道路工程材料

1、道路施工材料道路施工材料泛指用于道路和橋梁工程及其附屬造物所用的各 類建筑材料， 主要包括土、 砂石、瀝青、水泥、 石灰、工業(yè)廢料、 鋼鐵、 工程聚合物、 木材等材料及它們組成的混合料。 道路工程 材料是道路工程建設(shè)于養(yǎng)護(hù)的 物質(zhì)基礎(chǔ)，其性能直接決定了道 路工程質(zhì)量和服務(wù)壽命。1. 砂石材料砂石材料是石料和集料的統(tǒng)稱， 石料和集料是道路與橋梁工 程結(jié)構(gòu)及其附屬物中用量最大的一類才材料， 石料制品課直接用 于砌筑結(jié)構(gòu)物或用于道路鋪面， 集料也可直接用于鋪筑道路路面 基層或墊層， 但更多的是制備成瀝青混合料、 水泥混凝土和基層 混合料，用于鋪筑瀝青路面面層或路面基層。巖石質(zhì)量主要取決于其造巖礦物和

2、成巖條件， 在道路工程中 常用巖石品種為石灰?guī)r、花崗巖，玄武巖，輝綠巖等；巖石的主 要理學(xué)指標(biāo)為單軸無側(cè)限抗壓強(qiáng)度， 物理常數(shù)為密度， 含水率和 吸水率，在季節(jié)性冰凍地區(qū)應(yīng)考慮所用巖石的抗凍性。集料是不同粒徑礦物組成的混合物， 集料的密度對(duì)其物理理 學(xué)性能有這重要的影響， 而且是混合料組成設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。于道路路面結(jié)構(gòu)的粗集料應(yīng)具備足夠的抗壓碎性， 抗磨耗性和抗 沖擊性， 用于表層的粗集料還應(yīng)具有足夠的抗磨光性， 集料的理 學(xué)性能分別用壓碎性磨耗性， 磨耗值， 沖擊值和磨光值等指標(biāo)表 示。集料的顆粒組成用級(jí)配表示， 集料級(jí)配與集料的密實(shí)度和內(nèi) 摩擦阻力有著直接的關(guān)系， 也是進(jìn)行礦質(zhì)混合料組成設(shè)

3、計(jì)的主要 依據(jù)。礦物混合料是由兩種或兩種以上的集料按一定比例組成 的，確定這個(gè)比例關(guān)系的過程稱為配合比設(shè)計(jì)。 礦質(zhì)混合料的配 合比的計(jì)算方法有數(shù)解法（計(jì)算法，規(guī)劃求解法）和圖解法。用于建造基礎(chǔ)的水泥混凝土拌合料制備用碎石或 le 石顆粒 的最大尺寸不應(yīng)大于 70mm而用于路面鋪筑不能大于 40mm用 于水泥混凝土拌合料制備的碎石或 le 石不應(yīng)含有多于 25%的板狀與針狀粒料，二粉狀及粘土粒料也不應(yīng)超過1%。2. 水泥和石灰水泥和石灰石是道路工程建筑中使用較為廣泛的無機(jī)膠凝 材料。該類材料經(jīng)物理化學(xué)過程能產(chǎn)生強(qiáng)度和膠凝能力， 將砂石 等散裝材料膠凝成整體，或?qū)?gòu)件結(jié)合成整體。水泥屬于水硬性無機(jī)

4、膠凝材料， 水泥按化學(xué)充分可分為硅酸 鹽水泥、綠色鹽水泥、硫酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥等。硅酸鹽水泥是一種水硬性膠凝材料， 其基本成分是硅酸鹽孰 料，孰料的主要礦物組成是硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣和鐵 鋁酸四鈣，其中硅酸三鈣和硅酸二鈣對(duì)水泥的強(qiáng)度起主要作用， 硅酸三鈣和鋁酸三鈣對(duì)水泥的水化熱貢獻(xiàn)較大， 而鐵鋁酸四鈣有 助于提高水泥的抗折強(qiáng)度， 改變礦物組成比例會(huì)顯著影響水泥的 技術(shù)性質(zhì)，以滿足不同的使用要求。普通水泥，礦渣水泥，火山灰水泥一起統(tǒng)稱為通用硅酸水泥，這些水泥石在硅酸鹽孰料中摻加適量混合材料， 混合材料的目的 是為了改善水泥的某些性能增加水泥產(chǎn)量。水泥的鎮(zhèn)靜藥技術(shù)指標(biāo)是：凝結(jié)時(shí)間，安定

