市政工程材料考试资料.docx

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市政工程材料考试资料

v道路建筑材料

（混凝土、砂浆、集料、水稳层）

市政基础知识

　城市道路分类（摘录CJJ37-90《城市道路设计规范》P3、P18、P104、P107）

1）、快速路

快速路应为城市中大量、长距离、快速交通服务。

快速路机动车道两侧不应设置非机动车道。

快速路对向车行道之间应设中央分隔带，其进出口应采用全控制或部分控制。

快速路沿线两侧不能设置吸引大量车流、人流的公共建筑物的进出口。

2）、主干路

主干路应为连接城市各主要分区的干路，以交通功能为主，宜采用机动车与非机动车分割形式，如：

三副路或四副路。

主干路两侧不宜设置吸引大量车流、人流的公共建筑物的进出口。

3）、次干路

次干路应与主干路结合组成道路网，起集散交通作用，兼有服务功能。

次干路两侧可以设置公共建筑物的进出口。

可设置机动车和非机动车的停车场、公共交通站点和出租车服务站。

4）、支路

支路应为次干路与居民区、工业区、市中心区、市政公用设施用地、交通设施用地等内部道路连接线，解决局部地区交通，以服务功能为主。

支路可与平行于快速路的道路相接，但不得与快速路直接相接

2、道路横断面型式

单幅路、双幅路、三幅路、四幅路

3、道路交通等级、设计年限、抗弯拉设计强度

混凝土、砂浆

一、混凝土

1、混凝土拌合物

1）混凝土拌合物凝结时间（摘GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》）

（1）试验要点

a）混凝土拌合物过5mm筛出砂浆，对坍落度≤70mm的混凝土宜振动台振实砂浆；坍落度＞70mm的混凝土宜人工捣实，由外向中心均匀插捣25次，橡皮锤轻击试模侧面，砂浆面低于试模上/沿约10mm,试筒应立即加盖。

b）环境条件要求：

①样品置于温度（20±2）℃，以后试验测试环境温度均保持（20±2）℃；②现场同条件下待试，试验条件应与现场条件保持一致。

c）凝结时间测定从水泥与水接触瞬间开始计时，每次测试前要吸表面的泌水，贯入阻力小于3.5MPa时使用测针面积为100mm2；贯入阻力在（3.5~20）MPa时使用测针面积为50mm2；贯入阻力在（20~28）MPa时使用测针面积为20mm2。

d）贯入阻力为3.5MPa时为初凝时间，贯入阻力为28MPa时为终凝时间，3次平行试验，以三个试验结果的初凝和终凝时间的算术平均值为此次试验的初凝和终凝时间，如果三个测值的最大值或最小值中有1个与中间值的差超过中间值的10%，则取中间值为试验结果；如果三个测值的最大值或最小值与中间值的差均超过中间值的10%，则试验结果无效。

