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土木工程材料许孝春1992年武汉理工大学毕业92-96年工作于佛山新达陶瓷公司96年至今从事工程材料的教学联系：13972658356绪绪 论论•要求：要求：掌握本课程在专业中的作用与地位建材的分类掌握学习方法•（一）、定义•凡是用于地基、地面、墙体、屋顶的各种构件和结构体 并最终构成建筑物的材料都属于建筑材料也就是建筑工程中所使用的各种材料及其制品的总称它是一切建筑工程的物质基础（二）、分类•分类的方法很多，如按化学组成、使用性能等划分•简单了解一下使用性能的分类，可划分为如下三类：•建筑结构材料：•构成建筑物受力构件和结构所用的材料，如梁、板、柱等，建筑业对其技术性能要求主要是强度和耐久性•我国建筑工程中的主要结构材料，原因如下：•原材料丰富、便宜、节能、产品耐压强度高、耐久性能好•墙体材料：•凡是最终构成建筑物墙体的材料，就是墙体材料•可分为承重墙和非承重墙两类•我国目前用的最多的是各种砖类，主要是粘土砖，中国90 %、美国9 %、日本3 %•建筑功能材料：•担负某些建筑功能的非承重的材料，如装潢、采光、防水、隔热、隔音、保温、吸声等材料，花样繁多，功能各异•（三）、建筑材料的地位•（四）、建筑材料的发展趋势： •轻质、高强、防火、无毒、多能、适用、量大、耐久、价廉。

•（五）、建筑物的要求：（1）可靠性与安全度：取决于建筑结构材料与结构体系（2）使用功能与建筑质量：取决于建筑功能材料•（六）、建材的发展• 人类最初的穴居、到会烧砖、瓦，用岩石烧石灰、石膏，到18、19世纪资本主义兴起，钢材、水泥、混凝土等的相继问世，到功能材料、特殊材料的问世，到智能材料的出现•（七）、建筑材料的标准：•国家标准、部级标准、地方标准、企业标准随着我国的入世，有国际标准、外国标准–本课程的基本要求：本课程的基本要求： •掌握工业和民用建筑中常用建筑材料的品种、规格性能及应用，了解材料在储运、验收中的有关问题•掌握常用建筑材料的主要性质、材料的组成、结构与性质的关系，了解建筑材料的原料、生产工艺过程及其对性质的影响•了解节约材料、改善性能及防护处理的原则•熟悉常用建筑材料的试验方法•了解建筑材料发展的动向•（八）“如何教学”的个人感受•同学们上课要认真听课、做好笔记对所学内容要联系实际来记忆，多记忆对本课程的学习态度必须端正做好实验•本课程作为工程类专业的基础课，将通过课堂教学，结合现行的技术标准，以工程材料的性能及合理使用为中心，进行系统讲述同时还安排有实验课。

在学习过程中，要注意了解事物的本质和内在联系如学习某种材料的性质时，不能只满足了解该材料的具有哪些性质，更要了解它为什么具有这些性质、这些性质之间有什么相互关系 绪论（道桥）一、道路建筑材料的主要类型（1）、道路工程结构对材料的要求（2）、道路建筑材料的主要类型二、道路建筑材料的研究内容（1）、道路建筑材料的基本组成与结构（2）、道路建筑材料的基本技术性能（3）、混合料的组成设计方法三、道路建筑材料的性能检测与技术标准（1）、材料的性能检测（2）、技术标准一、道路建筑材料的主要类型1、路桥工程结构对材料的要求、路桥工程结构对材料的要求（掌握）（掌握）（1）、道路工程结构用材料由于行车荷载和自然因素对道路路面结构的作用程度随深度的增加而逐渐减弱，对建筑材料的强度、承载能力和稳定性要求也随深度的增加而逐渐降低因此，根据这一特点，将路面结构由上而下分为面层、基层和垫层等多层体系，并分别采用不同质量、不同规格的材料如下：A、面层因直接承受行车荷载作用，并暴露于大气层，温度与湿度会直接影响，故对其有足够的强度、稳定性、耐久性和良好的表面特性的要求常用材料：沥青混合料、水泥混凝土、粒料、块料B、基层主要作用是承载并分散面层传递下来的竖向应力，因此应该有足够的强度、刚度和扩散应力的能力。

另外，还应该有足够的水稳定性和耐冲刷性常用材料：结合料稳定类混合料、碎石或砾石混合料、天然沙砾、碾压混凝土和贫混凝土、沥青稳定集料等C、垫层主要作用是改善路基的湿度和温度状况，分散基层传递的荷载应力，保证面层和基层的稳定和抗冻能力要求要有足够的水稳定性常用材料：碎石或砾石混合料、结合料稳定类混合料等（2）桥梁工程结构用材料（掌握）（掌握）桥梁的墩、桩结构要求：足够的强度和承载能力、良好的抗渗、抗冻和抗腐蚀能力桥梁的上部结构直接受行车荷载、自然环境的作用，因此应有足够的强度、抗冲击性、耐久性常用材料：钢材、水泥混凝土、钢筋混凝土、桥面沥青混合料、各种防水材料2、道路建筑材料的主要类型、道路建筑材料的主要类型（掌握）（掌握）由上面的知识可以知道，道路建筑材料的主要类型可分为：1、石料与集料 2、结合料与聚合物类 3、沥青混合料 4、水泥混凝土与砂浆 5、无机结合料稳定类混合料6、其它道路建筑材料二、道路建筑材料的研究内容（（1）、道路建筑材料的基本组成与结构）、道路建筑材料的基本组成与结构材料的矿物组成或化学成分及其组成结构决定了材料的基本特性举几个例子：A、花岗岩与大理石前者的主要矿物组成是二氧化硅，后者的主要矿物组成是碳酸钙，其性质相差甚远B、钢材与木材、石灰与混凝土的化学成分完全不同，性质也完全不同C、沥青混凝土与水泥混凝土的组成结构不同，性质差异就很大（（2）、道路建筑材料的基本技术性能）、道路建筑材料的基本技术性能只有全面掌握材料的性能影响因素、变化规律，才能正确评价材料的性能、才可能合理选择和使用材料，保证工程质量。

要求我们掌握材料的基本技术性能主要有： （掌握）（掌握）A、基本的物理性质比如密度、孔隙率、吸水率等，它们与材料的性质密切相关B、基本的力学性质比如强度、脆性、塑性、韧性、硬度、耐磨性等C、耐久性比如温度变化、冻融循环、氧化、酸碱腐蚀、紫外线照射等D、工艺性是指材料是否适合于按一定工艺要求加工的性能比如钢材，其栓接、铆接、焊接、冷弯加工（（3）、混合料的组成设计方法）、混合料的组成设计方法混合料的组成结构对其性能有重大影响，而其组成结构取决于所选的原材料及其用量比例因此，必须掌握所选原材料的性能，并掌握用量比例对混合料性能的影响，才能正确设计混合料的组成，保证工程质量三、道路建筑材料的性能检测与技术标准（（1）、材料的性能检测）、材料的性能检测材料的基本技术性质是通过适当的检测手段来确定的，比如材料的密度、吸水率、强度、耐久性等根据工程的重要性与材料的试验规模，材料的检测分为三个层次：A、实验室原材料与混合料的性能测定B、实验室模拟结构物的性能测定C、现场足尺寸结构物的性能测定（三个层次要记住）（2）、技术标准目前我国建筑材料的标准分为：国家标准、行业标准、地方标准、企业标准等四类。

国际上较有影响的技术标准有：国际标准（ISO）、美国材料试验学会标准（ASTM）、日本工业标准（JIS）、英国标准（BS）等第一章、石料与集料•内容提要： 本章介绍石料岩石学特征、主要技术性能（物理性能、力学性能）及主要评价方法与评价指标；集料的级配概念与级配理论；混合料配合比设计方法；石料与集料在道路工程中的应用第一节 石料 道路工程中所使用的石料一般是天然石料，开采出来未经加工就直接使用的叫毛石这一节里，介绍了四个方面的内容：一、石料的岩石学内容二、石料的物理性质三、石料的力学性质四、石料的技术标准（一）、天然石料的特点（一）、天然石料的特点（了解）（了解）1、蕴藏量丰富，分布广便于就地取材；、蕴藏量丰富，分布广便于就地取材；2、石材结构致密，抗压强度高，可达、石材结构致密，抗压强度高，可达aMpa以上；以上；3、耐水性好；、耐水性好；4、耐磨性好；、耐磨性好；5、装饰性好，纹理自然，质感稳重、庄严，雄伟的、装饰性好，纹理自然，质感稳重、庄严，雄伟的艺术感；艺术感；6、耐久性好，可达、耐久性好，可达a年以上 缺点：质地坚硬，加工困难，自重大，开采运缺点：质地坚硬，加工困难，自重大，开采运输不方便。

输不方便（二）、岩石的形成与分类（二）、岩石的形成与分类（了解）（了解）各种造岩矿物在不同的地质条件下形成不同类型的岩石，分为三类：各种造岩矿物在不同的地质条件下形成不同类型的岩石，分为三类：①①火成岩：火成岩：又分为：又分为： 深成岩：深成岩：如花岗岩；如花岗岩； 喷出岩：喷出岩：如玄武岩；如玄武岩； 火山岩：火山岩：如火山灰、浮石等如火山灰、浮石等 花岗岩的特点：距地表深，致密度高，比重大，强度高，吸水小，花岗岩的特点：距地表深，致密度高，比重大，强度高，吸水小，抗冻，耐磨，耐久抗冻，耐磨，耐久②②沉积岩：沉积岩：如石灰岩（青石）；如石灰岩（青石）； 石灰岩的特点：离地表浅，易开采，结构致密性较差，比重小强石灰岩的特点：离地表浅，易开采，结构致密性较差，比重小强度较低，耐久性差，孔隙率及吸水率均较大度较低，耐久性差，孔隙率及吸水率均较大③③ 变质岩变质岩: 是由原生的火山岩或变质岩，经地壳内部高温、高压作用后形成是由原生的火山岩或变质岩，经地壳内部高温、高压作用后形成的。

如花岗岩变质成片麻岩，易分层剥落，耐久性变差；但沉积的如花岗岩变质成片麻岩，易分层剥落，耐久性变差；但沉积岩变质后，性能变好更致密耐久，如石灰岩变成大理石岩变质后，性能变好更致密耐久，如石灰岩变成大理石（三）、常见的造岩矿物及其颜色、特征（三）、常见的造岩矿物及其颜色、特征（了解）（了解）造岩矿物造岩矿物颜颜 色色特特 性性长石长石白、浅灰、桃红、红、青、白、浅灰、桃红、红、青、暗灰暗灰风化慢风化慢石英石英无色透明无色透明性能稳定性能稳定云母云母无色透明至黑色无色透明至黑色易裂成薄片易裂成薄片角闪石、辉绿石、角闪石、辉绿石、橄榄石橄榄石深绿、棕色、黑色深绿、棕色、黑色开光性好、耐久性好开光性好、耐久性好方解石方解石白色、灰色白色、灰色开光性好，易溶于含开光性好，易溶于含COCO2 2的水的水中中白云石白云石白色、灰色白色、灰色同上同上黄铁矿黄铁矿金黄色（二氧化硫）金黄色（二氧化硫）为有害杂质，遇水及氧生成为有害杂质，遇水及氧生成硫酸，污染及破坏岩石硫酸，污染及破坏岩石（四）、常用的岩石类型（记住）1、花岗岩2、玄武岩3、辉长岩4、石灰岩5、砂岩6、石英岩7、片麻岩二、石料的物理性质（掌握）1、物理常数A、密度真实密度（绝对密度）表观密度（除去开口孔的密度）毛体积密度（包括开口孔的密度）致密度（毛体积密度与真实密度的比值）孔隙率（1- 致密度）B、吸水率（饱和吸水的重量与干燥材料质量之比）C、抗冻性材料在饱和水的状态下，能够经受反复冻融而不破坏，并不严重降低强度的性能叫抗冻性。

测定方法有直接冻融法和坚固性试验，步骤如下：•试件制作并测定：试件制作并测定： 将石料制作成边长为5cm的立方体或直径与高均为5cm的圆柱体，并在105±5℃的温度下烘干至恒温，再在干燥器内冷却至室温，称重（m0；g）；测定其强度（R0；MPa）•试验试验A、直接冻融法先使试件饱和吸水，在-15 ℃ 的冰箱中冷冻4h，再在20 ±5℃的水中溶解4h,这叫做一个冻融循环经历规定的次数（5、10、15、25、50次）后计算质量损失率Q冻和冻融系数K B、坚固性试验将试件在饱和硫酸钠溶液中浸泡20h后，再在105 -110℃的烘箱中烘烤4h，这叫做一个循环冷却至室温后进行第二个循环从第二个循环开始，每次浸泡和烘烤时间均为4h；完成5次后计算质量损失率•计算计算公式：Q冻=（ m0 – m1 ）÷ m0×a% K= R1 ÷ R0×a%•标定标定 一般以质量损失率及强度损失率分别不超过5%和25%为准三、石料的力学性质•总体来说，石料要求有一定的抗压、抗剪、抗冲击、抗摩擦的能力，其中，以抗压和抗摩擦作为评价石料技术等级的指标•抗压强度抗压强度 A、路面用石料的尺寸为边长为5±0.2cm的立方体或直径与高均为5±0.2cm的圆柱体 B、桥梁用石料尺寸为7±0.2cm的立方体 计算：R=P/A 影响因素：矿物组成、结构、孔隙特征、吸水率•磨耗率磨耗率 有洛杉矶磨耗试验、狄法尔磨耗试验、道瑞磨耗试验（P12页），一般采用第三种方法。

