《道路工程材料》期末重點總結考試重點

2021-10-26 04:42:49 字數 4942 閱讀 1423

第一章沙石材料

依據岩石中氧化矽的含量將石料分成鹼性石料<52%(鈣質)、中性石料52%~65%、酸性石料>65%(矽質)。

岩石的物理性質:

密度:1、真實密度:烘乾岩石礦質實體單位真實體積的質量。

2、毛體積密度:烘乾岩石礦質實體包括空隙體積在內的單位毛體積質量。

孔隙率:岩石空隙體積佔岩石總體積的百分率(n=1-毛體積密度/真實密度)

吸水性:吸水率是岩石試樣在常溫、常壓條件下最大的吸水質量佔乾燥試樣質量的百分率。

飽和吸水率是岩石試樣在常溫及真空抽氣條件下最大的吸水質量佔乾燥試樣質量的百分率。

含水率:岩石含水率指岩石天然狀態下的含水率,可間接反映岩石中孔隙多少以及致密度。

岩石的抗壓強度:

1、抗壓強度的測試方法:採用飽水狀態下的岩石立方體試件的單軸抗壓強度來評估岩石的強度。路用與建築地基:

50mm±2mm橋用:70mm±2mm(r=岩石破壞時的極限荷載/岩石試件的受力截面積)

2、抗壓強度的影響因素:1.岩石自身的礦物組成,結構構造,空隙構造,含水狀態2.試驗條件,試件形狀、大小、加工精度,加荷速度。

岩石的耐久性:能夠經受反覆凍結和融化不破壞,並不嚴重降低岩石強度的能力。

1、抗凍性實驗法:評估岩石在飽水狀態下,經歷規定數次的凍融迴圈後抵抗破壞的能力。質量損失率.凍融係數,一般認為質量損失率<2%,抗凍係數>75%,為抗凍效能好。

2、堅固性實驗法:岩石試樣經飽和硫酸鈉溶液多次浸泡與烘乾迴圈後,不發生顯著破壞或強敵降低的效能。l[試驗質量損失率=(實驗前烘乾質量-試驗後烘乾質量)/實驗前烘乾質量]。

集料:集料按照粗細程度分為粗集料和細集料。在瀝青混合料中,粗集料是指粒徑尺寸大於2.

36mm的碎石、破碎礫石、篩選礫石和礦渣等;在水泥混凝土中,粗集料是指粒徑尺寸大於4.75mm的碎石、礫石和破碎礫石。細集料在瀝青混合料中是指粒徑小於2.

36mm的人工砂、天然砂及石屑;在水泥混泥土中是指粒徑小於4.75mm的人工砂、天然砂。

集料的物理性質:

1、集料密度:

表觀密度:在規定條件下,烘乾集料礦質實體包括閉口孔隙在內的表觀單位體積的質量=實體質量/(礦質實體體積+閉口空隙體積)

表幹密度:飽和麵乾毛體積密度=集料的表幹質量(礦質實體質量+吸入開後孔隙水質量)/實體體積+開閉口孔隙體積。

堆積密度:ρ=集料顆粒礦質實體的質量/(實質體積+堆積孔隙體積+開閉口孔隙體積)

2、空隙率:空隙率反映了集料的顆粒間相互填充的緻密程度。

顆粒形狀:蛋圓形,稜角型,針狀,片狀

集料含泥量:指集料中粒徑小於0.075mm的顆粒含量。

粗集料泥塊的含量:是指粗集料中原尺寸大於4.75mm(細集料大於1.

18mm),但經水浸洗、手捏後小於2.36mm(砂中0.6mm)的顆粒含量。

砂當量用於測定細集料中所含黏性土和雜質含量,判定細集料的潔淨程度,對集料中小於0.075mm的礦粉,細砂與泥土加以區別

粗集料力學性質1.壓碎值用於衡量石料在組建增加的荷載下抵抗壓碎的能力,也是石料強度的相對指標。m1-試驗後通過2.

36mm篩孔的細料質量。2磨耗率是指粗集料抵抗摩擦、撞擊的能力,是集料使用效能的重要指標。m2試驗後在1.