混凝土路面配合比设计

1、原材料（水泥、粗细集料、外加剂）

2、混凝土配合比设计应符合的规定

a、混凝土弯拉强度。

符合的要求

b、不同摊铺方式混凝土最佳工作性和最大用水量

c、混凝土耐久性需符合的要求

d、外加剂的使用需符合的要求

e、配合比参数的计算

f、真空脱水工艺对配合比的要求

集料、岩石

Ø概述：

1、术语

1）、集料（骨料）：

在混合料中起骨架和填充作用的粒料，包括碎石、砾石、机制砂、石屑、砂等。

2）、粗集料：

在沥青混合料中，粗集料是指粒径大于2.36㎜的碎石、破碎砾石、筛选砾石和矿渣等；在水泥混凝土中，粗集料是指粒径大于4.75㎜的碎石、砾石和破碎砾石。

3）、细集料：

在沥青混合料中，细集料是指粒径小于2.36㎜的天然砂、人工砂（包括机制砂）及石屑；在水泥混凝土中，细集料是指粒径小于4.75㎜的天然砂、人工砂。

4）、天然砂：

由自然风化、水流冲刷、堆积形成的、粒径小于4.75㎜的岩石颗粒，按生存环境分河砂、海砂、山砂等。

5）、人工砂：

经人为加工处理得到的符合规格要求的细集料，通常指石料加工过程中采取真空抽吸等方法除去大部分土和细粉，或将石屑水洗得到的洁净的细集料。

从广义上分类，机制砂、矿渣砂和煅烧砂都属于人工砂。

6）、机制砂：

由碎石及砾石经制砂机反复破碎加工至粒径小于2.36㎜的人工砂。

7）、石屑：

采石场加工碎石时通过最小筛孔（通常为2.36㎜或4.75㎜）的筛下部分。

8）、混合砂：

由天然砂、人工砂、机制砂或石屑等按一定比例混合形成的细集料的统称。

9）、填料：

在沥青混合料中起填充作用的粒径小于0.075㎜的矿物质粉末。

通常是石灰岩等碱性料加工磨细得到的矿粉，水泥、消石灰、粉煤灰等矿物质有时也可作为填料使用。

10）、矿粉：

由石灰岩等碱性石料经磨细加工得到的，在沥青混合料中起填料作用的以碳酸钙为主要成分的矿物质粉末。

11）、堆积密度：

单位体积（含物质颗粒固体及其闭口、开口孔隙体积及颗粒问空隙体积）物质颗粒的质量。

有干堆积密度及湿堆积密度之分。

12）、表观密度：

单位体积（含材料的实体矿物成分及闭口孔隙体积）物质颗粒的干质量。

13）、毛体积密度：

单位体积（含材料的实体矿物成分及其闭口孔隙、开口孔隙等颗粒表面轮廓线所包围的毛体积）物质颗粒的干质量。

集料和岩石的技术要求和

试验方法

1、集料的技术性能和技术要求（结合砼、水稳层配合比来说）

2、集料的试验方法

1）、粗集料

粗集料取样法

粗集料及集料混合料的筛分试验

含土粗集料筛分试验

粗集料密度及吸水率试验（网篮法）

■粗集料含水率试验

■粗集料吸水率试验

■粗集料密度及吸水率试验

■粗集料堆积密度及空隙率试验

■粗集料含泥量及泥块含量试验

■粗集料针片状颗粒含量试验

■粗集料压碎值试验

■粗集料磨耗试验（洛杉矶法）

粗集料软弱颗粒试验

粗集料磨光值试验

2）、细集料

细集料筛分试验

细集料表观密度试验（容量瓶法）

细集料密度及吸水率试验

细集料堆积密度及紧装密度试验

细集料含水率试验

细集料含泥量试验（筛洗法）

细集料砂当量试验

细集料泥块含量试验

细集料云母含量试验

细集料轻物质含量试验

细集料三氧化硫含量试验

细集料含水率快速试验

细集料棱角性试验

细集料亚甲蓝试验

细集料压碎指标试验

3）矿粉

矿粉筛分试验

矿粉密度试验

矿粉亲水系数试验

矿粉塑性指数试验

矿粉加热安定性试验

4）岩石

岩石学简易鉴定

含水率试验

密度试验

毛体积密度试验

吸水性试验

单轴抗压强度试验

石材试样取样的注意事项

■随机抽取几块岩石，用钻石机在岩石上钻取φ50mm，长度大于50mm的圆柱体，圆柱体再切割为50mm的长度,或用切割机在岩石上切取边长为50mm的立方体。

■切割的数量和代表批量应根据岩石所使用的部位而定。

