐久性：

环境因素：温度、湿度、气候、腐蚀、磨蚀 介质：酸碱盐、侵蚀气体

处理措施：加入减水剂降低水灰比，增大混凝土密实性；加强养护，杜绝施工缺陷；防止由于离析等引起的空隙通道；加引气剂；外部保护措施。

耐磨性：与其强度等级密切相关，同时也与水泥品种集料硬度有关，细集料对路面混凝土的耐磨性有较大影响。 混凝土中的碱集料反应：

反应条件：混凝土中的集料具有碱活性，混凝土中含有一定量的可溶性碱，有一定湿度。 组成设计：

原材料技术要求：

水泥：选用水泥时，以能使混凝土强度达到要求，收缩性小，和易性好和节约水泥为原则 粗集料：（1）粗集料在混凝土中起骨架作用，为保证混凝土强度，必须保证其有

足够强度，为保证其耐久性，必须有足够坚固性。（2）有害杂质：其黏附在集料表面，妨碍集料与水泥黏结，降低混凝土抗冻和抗渗性能，硫酸盐等对水泥也有侵蚀作用。（3）集料最大粒径及颗粒形状和级配：粗集料应该具有良好的级配以减小空隙率，增强密实性，从而节约水泥和保证混凝土拌合物的和易性和强度。 细集料：应为级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的河砂或海砂，且应具有一定的强度和坚固性。

有害杂质：硫化物和硫酸盐等 拌合用水：应为洁净的水

外加剂和掺合料：掺量不得大于水泥质量的5%。 配合比设计指标：

混凝土施工和易性、混凝土配制强度、混凝土耐久性 第六章：无机结合料稳定类材料

水泥稳定类的强度：主要取决与水泥水化硬化、离子交换和火山灰反应过程。 组成材料对强度的影响：水泥剂量（强度随着剂量提高而增大）、土质（以稳定粉质黏土的强度最高）、集料颗粒组成等。

水泥碎石结构：悬浮密实结构、骨架密实结构、骨架空隙结构 环境因素对强度的影响：在相同龄期，养生温度越高其水泥稳定类材料的强度越高

收缩特性及影响因素：水泥稳定类材料的收缩主要是因外界温度变化引起的，其干燥收缩主要是由于水分蒸发而引起的。 水泥稳定类混合料的适用性：

由于其具有较高的强度刚度和稳定性，可用于各钟交通类别的道路的基层和底基层，但容易产生收缩裂缝，并影响到沥青面层。 石灰稳定类材料：

强度影响因素：1）石灰细度和剂量（细度越大稳定效果越好）2）土与集料（石灰土的强度随土中黏土矿物的含量增加而增强）3）养生条件和龄期（较高的温度对与其强度的形成是有利的）

收缩特性：主要是温度变化引起的收缩和水分蒸发引起的干缩

适用性：只能做高等级公路的底基层，一般交通量道路的基层和底基层，但严禁做高级路面基层

第七章：普通沥青混合料 沥青混合料特点：

1）沥青混合料具有良好的力学性质和路用性能，路面平整无接缝，行车舒适 2）沥青混合料可全部采用机械化施工，施工后即可开放交通 3）沥青混合料可进行再生利用

按结合料分类：石油沥青混合料和煤沥青混合料 按矿料组成及空隙大小分：

密级配沥青混合料、半开级配沥青混合料、开级配沥青混合料 组成结构：

1） 悬浮密实型结构：黏聚力高，混合料密实性和耐久性好，但高温稳定性差 2） 骨架空隙结构：高温稳定性较好，但黏聚力较低，混耐久性较差

3） 骨架密实结构：具有前面二者的优点，但施工和易性差，是较为理想的结构类型

强度影响因素：

1） 沥青粘黏度：黏度越大，黏结力越大，抗变形能力越强 2） 沥青和矿物作用： 3） 矿粉 4） 沥青用量

5） 矿质集料级配类型和粒度，表面性质 沥青路用性质：

高温稳定性评价方法和指标： 1） 马歇尔稳定度实验 2） 车辙实验

高温稳定性影响因素：沥青高温黏度越大，与集料黏附性越好，相应的混合料抗高温变形能力越强，适当减小沥青混合料沥青用量，有助于增加其高温抗变形能力。

低温抗裂性：

主要低温开裂形式：1）气温骤降造成材料低温收缩，在有约束的沥青面层内产

生温度应力，造成开裂2）低温收缩疲劳裂缝 低温抗裂性的评价方法和指标：1）预估沥青混合料开裂温度2）低温蠕变实验3）低温弯曲实验4）约束试件温度应力实验

低温抗裂性主要影响因素：1）针入度数值越大，其感温性越低，低温劲度模量越小，低温柔韧性越好，其抗裂性能就越好。2）密级配沥青混合料的低温抗拉强度高于开级配沥青混合料。3）路面温度越低，沥青路面越易开裂，就爱耐高温速率越大，温度开裂趋势越明显。