7mm篩上洗淨烘乾的試樣質量。3石料磨光值愈高,表示其抗滑效能愈好。反映石料抵抗輪胎磨光作用能力的指標,集料磨光值是決定集料能否用於瀝青路面抗滑磨耗層的關鍵性指標。

4衝擊值反映粗集料抵抗衝擊荷載的能力

級配:集料中各種粒徑顆粒的搭配比例或分布情況;根據礦質集料級配曲線形狀,將其劃分為連續級配和間斷級配。

細度模數:用於評價天然砂粗細程度指標,為細集料篩分試驗中各號篩上的累積篩餘百分率之和。

第2章瀝青材料

四組分法——飽和分、芳香分、膠質、瀝青質

瀝青的膠體結構:溶膠型瀝青、凝膠型瀝青、溶—凝膠型瀝青。

二、石油瀝青的技術性質

1、瀝青的物理性質:密度、體膨脹係數、介電常數、比熱

2、瀝青的路用效能

粘滯性——指瀝青材料在外力作用下瀝青粒子產生互相位移的抵抗剪下變形的能力。

動力粘度——當瀝青層間的速度變化梯度為一單位時,每單位面積可受到的內摩阻力

針入度法:瀝青材料在規定的溫度條件下,以規定質量的標準針經過規定時間貫入瀝青式樣的深度,以0.1mm計 (p t,m,t,p代表針入度,t代表溫度·25,m為標準針的質量·100g,t為貫入時間·5s。

針入度是測量瀝青黏度的一種指標

軟化點(環與球軟化點)試驗:瀝青試樣注入內徑為18.9mm的銅環中,環上置一重3.

5g的銅球,在規定的加熱溫度(5攝氏度/min)下進行加熱,瀝青試樣逐漸軟化,直至在鋼球荷重作用下,使瀝青產生25.4mm垂度時的溫度。軟化點既是反映瀝青材料熱穩定的指標,也是瀝青條件黏度的量度。

延性試驗:將瀝青試樣製成8字形標準試件(最小斷面1cm2),在規定拉伸速度和規定溫度下拉斷時的長度。以cm計。

3、瀝青的耐久性(影響因素、評定方法)

影響因素:溫度和氧化作用、光和水的作用、自然硬化、滲流硬化

評價方法:薄膜烘箱加熱試驗、旋轉薄膜加熱試驗、壓力老化試驗。

三、石油瀝青的技術要求

瀝青分級方法:(1)針入度分級;(2)黏度分級;(3)基於效能的分級

第三章瀝青混合料

1、按礦料的級配型別分類

(1)連續密級配瀝青混凝土混合料(2)半開級配瀝青混合料(3)開級配瀝青混合料(4)間斷級配瀝青混合料

瀝青混合料試件空隙率對瀝青混合料路用效能的影響。空隙率的大小直接影響著瀝青混合料的穩定性和耐久性,是瀝青混合料配合比設計的主要指標之一。空隙率過低時,可能會由於瀝青混合料的塑性流動引發路面車轍;但空隙率過大引發瀝青路面產生車轍變形的可能性更大。

空隙率過大時還能增大瀝青混合料中瀝青的氧化速率和老化程度,並增加水分進入瀝青內部穿透瀝青膜,導致瀝青從集料顆粒表面剝落的可能性,從而降低瀝青混合料的耐久性。

三、瀝青混合料的組成結構

瀝青混合料是由粗集料、細集料、礦粉與瀝青,以及外加劑所組成的一種複合材料。按照瀝青混合料的礦料級配組成特點,將瀝青混合料分為懸浮密實結構、骨架空隙結構和骨架密實結構。

四、瀝青混合料的結構強度的影響因素

(1)瀝青結合料的黏度(2)礦質混合料效能的影響(3)瀝青與礦料在介面上的互動作用,礦質集料顆粒對於包裹在表面的瀝青分子具有一定的化學吸附作用,這種化學吸附比礦料與瀝青間的分子力吸附要強,並使礦料表面吸附瀝青組分重新分布,形成一層吸附溶化膜。這層吸附溶化膜成為結構瀝青,膜層較薄,黏度較高,與礦料之間有著較強的黏結力。在結構瀝青層之外未與礦料發生互動作用的是自由瀝青,保持著瀝青的初始內聚力。