计算：Q磨=（ m0 – m1 ）÷ m0×a%四、石料的技术标准要求大家记住： 1、路用石料分岩浆岩类、石灰岩类、砂岩与片麻岩类、砾岩四类 2、每类按饱水抗压强度、洛杉矶法和狄法尔磨耗率三个指标分成四个等级 3、一级为最坚强岩石、二级为坚强岩石、三级为中等强度岩石、四级为较软岩石根据工程实际选用岩石第二节 集料•集料由不同粒径的矿质颗粒组成的混合料，包括天然砂、人工砂、卵石和碎石、工业废渣等•粗、细集料的粒径界限，水泥混凝土为4.75mm，沥青混凝土为2.36mm•软质岩石、风化岩石不能做集料•粗细集料分别起骨架和填充作用，技术要求因此也有所不同一、集料的物理性质包括如下内容：1、物理常数2、级配3、颗粒形状与表面特征4、含泥量和泥块含量1、物理常数包括表观密度、毛体积密度、表干密度、堆积密度、空隙率、粗集料骨架间隙率、细集料的棱角性等•表观密度、毛体积密度与石料中的概念相同•表干密度：又叫饱和面干密度，即开口孔吸水饱和擦干表面的总重（料+水）除以包括开口孔的表观体积•堆积密度：即传统的一个概念•空隙率：与传统概念稍有不同，即传统的空隙体积还要加上开口孔的体积后再除以总体积•粗集料骨架间隙率：即传统的空隙率•细集料的棱角性：就是西集料的空隙率，用堆积密度除以其毛体积密度2、级配•级配的含义•级配的工程效应与经济效应•以上略讲，后面还要详细讲的3、颗粒形状与表面特征•形状：有球形、方形、片状形、针形等，其中球形最好，有利于混凝土的工作性、强度•表面特征：表面光滑、洁净程度。

表面光滑，则便于施工，但不利于胶结；4、含泥量和泥块含量•未做完，要做的二、粗集料的力学性质★包括如下内容：1、压碎值2、磨光值3、冲击值4、磨耗值注：只要求记住以上四个内容，具体实验方法不作要求1、压碎值是指按规定的方法测得石料抵抗压碎的能力计算：Q=m1÷m0×a%Q：压碎指标m1：压碎后通过了2.36mm的细粉质量m0：压碎前的试样总质量2、磨光值•方法：选取10-15mm集料试样，密排于试模中，先用砂填密集料空隙，然后再用环氧树脂砂浆固结，经养护24h后即制得试件每种集料要制备4块试件将试件安装于加速磨光机的道路轮上，开动电机，转速为640 ±10 r/min，在轮间加水和金刚砂，先用30号金刚砂磨3h，再用280号金刚砂磨3h，总共6h，取下试件，冲洗金刚砂，用摆式摩擦系数仪测定试件的摩擦系数值，乘以折算系数及按标准试件磨光平均值换算后，即可得到石料磨光值3、冲击值•石料抵抗冲击荷载的能力•方法：采用9.5-13.2mm的干燥集料颗粒，按标准方法分三层装入量筒中，称取集料试样质量将其装入圆形钢筒中厚置于冲击试验仪上，用捣实杆单独捣实25次，调整锤击高度，让锤从380 ±5mm高度自由落下，连续锤击集料15次，每次间隔不少于1s。

用2.36mm筛筛分，再计算：LSV=m1÷m0×a%LSV：压碎指标m1：冲击后通过了2.36mm的细粉质量m0：冲击前的试样总质量4、磨耗值石料表面抵抗磨损的能力方法：采用道瑞磨耗试验将9.5-13.2mm 的石料颗粒以单层金迷排列在试模中，用环氧树脂砂浆填模成型，经养护后脱模制得试件同种石料2个试件为一组，试件用金属托盘固定于道瑞机的圆平板上，按28 ±30 r/min转速转a转，同时不断向磨盘上均匀撒规定细度的石英砂，停机观察，如无异常，再转400转，停机称量计算： AAV=3（m0-m1） ÷ ρ×a% 式中 AAV：道瑞磨耗率 m0 ：磨耗前的质量 m1 ：磨耗后的质量 ρ：集料的表干密度三、岩石集料的技术要求★•包括粗集料的技术要求和细集料的技术要求•按技术指标，粗细集料均分为三级•粗集料的技术指标包括：压碎指标、泥和泥块含量、针片状颗粒含量、有机物含量、SO3含量、坚固性、抗压强度、密度与空隙率、碱集料反应•细集料的技术要求包括：压碎指标、泥和泥块含量、Cl-含量、云母含量、有机物含量、 SO3含量、轻物质含量、坚固性、密度与空隙率。

•注：技术指标只要求大家记住项目，具体数据不作要求四、工业矿渣集料•略，不要求大家掌握第三节 矿质混合料的组成设计概述•组成粗细集料的颗粒，大小越平均，则其空隙率就越大，那么结合料（如水泥、沥青等）的需要量就越大，成本就越高，拌合物的流动性就越差，施工困难，硬化时收缩越大，越不利于抑制裂缝因此，粗细集料均应有粗有细，紧密镶嵌，这就是级配的意义•本节的主要内容：1、混合料的级配理论和级配范围的确定2、混合料配合比设计方法及例题一、级配理论和级配范围的确定一）筛子筛子的筛孔有疏有密，我们所使用的是标准套筛，每个筛子的孔径不同，把这些筛子上下叠起来，从上到下，孔径分别为70mm，63mm，53mm，37.5mm，31.5mm，26.5mm，19mm，16mm，13.2mm，9.5mm，4.75mm，2.36mm，1.18mm，0.6mm，0.3mm，0.15mm，0.075mm，这就是一套标准筛二）级配★1、一堆集料，其颗粒有大有小，把集料倒入套筛的最上面的筛上，筛分，我们将把集料按颗粒的大小分开来，每一等级的集料所占的比例不同，集料就是由这些大小不同的颗粒组成的，这就叫这个集料的级配。

2、分计筛余率与累计筛余率 假设一堆集料的总质量为m0，第i个筛上留下的集料质量为mi，则ai= mi ÷ m0 叫做i筛的分计筛余率；而Ai=a1 + a2 + a3 +--- + ai叫做i筛的累计筛余率3、通过率：第i筛的通过率=1 – Ai%4、细集料的细度模数：它是描述细集料粗细的参数， =【（A2.36 + A1.18 + A0.60 + A0.30 + A0.15） – 5A4.75】 ÷ （a － A4.75）•例题：分析某细集料的级配组成并计算其细度模数★筛孔尺寸（mm）9.54.752.361.180.60.30.150.075筛底总计筛余质量m（%）015639910511575226a分计筛余率ai（%）累计筛余率Ai（%）通过率Pi（%）细度模数Mf5、密度曲线★ 以孔径的半对数为横坐标，以通过率为纵坐标，将各孔径对应的通过率描在坐标系中，并连成圆滑的曲线，这就是密度曲线见教材P23页的图1-3b6、连续粒级、间断粒级、单粒级 用标准套筛筛分时，每个筛上都有筛余物就是连续粒级，其密度曲线为圆滑曲线；若有筛上无筛余物就是间断粒级，其密度曲线有折线，并较为水平；但粒级就是只有某一个等级颗粒的集料。

7、配合比设计 每种集料虽然说有级配，但自身的搭配不一定是最好的，也就是说不一定是最密实的，这就不符合工程要求，因此我们应想办法由两种或多种集料按比例搭配，以使得混合料最为密实，这就是混合料的配合比设计8、最大密度曲线理论★ 要配制出最密实的混合料，首先要知道什么样的级配才是最密实的研究结果是： “矿质混合料的颗粒级配曲线越接近抛物线，则其密实度越大”，这就是最大密度曲线理论 此抛物线可以表示为p2=k·d，其中，k为常数，di 为孔径，pi为该孔径的通过百分率；因为d=D时，p=a，所以k=a2/D，即pi 2=a2 di /D，一般采用对数式：lg pi = （2 – 0.5lgD） +0.5lg di •例题：按最大密度曲线公式计算：当矿质最大粒径为40mm时各级粒径的通过百分率 ★分级顺序 N12345678910粒径比DD/2D/4D/8D/16D/32D/64D/128D/256D/512理论粒径di（mm）40201052.51.250.630.3150.160.08最大密度级配曲线通过率（%）n=0.5级配范围曲线通过率（%）n=0.3n=0.79、级配曲线范围★ 又有人研究指出：矿质混合料的级配曲线应该允许在一定范围内波动，最密曲线对数公式中n不一定要等于0.5，可以在0.3—0.7之间就行。

lg pi '= （2 – 0.3lgD） +0.3lg di lg pi" = （2 – 0.7lgD） +0.7lg di 这就是说，判断某集料的级配时，只要pi 在pi ' 和 pi "之间就证明其级配良好 注：书中P25页的“多级嵌挤密级配的分析法”不作要求二、基本组成的设计方法•现在已经知道了对于某一最大粒径的集料，其级配应按什么比例搭配才能使混合料最密实，但一般的天然或人工集料并非最密实，需要我们将多种不同级配的集料按比例混合才能制备出最密实的混合料•我们现在的问题就是要找出按什么比例将不同级配的集料混合才能制备出要求的最密实的混合料，这就是混合料配合比设计•也许大家想到一个方法：用最密曲线公式先计算出最密时的级配，然后把集料筛分成单粒径，按计算结果配制就行这是对的，但问题是太麻烦，在实际工程中极为不便•我们的方法是：通过筛分掌握各集料的级配情况，通过数解法或图解法，直接将各集料混合即可得到较密实的混合料一）数解法•不管是数解法或是图解法，只有知道了级配要求和集料的级配，就可以配制出符合要求的混合料•数解法包括试算法★和正规方程法1、试算法：适合3-4种集料配制混合料，简 单，但不是很精确；2、正规方程法：也叫规划求解法，适合多种集料配制混合料，复杂，但精确；3、图解法：简单易行，但不精确。

•（1）试算法★例题：已知碎石A、石屑B、矿粉C的级配，其分计筛余（%）如下表的2-4列，用试算法设计出符合第五列的混合料配合比筛孔筛孔尺寸尺寸原材料各分计筛余结果原材料各分计筛余结果所要求的混合料的设计级配范围及中值所要求的混合料的设计级配范围及中值 a A a Ba C通过率范围通过率范围通过率中值通过率中值累计筛余中值累计筛余中值分计筛余中值分计筛余中值1234567813.20.8----95-a97.52.52.59.543.6----78-88792118.54.7549.9----48-685842212.364.425.0--36-5344.555.513.51.181.322.6--24-4132.567.5120.6--15.8--18-3024768.50.3--16.1--17-2219.580.54.50.15--8.948-1312887.50.075--11.110.74-86946以下以下--0.585.3--0a6解：1、计算通过率中值：即是取通过率范围的平均值如95-a范围的平均值为97.5得到第6列2、计算累计筛余中值：因为通过率+累计筛余率=a%，因此累计筛余中值=a –通过率中值。

得到第7列3、计算分计筛余率：从筛分试验中各筛的累计筛余率的意义可知，某筛的分计筛余率=自身的累计筛余率–上一级的累计筛余率比如9.5mm筛的分计筛余率=自身的累计筛余率21 –上一级13.2mm的累计筛余率2.5=18.5得到第8列4、设A、B、C的掺量分别为x%、y%、z%，在混合料中任意取某一级i，其分计筛余率为ami，而A、B、C中这一级的分计筛余率分别为aAi、aBi、aCi， 则 x+ y + z = a % 式（1） x· aAi + y · aBi + z · aCi= ami 式（2）5、假定各集料中A在这一级中占绝对优势，含量最大，而B、C中不含这一级，即含量为0，则由式（2）得： x = （ami ÷ aAi）×a% 式（3）6、从表中可看出，A的4.75mm级含量最高，为49.9%，对应混合料中该级的含量为21%，由式（3）得： x = （21÷49.9）×a%=42.1%7、同理，从表中可看出，C的0.075mm以下级含量最高，为85.3%，对应混合料中该级的含量为6%，由式（3）得： z = （6÷85.3）×a%=7.0%8、由此可得到y = a %– x – z= 50.9%9、故矿质混合料各集料的比例为： 碎石A :石屑B :石粉C=x : y : z=42.1 : 50.9 : 7.010、按此比例计算混合料的级配，结果见下页 其中，2、5、8列为三种集料自身的级配，按上述比例混合后占混合料的份数分别为4、7、10列，混合料各粒级的比例就为4、7、10列之和，列在11列，这是各级占混合料总量的百分比，因此是分计筛余率。

11、为了跟题目给出的通过率范围（第14列）要求对照，故需要计算出累计筛余率并进而计算出通过率（第13列） ，判断是否符合要求12、经过对照，此比例配制的混合料符合级配要求筛孔碎石级配（%）石屑级配（%）石粉级配（%）混合料合成级配要求级配A分比例占混率B分比例占混率C分比例占混率分计累计通过率12345678910 1112 13 1413.20.8×42.1%0.3----0.30.399.795-a9.543.618.4----18.418.781.378-884.7549.921.0----21.039.760.348-682.364.41.925.0×50.9%12.7--14.654.345.736-531.181.30.522.611.5--12.166.333.724-410.6--15.88.0--8.074.425.618-300.3--16.18.2--8.282.617.417-220.15--8.94.54×7.0%0.34.887.412.68-130.075--11.15.610.70.76.493.86.24-8以下以下--0.50.385.36.06.2a013、假如对照不符合，则要调整配比；还有可能是用试算法怎么也配不出符合要求的混合料，则应考虑采用单粒级。

14、以上是3种集料来配混合料，4种集料也可以采用这个方法，但多了就不行，要采用正规方程法（2）正规方程法•只要求大家理解就行•试算法大家已经学过了，它只重视占绝对优势的粒级，完全忽略了其他集料中的同等粒级的含量，所以结果较粗糙，很可能不符合混合料的要求，结果往往需要调整•如果要精确符合混合料的要求，就需要多种集料来配，而不仅仅只有3种或4种，那么，我们可以先把所有集料过筛，剔除混合料中没有的太粗或太细的粒级，再来列方程求配合比，方法是：•假如有n种集料，我们假设各集料的掺量分别为x、y、z------，混合料中每一级的掺量等于各集料相应粒级含量乘以掺量后的总和，混合料有多少个粒级，就列出了多少个方程，然后求解，这样计算出来的结果可以一步到位，不需要再调整，缺点就是计算量较大，可以利用Excel解决•这就就正规方程法（3）图解法第二章 沥青材料•概述一、沥青的分类★ 天然沥青天然沥青 地沥青地沥青 石油沥青石油沥青 沥青材料沥青材料 煤沥青煤沥青 焦油沥青焦油沥青 木沥青木沥青 泥炭沥青泥炭沥青 页岩沥青页岩沥青•地沥青 它是由天然产或石油精制加工得到的沥青材料。

