《道路工程材料》复习资料教学提纲.doc

《道路工程材料》复习资料

（题型：10个名词解释、6个简答、2个论述）
1. 毛体积密度：在规定条件下，烘干岩石矿质实体包括孔隙体积在内的单位毛体积的质量。
2. 含水率：岩石含水率指岩石天然状态下的含水率，可间接反映岩石中孔隙多少以及致密度。
3. 抗压强度测试方法：采用饱水状态下的岩石立方体（或圆柱体）试件的单轴抗压强度来评定岩石强度（包括卵石或碎石的原始岩石强度）
4. 抗压强度影响因素：岩石抗压强度主要受两方面因素影响：一是岩石自身矿物组成、结构构造、孔隙构造和含水状态等；另是实验条件，如试件形状、大小、加工精度、加荷速率等。一般来讲，强度高矿物较多时，岩石强度就高；反之含软弱矿物较多时，岩石强度就低。岩石结构、构造对强度的影响，表现在矿物颗粒间的联结、颗粒大小与形状。结构疏松及孔隙率较大的岩石，其质点间联系较弱，有效面积减少，故强度值较低。当试件尺寸较小，由于高度小，承压板与试件端面间摩擦力大，使得试件内应力分布不均，使实验结果真实性受到影响。岩石吸水率在岩石孔隙裂隙较大、含较多亲水矿物或较多可溶矿物时，有更显著影响。
5. 试验条件对岩石强度影响：圆柱体试件强度>棱柱状试件；岩石强度随试件尺寸增大、高径比增大而降低；加荷速率增加，岩石强度增大
6. 岩石坚固性试验法：是评定岩石试样经饱和硫酸钠多次浸泡烘干后，不发生显著破坏或强度降低的性能，是测定岩石坚固性的简易方法。
7. 按集料颗粒尺寸分类，工程中集料可分为粗、细集料。沥青混合料中，粗集料是指粒径尺寸大于2.36mm的碎石、破碎砾石和矿渣等；在水泥混泥土中，粗集料是指尺寸大于4.75mm的碎石、砾石和破碎砾石。细集料在沥青混合料中是指粒径小于2.36mm的人工砂、天然砂以及石屑；在水泥混凝土中是指粒径小于4.75mm的天然砂、人工砂。
8. 级配：集料中各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况；根据矿质集料级配曲线形状，将其划分为连续级配和间断级配。
9. 细度模数：用于评价天然砂粗细程度指标，为细集料筛分试验中各号筛上的累积筛余百分率之和。
10. 沥青的三种结构：
1) 溶胶型沥青：沥青质的含量小于10%，相当于分子量不很大或分子尺寸较小，与胶质的相对分子质量相近时，饱和分和芳香分的溶解能力很强，分散相和分散介质化学组成比较相近，这样的沥青分散度很高，胶团可在连续相中自由移动，近似真溶液，具牛顿流特性，黏度与应力成比例，称为溶胶型沥青。这类沥青对温度的变化敏感，高温时黏度很小，低温时黏度增大使流动性变差，冷却时变为脆性固体。
2) 凝胶型沥青：沥青质含量很大，达到或超过25%~30%时，胶质数量不足以包裹在沥青质周围使之胶溶，沥青质胶团会相互连接，形成三维网状结构，胶团在连续相中移动困难。此时形成凝胶型沥青。这类沥青常温下呈现非牛顿流动特性，并具有黏弹性和较好温度稳定性。
3) 溶—凝胶型沥青：沥青或沥青质中含较多烷基侧链，生成胶团结构较松散，可能含一些开式网状结构，网状结构的形成与温度密切相关，常温时，变形最初阶段表现明显弹性效应，但变形增加至一定阶段时，表现牛顿液体状态。
11. 沥青常用技术指标：
针入度：其值越大表示沥青越柔软，反应沥青稠度，由于沥青胶体结构的复杂性，将针入度换算为粘度的一些方法均不能获得良好的关系。软化点：沥青达到规定条件粘度时温度，是反应沥青热稳定性的一个指标。延度与沥青的流变特性，胶体结构和化学组分等有密切关系，延度实验与路面沥青拉伸状态不符，延度实验试件尺寸太大。
12. 黏度的测试方法：
1) 针入度法：测定粘稠沥青稠度的一种方法，也是划分沥青标号采用的指标。标准针经过规定时间贯入沥青式样的深度，以0.1mm计。以PT,m，t表示。针入度越大，表沥青越软（稠度越小）。
2) 软化点：取滴落点和硬化点之间温度间隔的87.21%作为软化点。该法是沥青式样注于内径为18.9mm的铜环中，环上置一重3.5g的钢球，在规定的加热温度下进行加热，沥青式样逐渐软化，直至在钢球荷重作用下，使沥青产生25.4mm垂度时的温度，称为软化点，以OC计。
