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示。
集料的颗粒组成用级配表示,集料级配与集料的密实度和内
摩擦阻力有着直接的关系,也是进行矿质混合料组成设计的主要
依据。
矿物混合料是由两种或两种以上的集料按一定比例组成的,
确定这个比例关系的过程称为配合比设计。
矿质混合料的配合比
的计算方法有数解法(计算法,规划求解法)和图解法。
用于建造基础的水泥混凝土拌合料制备用碎石或le石颗粒
的最大尺寸不应大于70mm,而用于路面铺筑不能大于40mm。
用
于水泥混凝土拌合料制备的碎石或le石不应含有多于25%的板
状与针状粒料,二粉状及粘土粒料也不应超过1%。
2.水泥和石灰
水泥和石灰石是道路工程建筑中使用较为广泛的无机胶凝
材料。
该类材料经物理化学过程能产生强度和胶凝能力,将砂石
等散装材料胶凝成整体,或将构件结合成整体。
水泥属于水硬性无机胶凝材料,水泥按化学充分可分为硅酸
盐水泥、绿色盐水泥、硫酸盐水泥、铁铝酸盐水泥等。
硅酸盐水泥是一种水硬性胶凝材料,其基本成分是硅酸盐孰
料,孰料的主要矿物组成是硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁
铝酸四钙,其中硅酸三钙和硅酸二钙对水泥的强度起主要作用,
硅酸三钙和铝酸三钙对水泥的水化热贡献较大,而铁铝酸四钙有
助于提高水泥的抗折强度,改变矿物组成比例会显著影响水泥的
技术性质,以满足不同的使用要求。
普通水泥,矿渣水泥,火山灰水泥一起统称为通用硅酸水泥,
这些水泥石在硅酸盐孰料中掺加适量混合材料,混合材料的目的
是为了改善水泥的某些性能增加水泥产量。
水泥的镇静药技术指标是:
凝结时间,安定性和强度等。
道
路水泥还应具备一定的抗干缩性和磨耗性,并有较高的抗折强度,
在道路和桥梁工程中经常使用的其他水泥有铝酸盐水泥、膨胀水
泥和自应力水泥等。
白色水泥和彩色水泥也被用于装饰道路铺面。
石灰石一种气硬性胶凝材料,基本成分为活性氧化钙。
石灰
硬化后的强度主要依靠氢氧化钙的结晶炭化作用。
氢氧化钙的溶
解度较高,在潮湿的环境中,石灰遇到水会溶解溃散,强度会降
低,因此石灰不宜长期放在潮湿的环境中或有水环境中使用。
3.水泥混凝土与砂浆
水泥混凝土是由水泥、水和粗细集料按适当比例混合,必要
时掺加适量外加剂、掺和料或其他改性材料配制而成的混合物,
是道路路面及其附属物的重要建筑材料。
水泥混凝土铺筑的路面结构具有强度高、刚度大、使用寿命
长的特点,能够承受较繁重车轴的作用,其主要缺点是自重大,
抗拉强度低韧性低,抗冲击性差,可以通过配制钢筋、掺加纤维
材料等方式加以改善,对水泥混凝土的主要技术要求是:
与施工
条件相匹配的和易性,符合设计要求的强度,与工程使用条件相
适应的耐久性。
水泥混凝土的施工和易性是指新拌混凝土易于施
工操作,达到质量均匀密室成形的性质,包括流动性、捣实性、
粘聚性和保水性等方面的含义。
常用坍落度和维勃稠度实验进行
判别。
影响混凝土和易性的主要内因有水灰比、单位用水量和砂
率等。
水泥混凝土的强度有抗压强度、抗拉强度及抗折强度等。
影
响混凝土强度的主要因素有水灰比和水泥强度,这种关系称为
“水灰比定则”。
水泥混凝土的耐久性包括抗冻性、抗磨性、抗腐蚀性等,与
混凝土的密实度关系显著,也与水泥用量和水灰比密切相关,因