5、性和強(qiáng)度等。道 路水泥還應(yīng)具備一定的抗干縮性和磨耗性，并有較高的抗折強(qiáng) 度，在道路和橋梁工程中經(jīng)常使用的其他水泥有鋁酸鹽水泥、 膨 脹水泥和自應(yīng)力水泥等。 白色水泥和彩色水泥也被用于裝飾道路 鋪面。石灰石一種氣硬性膠凝材料， 基本成分為活性氧化鈣。 石灰 硬化后的強(qiáng)度主要依靠氫氧化鈣的結(jié)晶炭化作用。 氫氧化鈣的溶 解度較高，在潮濕的環(huán)境中，石灰遇到水會(huì)溶解潰散，強(qiáng)度會(huì)降 低，因此石灰不宜長期放在潮濕的環(huán)境中或有水環(huán)境中使用。必要3. 水泥混凝土與砂漿水泥混凝土是由水泥、 水和粗細(xì)集料按適當(dāng)比例混合， 時(shí)摻加適量外加劑、摻和料或其他改性材料配制而成的混合物， 是道路路面及其附屬物的重要建筑材料。

6、水泥混凝土鋪筑的路面結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、 剛度大、 使用壽命 長的特點(diǎn)，能夠承受較繁重車軸的作用，其主要缺點(diǎn)是自重大， 抗拉強(qiáng)度低韌性低，抗沖擊性差，可以通過配制鋼筋、摻加纖維 材料等方式加以改善， 對(duì)水泥混凝土的主要技術(shù)要求是： 與施工 條件相匹配的和易性， 符合設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度， 與工程使用條件相 適應(yīng)的耐久性。 水泥混凝土的施工和易性是指新拌混凝土易于施 工操作，達(dá)到質(zhì)量均勻密室成形的性質(zhì)，包括流動(dòng)性、搗實(shí)性、粘聚性和保水性等方面的含義。 常用坍落度和維勃稠度實(shí)驗(yàn)進(jìn)行判別。影響混凝土和易性的主要內(nèi)因有水灰比、單位用水量和砂 率等。水泥混凝土的強(qiáng)度有抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及抗折強(qiáng)度等。影 響混凝土強(qiáng)

7、度的主要因素有水灰比和水泥強(qiáng)度，這種關(guān)系稱為“水灰比定則”。水泥混凝土的耐久性包括抗凍性、抗磨性、抗腐蝕性等，與 混凝土的密實(shí)度關(guān)系顯著， 也與水泥用量和水灰比密切相關(guān)， 因 此在水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)， 應(yīng)按照水泥混凝土的使用條件對(duì) 最大水灰比和最小水泥用量進(jìn)行校核。水泥混凝土的組成設(shè)計(jì)內(nèi)容包括原材料的選擇及配合比的 確定。在水泥混凝土組成材料中， 應(yīng)根據(jù)工程使用條件及混凝土 的設(shè)計(jì)強(qiáng)度選擇水泥品種和強(qiáng)度等級(jí)；粗集料的強(qiáng)度、堅(jiān)固性、 顆粒組成、最大粒徑和形狀應(yīng)符合要求；細(xì)集料應(yīng)堅(jiān)固，并符合 級(jí)配和細(xì)度模數(shù)的要求。粗、細(xì)集料均應(yīng)限制有害數(shù)量，在道路及機(jī)場(chǎng)路面混凝土中不得使用具有堿活性的集料。對(duì)