3) 沥青的延性：受到外力拉伸时，能承受塑性变形的总能力。延度试验方法是将沥青式样制成8字形标准试件，在规定拉伸速度和规定温度下拉断时的长度，以cm计，称之为延度。
13. 沥青黏附性（与石料粘结黏附强度影响因素）：
沥青在沥青混合料中以薄膜的形式涂覆在集料颗粒表面，并将松散的矿质集料黏结为一个整体。影响因素：沥青中的表面活性物质：与碱性物质接触时会产生吸附作用，粘附力很大，粘附牢固；而当沥青与酸性集料接触时较难产生化学吸附，分子间的作用力只是由于范德华力的物理吸附，这要比化学吸附力小得多。‚集料的性质：集料的矿物组成、表面纹理、孔隙率、含尘量、表面积、吸收性能、含水率、形状和风化程度等都对黏附性产生不同程度的影响。ƒ水分是黏附性产生问题的原因之一。另外由于交通荷载的反复作用使路面变形，沥青混合料空隙加大，集料松散，浸水使沥青膜与集料剥离，导致沥青路面的破坏。
14. 改性沥青：指掺加橡胶、树脂高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂，或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料性能得以改善而制成的沥青结合料。
15. 软化沥青：粘稠沥青经过热融和机械作用以微滴状态分散于含有乳化剂—稳定剂的水中，形成水包油（O/W）型的理清乳液。
16. 环氧沥青：由环氧树脂和掺配固化剂配制的石油沥青，按照一定配合比混合后发生固化反应，从而生成不可逆的环氧沥青聚合物。
17. 沥青混合料的分类：
1) 按矿料级配类型分类：①连续密级配沥青混凝土混合料：由按连续密级配原理设计组成的矿料与沥青结合料拌合而成；②半开级配沥青混合料：由适当比例的粗集料、细集料及少量与沥青结合料拌合而成；③开级配沥青混合料：矿料级配主要由粗集料组成，细集料及填料较少，与高粘度沥青结合料拌合而成；④间断级配沥青混合料：矿料级配组成中缺少一个或几个粒径档次而形成的级配间断的沥青混合料
2) 按照集料公称最大粒径分类：分为特粗式、粗粒式、细粒式和沙粒式
3) 根据沥青混合料的拌和及铺筑温度分类：①热拌热铺沥青混合料；②冷拌冷铺沥青混合料。③热拌冷铺沥青混合料。④温拌沥青混合料。
18. 矿料间隙率VMA：指压实沥青混合料试件中矿质混合料实体以外的空间体积占试件总体积的百分率
19. 沥青饱和度VFA：指压实沥青混合料试件中沥青实体体积占矿料骨架实体以外的空间体积的百分率
20. 沥青混合料的组成结构：
1) 悬浮密实结构：在采用连续密集配矿料配制的沥青混合料中，粒径较大的颗粒被较小一档的颗粒挤开，不能直接接触形成嵌挤骨架结构，彼此分离悬浮于较小颗粒和沥青胶浆之间，而较小颗粒与沥青胶浆较为密实，形成悬浮密实结构。悬浮密实结构的沥青密实度较大，水稳定性、低温抗裂性和耐久性较好，使用较为广泛。但这种沥青混合料的结构强度受沥青性质及其状态的影响较大，在高温条件下使用时，由于沥青黏度降低，可能会导致沥青混合料强度和稳定性下降。
2) 骨架空隙结构：当采用连续开级配矿料与沥青组成沥青混合料时，较粗颗粒集料彼此接触，形成互相嵌挤的骨架，但较细集料数量较少，不足以充分填充骨架空隙，压实后混合料中空隙较大，形成了所谓的骨架空隙结构。粗集料之间的嵌挤力对沥青混合料的强度和稳定性起着重要作用，高温稳定性好，空隙率较大，渗透性较大，气体和水分易进入沥青混合料内部，引发沥青老化或将沥青从集料表面剥落。
3) 骨架密实结构：当采用间断性密级配矿料时，在沥青混合料中既有足够数量的粗集料形成骨架，又根据粗集料骨架空隙的大小填入了足够的细集料和沥青胶浆，使之填满骨架空隙，形成较高密实度的骨架结构，这种结构兼具上述的两种优点。
21. 高温稳定性的评价方法和评价指标：
圆柱体试件的单轴静载，动载，重复荷载试验：三轴静载、动载、重复荷载试验；简单剪切的静载、动载、重复荷载试验；反复碾压试验，如车辙试验等。