按产源可分为：1、天然沥青： 地下原油通过岩石裂缝渗透到地表后并长期暴露在大气中，所含轻质部分蒸发而残留物经氧化后就成为天然沥青2、石油沥青：石油经精制加工其它油品后，最后加工而得到的产品•焦油沥青 各种有机物（煤、泥炭、木材、页岩）经干馏加工得到的焦油，再加工而得到的产品，分别叫做煤沥青等二、沥青在工程中的应用 目前工程中应用最多的是石油沥青和煤沥青在使用沥青时，一般要经过调制，通常有以下几种方式：1、将沥青加热，使其溶化至液体，除去水分和杂质，趁热涂刷，或加入预热的骨料、填充料，制成各种沥青制品2、用溶剂（汽油、柴油、工业苯）等将沥青稀释为所需的使用稠度，用做直接涂刷或制作冷用制品3、通过机械作用，同时加入乳化剂，使沥青分散成微小颗粒，均匀分布在溶有乳化剂的水中，制成冷用的沥青乳液4、用几种不同规格的沥青掺配，或加入其它物料，得到改性沥青三、沥青的属性与应用 沥青属于有机胶结材料，是高分子碳氢化合物及非金属（氧、硫、氮等）衍生物组成的复杂混合物 在常温下呈固态、半固态或粘稠液态，有一定的黏性和良好的憎水性，不透水，不导电，耐酸碱腐蚀，并有受热软化、冷后变硬的特点，有一定的塑性，能适应基材的变形。

因此在工程中广泛应用于道路工程、水工建筑、防水、防潮、防腐、耐酸、绝缘等工程四、本章内容第一节、石油沥青的组成第二节、石油沥青的技术性质第三节、改性沥青第四节、乳化沥青第五节、煤沥青第一节 石油沥青一、石油沥青的元素组成★由多种碳氢化合物及其非金属（氧、硫、氮）的衍生物组成的混合物它的主要组成是：碳——80%-87% 氢——10%-15% 氧、硫、氮——不超过3% 还有极微量的金属元素——镍、钒、铁、锰、钙、镁、钠等二、石油沥青的组分 沥青的化学组成极为复杂，分析十分困难，不清楚其元素含量与路用性能之间的关系并且，由于其结构的复杂性，将其分离为纯粹的化合物单体也十分困难，也没有必要因此，目前的做法是将沥青分离为化学性质相似，而且与路用性能有一定联系的几个组，这些组就称为“组分”或“组丛” 这种分离方法目前分为三组分、四组分、五组分和多组分分析法1、三组分分析法•三组分分析法是将石油沥青分离为： ★ 油分、树脂和地沥青质3个组分•我国石油的油分中往往含有蜡，应将其分离出去因为蜡组分对沥青的高温稳定性、低温抗裂性、与集料的粘附性等都有一定的影响•三组分分离法兼用了选择性溶解和选择性吸附的方法，所以又叫溶解-吸附法。

•三组分的主要特征 •不同组分对沥青性能的影响★A、油分：赋予沥青流动性B、树脂：赋予沥青良好的塑性和粘结性C、地沥青质：决定沥青的耐热性、粘性和脆性，含 量越多，软化点越高，粘性越大，越硬脆组分组分状态状态颜色颜色比密度比密度分子量分子量含量，含量，%油分油分油状液体淡黄-红褐色小于1300-50040-60树脂树脂粘稠状物体黄-黑色略大于1600-100015-30地沥青质地沥青质无定刑固体粉末深褐-黑色大于1大于100010-30•三组分法的优缺点： 优点是组分界限明确，组成在一定程度上能说明它的路用性能，缺点是分析流程复杂，分析时间长•石油沥青的结构★ 在沥青中，油分与树脂互溶，树脂侵润地沥青质因此石油沥青的结构是以地沥青质为核心，周围吸附部分树脂和油分，构成胶团，无数胶团分散在油分中形成胶体结构可细分为三种结构：A、地沥青质含量较少，油分和树脂较多时，胶团外膜较厚，胶团之间相对运动较自由，这就属于溶胶结构溶胶结构这种沥青粘性小，流动性大，温度稳定性较差B、地沥青质含量较多，油分和树脂较少，胶团外膜较薄，胶团密集因而移动困难，这就属于凝胶结构凝胶结构。

这种沥青弹性好，粘结性好，温度稳定性好，但塑性较差C、介于上述两种结构之间的情况，这种沥青就属于溶胶溶胶-凝凝胶结构胶结构其性质也介于两者之间 2、四组分分析法•四组分分析法将沥青分离为： ★ 饱和分、芳香分、胶质和沥青质共4个组分 其主要性状如下：组分组分外观特征外观特征相对密度相对密度平均分子量平均分子量饱和分饱和分无色液体0.89625芳香分芳香分黄色至红色液体0.99730胶质胶质棕色粘稠液体1.09970沥青质沥青质深棕色至黑色固体1.153400•胶体结构胶体结构★ 现代胶体理论认为：沥青的胶体结构，是以固态超细微粒的沥青质为分散相沥青质分子量很高，不能直接胶溶于分子量很低的芳香分和饱和分中，沥青之所以能形成稳定的胶体，是因为强极性的沥青质吸附了极性较强的胶质，胶质中极性最强的部分吸附在沥青质表面，然后逐步向外扩散，极性逐渐减小，芳香度也逐渐减弱，距离沥青质越远，则极性越弱，直至与芳香分接近，甚至到几乎没有极性的饱和分这样，在沥青胶体结构中，从沥青质到胶质，乃至芳香分和饱和分，它们的极性是逐步减弱，没有明显的分界线所以，只有在各组分的化学组成和相对含量相匹配时，才能形成稳定的胶体。

这比三组分分析法的胶体结构分析更接近于沥青实际第二节、石油沥青的技术性质技术性质包括如下内容： ★1、密度2、体膨胀系数3、介电常数4、粘滞性5、低温性能6、感温性7、粘附性8、耐久性9、粘弹性除此之外，还介绍了我国道路石油沥青的技术要求一、密度一、密度 规定为15 ℃时单位体积的沥青质量单位：g/cm3或Kg/m3也可用相对密度表示：即规定温度下沥青质量与同体积水的质量之比应应用用：⒈质量与体积之间的换算⒉沥青混合料配合比设计的数据⒊沥青使用、贮存、运输、销售和设计沥青容器的数据四四组组分分时时的密度公式：的密度公式： 密度=（1.06 + 8.5 × 10-4AT - 7.2 × 10-4R-8.7 × 10-5A Γ- 1.6 × 10-3 S） ×水密度 S：饱和分含量、R：胶质含量 A Γ：芳香分含量 AT ：沥青质含量 二、体膨胀系数二、体膨胀系数 沥青在温度上升时体积会膨胀体膨胀系数是沥青储罐的设计和作为填缝、密封材料时的重要数据，与路用性能也很有关系系数越大，沥青路面在夏季易泛油，冬季易收缩产生裂缝测定公式： A=(DT2 - DT1) ÷(DT1 •(T1 - T2)) 式中A：沥青的体膨胀系数 DT1、 DT2：分别为温度为T1 、 T2时的密度 T1 、 T2：密度测试温度三、介电常数三、介电常数 介电常数与沥青对氧、雨、紫外线的耐候性有关，现在进一步发现与沥青路面的抗滑性也很有关系。

计算公式： ε=沥青作为介质时平行板的电容÷真空作为介质时的平行板电容四、粘滞性四、粘滞性★（至此）（至此） 沥青的粘滞性又叫粘性，它反映了沥青内部阻碍其相对流动的一种特性，通俗的说，它反映了沥青软硬、稀稠的程度粘滞性与沥青路面的力学性能最密切，为防止路面出现车辙，沥青的粘滞性是首要考虑的参数，因此，粘滞性是沥青等级（标号）划分的主要依据沥青粘滞性的表示方法：沥青粘滞性的表示方法： 对粘稠（固体或半固体）的石油沥青采用针入度表示，此值越小，则粘度越大；对液体石油沥青用粘滞度表示针入度：针入度：在25 ℃的规定温度下，以规定质量100g的标准针，在规定时间5s内贯入试样中的深度（每深入0.1mm为1度）表示是石油沥青的重要指标之一PT,m,t如P 25 ℃,100g,5s粘滞度：粘滞度：将一定量的液体沥青，在某一温度t（20 ℃ 、25 ℃ 、30 ℃ 、60 ℃ ）下经一定直径d的小孔（3mm、4mm、5mm、10mm）流出50cm3所需的时间T（秒）用CdtT表示，如C325300五、低温性能五、低温性能 沥青的低温性能与沥青路面的低温抗裂性有密切的关系，沥青的低温延性与低温脆性是重要的性能，多以沥青的低温延度试验和脆点试验来表征。

延性（也叫塑性）延性（也叫塑性）延性（也叫塑性）延性（也叫塑性） 把沥青制成∞字形标准试件（中间最小截面积为1cm2），在规定的拉伸速度（5±0.25cm/min）和规定温度（ 25 ℃ ）下拉断时的伸长长度，以cm为单位脆性脆性脆性脆性 将0.4g沥青试样在一个标准的金属片上涂成薄层，一起置于有冷却设备的脆点仪内，摇动曲柄能使其弯曲，温度以1 ℃/min的速度下降到某一温度时，沥青薄膜在规定弯曲条件下产生断裂时的温度，叫脆点 脆点是测量沥青在低温不引起破坏时的温度弯曲梁流弯曲梁流弯曲梁流弯曲梁流变试验变试验（略，不作要求）六、感温性六、感温性 沥青的粘滞性与延性随温度的不同会产生明显的变化，这就是沥青的感温性以软化点作为其指标，软化点是沥青又一重要技术指标测定方法：测定方法：测定方法：测定方法： 沥青没有固定的固化点和液化点，实际是采用“环球法”，将沥青试样装入规定尺寸的铜环内，顶面上放置一标准钢球，浸入水或甘油中，在规定的温升速度下，试样软化下垂至规定高度时的温度即为软化点七、粘附性七、粘附性 沥青中有极性组分和芳香分结构，特别是沥青中的表面活性物质，如沥青酸和酸酐等与碱性集料接触时，就会产生很强的化学吸附作用，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，这比化学吸附力要小得多因此沥青中表面活性物质的存在及含量与粘附性有重要关系同时，集料的性质，如矿物组成、表面纹理、孔隙率、含尘量、表面积、吸收性能、含水量、形状、风化程度等对粘附性也有一定程度的影响另外，道路由于受交通荷载的反复作用使路面变形，沥青混合料空隙增大，集料松散，浸水使沥青膜与集料剥离，导致沥青路面破坏评价方法：评价方法：评价方法：评价方法： 沥青与粗集料粘附性试验方法规定：根据沥青混合料的最大粒径决定，＞13.2mm者采用水煮法，≤13.2mm者采用水浸法水煮法是选取粒径为13.2 ~ 19mm形态接近立方体的规则集料5个，经沥青裹覆后，在蒸馏水中沸煮3min，按沥青膜剥落的情况分为5个等级来评价沥青与集料的粘附性；水浸法是选取粒径为9.5 ~ 13.2mm的集料ag与5.5g的沥青在规定温度下拌合成混合料，冷却后浸入80 ℃的蒸馏水中保持30min，然后按剥落面积百分率来评价沥青与集料的粘附性八、耐久性八、耐久性 路用沥青在使用过程中受到储运、加热、拌合、摊铺、碾压、交通荷载以及自然因素的作用，而使沥青发生一系列的物理化学变化，逐渐改变了其原有性能（粘度、低温性能）而变硬变脆，这种变化就是沥青的老化。

抑制老化的性能就是沥青的耐久性影响耐久性的因素：影响耐久性的因素：影响耐久性的因素：影响耐久性的因素： 温度与氧化作用、光和水的作用、自然硬化、渗流硬化等，这些变化都是不可逆的，均导致沥青的劣化评价方法：评价方法：评价方法：评价方法： 将50g沥青试样放入直径140mm、深9.5mm的不锈钢盛样皿中，此时沥青膜的厚度约为3.2mm，在163 ℃的通风烘箱的条件下以5.5r/min的速率旋转，经过5h，然后计算沥青试样的质量损失，并测试针入度、粘度等指标的变化九、粘弹性九、粘弹性 路用沥青多为溶-凝胶型沥青，在低温时表现为弹性，高温时表现为粘性，在相当宽的温度范围内表现为弹性和粘性并存，是一种典型的粘弹性物体在外力作用下产生变形，但形变滞后于作用力，作用力去除后形变并不完全恢复，经过一段时间后蔡逐渐恢复，表现为复杂的粘弹性性质，蠕变（即徐变）和松弛现象就是这种特性的表现蠕变：蠕变：蠕变：蠕变：在应力不变的情况下，应变随时间而增加的现象叫蠕变；松弛现象：松弛现象：松弛现象：松弛现象：在应变不变的情况下，自身应力随时间而逐渐减小的现象叫应力松弛 两者均是由于沥青胶体结构的内部大分子在长时间力的作用下产生结构变形或位移而产生的现象。

评价方法：评价方法：评价方法：评价方法： 用劲度模量表示，相当于弹性模量，不同之处在于前者还取决于温度T和荷载的作用时间t S=（δ/ε）t,T十、安全性十、安全性 沥青材料在使用时必须加热，当加热至一定温度时，沥青挥发的油分蒸汽与周围空气组成混合气体，此混合气体遇火则易发生闪火；若继续加热，油分蒸汽的饱和度增加，这种混合气体遇火极易燃烧为此，必须测定沥青加热闪火和燃烧的温度，即所谓的闪点和燃点测定方法：测定方法：测定方法：测定方法： 规定对粘稠石油沥青采用克利夫兰开口杯法（简记为COC法） ；对液体石油沥青采用泰格开口杯法（简记为TOC法）； COC法是将沥青试样盛于标准杯中，按规定加热速度进行加热，当加热到某一温度时，点火器扫拂过沥青试样任何一部分表面，出现一瞬即灭的蓝色火焰状闪光时，此温度即为闪火点；按规定加热速度继续加热，至达点火器扫拂过沥青试样表面发生燃烧火焰，并持续5s以上，此温度即为燃烧点我国道路石油沥青的技术要求•我国道路石油沥青分为粘稠石油沥青和液体石油沥青•粘稠石油沥青按质量又分为“重交通道路石油沥青（代号AH）”和“中、轻交通道路石油沥青（代号A）”。