此在水泥混凝土配合比设计时,应按照水泥混凝土的使用条件对
最大水灰比和最小水泥用量进行校核。
水泥混凝土的组成设计内容包括原材料的选择及配合比的
确定。
在水泥混凝土组成材料中,应根据工程使用条件及混凝土
的设计强度选择水泥品种和强度等级;
粗集料的强度、坚固性、
颗粒组成、最大粒径和形状应符合要求;
细集料应坚固,并符合
级配和细度模数的要求。
粗、细集料均应限制有害数量,在道路
及机场路面混凝土中不得使用具有碱活性的集料。
对各种外加剂
具有减水、增强、引气、提高混凝土耐久性等功能,使用时应遵
循有关设计要求,不得对混凝土性能产生不利影响。
混凝土配合比设计的主要参数为水灰比、单位用水量、砂率
及外加掺和料(如粉煤灰)数量。
计算出材料配合比,应经试拌、
适配实验后方可确定。
粉煤灰混凝土和路用水泥混凝土(包括普通路用混凝土、钢
纤维混泥土和碾压混泥土)等式在普通混泥土的基上发展的。
在
粉煤灰混泥土中,以粉煤灰取代部分水泥(或细集料),即可降
低混泥土造价,又能改善混泥土的某些性能,诸如提高混凝土流
动性、降低水化热、提高混凝土耐久性等。
钢纤维混凝土中由于
钢纤维的增强增韧作用,是混凝土的抗裂性及人性大大的提高,
对于延长混凝土路面的使用寿命极为有利。
碾压混凝土具有水泥
用量少、用水量低、施工速度快的特点,广泛应用于大面积结构
及路面工程结构。
砂浆是一种细集料混凝土,在建筑结构中起黏结、传递应力、
衬垫、防护和装饰的作用。
对砂浆的技术要求主要有施工和易性
和抗压强度。
在道路和桥隧工程中,砂浆主要用来砌筑跨拱桥涵、
挡土墙、隧道砌衬、涵洞及排水沟等。
4.沥青材料
沥青石黑色或暗黑色的固体、半固体或黏稠状物,有天然或
人工制造而得,主要分为天人沥青、焦油沥青和石油沥青,二狭
义的沥青主要是指石油沥青。
用于铺筑道路路面的沥青为道路沥
青。
石油沥青是建设柔性路面的良好材料,道路建设和养护需要
消耗大量的沥青,几乎占整个沥青产量的50%~60%。
石油沥青是复杂的高分子化合物,可离为饱和分、芳香分、
胶质和沥青质等几个组分。
根据这些组分结构和含量的不同,可
将沥青分为溶胶、溶凝胶和凝胶等三种胶体结构。
沥青的胶体结
构与沥青的路用性能有密切关系。
沥青的物理性质包括密度、体膨胀系数、介电常数。
沥青密
度指的是沥青在规定问题(15oC)下单位体积的质量,以g/cm2
或t/m3计。
沥青的密度是评价沥青质量的一个指标,密度大,
一般沥青的性能比较好。
温度上升1oC,沥青单位体积的增大称
之为膨胀系数。
沥青的膨胀系数对沥青路面的路用性能有密切关
系,体积膨胀系数大,则夏季沥青路面容易泛油,二冬季有容易
出现收缩开裂。
沥青的体膨胀系数并非常数,而是随着品种的不
同有所变化。
沥青的介电常数与沥青对氧、雨、紫外线等耐候性
(耐老化性)有关,路面的抗滑性也与沥青的介电常数有关,路
用沥青的介电常数应大于2.65。
沥青的路用性能:
1黏滞性:
指沥青在外力作用下沥青粒子
产生相互位移的抵抗剪切变形的能力。
在现代交通条件下,为防
止路面出现车辙,沥青黏度选择是首要考虑的参数。
2.延性:
指
沥青材料在外力拉伸作用下发生塑性变形的能力,统称是用延度
作为条件延性指标来表征。
沥青的延度用延度仪来测定。
3.感温
性:
沥青石复杂的胶体结构,黏度随着温度的不同二产生明显的
变化,这种黏度随温度变化的感应性称为感温性。
对于路用沥青,