1) 三轴试验:采用闭式三轴的有限压缩试验，在规定的温度和加载条件下，测试沥青混合料的的抗剪切参数，已评价沥青混合料的高温稳定性。
2) 车辙试验。车辙试验是一种模拟车辆轮胎在路面上滚动形成车辙的工程试验方法，试验结果较为直观，且与沥青路面车辙深度之间有着较好的相关性。
22. 稀浆封层混合料和微表处混合料：稀浆封层混合料和微表处混合料是由乳化沥青、矿料、水泥和水伴制而成的一种具有流动性的沥青混合料，两者的主要差别在于矿料级配组成的不同。前者可以采用普通乳化沥青和改性乳化沥青配制，后者必须采用改性乳化沥青配制。
23. 水泥熟料中的主要矿物：硅酸三钙，硅酸二钙，铝酸三钙，铁铝酸四钙。
24. 四种矿物的技术特性：
1) 硅酸三钙。水化产物早期强度高，且强度增进率较大，28d强度可达一年强度的70%-80%；
2) 硅酸二钙。水化速度及凝结硬化过程较为缓慢，水化热很低。它的水化产物对水泥早期强度贡献较小，但有着长期的活性，水化强度可在一年以后超过C3S水化物的强度，因此对水泥后期强度起主要作用,C2S的抗化学侵蚀性较高，干缩性较小。
3) 铝酸三钙。水化强度在3d内就能充分发挥出来，早期强度较高，但强度绝对值较小，后期强度不再增加。耐化学腐蚀差，尤其是抗硫酸盐侵蚀性能差，干缩性大。
4) 铁铝酸四钙。水化速度较快，水化热较高。强度较低，但对水泥抗折强度和耐磨性起着重要作用。水化产物的耐化学腐蚀性好，干缩性小。
25. 道路硅酸盐水泥：道路硅酸盐水泥是由道路硅酸盐水泥熟料、适量石膏，以及质量满足要求的混合材料磨细制成的水硬性胶凝材料，简称道路水泥，代号P·R。
26. 混凝土拌和物的施工和易性，又称工作性，是指混凝土拌和物易于施工操作（搅拌、运输、浇注、振捣和表面处理）并获得质量均匀、成型密实的性能。
27. 施工和易性测定方法：坍落度试验和VB稠度试验。（1）坍落度试验。(描述做坍落度过程)最高点之间的高度差，即为该混凝土拌和物的坍落度值，以mm计。（2）VB稠度试验。首先按坍落度试验方法将混凝土拌和物装于VB稠度试验仪的容器中，把透明盘转至混凝土试样顶部，开启振动台，所读秒数为该混凝土拌合物的VB稠度值，以s计。VB稠度越大，混凝土拌和物的流动性越小。
28. 影响混凝土拌和物和易性的主要因素分析：
1) 组成材料的影响：①单位用水量（决定了混凝土拌和物中水泥浆的数量）在组成材料确定的情况下，混凝土拌合物的流动性随单位用水量增加而增大。当水灰比一定时，若单位用水量过小，则水泥水泥浆数量过少，集料颗粒间缺少足够的黏结材料，混凝土拌和物的黏聚性较差，易发生离析和崩塌，且不易成型密实；若单位用水量过多，在混凝土拌和物流动性增加的同时，黏聚性和保水性随之恶化，水泥浆过多易出现泌水、分层或流浆现象，致使拌和物产生离析。过多还会导致混凝土产生收缩裂缝，使混凝土强度和耐久性严重降低。②水灰比。水灰比小，则水泥浆稠度大，混凝土拌合物流动性小。当水灰比过小时，在一定的施工方式下就不能保证混凝土的密实成型。反之，若水灰比过大，水泥浆稠度较小，虽然混凝土拌合物的流动性增加，但可能会引起混凝土拌合物的黏聚性和保水性不良；当水灰比超过某一极限值时，混凝土拌和物将产生严重的泌水、离析现象，导致混凝土强度和耐久性的降低。③砂率。砂率是指细集料质量占全部集料总质量的百分率。过小的砂率将使水泥砂浆的数量不足，减弱水泥砂浆的润滑作用，会降低混凝土拌和物的流动性，会严重影响其黏聚性和保水性，容易产生离析、流浆等现象。④水泥品种和细度。水泥细度增加，其比表面积也随之增加，会降低混凝土拌合物的流动性；但较细的水泥可以改善混凝土拌和物的黏聚性，减轻离析和泌水等现象。⑤集料。集料最大粒径减小，比表面积增加，需要较多的水泥浆润湿，混凝土拌和物流动性降低。⑥外加剂。对和易性的影响程度取决于其品种和数量。
2) 外界因素影响：①环境因素，温度、湿度和风速。环境温度的升高会使水泥水化速度加快，水分蒸发增加，将导致拌和物坍落度的减小。风速和湿度因通过影响混凝土拌和物的流动性。②时间。