他们再按针入度又分为5个等级，如AH-130、A-200•针入度、软化点、延度是路用沥青的三个主要的技术指标，但随着对沥青路面要求的提高，又加入了闪点、含蜡量、密度、溶解度、抗老化指标等•液体石油沥青按凝结速度分为快凝（AL（R））、中凝（AL（M））、慢凝（AL（S））三个等级，又按粘度把前者分为2个标号，即 AL（R）-1和AL（R）-2；后二者分为6个标号，即AL（M）-1→AL（M）-6、及AL（S）-1 → AL（S）-6 第三节 改性沥青 一、概述 不同的工程，对沥青往往有不同的要求，如力学性能、粘附性能、耐老化性能、低温下的弹性与塑性性能、变形的适应性和耐疲劳性、高温下的强度和稳定性能等石油加工厂制备的沥青不一定能全面满足这些要求，为此常用橡胶、树脂和矿物填料等掺入沥青以改变沥青性能，这种沥青就是改性沥青，掺入的这些物质叫改性材料二、分类 合成橡胶 高温稳定性 热塑性橡胶 改善力学性能 耐疲劳性（聚合物） 热塑性塑料 低温抗裂性 废橡胶粉、废塑料 改善粘附性（抗剥落剂）：金属皂（有机锰等）、有机胺、消石灰等改性沥青 抗老化剂： 受阻酚、胺阻胺等 改善耐老化性 矿物填料：炭黑、硫磺、石棉、木质素纤维等 调和沥青 掺加天然沥青（湖沥青、岩石沥青、海底沥青）三、工程中常见的改性沥青 目前，对沥青性能改变较多的是流变性能、粘附性能和耐久性能和力学性能。

从改性材料上常见的有橡胶、树脂和填料三大类，分述如下：（一）橡胶改性沥青橡胶是重要的改性材料，优点是：与沥青混溶性好、高温变形性小、低温柔性好A、氯丁橡胶改性沥青特点：掺入后气密性、低温柔性、耐化学腐蚀性、耐气候性等大为改善制备方法：有溶剂法和水乳法溶剂法是先将氯丁橡胶溶于一定的溶剂中形成溶液，然后掺入沥青中，混合均匀即成为氯丁橡胶改性沥青；水乳法是将橡胶和石油沥青分别制成乳液，再混合均匀即可使用用途：氯丁橡胶改性沥青可用于路面的稀浆封层和制作密封材料和涂料等B、丁基橡胶改性沥青特点：具有有一点耐分解性，并有较好的低温抗裂性和耐热性能制备方法：将丁基橡胶碾切成小片，于搅拌条件下把小片加到a ℃的溶剂中（不得超过110 ℃），制成浓溶液同时将沥青加热脱水熔化成液体状沥青通常在a ℃左右把两种液体按比例混合搅拌均匀进行浓缩15 ~20min，达到要求性能指标丁基橡胶在混合物中的含量一般为2% ~ 4%同样也可以分别将丁基橡胶和沥青制备成乳液，然后再按比例把两种乳液混合即可使用用途：多用于道路路面工程和制作密封材料和涂料C、热塑性弹性体（简称SBS）改性沥青 SBSS 热塑性弹性体苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，它兼具橡胶和树脂的特性，常温下具有橡胶的弹性，高温下又能像树脂那样熔融流动而成为可塑材料。

改性沥青的特点：良好的耐高温性、优异的低温柔性和耐疲劳性，是目前应用最成功和用量最大的一种改性沥青制备方法：可采用胶体磨法或高速剪切法生产， SBS的掺量一般为3% ~ 10% 用途：多用于制作防水卷材和铺筑高等级公路路面工程D、再生橡胶改性沥青特点：大大提高沥青的气密性、低温柔性、耐光、热、臭氧性、耐气候性制备方法：先将废旧橡胶加工成1.5mm以下的颗粒，然后与沥青混合，经加热搅拌脱硫，就能得到具有一定弹性、塑性和粘结力良好的再生胶沥青材料废旧橡胶的掺量视需要而定，一般为3% ~ 15% 用途：常制成卷材、片材、密封材料、胶粘剂和涂料等（二）树脂改性沥青 用树脂改性沥青，可以改进沥青的耐寒性、耐热性、粘结性和不透气性但树脂和石油沥青的相容性较差，而且可用的树脂品种较少，常用的有：古马隆树脂、聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯共聚物（WVA）、无规聚丙烯APP等A、古马隆树脂改性沥青古马隆树脂又叫香豆酮树脂，呈粘稠液体或固体状，浅黄色至黑色，易溶于氯化烃、脂类、硝基苯等，为热塑性树脂将沥青加热熔化脱水，在150 ~ 160 ℃的情况下，把古马隆树脂放入熔化的沥青中，并不断搅拌，再把温度升至185 ~ 190 ℃ ，保持一定时间，使之充分混合均匀，即得到古马隆树脂沥青。

树脂掺量一般为40%，这种沥青的粘性较大B、聚乙烯树脂改性沥青 在沥青中掺入5% ~10%的低密度聚乙烯，采用胶体磨法或高速剪切法即可制得聚乙烯树脂改性沥青聚乙烯树脂改性沥青的耐高温性和耐疲劳性有显著改善，低温柔性也有所改善一般认为，聚乙烯树脂与多蜡沥青的相容性较好，对多蜡沥青的改性效果较好 此外，用乙烯-乙酸乙烯共聚物、无规聚丙烯也常用来改善沥青性能，制成的改性沥青具有良好的弹塑性、耐高温性和抗老化性，多用于防水卷材、密封材料和防水涂料等（三）橡胶和树脂改性沥青橡胶和树脂同时用于改善沥青的性质，使沥青同时具有橡胶和树脂的特性，且树脂比橡胶便宜，橡胶和树脂又有较好的混溶性，故效果较好橡胶、树脂和沥青在加热熔融状态下，沥青与高分子聚合物之间发生相互侵入和扩散，沥青分子填充在聚合物大分子的间隙中，同时聚合物分子的某些链节扩散进入沥青分子中，形成凝聚的网状混合结构，故可以得到较优良的性能配制时采用的原材料品种、配比、制作工艺不同，可以得到很多性能各异的产品，主要有卷材、片材、密封材料、防水涂料等（四）矿物填料改性沥青 填料可以提高沥青的粘结能力和耐热性，降低沥青的温度敏感性。

填料一般是粉状或纤维状作为沥青的填料，必须能被沥青亲润，而且两者之间有较强的吸附力，并不为水所剥离掺入矿物常见的有如下矿物填料：A、滑石粉 主要成分是含水硅酸镁，憎水亲油，易被沥青润湿，可直接混入沥青，以提高沥青的机械强度和抗老化性能，可用于具有耐酸、耐碱、耐热和绝缘性能的沥青制品中B、石灰石粉 主要成分的碳酸钙，属亲水性岩石，但其亲水程度比石英粉弱，而最重要的是石灰石粉与沥青有较强的物理吸附能力和化学吸附能力，故是较好的矿物填充料C、硅藻土 它是软质多孔、轻的材料，易磨成细粉，耐酸性强，是制作轻质、绝热、吸音沥青制品的主要填料相似的还有膨胀珍珠岩粉D、石棉绒或石棉粉 主要组成是钠、钙、镁、铁的硅酸盐，呈纤维状，富有弹性，具有耐酸、耐碱和耐热性能，是热和电的不良导体，内部有很多微孔，吸油（沥青）量大，掺入后可提高沥青的抗拉强度和热稳定性此外，白云石粉、磨细砂、粉煤灰、水泥、高岭土粉、白垩粉等也可作为沥青的矿物填料第四节 再生沥青（了解）一、含义一、含义 已经老化的沥青，经掺加再生剂后使其恢复到原来（甚至超过原来）性能的一种沥青二、沥青老化的原因二、沥青老化的原因 如果把沥青分为沥青质、氨基、第一酸性分、第二酸性分和链烷分等五个组分，就会发现沥青经氧、光、热和水的长期作用，会导致这些组分的“移行”，即沥青质显著增加、氨基和第一酸性分减少、第二酸性分稍有减少、链烷分几乎不变化。

三、沥青老化的表现三、沥青老化的表现 针入度变小、延性降低、软化点和脆点升高，沥青变硬、变脆、延伸性降低，导致路面产生裂缝、松散等破坏四、再生机理与方法四、再生机理与方法 机理：由于组分的移行，某些组分偏多，某些偏少，导致组分间溶度参数差增大而老化其中变化较大的是氨基的减少，因此加入以氨基为主要物剂的再生剂就可以还原沥青的性质第五节 煤沥青（了解）与石油沥青相比，煤沥青有如下特点：1、由固态或粘稠态转变为粘流态（或液态）的温度间隔较小，夏天易软化，冬天易脆裂，即温度敏感性较大2、含挥发性成分和化学稳定性差的成分较多，故大气稳定性较差3、含较多的游离碳，塑性较差，容易变形开裂4、含蒽、酚等而有毒和臭味，防腐性能好，适用于木材防腐5、含表面活性物质较多，与矿料表面的粘附力较好第六节 乳化沥青（略）第三章 沥青混合料概述 沥青混合料是由矿料（粗集料、细集料、填料）与沥青拌合而成的混合料 沥青混合料是一种粘弹塑性材料，具有良好的力学性能，一定的高温稳定性和低温柔性，修筑路面不需要设置接缝，行车较舒适而且，施工方便，速度快，能及时开放交通，并可再生利用。

本章要学习的内容包括： 分类、组成结构、技术性质、配合比设计第一节 沥青混合料的分类 石油沥青混合料 按结合料分 煤沥青混合料 热拌热铺沥青混合料（在热态拌合、热态铺 设） 按拌制和摊铺温度分 常温沥青混合料（以乳化沥青或稀释沥青与矿料在常温下拌制、铺设） 连续级配沥青混合料沥青混合料 按矿质集料级配分 间断级配沥青混合料 密级配沥青混合料（空隙率小于10%） 按混合料密实度分 开级配沥青混合料（空隙率大于15%） 特粗粒式沥青混合料（Dm≥37.5mm） 粗粒式沥青混合料（Dm≥26.5mm） 按集料最大粒径分 中粒式沥青混合料（Dm为16mm或19mm） 细粒是沥青混合料（Dm为9.5mm或13.2mm） 砂粒式沥青混合料（Dm≤4.75mm）又叫沥青石屑或沥青砂第二节 沥青混合料的组成结构 沥青混合料是由沥青、粗细集料和矿粉按一定比例拌合而成的一种复合材料，按矿质骨架的结构状况，其组成结构分为以下三个类型：A、悬浮密实结构 当采用连续密级配矿质混合料与沥青组成的沥青混合料时，矿料又大到小形成连续级配的密实混合料，由于粗集料的数量较少，细集料的数量较多，较大颗粒被小一档颗粒挤开，使粗集料以悬浮状态存在于细集料之间，这种结构的沥青混合料虽然密实度和强度较高，但稳定性较差。

B、骨架空隙结构 当采用连续级配矿质混合料与沥青组成的沥青混合料时，粗集料较多，细集料较少，不足以充分填充空隙，形成骨架空隙结构，沥青碎石混合料多属于此类型这种结构的沥青混合料，粗集料能充分形成骨架，骨料之间的嵌挤力和内摩阻力起重要作用；因此这种沥青混合料受沥青材料性质的变化影响较小，因而热稳定性较好，但沥青与矿料的粘结力较小，空隙率较大，耐久性较差C、骨架密实结构 采用间断型级配矿质混合料与沥青组成的沥青混合料，是综合以上两种结构之长的一种结构它既有一定数量的粗集料形成骨架，又根据粗集料空隙的多少加入细集料，形成较高的密实度，这种结构的沥青混合料的密实度、强度和稳定性都较好，是一种较理想的结构类型第三节 沥青混合料的技术性质 沥青混合料作为沥青路面的面层材料，承受车辆行驶反复荷载和气候因素的作用，而胶凝材料沥青具有粘-弹-塑性的特点，因此，沥青混合料应具有抗高温变形、抗低温脆裂、抗滑、耐久等技术性质以及施工和易性A、高温稳定性B、低温抗裂性C、耐久性D、抗滑性E、施工和易性第四节 沥青混合料的配合比设计概述 沥青混合料配合比设计的主要任务是根据沥青混合料的技术要求，选择粗集料、细集料、矿粉和沥青材料，并确定各组成材料相互配合的最佳组成比例，使沥青混合料既满足技术要求，又符合经济原则。

本节共讲两个问题：1、沥青混合料组成材料的技术要求2、沥青混合料配合比设计的具体方法步骤一、沥青混合料的组成材料的技术要求沥青混合料的技术性质直接受组成材料的性质、配合比、制备工艺三大方面的影响，要严格控制其组成材料的质量1、沥青材料不同型号的沥青，技术指标不同，适用于不同等级、不同类型的路面选择沥青时要考虑气候条件、交通量、施工方法等情况，寒冷地区宜选用稠度较小、延度较大的，以免冬季裂缝；较热地区宜选用稠度较大、软化点高的沥青，以免夏季泛油发软；一般路面的上层宜用较稠的沥青，下层和联结层宜用较稀的沥青2、粗集料要洁净、干燥、无风化、无杂质，并有足够的强度和耐磨性，接近立方体、表面粗糙、具有棱角、呈碱性的为好3、细集料可根据当地条件及混合料级配要求选用天然或人工砂，在缺砂地区，可用石屑代替，但要洁净，粘土含量不超过3%4、矿粉由碱性岩石或工业废渣磨细而成，掺量 一般不超过矿料总量的2%，也可以采用粉煤灰，但用量不宜超过50%矿粉烧失量应小于2%，塑性指数应小于4%，视密度不小于2.5g/cm3，0.075mm筛的通过率应大于75%，亲水系数（即矿粉在水中体积与在煤油中的体积只比）应小于1，同时应干燥、不含泥土杂质和团块，含水量不大于1%。