8、各種外加劑 具有減水、增強(qiáng)、引氣、提高混凝土耐久性等功能，使用時(shí)應(yīng)遵 循有關(guān)設(shè)計(jì)要求，不得對(duì)混凝土性能產(chǎn)生不利影響?；炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)的主要參數(shù)為水灰比、單位用水量、砂率 及外加摻和料（如粉煤灰）數(shù)量。計(jì)算出材料配合比，應(yīng)經(jīng)試拌、 適配實(shí)驗(yàn)后方可確定。粉煤灰混凝土和路用水泥混凝土 （包括普通路用混凝土、 鋼 纖維混泥土和碾壓混泥土） 等式在普通混泥土的基上發(fā)展的。 在 粉煤灰混泥土中，以粉煤灰取代部分水泥（或細(xì)集料） ，即可降 低混泥土造價(jià)， 又能改善混泥土的某些性能， 諸如提高混凝土流 動(dòng)性、降低水化熱、提高混凝土耐久性等。鋼纖維混凝土中由于 鋼纖維的增強(qiáng)增韌作用，是混凝土的抗裂性及人性大大的

9、提高， 對(duì)于延長混凝土路面的使用壽命極為有利。 碾壓混凝土具有水泥 用量少、用水量低、施工速度快的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于大面積結(jié)構(gòu) 及路面工程結(jié)構(gòu)。砂漿是一種細(xì)集料混凝土， 在建筑結(jié)構(gòu)中起黏結(jié)、 傳遞應(yīng)力、 襯墊、防護(hù)和裝飾的作用。 對(duì)砂漿的技術(shù)要求主要有施工和易性 和抗壓強(qiáng)度。 在道路和橋隧工程中， 砂漿主要用來砌筑跨拱橋涵、 擋土墻、隧道砌襯、涵洞及排水溝等。4. 瀝青材料瀝青石黑色或暗黑色的固體、 半固體或黏稠狀物， 有天然或 人工制造而得，主要分為天人瀝青、焦油瀝青和石油瀝青，二狹 義的瀝青主要是指石油瀝青。 用于鋪筑道路路面的瀝青為道路瀝 青。石油瀝青是建設(shè)柔性路面的良好材料， 道路建設(shè)和

10、養(yǎng)護(hù)需要消耗大量的瀝青，幾乎占整個(gè)瀝青產(chǎn)量的50%- 60%石油瀝青是復(fù)雜的高分子化合物，可離為飽和分、芳香分、 膠質(zhì)和瀝青質(zhì)等幾個(gè)組分。 根據(jù)這些組分結(jié)構(gòu)和含量的不同， 可 將瀝青分為溶膠、 溶凝膠和凝膠等三種膠體結(jié)構(gòu)。 瀝青的膠體結(jié) 構(gòu)與瀝青的路用性能有密切關(guān)系。瀝青的物理性質(zhì)包括密度、體膨脹系數(shù)、介電常數(shù)。瀝青密 度指的是瀝青在規(guī)定問題（15oC）下單位體積的質(zhì)量，以g/cm2 或 t/m 3計(jì)。瀝青的密度是評(píng)價(jià)瀝青質(zhì)量的一個(gè)指標(biāo)，密度大，一般瀝青的性能比較好。溫度上升loC,瀝青單位體積的增大稱 之為膨脹系數(shù)。 瀝青的膨脹系數(shù)對(duì)瀝青路面的路用性能有密切關(guān) 系，體積膨脹系數(shù)大，則夏季瀝青

11、路面容易泛油，二冬季有容易 出現(xiàn)收縮開裂。 瀝青的體膨脹系數(shù)并非常數(shù)， 而是隨著品種的不 同有所變化。瀝青的介電常數(shù)與瀝青對(duì)氧、雨、紫外線等耐候性耐老化性）有關(guān)，路面的抗滑性也與瀝青的介電常數(shù)有關(guān)，路 用瀝青的介電常數(shù)應(yīng)大于。瀝青的路用性能： 1 黏滯性：指瀝青在外力作用下瀝青粒子 產(chǎn)生相互位移的抵抗剪切變形的能力。 在現(xiàn)代交通條件下， 為防 止路面出現(xiàn)車轍，瀝青黏度選擇是首要考慮的參數(shù)。 2. 延性：指 瀝青材料在外力拉伸作用下發(fā)生塑性變形的能力， 統(tǒng)稱是用延度 作為條件延性指標(biāo)來表征。 瀝青的延度用延度儀來測(cè)定。 3. 感溫 性：瀝青石復(fù)雜的膠體結(jié)構(gòu)， 黏度隨著溫度的不同二產(chǎn)生明顯的 變化