29. 影响混凝土强度的主要因素：
1) 混凝土组成材料的影响：①水泥强度和水灰比。在相同水灰比下，水泥强度越高，混凝土强度也越高。②集料的特性。粗集料的颗粒形状、表面特征及表面洁净程度主要影响其与砂浆的界面黏结强度。连续级配的优点是所配制的混凝土较密实，具有优良的工作性，不易发生离析现象。间断级配与之相比，配制相同强度混凝土所需水泥量可少些，但易产生离析。
2) 养护条件：①养护温度。养护温度较高，可以增大水泥初期水化速度，混凝土早期强度也高。反之，水泥水化反应将停止，致使混凝土的强度不再发展。②养护湿度。湿度不足，水泥水化反应不能正常进行，甚至停止③龄期。混凝土强度随龄期增加而增长。
30. 普通水泥混凝土的配合比设计步骤：
1) 根据经验公式和实验参数计算各种组成材料的比例，得出初步配合比
2) 按照初步配合比在实验室进行试拌，考察混凝土拌合物施工和易性，经调整得出基准配合比
3) 按照基准配合比对混凝土进行强度复核，最后确定出满足要求且经济合理的设计配合比
4) 在施工现场还应根据现场砂石材料的含水率对配合比进行修正，得出施工配合比
31. 无机结合料稳定类混合料:指在各种粉碎或原来松散的土、或矿质碎石、或工业废渣中，掺入一定数量的无机结合料（如水泥、石灰等）及水，或掺入土壤固化剂，经拌和得到混合料。
32. 水泥稳定土强度形成机理：水泥稳定土强度形成主要取决于水泥水化硬化，离子交换反应过程。水泥颗粒分散于土中，经水化反应生成水化硅酸钙等系列水化物，在土粒的空隙中形成骨架，使水泥变硬，这个过程与水泥混凝土强度形成机理相同。
离子交换反应是指水泥水化产物氢氧化钙溶液中的钙离子和氢氧根离子与细粒土黏土矿物中的钠离子、氢离子发生离子交换，在氢氧化钙的强烈吸附作用下，这些较大的土团进一步结合起来，形成水泥土的链条结构，并封闭土团之间的孔隙，形成稳定的团粒结构。
黏土颗粒表面少量的活性氧化硅、氧化铝在石灰的碱性激发作用下，与氢氧化钙发生火山灰反应，生成不溶于水的水化硅酸钙和水化铝酸钙等，这些物质遍布于粘土颗粒之间，形成凝胶、棒状及纤维状晶体结构，将土粒胶结成整体。
33. 二灰稳定土的强度形成机理与石灰稳定土基本相同，主要依靠集料的骨架作用和石灰粉煤灰的水硬性胶结及填充作用。由于粉煤灰能提供较多的活性氧化硅和活性氧化铝成分，在石灰的碱性激发作用下生成较多的水化硅酸钙、水化铝酸钙，具有较高的强度和稳定性。
34. 土壤固化剂对土的稳定作用：
1) 降低过湿黏土的塑性，易于压实。土壤固化剂与土粒中活性矿物反应后生成的水化物中含有较高的结晶水，致使土中大量的自由水以结晶形式固定下来，使土中含水率迅速降低而改善压实性。
2) 离子交换与分散作用。土壤固化剂溶于水后迅速离子化，某些离子能与土颗粒产生高效率的离子交换，在水分子与土颗粒之间形成较为紧密的化学键。
3) 生物化学反应。
4) 提高无机结合料的稳定效果。
5) 适应性。土壤固化剂可在一定程度上提高土体的强度、耐久性和抗变形能力。
35. 为什么要对沥青进行改性，常用的聚合物改性沥青有哪几种，改性沥青的技术指标有何特点?
现代道路交通流量的迅猛增长，对沥青路面材料沥青的性能提出更高的要求。常用的聚合物改性沥青油热塑性橡胶类改性沥青，橡胶类改性沥青，热塑性树脂改性沥青，热固性树脂改性沥青。
除沥青常规试验针入度、软化点、延度、粘度等指标外，还采用了几项不同的指标，如聚合物改性沥青离析试验、沥青弹性恢复试验、黏韧性试验以及测力延度试验等。
36. 影响水泥稳定土强度的主要因素：
水泥剂量，土质，集料颗粒组成等。水泥剂量：增加，水泥稳定土在不同龄期的强度增大，但过高会增加其收缩性。土质：土质不同稳定效果不同。混合料级配组成：骨架密实性可以最大限度提高水泥稳定碎石的强度，粗集料颗粒减少，水泥稳定集料的抗压强度和最大干密度随之提高。
37. 气硬性胶凝材料：只能在空气中(干燥条件下)硬化，并保持或持续发展其强度的胶凝材料。这类材料不宜用于潮湿环境，不能用于水中。