当岩石用作砌体时，需6块圆柱体或立方体试件为一组；当岩石用作饰面时，除需5块圆柱体或立方体为一组作抗压试验，同时还须切取5块试件为一组按下列规定作抗折试验。

■1试件厚度（H）可按实际情况确定。

■2试件尺寸：

当试样厚度（H）≤68mm时，宽度为100mm；当试样厚度＞68mm时，宽度为1.5H。

试样长度为10×H+50mm。

■3试件尺寸允许偏差：

长度尺寸偏差±1mm，宽度、厚度尺寸偏差±0.3mm。

矿质混合料的组成设计

概述

矿质混合料颗粒级配应满足的基本要求：

1、最小空隙率：

即使不同粒径的各级矿质集料按一定的比例搭配后，应有最大密实度。

2、最大磨擦力：

各级矿质集料在进行比例搭配时，应使各级集料排列紧密，形成一个多级空间骨架结构，且具有最大的摩擦力。

矿质混合料组成设计内容：

1、级配理论和级配范围的确定

2、基本组成的设计方法

一、矿质混合料的级配理论

（一）级配类型

1、连续级配

是采用标准筛对某一混合料进行筛分试验，所得级配曲线平顺圆滑，具有连续性。

2、间断级配

是在矿质混合料中剔徐其中一个分级或几个分级而形成的不连续的混合料。

（二）级配理论

①最大密实度曲线理论→连续级配

②粒子干涉理论→连续、间断级配

1、富勒理论

2、泰波理论

通常取n=0.3—0.6

3、我国简化公式

一般取i=0.7—0.8

x为级数当d=D时,x=1

当d=1/2D时,x=2

当d=1/4D时,x=3

4、魏矛斯粒子干涉理论

二、级配曲线范围的绘制

必须采用半对数坐标即横坐标用对数坐标建立对数坐标的方法：

■1、确定横坐标长度S

■2、确定横坐标对数间距系数K

•3、确定各颗粒在横坐标上距最小粒径的位置Sx

■三、矿质混合料的组成设计方法

设计依据：

①各种集料的筛分结果

②按规范要求的级配范围即标准级配

■1、试算法

目前工程单位用的较多的是图解法。

■2、图解法

又称修正平衡而积法，是目前工程单位用的较多的一种方法。

步骤①绘制级配曲线图

②确定各种集料的用量比例：

两线相叠、两线相接、两线相离。

③校核及调整

水稳层试验和配合比设计

一、公路工程无机结合料稳定材料试验

1、术语

细粒土

中粒土

粗粒土

2、原材料试验

含水量试验

水泥或石灰稳定材料中水泥或石灰剂量测定方法

3、无机结合料稳定材料的取样、成型、养生试验

取样方法

击实试验

试件制作方法（圆柱形）

养生试验

4、无机结合料稳定材料的物理、力学试验

无侧限抗压强度试验

干缩试验

冻融试验

渗水试验

抗冲刷试验

5、无机结合料稳定材料试验方法介绍

适用范围

仪器设备

试验准备

试验步骤

计算

结果整理

条文说明

▪通过混合料的级配优化可以有效提高混合料

▪的力学性能，试验表明，当混合料中4.75mm

▪以上的粗集料含量为55%~65%之间时，混合

▪料具有最佳的力学状态。

其最大干密度较

▪高，最佳含水量较低，同时强度和模量较高。

▪同时，在这种条件下，混合料具有较低的干

▪缩系数和干缩应变，为减少这种路面结构的

▪反射裂缝创造有利条件。

▪关于养生时间

▪干缩、温缩、无侧限抗压强度：

7天；

▪弯拉强度、模量、疲劳：

水泥类90天，石灰类180天；

▪冲刷：

水泥类28天，石灰类90天；

▪冻融：

28天、180天。

▪试件成型后的养生方法、养生龄期对半刚性

▪基层材料抗冲刷性能影响很大。

养生时间太

▪短，试件强度不足就容易被冲散，养生时间

▪太长，试件的强度太高，冲刷量很小，不同

▪类型材料的试验结果的差别太小。

二、无机结合料稳定类混合料性能、配合比设计

1、无机结合料稳定类混合料性能

无机结合料稳定土：

在粉碎的或原来松散的土（包括各种粗、中、细粒土）中，掺入足量的无机结合料（如石灰、水泥）及水，经拌和、压实及养生后得到的混合料，具有一定的强度和稳定性，在广义上统称为无机结合料稳定类混合料。