二、沥青混合料配合比设计分两大步进行：1、根据道路等级、路面类型、所处的结构层次选定混合料的类型，见表1再根据选定的混合料类型选定矿质混合料的级配，见表2最后采用数解法或图解法求出已知级配的粗细集料和矿粉之间的配合比例，使之级配符合规范要求2、确定矿料与沥青的用量比例，即最佳沥青用量即采用马歇尔试验法，将设计好的矿料制备五组矿质混合料，每组按规范推荐的沥青用量范围加入适量沥青，并按0.5%的间隔递增，拌制成马歇尔试件，经试验测定出试件的密实度、稳定度和流值等，并最终确定出最佳沥青用量表1、沥青混合料的类型结构层次高速、一级、主干、城市快速路其它等级公路一般道路三层式沥青砼路面两层式沥青砼路面沥青砼路面沥青碎石路面沥青砼路面沥青碎石路面上面层AC -13AC -16AC -20AC -13AC -16AC -13AC -16AC -13AC -5AC -10AC -13AM -5AM -10中面层AC -20AC -25下面层AC -25AC -30AC -20AC -25AC -30AC -20AC -25AC -30AM -25AM -30AM -25AM -30AC -20AM -25AM -25AM-30AC -25AM -30AM -40表2 沥青混合料矿料级配及沥青用量范围级配类型 通过下列筛孔的质量百分率（%） (下表中的字母a代表的是100，表格不好对齐才如此)沥青用量（%） 53.0 37.5 31.5 26.5 19.0 16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075沥青混凝土粗粒AC-30Ⅰ a 90-a 79-92 66-82 59-77 52-72 43-63 32-52 25-42 18-32 13-25 8-18 6-13 3-7 Ⅱ a 90-a 65-85 52-70 45-65 38-58 30-50 18-38 12-28 8-20 4-14 3-11 2-7 1-5 AC-25Ⅰ a 95-a 75-90 62-80 53-73 43-63 32-52 25-42 18-32 13-25 8-18 5-13 3-7 Ⅱ a 90-a 65-85 52-70 42-62 32-52 20-40 13-30 9-23 6-16 4-12 3-8 2-5中粒AC-20Ⅰ a 95-a 75-90 62-80 52-72 38-58 28-46 20-34 15-27 10-20 6-14 4-8 Ⅱ a 90-a 65-85 52-70 40-60 26-45 16-33 11-25 7-18 4-13 3-9 2-5 AC-16Ⅰ a 95-a 75-90 58-78 42-63 32-50 22-37 16-28 11-21 7-15 4-8 Ⅱ a 90-a 65-85 50-70 30-50 18-35 12-26 7-19 4-14 3-9 2-5细粒AC-13Ⅰ a 95-a 70-88 48-68 36-53 24-41 18-30 12-22 8-16 4-8 Ⅱ a 90-a 60-80 34-52 22-38 14-28 8-20 5-14 3-10 2-6 AC-10Ⅰ a 95-a 55-75 38-58 26-43 17-33 10-24 6-16 4-9 Ⅱ a 90-a 40-60 24-42 15-30 9-22 6-15 4-10 2-6 AC-5Ⅰ a 95-a 55-75 35-55 20-40 12-28 7-18 5-104.0-6.03.0-5.04.0-6.03.0-5.04.0-6.03.5-5.54.0-6.03.5-5.54.5-6.54.0-6.05.0-7.04.5-6.56.0-8.0沥青碎石特粗AM-40 a 90-a 50-80 40-65 30-54 25-30 20-45 1 3-38 5-25 2-15 0-10 0-8 0-6 0-5 0-4粗粒AM-30 a 90-a 50-80 38-65 32-57 25-50 17-42 8-30 2-20 0-15 0-10 0-8 0-5 0-4 AM-25 a 90-a 50-80 43-73 38-65 25-55 10-32 2-20 0-14 0-10 0-8 0-6 0-5 中粒AM-20 a 90-a 60-85 50-75 40-65 15-40 5-22 2-16 1-12 0-10 0-8 0-5 AM-16 a 90-a 60-85 45-68 18-42 6-25 3-18 1-14 0-10 0-8 0-5细粒AM-13 a 90-a 50-80 20-45 8-28 4-20 2-16 0-10 0-8 0-6 AM-10 a 85-a 35-65 10-35 5-22 2-16 0-12 0-9 0-62.5-4.02.5-4.03.0-4.53.0-4.53.0-4.53.0-4.53.0-4.5抗滑表层AK-13A a 90-a 60-80 30-53 20-40 15-30 10-23 7-18 5-12 4--8AK-13B a 85-a 50-70 18-40 10-30 8-22 5-15 3-12 3-9 2-6AK-16 a 90-a 60-82 45-70 25-45 15-35 10-25 8-18 6-13 4-10 3-7 3.5-5.53.5-5.53.5-5.5面向21世纪的教材例题= × ÷ - +±<> ，＜＞≤≥ ~Σρσ∑ δ/ε←↑→↓↔↕√ ★ΓΩ℃•ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩ①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂⒃⒄⒅⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛第二章第二章 建筑材料的基本性质（土木）建筑材料的基本性质（土木）重点：重点：材料的基本物理性质（密度、表观密度、堆积密度、密实度、孔隙率）及力学性质（各种外力作用下的强度及变形），以及材料在水和冰冻作用下性质的阐述和分析。

树立标号的概念，明确标号的种类难点：难点：各种性质相互间的关系•随着建筑业的发展，人们对建筑物提出各种需求另外，作为建筑物，本身必须具有一定要求的强度，耐久性，所以对材料要作到正确的选择与合理的使用这样，我们就必须了解建筑业中材料的基本性质材料的物理性质材料的物理性质一、与质量有关的性质：一、与质量有关的性质：（一）、首先要了解如下几个有关（一）、首先要了解如下几个有关“体积体积”的名词的名词绝对体积材料在绝对密实的条件下的体积V （磨细：通过900目筛，用李氏密度瓶，排除液体的体积等于 V）表观体积材料在自然状态下的颗粒体积V0，可用排水法近似求得（因V0=V+V开口孔隙+V闭口孔隙）堆积体积材料在堆积状态下所占的体积Vˊ•以上三种名词的区别在于：•Vˊ=V颗粒间空隙+V颗粒绝对体积+V颗粒孔隙 = V+V0•V0=V颗粒绝对体积+V颗粒孔隙•（二）、与之对应的几个密度概念：与之对应的几个密度概念：•绝对密度：材料在绝对密实时，单位体积的质量ρ，单位：g/cm3•表观密度：材料在表观状态下，单位体积所具有的质量，ρ0，单位：g/cm3•堆积密度：材料在堆积状态下，单位体积所具有的质量，ρˊ，单位：K g/m3•（三）、有关材料密度的几个其他概念有关材料密度的几个其他概念：•密实度：材料体积内被固体物质所充实的程度，D•D=V/V0=M/ρ÷M/ρ0=ρ0/ρ，即表观密度与绝对密度之比。

•孔隙率：材料体积内，孔隙体积与总体积之比，P•注意：此时孔隙是一个广义概念，他包含颗粒内孔隙与颗粒间空隙，所以：P=1—D，（孔隙率P=开口孔隙率PK+闭口孔隙率PB）•填充率：材料体积内被颗粒所填充的程度，Dˊ•Dˊ=表观体积÷堆积体积=堆积密度÷表观密度•空隙率：材料体积内，颗粒间空隙所占的比例，Pˊ•Pˊ=1—Dˊ二、与水有关的性质二、与水有关的性质憎水性与憎水性：憎水性与憎水性：材料在空气中与水接触时能被水润湿的性质叫亲水性，不能润湿的性质就叫憎水性亲水的根本原因在于材料分子与水分子的作用力大于水分子彼此间的作用力吸水性：吸水性：•材料浸泡水中吸收水分的能力•吸水性与材料存在的孔隙率大小及特征有关一般说来，孔隙率愈大，微小孔隙愈多，则吸水性愈大表示方法：•吸水率=吸入水的质量÷材料干燥质量吸湿性：吸湿性：•材料吸收空气中水分的能力叫做吸湿性吸水性以含水率表示，即吸收水分的质量与材料干燥质量的比值，它随环境的温度和湿度的变化而变化–耐水性耐水性：•材料在长期饱和水的作用下，不产生破坏，其强度也不显著降低的性质叫做耐水性•用软化系数K软表示：K软=R饱÷R干，（R饱：材料吸水饱和状态下的抗压强度，R干材料干燥状态下的抗压强度）–抗渗性抗渗性：材料在压力水的作用下，抵抗水渗透的性质，用渗透系数表示：K渗=Qd/AtH•式中，K渗：渗透系数(ml/cm2.s)• Q:渗水量（ml）•A：渗水面积：（cm2）•d：试件厚度（cm）•H：水头差（cm）•t：渗水时间（s）•这就是达西定律：在一定时间内，透过材料试件的水量，与试件的断面面积（与水的接触面积）及水位差（水的压力）成正比，与试件厚度（越厚，水越不易透过）成反比。

•另外，抗渗性也可用抗渗标号表示（它是指材料在压力水的对面不致出现水迹所能承受的最大压力）–抗冻性：抗冻性：•在吸水饱和时，材料经受多次冻融而不被破坏、且强度无显著下降的性质它取决于材料吸水性程度及抵抗水结冰膨胀产生压力的抵抗能力材料的热工性质材料的热工性质在实际生活中，有些建筑需要有耐高温、保温、绝热等性能，如各种高温窑炉、特殊的房屋等，所以，我们必须了解材料的热工性质包括材料的导热性、热容量材料的导热性材料传导热量的能力叫做导热性，可用导热系数λ表示：•λ=Qd/At（T1—T2）式中，λ：导热系数(W/m.k)Q:传导的热量：（J）A：热传导面积：（m2）d：试件厚度（m）T1—T2：材料两侧的温差（K）t：热传导时间（h）材料导热性的影响因素：•材料自身的化学结构•孔隙率的大小•孔隙的构造•材料是否干燥比热和热容量材料受热时吸收热能，冷却时释放能量，这种性质叫做热容量计算式：Q=CM（T1—T2），•其中 Q：吸收或释放的能量（J）•C：比热(J/g.k)•M：材料的质量（g）•（T1—T2）：温差（K）•从C=Q/M（T1—T2）中可看出：•比热表示1 g材料温度升高1 K时放出的热量。

第二节、材料的力学性质第二节、材料的力学性质–包括如下几个概念：包括如下几个概念：–强度强度–比强度比强度–弹性与塑性弹性与塑性–脆性与韧性脆性与韧性–硬度与耐磨性硬度与耐磨性强度、比强度强度、比强度 强度强度•材料抵抗外力作用而引起破坏的能力叫做强度•外力作用方式不同时，材料反映出的强度性质也不同，如抗压、抗折、抗拉、抗剪切强度等•强度的计算公式：•一般都是 强度=外力÷受力面积•抗折强度=（3PL）÷（2bh2），其中P：外力 L：两支撑点的距离 b：材料宽度 • h：材料厚度 （此公式外力必须作用在两支撑点的正中间，若作用在三分之一处，则去掉公式中的系数三分之二）•比强度比强度•材料强度与表观密度的比值，它是衡量材料质轻高强的指标–弹性与塑性弹性与塑性•材料受外力作用时发生变形，当外力撤去时瞬间可恢复原状的性能叫做弹性，这种变形叫做弹性变形•材料受力产生变形，外力撤去时，材料仍保持变形后的尺寸和形状不变，且不产生裂缝的性质叫做塑性，这种变形叫做塑性变形–脆性与韧性脆性与韧性•脆性：材料在外力作用下直到破坏之前并无明显塑性变形而突然破坏的性质叫做脆性。

•韧性：材料能承受很大变形也不致破坏的性质–硬度与耐磨性硬度与耐磨性•硬度：材料表面抵抗其他硬物压入或刻画的能力常用布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、莫氏硬度表示•耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力可用磨损率表示：磨损率=磨损的质量÷磨损的面积（g/ cm2）第三节、材料的耐久性第三节、材料的耐久性•定义：•材料在使用过程中能抵御周围各种介质的侵蚀而不破坏、也不易失去其原有性能的性质•影响因素：•耐久性除了与材料本身的化学组成与结构有关以外，还与承受的外力、外界介质的物理、化学、生物作用有很大关系•耐久性是一个综合性质：•诸如抗冻性、抗风化、抗老化、耐化学腐蚀性等，均属于耐久性第三章、气硬性胶凝材料第三章、气硬性胶凝材料•要求：要求：了解建筑石膏、石灰的生产、硬化原理及技术性质与应用胶凝材料的含义与分类含义：能通过自身一系列变化而把其他材料胶结成具有强度的整体的材料分类：•胶凝材料分：有机胶凝材料和无机胶凝材料•无机胶凝材料又分：气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料•有机胶凝材料：是以天然或人工合成的高分子化合物为基本组成如橡胶、沥青、树脂等•无机胶凝材料：是以无机矿物质为主要组成，与水或水溶液拌合后成为浆体，才能胶结其他材料。

•气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化并保持其强度如石灰、石膏、水玻璃等•水硬性胶凝材料：既能在空气中、又能在水中硬化并保持和发展其强度，这一类材料统称为水泥石膏石膏•一、石膏是以（）为主要组成的矿物质，天然石膏有两种存在状态，即二水石膏（软石膏）和无水石膏（硬石膏）这两种石膏化学稳定性好，不具备胶凝性质•二、天然石膏的脱水反应•三、石膏的硬化机理•四、石膏的特性•五、石膏的应用石灰石灰•石灰的生产–原料：石灰石、白云石、白垩、贝壳等–原理：碳酸钙的分解–有欠火石灰与过火石灰•石灰的技术要求–建筑生石灰和建筑生石灰粉的技术要求–建筑消石灰粉的技术要求•石灰的特性–可塑性和保水性好–生石灰水化时水化热大，体积增大（需要陈伏）–硬化缓慢（硬化过程有干燥、结晶、碳化）–硬化时体积收缩大–硬化后强度低–耐水性差•石灰的硬化机理•石灰的应用水水 泥泥•本章提要本章提要•本章以硅酸盐水泥为重点，阐述了常用六大品种水泥的矿物组成及其水化特性、水泥成品的特性、影响因素、质量标准、适用范围；并概要介绍了其他品种水泥•通过本章学习，应掌握常用水泥的矿物组成及其水化特性、水泥成品的特性、影响因素、质量标准、适用范围，并能根据工程要求合理选用；同时应一般了解其他品种水泥的特点。