温度和黏度的关系式及其重要的性能。
首先,正式沥青存在感温
性才使在高温下黏度显著降低,这样才有可能实现沥青与石料均
匀拌合以及沥青混合料碾压成型。
其次,沥青路面运营过程中,
有要求沥青在使用温度范围内褒词小的感温性,以保障沥青路面
高温布软化、低温不断裂。
4.黏附性:
沥青与集料的黏附性直接
影响沥青路面的使用质量和耐久性,所以黏附性事评价沥青技术
性能的一个重要指标。
5.耐久性:
路用沥青在使用过程中受到储
晕、加热、拌合、摊铺、碾压、交通荷载以及自然因素的作用,
而是沥青发生一系列的物理化学变化,逐渐改变了其原有的性能
(黏性、低温性能)而变硬变脆,这种变化称为沥青的老化。
沥
青路面应有较长的使用年限,因此要求沥青材料有较好的耐抵抗
老化的性能,即耐久性。
6.黏弹性:
路用沥青多为溶—凝胶型沥
青,在低温时表现为弹性,高温时表现为黏性,在相当宽的形变
滞后于作用力,作用力去除后形变并不完全消除,经过一段时间
才逐渐恢复,表现为负责的弹性性质,蠕变和松弛现象就是这种
特性的表现。
7.施工安全性:
8.溶解度:
指石油沥青在三氯乙烯、
四氯化碳或苯中溶解的百分率(及有效物质含量)那些不溶解的
物质为有害物质,会减低沥青的性能,应加以限制,9.含蜡量。
改性沥青可以改善一下几方面的性能:
提高高温抗变形能力,
可以增强沥青路面的抗车辙性能;
提高沥青的弹性性能,可以增
强沥青的抗低温和抗疲劳开裂性能;
改善沥青与石料的黏附性提
高沥青的抗老化能力,延长沥青路面的寿命。
5.沥青混合料
沥青混合料是矿质混合料与沥青结合料经拌制而成的混合
料的总称,沥青混合料经摊铺、压实成型后成为沥青路面。
具有
良好的路用性能,广泛应用于高速公路、城市快速路、主干道和
其他公路的路面结构,是现代道路路面的主要材料之一。
沥青混合料按其矿料级配组成的特点,可形成“密实—悬浮”
结构、“骨架—空隙”结构和“密实—骨架”结构,分别具有不
同强度特征和稳定性。
沥青混合料应具备一定的高温稳定性、低
温抗裂性、水稳定性、抗老化性、抗滑性、和施工和易性等技术
性质,以适应车辆载荷及环境因素的作用。
沥青混合料的优点:
1优良的结构力学性和表面性能。
一般
沥青路面均具有良好的受力特性;
路面平整、无缝或接缝、柔韧
舒适、货物损失率低、噪音小。
2表面抗滑性好。
沥青路面既平
整、表面有粗糙,有一定的粗细纹理构造,能保证车辆告诉安
全行使。
3.施工方便。
沥青路面可以集中拌合(厂拌)、机械化
施工(摊铺、碾压等),完全可以实现大面积施工,质量能够得
以保障,开放交通早。
4.经济耐久性好。
与水泥路面相比,沥青
路面一次性投资要低得多,但其使用寿命一般在高速公路和机场
道面中以15年计,实际使用中只要施工质量好,养护即使有效
有的可以使用20年。
5.便于再生利用。
沥青再生利用已经成为
发达国家一项热门的可持续发展和能源再生利用的新型课题,我
国目前也在进行这方面的研究和技术发展;
可以有利于分期修建。
6.抗震性好,日照下不反射引起眩光,晴天无扬尘,雨后不泥泞
等。
缺点:
1.沥青易老化。
沥青石多组分有机材料,随着试用期
的延长,沥青的胶体结构和组成发生变化,是沥青粘性变差、塑
性降低,从而导致结构破坏。
2.温度敏感性差。
夏季高温以流淌,
敢问稳定
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