12、，這種黏度隨溫度變化的感應(yīng)性稱為感溫性。 對(duì)于路用瀝青， 溫度和黏度的關(guān)系式及其重要的性能。 首先， 正式瀝青存在感溫 性才使在高溫下黏度顯著降低， 這樣才有可能實(shí)現(xiàn)瀝青與石料均 勻拌合以及瀝青混合料碾壓成型。其次，瀝青路面運(yùn)營過程中， 有要求瀝青在使用溫度范圍內(nèi)褒詞小的感溫性， 以保障瀝青路面高溫布軟化、低溫不斷裂。 4. 黏附性：瀝青與集料的黏附性直接 影響瀝青路面的使用質(zhì)量和耐久性， 所以黏附性事評(píng)價(jià)瀝青技術(shù) 性能的一個(gè)重要指標(biāo)。 5. 耐久性：路用瀝青在使用過程中受到儲(chǔ) 暈、加熱、拌合、攤鋪、碾壓、交通荷載以及自然因素的作用， 而是瀝青發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化， 逐漸改變了其原有的性能

13、黏性、低溫性能）而變硬變脆，這種變化稱為瀝青的老化。瀝 青路面應(yīng)有較長的使用年限， 因此要求瀝青材料有較好的耐抵抗 老化的性能，即耐久性。 6. 黏彈性：路用瀝青多為溶凝膠型瀝 青，在低溫時(shí)表現(xiàn)為彈性，高溫時(shí)表現(xiàn)為黏性，在相當(dāng)寬的形變 滯后于作用力， 作用力去除后形變并不完全消除， 經(jīng)過一段時(shí)間 才逐漸恢復(fù)， 表現(xiàn)為負(fù)責(zé)的彈性性質(zhì)， 蠕變和松弛現(xiàn)象就是這種 特性的表現(xiàn)。 7.施工安全性： 8.溶解度：指石油瀝青在三氯乙烯、 四氯化碳或苯中溶解的百分率 （及有效物質(zhì)含量） 那些不溶解的 物質(zhì)為有害物質(zhì)，會(huì)減低瀝青的性能，應(yīng)加以限制， 9. 含蠟量。改性瀝青可以改善一下幾方面的性能：提高高溫抗變形

14、能 力，可以增強(qiáng)瀝青路面的抗車轍性能；提高瀝青的彈性性能，可 以增強(qiáng)瀝青的抗低溫和抗疲勞開裂性能； 改善瀝青與石料的黏附 性提高瀝青的抗老化能力，延長瀝青路面的壽命。5. 瀝青混合料瀝青混合料是礦質(zhì)混合料與瀝青結(jié)合料經(jīng)拌制而成的混合 料的總稱，瀝青混合料經(jīng)攤鋪、壓實(shí)成型后成為瀝青路面。具有 良好的路用性能，廣泛應(yīng)用于高速公路、城市快速路、主干道和其他公路的路面結(jié)構(gòu)，是現(xiàn)代道路路面的主要材料之一。瀝青混合料按其礦料級(jí)配組成的特點(diǎn)， 可形成“密實(shí)懸浮” 結(jié)構(gòu)、“骨架空隙”結(jié)構(gòu)和“密實(shí)骨架”結(jié)構(gòu)，分別具有不 同強(qiáng)度特征和穩(wěn)定性。 瀝青混合料應(yīng)具備一定的高溫穩(wěn)定性、 低 溫抗裂性、水穩(wěn)定性、抗老化性、

15、抗滑性、和施工和易性等技術(shù) 性質(zhì)，以適應(yīng)車輛載荷及環(huán)境因素的作用。瀝青混合料的優(yōu)點(diǎn)： 1 優(yōu)良的結(jié)構(gòu)力學(xué)性和表面性能。一般 瀝青路面均具有良好的受力特性；路面平整、無縫或接縫、柔韌舒適、貨物損失率低、噪音小。 2 表面抗滑性好。瀝青路面既平整、表面有粗糙，有一定的粗細(xì)紋理構(gòu)造，能保證車輛告訴安、機(jī)械化全行使。 3. 施工方便。瀝青路面可以集中拌合（廠拌） 施工（攤鋪、碾壓等） ，完全可以實(shí)現(xiàn)大面積施工，質(zhì)量能夠得 以保障，開放交通早。 4. 經(jīng)濟(jì)耐久性好。與水泥路面相比，瀝青 路面一次性投資要低得多， 但其使用壽命一般在高速公路和機(jī)場(chǎng) 道面中以 15 年計(jì)，實(shí)際使用中只要施工質(zhì)量好，養(yǎng)護(hù)即使有