水泥分类/常用水泥的生产一、水泥分类1、按用途分类：2、按化学成分分类：二、常用水泥的生产：1、原材料：石灰质原材料、粘土质原材料、铁矿粉等2、工艺流程：“两磨一烧”，温度大致为1450℃三、硅酸盐水泥熟料的矿物组成•jianxia四、硅酸盐水泥熟料矿物组成的水化特性 水化特性矿物组成 水化速度 放热速度 强度 耐腐蚀性铝酸三钙（C3A） 最快 最大 最早，最低 最差硅酸三钙（C3S） 较快 较大 较大，前期强度 较差硅酸二钙（C3S） 最慢 最小 较大，后期强度 较强铁铝酸四钙（C4AF）居中 居中 居中 最强五、为什么必须在水泥熟料中加适量石膏才能制得硅酸盐水泥？六、混合材料•分活性和非活性两种。

活性混合材料的特性是什么？常见的有哪些？活性是什么意思？•特性：单独不跟水反应，但在Ca(OH)2的激发下，就可以与水反应，并生产水泥水化的产物•常见的活性混合材料：火山灰、粒化高炉矿渣、粉煤灰•活性：•非活性：七、六大常用水泥的组成•想办法把word文档里的表格搬到这里来！谁教我？八、水泥浆体硬化成水泥石的大致过程•水泥是一种多矿物的集合体，水化时各矿物之间会相互作用，因此，其水化反应的过程及结果要比单矿物的水化复杂得多大致可分为如下的几个过程：•水泥+水→分散在水中的水泥颗粒反应，在表面逐渐形成水化物膜层（塑性和流动性较好）→膜层长厚并相互连接，逐渐失去流动性（即初凝）→开始产生结构强度，失去流动性（即终凝）→进一步产生的水化产物不断填充毛细孔，逐渐转化为水泥石固体（即硬化）•加入适量的石膏，是为了阻碍因C3A的快速水化而产生瞬凝现象，起到延缓其凝结的作用但不能加太多九、硅酸盐水泥的主要水化产物•水化硅酸钙凝胶、水化铁酸钙凝胶、氢氧化钙、水化硫铝酸钙晶体及少量的水化铝酸钙十、六大常用水泥的特性•又要搬表格•理解上表必须要清楚如下几点：1、掺混后水化过程分两步，所以有①②③2、都是熟料，凝胶体多，毛细孔被填多，所以④⑤3、耐腐蚀性差是由于氢氧化钙和水化铝酸钙，掺混后熟料本来就少，生成就少，且氢氧化钙还要被消耗，所以⑥4、混合材料本身是高温后的材料，掺混后受热易脱水的凝胶体少，所以⑦5、矿渣亲水性差，所以矿渣水泥⑧6、火山灰颗粒细，填充性好，泌水性小，所以火山灰水泥⑧7、粉煤灰颗粒致密，呈球形，需水少，所以粉煤灰水泥⑤十一、常用水泥的选用十一、常用水泥的选用 •见书十二、水泥性能的影响因素•组成•细度•加水量•养护条件（温度、湿度、压力）•贮存条件•龄期十三、常用水泥的技术要求十三、常用水泥的技术要求水泥作为建筑工程中极其重要的材料，其品质必须达到工程的要求，在这里，我们要搞清楚四个问题：1、要检测水泥那些项目2、为什么要检测这些项目3、如何检测每一个项目4、每个项目的标准是什么（一）细度•用负压筛析仪和水筛法测筛余物的百分含量（二）凝结时间•有两种方法：固定水量法和不固定水量法。

（三）体积安定性•国家标准规定：水泥熟料中游离氧化钙和氧化镁的含量不超过5%，三氧化硫含量不超过3.5%，用沸煮法检验必须合格不合格的不能用于工程中（四）强度及强度等级•必须按《水泥胶砂强度试验方法》的规定制作试块、养护并测定其抗压强度和抗折强度值，这是评定水泥强度的依据（五）碱含量碱含量是指水泥中的Na2O和K2O的含量，若水泥中的碱含量过高，遇到有活性的骨料，易产生碱-集料反应，造成工程危害•国家标准规定：水泥中碱含量按Na2O+0.685K2O计算值来表示若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60%或由供需双方商定•对于以上五项水泥的主要技术质量要求，任一项不符合标准规定时，均为废品，其他要求中一项不符合则为不合格品六、标准稠度的用水量•确定标准稠度的用水量，用标准稠度-凝结时间测定仪（七）水化热•是为了防止温度应力使水泥开裂，应按照国家标准《水泥水化热试验方法》规定的方法测定（八）烧失量•是指水泥在一定的烁烧温度和时间内，烧失的量占原质量的百分数1型水泥的烧失量不得大于3%，2型水泥的烧失量不得大于3.5%十四、水泥石的腐蚀十四、水泥石的腐蚀•软水的腐蚀•盐类的腐蚀•酸类的腐蚀•强碱的腐蚀 十五、其它品种的水泥为了方便大家记忆，我再把这类水泥分为三类：•具有快硬早强类的水泥•具有膨胀性质类的水泥•其它特性的水泥 一、一、快硬早强类水泥快硬早强类水泥•快硬水泥快硬水泥•快硬硫铝酸盐水泥（早强水泥）快硬硫铝酸盐水泥（早强水泥）•双快水泥（快凝快硬硅酸盐水泥）双快水泥（快凝快硬硅酸盐水泥）•高级水泥高级水泥•高铝水泥（铝酸盐水泥、矾土水泥）高铝水泥（铝酸盐水泥、矾土水泥）（一）快硬水泥（一）快硬水泥•实际上，它就是一种硅酸盐水泥，只是要求C3S含量为50%∽60%，C3A为8∽14%，二者总和为60%∽65%，并适当增加石膏与粉磨细度，•技术要求：•细度：0.08方孔筛余小于10%，•初凝时间 > 45min，终凝时间 < 10h•强度标号：325# ，375# ， 425# 三种，龄期三天•适用于抢修工程，冬季施工工程，预制水泥构件（周转快）（二）快硬硫铝酸盐水泥（早强水泥）（二）快硬硫铝酸盐水泥（早强水泥）•水泥熟料中无水硫铝酸钙（3CaO 。

AI2O3 CaSO4 简 C3ACaSO4）与硅酸二钙（C2S）为主，二者之和不少于85%，石膏占10%，•早强机理：•水化产物钙矾石（水化硫铝酸钙）大部分在水泥尚未完全失去塑性时几也形成，迅速构成结晶骨架，水化析出的氢氧化铝胶体（AI2O3NH2O）则填塞其空间，此外，A2S水化生成的水化硅酸钙和Ca（OH）2，Ca（OH）2和 AI（OH）3也反应生成钙矾石，增加钙矾石的量，又促进C2S的水化，加速硅酸钙的生成，硅酸钙凝胶和AI（OH）3凝胶都进一步填充钙矾石骨架，因而获得早强性能•技术性能及应用：•随着石膏的增加，体积略有膨胀，可用石膏量控制膨胀量•初凝为0.5∽1h，终凝为1∽1.5h•宜于抢修、国防、冬季、地下防渗、管道接缝等工程•下列情况不宜：•大体积工程（放热量大）•耐热性差（150℃以上钙矾石脱水，强度急剧下降）•锈蚀钢筋（Ca（OH）2少甚至没有）（三）双快水泥（快凝快硬硅酸盐水泥）（三）双快水泥（快凝快硬硅酸盐水泥） 其熟料以硅酸三钙、氟铝酸钙为主，加适量石膏、粒化高炉矿渣等磨细而成• 要求：• 细度：表面积不低于4500cm2/g• 初凝>10 min，终凝 < 60 min• 强度：双快-150，双快-200两个标号，龄期4 h（四）高级水泥（四）高级水泥•实际也是一种硅酸盐水泥，要求C3S和C3A含量提高，适当增加粉磨程度及石膏掺量（以能24 h内反应完毕为准）•技术要求：•细度：0.08mm方孔筛余 < 5 %•初凝>45 min，终凝 < 8 h•严防受潮，及时使用，保存期不超过一个月•对加水量极敏感，应严格控制，否则强度损失大•浆体粘性大，需要强烈搅拌（五）高铝水泥（五）高铝水泥又叫铝酸盐水泥或矾土水泥，以矾土和石灰石为主要原料，煅烧后得到铝酸一钙（CA）为主要成分的熟料，再磨细而成的水硬性胶凝材料•组成：组成：•铝酸一钙（CaO Al2O3简CA），凝结慢，硬化快，强度的主要来源•二铝酸一钙（CaO 2Al2O3简CA2），硬化慢，后期强度高•七铝酸十二钙（12CaO 7Al2O3简C12A7），凝结很快，强度低•少量C2S和铝方柱石C2AS•水化产物及特性：水化产物及特性：•1、水化产物：、水化产物：•铝方柱石C2AS呈惰性•C2S的水化产物稳定•铝酸盐矿物水化：•生成Ca(OH)2凝胶Al2O3H2O•<25℃时，生成十水铝酸一钙CAH10和八水铝酸二钙C2AH8•>30℃时，转化为六水铝酸三钙C3AH6•其中CAH10和C2AH8 强度高，C3AH6强度低•2、技术性质：、技术性质：•细度：0.08 mm方孔筛筛余小于10 %•初凝时间>45 min，终凝时间 <10 h•强度标号：425 #∽725 # 四个，龄期3天，属于快硬水泥•高铝水泥的应用：高铝水泥的应用：•宜用于抢修工程和早期强度要求高的特殊工程，（一天可达到最大强度的80%，硬化快）•适用于寒冷地区的冬季施工（放热集中，一天可放出总热量的80%，硬化时间短，只要此间不结冰即可）•可用于海水及其他侵蚀介质作用的工程中（水化时不析出Ca(OH)2）•可配制膨胀水泥和耐热水泥•而下列情况下不宜使用：•永久性工程不能用（水化产物不稳定，后期强度低）•大体积工程不能用（放热快，一天放热占总热量的70∽ 80%）•不宜在高于30 ℃的情况下养护和使用（会转化为强度低的C3AH6）•不耐碱，易被碱腐蚀，也不宜用钢筋加强二、具有膨胀性的水泥二、具有膨胀性的水泥水化过程中体积产生微量膨胀的水泥•通常由胶凝材料和膨胀剂组成•膨胀由于水化时生成膨胀性物质而导致水泥体积略有膨胀•此反应在浆体硬化前即也完成，所以不破坏水泥强度•包括如下几种：（一）硅酸盐膨胀水泥（一）硅酸盐膨胀水泥以硅酸盐水泥为主，外加部分高铝水泥与石膏组成•膨胀机理：高铝水泥中铝酸盐与石膏反应生成膨胀物质钙矾石，膨胀值由高铝水泥与石膏量调节硅酸盐膨胀水泥的用途•制备收缩补偿水泥：（体积不收缩，也不增大） 其组成为：硅酸盐水泥占85 ∽88 % 高铝水泥占6∽7.5 % 石膏占6∽7.5 %• 制备自应力水泥：（自身在应力作用下，体积略有膨胀增大） 在收缩补偿水泥基础上，再适当增加高铝水泥 与石膏量 要求： 细度：不小于3400 cm2/g 初凝>30 min，终凝 < 8 h 自由膨胀率为0∽3% 膨胀稳定期小于28天 稳定期的抗压强度大于8mpa（二）铝酸盐膨胀水泥（二）铝酸盐膨胀水泥•由高铝水泥熟料加二水石膏组成•优点：自应力值高，抗渗性、气密性好，制品工艺易控制，质量稳定•缺点：成本高，膨胀稳定期长（三）硫铝酸盐膨胀水泥（三）硫铝酸盐膨胀水泥•由无水硫铝酸钙和较多的石膏磨细而成特点： 细度：3800±300 cm2/g 初凝1 h终凝1.5 ∽2 h 自应力为2∽7 mpa，（可用不同的石膏掺量自由调节） 自由膨胀率为2 %，稳定期为14 ∽28天 最佳养护温度T=40∽55℃三、其他特殊水泥三、其他特殊水泥•白色及彩色硅酸盐水泥白色及彩色硅酸盐水泥①白水泥：硅酸盐水泥中氧化铁含量少即为白水泥 基本性质与硅酸盐水泥相同初凝>30 min，终凝<12 h，有325 # ，425 #两个标号按白度分1-4级，工艺要求高而且价格高②彩色水泥由白水泥和碱性颜料共同磨细而成 常用颜料有：FeO3（红、黄、褐、黑色）MnO2 （黑色、褐色）CrO3（绿色）赭石（赭色）群青蓝（兰色）若配制深色水泥时，则不需要白水泥，而用普通硅酸盐水泥即可③抗硫酸盐硅酸盐水泥它是一种特定组成的硅酸盐水泥，其中： C3A<5% C3A+C4AF<22% C3S<50% 其余为C2S，再加适量石膏 ④大坝水泥 即低热水泥，常见有硅酸盐大坝水泥、普通硅酸盐大坝水泥、矿渣大坝水泥三种⑤道路水泥 由硅酸盐水泥熟料、010%活性混合材料、适量石膏组成，是一种硅酸盐水泥，C3A <5% C4AF >16% MgO <5% SO3 <3.5%要求： 细度：0.08mm方孔筛余<10%初凝>1h 终凝<10h强度:425 # 525 # 625 # 三种28天干缩率<0.1%⑥水玻璃型耐酸水泥 由耐酸填料（石英、陶瓷粉）和硬化剂（氟硅酸钠）按适当比例组成的一种粉状物料，加水调和即能在空气中硬化混混 凝凝 土土 •本章提要：本章提要：•本章主要介绍普通混凝土的组成材料、性本章主要介绍普通混凝土的组成材料、性能、性能的影响因素以及改善性能的方法，能、性能的影响因素以及改善性能的方法，配合比的基本设计方法。