★路面基层材料的类型

Ø粒料类：

级配型集料、填隙碎石

Ø结合料稳定类：

有机结合料——沥青

无机结合料——水泥、石灰、工业废渣

★无机结合料

Ø石灰稳定类

Ø水泥稳定类

Ø水泥石灰稳定类

Ø石灰工业废渣稳定类

石灰稳定土

石灰稳定土的强度

1）强度形成机理——石灰与细粒土

❑离子交换反应

——石灰中Ca++、OH－～土中Na+、K+交换

——减薄吸附水膜、土粒聚凝、易于压实

❑石灰硬化——胶结作用

ØCaCO3→CO2↑＋CaO（生石灰）

ØCaO＋H2O→Ca（OH）2（消石灰）

ØCa（OH）2→结晶硬化

碳酸化硬化：

CO2＋Ca（OH）2→CaCO3

❑火山灰反应（又称二次反应）

1）反应条件

⑴具有活性物质：

活性SiO2和活性Al2O3

⑵具有活性激发剂：

激发活性材料潜在活性的物质

Ca（OH）2溶液（碱性激发剂）

CaSO4·2H2O溶液（硫酸盐激发剂）

2）反应机理

SiO2＋Ca（OH）2＋H2O→CaOSiO2·mH2O

不定型水化硅酸钙（凝胶）

Al2O3＋Ca（OH）2＋H2O→CaOAl2O3·nH2O

不定型水化铝酸钙（凝胶）

Al2O3＋CaSO4·2H2O→水化硫铝酸钙（钙矾石）

❑机械压实—颗粒靠拢、形成紧密稳定结构

总结：

初期：

离子交换

压实作用

中、后期：

氢氧化钙的结晶和碳酸化反应

火山灰反应

2）石灰稳定土强度的影响因素

石灰的质量与剂量、土质、养生条件与龄期

⑴石灰——质量（活性：

f-CaO含量、细度）

剂量

⑵土——粘土矿物成分（Al2O3、SiO2）

比表面积—塑性指数IP

⑶集料

⑷含水量——石灰消解、火山灰反应

最佳含水量：

压实

⑸养生条件——温度、湿度

⑹龄期——时间

在适宜的含水量下压实，可以取得最佳的压实效果

最大干密度→最佳含水量:

压实功↑最佳含水量↓最大密实度↑细料含量↑最佳含水量↑最大密实度↓

石灰剂量↑最佳含水量↑最大密实度↓

收缩特征及其影响因素

1）温缩：

因温度变化而造成的收缩

——新生凝胶矿物——热胀冷缩程度大

2）干缩：

因含水量变化而造成的收缩

——新生凝胶矿物——产生干缩的主要因素

收缩程度：

石灰土＞悬浮式粒料＞密实式粒料

改善措施：

选择材料、控制含水量、施工压实、养生条件

耐久性

⑴收缩裂缝

⑵水稳定性：

软化、冲刷

⑶抗冻性

一、石灰稳定土类基层原材料

石灰：

宜用1～3级新灰

生石灰（磨细生石灰）

土：

塑性指数范围宜为10～15

有机质含量不得超过10％

级配砾石、砂石等材料最大粒径不宜大于分层厚度的60%且不应大于10cm

水：

满足JGJ63《混凝土用水标准》

二、配合比设计应符合下列规定

♦每种土应按照5种石灰掺量进行试配

石灰土：

石灰剂量=石灰质量/干土质量

石灰集料：

石灰：

土：

碎石（或砂砾）

♦确定混合料的最大干密度γmax和最佳含水量ω0

♦按规定的压实度，分别计算不同石灰剂量的试块应有的干密度

♦强度试验的平行试验最少试件数量按相应规范要求

♦试件应在规定温度下制作和养护，进行无侧限抗压强度试验

♦石灰剂量应根据设计要求强度值选用。

试件试验结果的平均抗压强度应符合规范要求

♦实际采用的石灰剂量应比室内试验确定的剂量增加0.5%~1.0%

♦步骤1：

确定石灰土的最佳含水量和最大干密度

⑴石灰剂量范围的确定

⑵石灰土的击实试验

击实试验及强度检验结果

步骤2：

强度检验

⑴试件计算干密度＝γmax×压实度

（现场干密度/最大干密度）

⑵抗压强度试验：

试件成型→试件养生→抗压强度表

⑶计算强度特征参数

步骤3：

确定石灰剂量

⑴计算石灰土的配制强度：

⑵绘制强度与石灰剂量关系试验

♦水泥稳定土

分类

♦水泥土——水泥稳定砂性土、粉性土和粘性土

♦水泥砂——水泥稳定砂

♦水泥稳定碎石、水泥稳定砂砾——水泥稳定级配碎石、未筛分碎石、砂砾等

1、水泥稳定土的强度特征及其影响因素

⑴强度形成机理

♦主要取决于水泥水化硬化、离子交换和火山灰反应过程。

♦水泥水化产物水化硅酸钙等系列水化物，在土粒的孔隙中形成骨架；水化产物氢氧化钙中的钙离子与土中的钠、钾离子进行吸附交换，降低粘性土的亲水性和塑性，使分散土粒形成较大的土团―链条结构，形成稳定的结构。

♦⑵组成材料对强度的影响

♦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。

♦①强度随水泥剂量的增加而增长，然而剂量过高，虽然强度高，但收缩性增加，且在经济上不甚合理。

♦②除有机质土或硫酸盐含量较高的土外，各种土都可以用水泥稳定，但效果不同。

其中稳定粉土质粘土的强度最高，而稳定重粘土的强度最低。

♦为了改善水泥在粘性土中的硬化条件，提高稳定效果，可以在水泥土中掺加少量添加剂，石灰使是最常用的添加剂之一。

在用水泥稳定之前，先掺入石灰，使之与土粒进行离子交换和化学反应，为水泥的水化和硬化提供条件，加速水泥硬化过程，称之为粘性土“砂化”。

♦③改善级配可以明显增加水泥稳定集料的强度。

⑶环境因素对强度的影响

养生温度和延迟时间

养生温度：

直接影响水泥的水化进程，因而对水泥稳定土的强度有明显的影响

延迟时间：

是指水泥稳定土施工过程中，从加水拌和开始至碾压结束缩经历的时间。

延迟时间越长，强度和密度的损失越大。

延迟时间对水泥稳定土强度的影响主要取决于水泥品种和土质。

终凝时间短的水泥延迟损失大；延迟2h时，水泥稳定原状砂砾或粗石灰石配制的损失20％，而水泥稳定粘土或砾质砂配制的损失60％，水泥稳定中砂的强度基本没有损失。

2、收缩特性及其影响因素

♦与石灰稳定土及二灰土相同，水泥稳定土在形成强度过程中。

也会出现因温度变化而引起的温度收缩和因水分变化而引起的干燥收缩。

♦⑴温度胀缩原因及影响因素分析

♦不同温度下，水泥稳定土中塑性土含量对其温缩系数影响较大，随温度降低的变化幅度越来越大，低温时水泥土的变化幅度大。

♦粘性土含量↑，温度收缩系数↑

⑵干燥收缩及影响因素分析

♦水泥稳定土的干缩系数受粒料含量及矿物成分的影响。

粘粒含量越高干缩现象越明显。

♦制件含水量对干缩应变的影响也较大；细粒土的塑性指数越大，干缩性也越大。

粒料含量↑，干缩系数↓

粘土矿物↑，干缩系数↑

水泥稳定土具有较其它稳定土高的强度、刚度和稳定性、可适用于各种交通类别道路的基层和底基层，因其干缩性较大，为防止反射裂缝，不宜做高等级公路水泥混凝土路面的基层。

♦水泥剂量与干缩系数的关系

6.3.3水泥稳定类混合料组成设计

6.3.3.1水泥土中水泥剂量的确定方法

☆实验法：

击实试验确定其最大干密度和最佳含水量

6.3.3.2水泥稳定集料的配合比计算法

☆计算原则：

集料达到最大振动干密度

水泥浆胶结并填充集料空隙

1）最大干密度的计算：

2）最佳含水量的计算：

0＝（W/C＋k）a＋（1－a/100）g

式中：

a水泥含量

k——水泥的水化水

g——集料的面湿饱水状态含水率

W/C——水灰比

6.3.3.3强度检验

♦注意：

很多图纸在设计说明或路基结构图中已经指明了基层各种材料的配合比，但在实际工作中建议有条件的单位或项目部最好做无侧限抗压强度试验的验证。