(4)瀝青混合料中礦料比麵和瀝青用量的影響

綜上所述:保證瀝青混合料強度的基本條件是:嵌擠密實的礦料骨架、高黏度的瀝青結合料及適宜的用量比例、能與瀝青產生化學吸附作用的活性材料。

(5)使用條件的影響。環境溫度和荷載條件是影響瀝青混合料強度的主要外界因素。

第二節瀝青混合料的技術效能

一、高溫穩定性

高溫穩定性是指瀝青混合料在高溫條件下,能夠抵抗車輛荷載的反覆作用,不發生顯著永久變形,保證路面平整度的特性。

1、高溫穩定性的評價方法和評價指標

(1)三軸試驗(三軸剪下試驗)

在荷載的反覆作用下,瀝青混合料變形發展可以分為三個階段:初期壓密、剪下流動和剪下失穩階段。

三軸試驗得到的動態模量是評價瀝青混合料抗車轍效能的有效指標。

(2)車轍試驗

車轍試驗的評價指標為動穩定度ds,定義為試件產生1mm的車轍深度試驗輪的行走次數。

2、高溫穩定性的主要影響因素

瀝青混合料高溫穩定性的形成主要**於礦質集料顆粒間的嵌鎖作用及瀝青的黏結作用

二、瀝青混合料的低溫抗裂性

當冬季氣溫降低時,瀝青面層將產生體積收縮,而在基層結構與周圍材料的約束作用下,瀝青混合料不能自由收縮,將在結構層中產生溫度應力。

1、低溫抗裂性的評價方法和評價指標

目前用於研究和評價瀝青混合料低溫抗裂性的方法可以分為三類:預估瀝青混合料的開裂溫度;評價瀝青混合料的低溫變形能力或應力鬆弛能力;評價瀝青混合料斷裂能。

(1)預估瀝青混合料的開裂溫度

間接拉伸試驗或直接拉伸試驗(詳見課本p107)

(2)低溫蠕變試驗

低溫蠕變試驗用於評價瀝青混合料低溫下的變形能力與鬆弛能力。

蠕變變形曲線(見圖3-17)可分為三個階段,第一階段為蠕變遷移階段,第二階段為蠕變穩定階段,第三階段為蠕變破壞階段

(3)低溫彎曲試驗

瀝青混合料在低溫下破壞彎拉應變越大,低溫柔韌性越好,抗裂性越好。

國家現行標準規定,採用低溫彎曲試驗的破壞應變指標作為評價改性瀝青混合料的低溫抗裂效能。

2、影響瀝青混合料低溫效能的主要因素

影響瀝青混合料的低溫勁度的最主要因素是瀝青的低溫勁度模量,而瀝青黏度和溫度敏感性是決定瀝青勁度模量的主要指標。

為了提高瀝青混合料的低溫抗裂性,應選用低溫勁度模量較低的混合料。

三、瀝青混合料的疲勞特性

瀝青混合料的疲勞破壞是指在重複應力的作用下,在低於靜載一次作用下的極限應力時發生破壞。

2、疲勞特性的主要影響因素

(1)瀝青混合料混合料勁度模量

在相同的荷載級位下,混合料的勁度對材料內部的應力和應變水平產生決定性的影響。其影響程度與試驗控制模式有關。在應力控制模式的疲勞試驗中,勁度大的混合料,應變增長速度緩慢,裂隙擴充套件的速度慢,疲勞壽命大。

在應變控制模式的疲勞試驗中,混合料的勁度越低,保持相同應變所需要施加的應力就越小,裂隙的擴充套件可能會延續很長的時間,因此,勁度越小的材料疲勞壽命越長。

(2)瀝青混合料的組成材料

影響瀝青混合料疲勞效能的主要引數有:瀝青種類、瀝青用量、空隙率、礦料型別、級配型別以及混合料空隙率等。

(3)試驗條件

環境因素和荷載引數對瀝青路面疲勞效能的影響。

四、瀝青混合料的耐久性

耐久性是指瀝青混合料在使用過程中抵抗環境因素及行車荷載反覆作用的能力,它包括瀝青混合料的抗老化性、水穩定性、抗疲勞性等綜合性質。

1、抗老化效能

在氣候溫暖、日照時間較長的地區,瀝青的老化速率快,而在氣溫較低、日照時間短的地區,瀝青的老化速率較慢。瀝青混合料的空隙率越大,環境介質對瀝青的作用就越強烈,其老化程度也越高。

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