耐久性：沥青混合料在使用过程中抵抗环境因素及其行车荷载反复作用的能力。 抗老化性：取决于沥青的老化程度和环境条件的影响。所以应该选取抗老化沥青并使其含有足够的沥青，此外，在施工过程中应控制拌合温度，就爱你各地老化速率。

水稳性：沥青混合料抵抗由于水侵蚀而发生的沥青膜剥离。松散，坑散等破坏的能力。

水稳性评价方法和指标：1）沥青与集料的黏附性实验（水煮法、水浸法、光电比色法和搅动水静吸附法）2）浸水实验3）冻融劈裂实验

水稳定性影响因素：1）沥青膜厚度2）压实温度、压实功3）压实孔隙率

抗滑性影响因素：1）矿料表面构造深度，颗粒形状和尺寸，抗磨光性2）矿料级配确定的表面构造深度3）严格控制沥青混合料中的沥青含量，特别要选用含蜡量低的沥青。 抗疲劳性能：

试验方法：大型环道实验和加速加载实验、试板实验法、实验室小型疲劳实验 影响疲劳寿命的因素：加载速率、施加应力的形式、荷载间隙时间、混合料沥青用量，混合料孔隙率、温度湿度等。 施工和易性影响因素：

组成材料的影响：主要是矿料级配和沥青用量，粗细集料尺寸相差过大，易导致离析。沥青用量过烧则不易压实，过大则易使混合料结块，不易摊铺。

施工条件的影响：沥青混合料应在一定温度下进行，使沥青达到要求的流动性，但温度过高会导致沥青老化，影响使用性能。 沥青混合料体积特征参数：

1） 沥青混合料最大理论密度：假设沥青混合料被压至完全密实，在没有空隙的理想状态下的最大密度。

2） 沥青混合料毛体积密度：沥青混合料单位毛体积（含沥青混合料实体矿物成分体积，不吸收水分的闭口孔隙，能吸收水分的开口孔隙等颗粒表面轮廓所包围的全部毛体积）的干质量

3） 沥青混合料空隙率：压实状态下沥青混合料内矿料与沥青实体之外的空隙（不包括矿料本身或表面已经被沥青封闭的孔隙）的体积占试件总体积的百分率。

4） 沥青混合料的矿料间隙率：压实沥青混凝土试件中矿料实体以外的体积占试件总体积的百分率

5） 沥青混合料的沥青饱和度：压实沥青混凝土试件矿料间隙中扣除被集料吸收的沥青以外的有效沥青实体体积，在矿料间隙中所占的百分率

组成设计： 原材料技术要求：

1. 道路石油沥青：在汽车荷载剪应力大的层次，宜采用稠度大的沥青，对交通量小的用稠度小，低温延度大的沥青。对温差较大的地区用针入度指数大的沥青，高温低温要求矛盾是优先考虑高温。

2. 2.粗集料：在高速公路不得使用筛选砾石和矿渣。粗集料应洁净，干燥，表面粗糙。

3. 细集料:细集料应洁净干燥、无风化、无杂质，并有适当的颗粒级配。不得使用泥土、细粉高的石屑。 马歇尔法设计：

调整工程程设计级配范围的原则：

1）通常情况下合成级配曲线宜尽量接近设计级配的中限

2）对重交通，高温路段，宜用粗型密级配沥青混合料，对低温时间长而重交通少是宜用细型密级配沥青混合料，斌个取较低的设计孔隙率。

3）为保证高温抗车辙能力，而有兼顾低温抗裂性，应是中等粒径的集料多，形成s行级配曲线，并取中的偏高的空隙率 第八章：其他沥青混合料

沥青马蹄脂碎石（SMA）：高温稳定性好，低温抗裂性好，耐久性好，抗滑性好 缺点：造价太高，易离析 开级配抗滑磨耗层（OGFC）：也称透水路面，降噪路面

技术性质：1）设计孔隙率大于18% 2）排水抗滑性好3）降低噪声性能4）高温稳定性好5）耐久性差6）抗裂性能较差 乳化沥青：主要用于沥青路面的维修养护 稀浆封层：一般用于二级及二级一下公路的预防性养护，也使用于新建公路的下封层 微表处：主要用于高速公路和一级公路的预防性养护以及填补轻度车辙，也适用于新疆爱你公路的抗滑磨耗层。 第九章：建筑钢材

常用的炼钢法：空气转炉法、氧气转炉法、平炉法、电炉法

力学性质：拉伸性能、塑性、冲击韧性（影响因素：化学成分，冶炼质量，冷作及时效、环境温度等）、耐疲劳性（影响因素：钢材内部成分的偏析，加工损伤，杂质的多少等）、硬度

工艺性能：冷弯性能、焊接性能（含碳量高将导致焊接接头硬脆性） 冷加工性能及时效处理：常用的冷加工方法：冷拔和冷拉。 刚才热处理：淬火、回火、退火、正火、化学热处理 化学元素的影响： 碳：含量越高硬度越大 硅和锰：有益元素 磷：有害元素 氧：弊大于利 钒：微量元素

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