另外，还简单介配合比的基本设计方法另外，还简单介绍了其他种类的混凝土绍了其他种类的混凝土本章讲述时的思路砼的概述→砼的组成→砼拌合物的和易性→ ↓ ↓ ↓含义、分类 水泥、水、砂石 含义、测定方法、 外加剂、掺合料 影响因素、改善措施硬化砼的强度→ 砼的耐久性→砼配合比设计 ↓ ↓含义、测定方法、 含义、几种常见影响因素、改善措施 的影响因素→其它品种的砼（穿插讲了砼变形、质量控制和评定）混凝土的分类混凝土的分类•按胶结材料不同分按胶结材料不同分：•水泥、沥青、聚合物胶结、聚合物浸啧、聚合物水泥、水玻璃、石膏、硫磺混凝土等•按表观密度分按表观密度分：（主要是骨料不同）•按施工工艺分按施工工艺分：•泵送、喷射、真空脱水、造壳（裹砂）、碾压、压力灌浆土、（预填骨料）、热拌、太阳养护混凝土等•按用途分按用途分：•防水、防辐射、耐酸、装饰、耐火、不发火、补偿收缩、水下浇筑混凝土等•按掺合料分按掺合料分：•粉煤灰、硅灰、磨细高炉矿渣、纤维混凝土等•按抗压强度分按抗压强度分：•按每立方米水泥用量分：按每立方米水泥用量分：•贫混凝土（水泥用量不超过170 Kg）•富混凝土（水泥用量不小于230 Kg）混凝土的组成材料混凝土的组成材料•水泥•水•砂石•外加剂•掺合料水泥水泥作用： 再混凝土拌和物中起填充和润滑作用，以满足工作性需要，混凝土硬化后起胶结作用选择依据： 工程性质，所处环境，另外：水泥标号应约为混凝土的标号的1.3 – 1.7倍水砂、石•砂、石的区别•砂、石的种类•砂、石在混凝土中的作用砂的粗细与级配•级配：就是不同大小颗粒的组合•由于在混凝土拌和物中，必须要有足够的水泥浆包裹杀粒表面，并填充砂粒间得空隙。

为了节约水泥，减少水泥浆的用量，就要求减少沙子的总表面积及空隙率而总表面积与砂的粗细有关，空隙率则与颗粒级配有关•砂有粗砂、细砂、中砂之分，相同质量下，粗砂总表面积最小•粗细砂的选择：粗砂：节约水泥，但沁水严重细砂反之•组合得好，空隙率就小，粗细均匀的砂粒，空隙率最大，因此砂的级配好，则节约水泥，还可以提高混凝土的密实度及强度筛分法判别砂子级配合理性与粗细 •用一套孔径为5mm,2.5mm,1.25mm,0.63mm,0.315mm, 0.16mm的6个标准筛，将500的干砂由粗到细依次过筛•每筛残余砂量与砂总量的比值，叫做此筛的分计筛余率•某筛的累计筛余率为此筛及以上各筛的分计筛余率之和•书中有一“砂颗粒级配区”，其中063 mm为控制粒级，将砂分为三个区，砂的级配符合其中任一区的范围才算合理不过，除5 mm及0.63mm粒级外，其余粒级累计筛余率允许超出不到5 %的范围•用细度模数划分砂的粗细： Mx=【 ( A2+A3+A4+A5+A6)—6A1】/(a—A1) Mx越大，表示砂越粗 普通混凝土用砂的细度模数范围一般为1.6 - 3.7， 在1.6 - 2.2为细砂，2.3 - 3.0为中砂，3.1 - 3.7为粗砂。

砂石的技术质量要求砂石的技术质量要求 1，泥和泥块含量2，有害物质含量如草根、树叶、树枝、塑料、炉渣、煤块，骨料中所含的硫化物、硫酸盐、有机物，还有云母等轻物质以及海砂中的氯盐含量3，坚固性试样用硫酸钠溶液经5次循环后重量损失应符合规定4，碱含量检验骨料中的活性二氧化硅含量，避免碱集料反应5，级配和粗细程度6，骨料的形状和表面特征7，强度抗压强度和筒压强度外加剂外加剂•按其主要功能一般分为四类：•改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，如减水剂、引气剂、泵送剂等•调节混凝土凝结时间和硬化性能的外加剂，如缓凝剂、早强剂等•改善混凝土耐久性的外加剂，如防水剂、阻锈剂、抗冻剂等•提供特殊性能的外加剂，如加气剂、膨胀剂、着色剂等掺合料•常见的掺合料•掺加掺合料的意义新拌混凝土的和易性新拌混凝土的和易性•也叫工作性也叫工作性•含义：含义：•具体内容：具体内容：（流动性、粘聚性（可塑性）、保水性（稳定性）、易密性）以及它们的含义•工作性的测定工作性的测定：（坍落度、维勃稠度）工作性的影响因素工作性的影响因素 •组成材料质量及其用量的影响•水灰比的影响•水泥浆的相对比例的影响•砂率的影响•水泥特性的影响：品种、细度、矿物组成、混合材料的掺量等都会影响需水量•集料特性的影响：种类、最大粒径、形状、级配、吸水性等•外加剂的影响•环境条件的影响 温度、湿度、风速（对水蒸、散发速度不同）•时间的影响 自由水分的蒸、散发、集料的吸水、水泥早期的水化，使得坍落度随时间的增长而逐渐减小，这叫做坍落度损失。

改善和易性的措施•对照影响因素叙述混凝土拌合物的工作性的选择混凝土拌合物的工作性的选择 •工程性质•工程结构、尺寸•施工条件和施工水平硬化混凝土的强度•几个概念 抗压强度、抗拉强度、轴心抗压强度、抗压强度的标准值、强度等级•混凝土强度的测定方法•影响强度的因素•提高混凝土强度的措施几个概念•抗压强度（必须先讲其测定方法）•抗拉强度•轴心抗压强度•抗压强度的标准值•强度等级实验室混凝土强度的测定方法•按配合比拌制25升混凝土浆体•加入试模，振捣，刮平，制成边长15cm的立方体试件•室温养护1天后拆模•在标准条件下（养护箱）养护至规定龄期•用万能试验机测定三个试件的破坏荷载•计算三个抗压强度（精确至0.1MPa）•以15%作为三个值的离散范围，决定混凝土的最后的抗压强度强度的影响因素强度的影响因素•从混凝土的物理组成结构上来看，混凝土的强度应由石头的强度、水泥石的强度、水泥石与石头的界面黏结强度这三者决定•水泥的标号和水灰比 fc.28=Afce（W/C-B）其中A、B分别为碎石0.46、0.07，卵石0.48、0.33•骨料的影响：骨料的种类、表面状况、级配•浆集比：在水灰比相同的条件下，在达到最优浆集比后，混凝土的强度随着浆集比的增加而降低。

特别是高标号的混凝土更为明显•养护温度和湿度的影响•龄期的影响：龄期公式•试验条件对混凝土强度的影响提高混凝土强度的措施•采用高标号水泥或早强型水泥采用高标号水泥或早强型水泥 在混凝土配合比相同的情况下，水泥标号越高，混凝土的强度越高采用早强型水泥可提高混凝土的早期强度，有利于加快施工进度•采用低水灰比的干硬性混凝土采用低水灰比的干硬性混凝土 拌合物游离水少，则孔隙少，密度高，强度大但为了不影响流动性，一般要加减水剂•采用湿热处理养护混凝土采用湿热处理养护混凝土 包括蒸汽养护和蒸压养护•采用机械搅拌和振捣采用机械搅拌和振捣•掺入混凝土外加剂、掺合料掺入混凝土外加剂、掺合料混凝土的变形性能混凝土的变形性能 •（一）、变形的影响：直接影响混凝土的强度和耐久性，尤其对裂缝影响大•（二）、变形可分为两大类：非荷载时变形、荷载时变形非荷载时变形非荷载时变形 ①塑性收缩②、化学收缩（水化后混凝土体系总体积小于水化前混凝土拌合物体系的体积） 其特点是：A.化学收缩量随年龄期而增长 B.不可恢复C.对结构无破坏作用，但在混凝土内部可产生微小裂缝③、干湿变形（即物理收缩，混凝土内部水分引起混凝土干缩湿胀变形） 湿胀是内部胶体粒子吸附水膜增厚而增大其间距引起的。

特点：湿胀量小，一般无破坏作用 干缩变形是由于吸附水膜变薄，胶体粒子间距减小以及游离水分蒸发而产生负压所致 特点：吸水后部分干缩可恢复，对混凝土危害大 影响干缩变形的因素又包含如下： A：W的大小——干缩的是水泥浆，W/C一定时，W大，则浆多，则收缩大 B：W/C的大小——干缩的是水泥浆中 的凝胶体，W/C大，则浆稀，硬化后所含凝胶则多，晶体则少，故收缩则大 C：水泥品种及细度 D：砂石含量——收缩的是水泥浆，水泥净浆收缩率为28.5×10-4 E：养护条件④、碳化收缩⑤、温度变形 混凝土热胀冷缩⑥、自收缩荷载作用下的变形荷载作用下的变形包括如下两种变形包括如下两种变形•弹塑性变形弹塑性变形•徐变徐变弹塑性变形弹塑性变形•混凝土既不是单纯的弹性体，也不是单纯的塑性体，而是弹塑性体，其形变量由弹性变形量（可恢复的量）和塑性变形量（不可恢复的量）两部分组成•弹性模量是一个变量，随应力的增大而减小，它是由骨料及水泥石的弹性模量以及体积比和含气量决定的。

徐变徐变•在长期不变荷载作用下而产生的随时间而增长的非弹性形变叫徐变•下图为应变与加荷时间的关系曲线：•徐变的原因： 水泥石中凝胶体在长期荷载作用下的粘性流动引起的•影响徐变的因素： 1、 应力：大则徐变大 2、混凝土的龄期：其他条件相同时，龄期长的混凝土比龄期短的混凝土的徐变小 3、W/C与C，W/C大，徐变大，水泥石多，徐变大 4、弹性模量：大，则徐变小 5、养护条件：水泥水化越充分，徐变越小•徐变对混凝土的影响： 在钢筋混凝土中引起应力的重新分布 1、不利的一面：使钢筋预应力下降（混凝土变形，共承担的力又加一部分给钢筋） 2、有利的一面：可减少或消除混凝土内部的应力集中混凝土的耐久性混凝土的耐久性•道路与桥梁工程用混凝土除了要满足前述的工作性和强度要求外，还要求具有优良发耐久性对道路与桥梁建筑混凝土，由于无遮盖而裸露大气中，长期受风霜雨雪的侵蚀，因此耐久性的首要要求是抗冻性，其次对道路混凝土，因受车辆轮胎的作用，还要求其有耐磨性；桥梁墩台混凝土受海水或污水的侵蚀，还要求具有抗化学侵蚀的耐蚀性此外，近年来，碱-集料反应，引起高速公路及桥梁的破坏，亦为引起人们的关注。

抗冻性抗冻性•操作方法•表示方法•影响因素操作方法•混凝土遭受冻融循环抵抗强度降低或破坏的性能检验抗冻性能的试验方法，可分为“慢冻法”和“快冻法”两种对公路工程用混凝土采用“快冻法”具体方法是：•试件：a mm×a mm×400 mm的棱柱体•龄期：28天•-17℃和5℃的条件下快速冻结和融化循环•每25次冻融循环，对试件进行一次横向基频的测试和称重•当冻融至300次，或相对动弹模量下降至60%以下，或质量损失达到5%，就停止试验表示方法•抗冻性有两种表示方法：抗冻性有两种表示方法：–抗冻标号抗冻标号：：•当混凝土相对动弹模量降低至小于或等于60%；或质量损失达5%时的循环次数，即为混凝土的抗冻标号抗冻标号分为D25、D50、Da、D150、D200、D250、D300等其中：•相对动弹模量P=（fn2÷f02）×a% • f0为n次冻融循环后试件的横向基频（HZ）•fn为试验前试件的横向基频（HZ）•质量损失率WN =（m0—m1）÷ m0×a%•M0、m1 分别为冻融前后试件的质量（Kg）–耐久指数耐久指数：：•耐久指数KN = P×n÷300 • 其中P为经n次冻融循环后试件的相对动弹模量•n为达到前述规定的冻融循环次数抗冻性的影响因素抗冻性的影响因素 •W/C是主要因素，还与孔隙（大小、构造、数量、充水程度）、环境温度、湿度等有关。

•另外，还有水泥品种、标号有关耐磨性耐磨性•耐磨性是路面和桥梁用混凝土的重要性能之一作为高级路面的水泥混凝土，必须具有抵抗车辆轮胎磨耗和磨光的性能作为大型桥梁的墩台用水泥混凝土也需要具有抵抗湍流空蚀的能力•具体的测量方法是： 试件为150 mm ×150 mm× 150 mm立方体水泥混凝土，养护27天，60的条件下烘干至恒重，在带有花轮磨头的混凝土磨耗试验机上，在200N负荷下磨消50转•单位面积磨耗量G =（m0—m1）÷0.0125 单位：Kg/m2•m0、m1分别为试件磨损前后的质量（Kg）碱碱—集料反应集料反应•水泥混凝土中水泥的碱与某些活性集料发生化学反应，可引起混凝土产生膨胀、开裂，甚至破坏，这种化学反应叫做碱—集料反应•现行规定如下：–应使用含碱量小于0.6%的水泥或采用抑制碱—集料反应的掺合料；–当使用钾、钠离子的混凝土外加剂时，必须专门试验抗渗性抗渗性•混凝土抵抗压力水渗透的能力，用抗渗标号表示：P2、P4、P6、P8、P12等分别表示能抵抗0.2、0.4、0.6、0.8、1.2Mpa的水压力而不渗水•抗渗性也可以用渗透系数表示，在“材料的基本性质”已经讲过。