16、效 有的可以使用 20 年。5. 便于再生利用。瀝青再生利用已經(jīng)成為 發(fā)達(dá)國家一項(xiàng)熱門的可持續(xù)發(fā)展和能源再生利用的新型課題， 我 國目前也在進(jìn)行這方面的研究和技術(shù)發(fā)展；可以有利于分期修 建。6. 抗震性好，日照下不反射引起眩光，晴天無揚(yáng)塵，雨后不 泥濘等。缺點(diǎn)： 1. 瀝青易老化。瀝青石多組分有機(jī)材料，隨著試 用期的延長，瀝青的膠體結(jié)構(gòu)和組成發(fā)生變化， 是瀝青粘性變差、 塑性降低，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。 2. 溫度敏感性差。夏季高溫以流 淌，敢問穩(wěn)定性差；低溫易發(fā)脆，抗裂性差?？刹捎脙?yōu)質(zhì)瀝青或 采取改性措施等。瀝青混合料組成設(shè)計(jì)包括選擇原材料和配合比設(shè)計(jì)。瀝青混合料組成材料質(zhì)量規(guī)格應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，

17、并根據(jù)道路等級(jí)，交通 特性，氣候條件，施工方法等因素進(jìn)行選擇。我國現(xiàn)行的熱拌普通瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)方法的主要內(nèi)容包括:礦質(zhì)混合料配合比設(shè)計(jì)和最佳瀝青用量的確定，瀝青 用量采用馬歇爾試驗(yàn)方法確定， 所設(shè)計(jì)的瀝青混合料還應(yīng)滿足水 穩(wěn)定性和抗車轍能力的要求。瀝青混合料的組成材料與道路等級(jí)要求:瀝青混合料用粗集料質(zhì)量技術(shù)要求:指標(biāo)單位高速公路及以及公路其他 等級(jí)公路表面層其他層次石料壓碎值，不大于%262830洛杉磯磨耗值，不大于%283035表觀相對(duì)密度，不小于t/m 3吸水率，不大于%堅(jiān)固性，不大于%1212-針狀顆粒含量（混合料）不大于%151820其中粒徑大于，不大于%1215-其中粒徑小

18、于，不大于%1820-水洗法小于顆粒含量不大于%111軟石含量，不大于%355瀝青混合用料細(xì)集料質(zhì)量要求項(xiàng)目單位高速公路一級(jí)公路其他等級(jí)公路表觀密度，不小于t/m 3堅(jiān)固性（ 的含量），不大于%12-含泥量小于的含量）不大于%35砂含量，不小于%6050亞甲藍(lán)量，不大于g/kg25-棱角性（流動(dòng)時(shí)間），不小于s30-瀝青混合料用礦粉質(zhì)量要求項(xiàng)目單位高速公路，一級(jí)公路其他等級(jí)公路表觀相對(duì)密度，不小于t/m 3含水量，不大于%11粒度范圍%10000<%90-10090-100<%7510075-100外觀無粒團(tuán)結(jié)塊親水系數(shù)<1塑性指數(shù)<4加熱安定性實(shí)測(cè)記錄SMA昆合料是一種間斷級(jí)配的瀝青混合料，具有較好的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性和抗滑性。應(yīng)選用高強(qiáng)度礦料拌制，礦料級(jí)配組成應(yīng)保證集料顆粒能形成：“石一石”股價(jià)結(jié)構(gòu)，瀝青瑪碲脂應(yīng)密實(shí)地填充集料股價(jià)結(jié)構(gòu)空隙。OGFC混合料是開級(jí)配混合料，壓實(shí)后空隙在18%以上，具有良好的排水性。為了保證混