•材料渗水的原因： 1、水泥浆多余水分的蒸发留下的气孔、水泥浆泌水形成的毛细孔及骨料下端的水囊以上主要又与W/C大小有关，故W/C是影响抗渗性的一个主因W/C与渗透系数K的关系曲线： 2、抗渗性还与水泥品种、施工质量、骨料级配、养护条件、是否掺加外加剂等因素有关抗侵蚀性抗侵蚀性•取决于环境介质、水泥品种、混凝土密实度等因素抗碳化抗碳化•是指空气中CO2与水泥石中的Ca(OH)2反应，生成的CaCO3和水，•碳化对混凝土的影响： A.有利的一面：生成的CaCO3填充水泥石孔隙，生成的H2O使水泥进一步水化，故提高了混凝土的密实度及抗压强度 B.不利的一面： a.碳化使碱性减弱，锈蚀钢筋 b.碳化引起混凝土收缩，表面碳化层产生拉应力，可能产生裂缝而降低混凝土抗折强度•总之，碳化对混凝土害多利少，应提高混凝土抗碳化能力提高耐久性的措施提高耐久性的措施 耐久性主要取决于组成材料的质量及自身密实度，方法如下：•合理选择水泥品种•降低W/C，同时保证足够的C，（C多也是提高密实度的必要条件），参见书中《混凝土最大W/C和最小C》•采用质量、级配良好的骨料•掺用减水剂或引气剂，提高抗渗性及抗冻性•保证施工质量混凝土配合比设计混凝土配合比设计 •含义：混凝土配合比就是指混凝土中各组成材料之间的比例关系。

•混凝土配合比设计的目的： 在满足混凝土工作性、强度、耐久性等技术要求的条件下，比较经济合理的确定C、W、S、G四者用量的比例关系•四个基本原则 满足现有施工条件下的和易性 满足工程设计所要求的强度 满足环境所要求的耐久性 尽量节约成本•三个参数 水灰比、砂率、单位用水量•两个基准 以干燥质量计 以1m3材料用量计混凝土配合比设计的步骤一、确定水灰比一、确定水灰比•原则：满足强度及耐久性的要求下，尽可能选用较大的W/C，因为在一定W/C范围内，W/C下降，强度增大，耐久性增强，但耗费水泥，成本增加，硬化时水化热增加，化学收缩增大 （一）满足设计强度的（一）满足设计强度的W/C•f配=f设+tσ0 t：概率度：与保证率对应•σ0 ：强度标准差 •按fc.28=Afce（W/C-B），算出满足强度的W/C•fce是水泥石实际强度，fce=K۰fbce=1.13×42.5=48•碎石：A=0.46 B=0.07•卵石：A=0.48 B=0.33（二）满足耐久性要求的（二）满足耐久性要求的W/C 耐久性指标主要是抗渗标号和抗冻标号，此时W/C应查表。

三）确定（三）确定W/C根据前两者综合取其值（较小的一个）二、确定单位用水量二、确定单位用水量W0（单位：Kg/m3）•原则：在达到流动性的要求下，尽量选用较小的W0，查表（需坍落度、石子种类、D m三个参数）三、确定砂率三、确定砂率原则：在保证粘聚性和保水性的前提下，尽量选用较小的SP，方法有三：方法一：查表方法一：查表方法二：实验法方法二：实验法 在其他条件均相同的条件下,试制5组拌合物,每组SP相差2 - 3 %,但要保证都有较好的粘聚性和保水性,由于SP过大或过小,均导致流动性不好,故绘制的坍落度曲线会有一个极大值,对应的SP即为合理的SP方法三：计算：方法三：计算：依据是“砂必须填满石子的空隙，并稍有剩余”• S ρS × VS•SP= ————×α= ———————————×α • S + G (ρS ×VS)+(ρg×Vg)•其中: α叫做剩余系数, ρS和ρg分别为砂、石的松堆密度• VS 和Vg分别为砂、石的松堆体积•因砂子体积(VS)要填满石子的空隙体积(Vg×Р),所以, VS= Vg×Р, Р为石子的空隙率.代入上式,得: • ρS × VS •SP = ——————×α (α=1.1-1.4) ρS ×Р+ρg四、确定水泥用量四、确定水泥用量•C=W÷W/C 并对照《最小水泥用量》，取两这者中较大值。

五、确定砂、石用量五、确定砂、石用量•两种方法：①、绝对体积法——假设混凝土体积等于各组成体积与所含空气的体积之和解方程组 C/ρC + W/ρW + S/ρS +G/ρg+10α = a0 ρS × P SP= ———-—— ×α (α=1.1∽1.4) 其中 ρS×Р+ρg ρC、ρW为的C、W密度，ρS与ρg为的S、G表观密度，α为空气百分含量值，无外加剂时α=1（即含气率为1 %）②堆密度法：•满足施工、质量等技术要求的混凝土在不同的标号下，其堆密度都在某一不同的固定范围中，即在某一固定值ρh 左右，见书中表，据此可列方程： C+W+S+G=ρh S SP= ————×α S + G 通过以上五步，即可以初步求出混凝土各组成的初步配合比。

②六、配合比的调整六、配合比的调整——确定实验室配合比确定实验室配合比包含如下两个方面：•工作性调整---原则为： 坍落度太小时，应W/C不变，增加水泥净浆 太大时，应SP不变，增加砂、石量 砂浆过多时，单独加石子 •强度复审 在工作性调整后的配合比基础上，配制12升混凝土拌合物，另外还配两组，W/C相应增减0.05，三组试件经28天养护后测定抗压强度或其他实验，取其中符合要求的那一组配合比七、配合比的应用七、配合比的应用——换算成施工配合比换算成施工配合比砂、石含水，故称量时应增大称量，用水时应减少用量，即：•C′=C（水泥不变）•S′=（1+α%）×S•G′=（1+β%）×G•W′=W – S×α% – G×β%至此，配合比设计全部结束•示例： 校大门现浇钢筋混凝土柱，柱截面最小尺寸为300 mm，钢筋间最小净距为60 mm，该柱在室内不受雨雪影响，混凝土设计标号为200号，比密度为3.1 g/cm3,砂子为中砂，表观密度为2.65 Kg/m3 ，堆密度为1500 Kg/m3 ，现场用砂含水率为3%，石子为碎石，表观密度为2.7 Kg/m3 ，堆密度为1550 Kg/m3 ，含水率为1%，混凝土施工采用机械振捣，施工单位没有混凝土强度标准差的历史统计资料。

根据以上条件，求混凝土的初步配合比和施工配合比解：第一步：求第一步：求W/C•满足强度所需要的最小水灰比 公式：fc.28=A×fce×(C/W – B) 其中：fc.28应采用f配， f配= fc.28+ tσ f配为混凝土的实际配置强度 fc.28=20 t为概率度，它与保证率有关，保证率为95 %时，t=1.645 σ为强度标准差，它与混凝土强度等级有关，C 20时σ=4因此： f配= fc.28+ tσ=20 + 1.645×4=28 fce 为水泥石的实际强度，fce=Kfceb=1.13×42.5=48 fceb为水泥石的标号强度， fceb = 42.5 石子为碎石，A=0.48 B=0.07 把以上结果代入公式： fc.28 =A×fce×(C/W – B) （注：其中fc.28应采用f配） =0.48×48×(W/C – 0.07)=28 解得 W/C = 0.58 （注：这是满足强度所需要的最大水灰比，不能再大于它了 •查表求满足耐水性所需要的最大水灰比，得W/C=0.65•两个水灰比取较小的W/C=0.58•第二步：求单位用水量第二步：求单位用水量W0•需要混凝土所需坍落度、石子种类、石子Dm三个参数•混凝土所需坍落度查表知为3∽5 cm•石子种类为碎石•求Dm Dm ≦300×1/4=75 mm Dm ≦60×3/4=45 mm，可见 Dm可取40 mm•查单位用水量W0表，可知W0=175 Kg/m3•第三步：求水泥用量第三步：求水泥用量C0• C0=W0÷W/C=175÷1/0.65=269 Kg/m3• 查表，满足耐水性的最小水泥用量C=250 Kg/m3• 综合取较大值C0=269 Kg/m3第四步：求第四步：求SP ρS × P 1500×（1 – 1550/2.7×103）SP=—————×α=————————————————ρS×Р+ρg 1500×（1 – 1550/2.7×103）+1550×1.2 = 35%其中：堆积密度/表观密度=填充率 1 –填充率=空隙率第五步：求第五步：求S、、G 的用量：的用量：用绝对体积法：C/ρC+W/ρW+S/ρS+G/ρg +10α=a0 SP = S/（S+G）×a % 求得：S=672 Kg/m3 G=1250 Kg/m3 当然也可以用质量法：由C=24 mpa 得ρh=2400 C + W + S + G = 2400 SP = S/（S+G）×a % 求得结果至此可得初步配合比C:W:S:G = 269:175:672 :1250 = 1 : 0.62 : 2.34 : 4 六、求实验室配合比六、求实验室配合比： 通过实验，调整工作性，复审强度，得出实验室配合比七、求施工配合比：七、求施工配合比：（即考虑砂、石含水率）S′= S×（1+α%）= 672×（1+3 %）= 690 Kg/m3G′= G×（1+β%）= 1250×（1+1%）= 1300 Kg/m3W′= 175 – （690 – 672） – （1300 – 1250）= 107 Kg/m3故施工配合比 = 269 : 107 : 690 : 1300 = 1 : 0.37 : 2.3 : 4.3至此混凝土施工配合比设计全部完毕。

下面介绍路面水泥混凝土配合比设计方下面介绍路面水泥混凝土配合比设计方法：（以抗折强度为指标的设计方法）法：（以抗折强度为指标的设计方法）对于路面水泥混凝土配合比设计，应满足施工工作性、抗折强度、耐久性（包括耐磨性）、经济合理的要求•设计步骤： 计算初步配合比1、确定配制强度：f配 = k×f设 k为系数：施工水平较好的k = 1.1， k = 1.152、计算水灰比：•对碎石混凝土：C/W =（f配 + 1.0079 - 0.3485× f实际）÷ 1.5684•对卵石混凝土：C/W =（f配 + 1.5492 - 0.4565× f实际）÷ 1.5684•其中：f实际要按规定的方法制作试件，在标准的•条件下养护测得路面用混凝土的水灰比的范围是0.4—0.5计算的水灰比超出此范围时必须在此范围中取值3、计算单位用水量：•对碎石混凝土：W = 104.97 + 3.09H + 11.27C/W + 0.61β•对卵石混凝土：W = 86.89 + 3.7H + 11.24C/W + β•其中：H为混凝土拌合物的坍落度（单位：cm）• β为砂率砂率的选定见下表：混凝土的质量控制与强度评定混凝土的质量控制与强度评定 •混凝土质量是影响混凝土结构可靠性的一个重要因素，为保证结构的可靠，必须在施工过程的各个工序对原材料、混凝土拌合物及硬化后的混凝土进行必要的质量检验和控制。

•一、对于工程中所用混凝土，既要保证所要求的性能，又要保持其质量的稳定但实际中有很多因素会引起混凝土质量的波动，分为：•正常因素：如砂石质量的波动、称量时的误差、操作的差异等，这些是正常的，不可克服的•异常因素：如随意改动水灰比、称量错误等•质量控制的目的就是发现和排除异常因素，使混凝土质量呈正常波动状态•二、混凝土施工的每个环节都可能影响混凝土的质量，这些环节包括：•施工前：人员配备、设备调试、组成材料的检验、配合比的确定等；•施工中：称量、搅拌、运输、浇筑、振捣、养护等；•施工后：批量划分、确定批取样数、确定检测方法、验收界限等；•以上每个环节中，检验的核心内容是：•①对组成材料的质量和用量检验•②对混凝土拌合物的质量检验，主要是水灰比检验和搅拌机出口处和易性检验•③对硬化后混凝土的抗压强度检验•即按规定的时间和数量在搅拌地点或浇筑地点抽样，按标准方法制作试件，养护规定的龄期后，进行强度或其它性能实验•三、混凝土强度的波动规律及其描述的特征统计值•在正常施工的情况下，混凝土强度的波动一定符合正态分布，如图：•描述这一规律的有三个特征值：•① 见道桥教案29页 其中 ：混凝土强度平均值，•：第i组强度值，•：试件组数•② 其中 ：混凝土强度标准差（均方差）•③ 其中 ：同一批中强度不大于规定强度的组数•：同一批中取样的总组数，工程中就是以和P这两个参数来评定混凝土生产质量水平为优秀、一般、差的，如：对≥C20的混凝土，若>5.5或P≤85％，则评定为差；若<3.5或P≥95％，则评定为优。

•四、混凝土质量控制图•五、混凝土强度的合格评定•有两种方法：•统计方法评定–标准差已知方案•这是混凝土生产单位的生产条件能够在较长时间内保持一致，且同一品种混凝土的强度变异性能能保持稳定，故每批的强度标准差σ0≥λ可按常数处理•混凝土生产单位对混凝土的生产质量应进行长期、连续的检验，每一个检验期不应超过3个月，每一个检验期内混凝土试件的总批数不得少于15，每一个验收批应由连续的三组试件组成•应满足下列式子：•当混凝土的强度等级不高于C20时，其强度的最小值还应满足下式要求：•当混凝土的强度等级高于C20时，其强度的最小值还应满足下式要求：•上列四个式子中，：同一验收批混凝土立方体抗压强度的平均值；•：混凝土立方体抗压强度标准值；•：同一验收批混凝土立方体抗压强度的最小值；•：为 m为用以确定验收批混凝土立方体抗压强度标准差的数据总组数 为第I批试件立方体抗压强度最大值与最小值的差–标准差未知方案•当混凝土的生产条件在较长时间内不能保持一致，且混凝土的变异系数不能保持稳定时，检验评定只能直接根据每一验收批抽样的强度数据确定•强度评定时，应由不少于10组试件组成一个验收批，其强度应满足：•其中，σ为原式，当计算值小于0.06时，就取0.06•为合格判定系数，按下表取用•试件组数10――1415――24大约251.71.651.60.90.850.85•非统计方法评定•即小批量生产或零星生产时，不具备统计评定，其强度应同时满足：•最终，混凝土的合格性判定：•混凝土强度能满足上述判定公式时，则该混凝土判为合格；否则为不合格。

对不合格批混凝土制成的结构或构件，应进行鉴定，对不合格的结构或构件必须及时处理其他品种的混凝土其他品种的混凝土。