道路建筑材料教学内容
道路建筑材料实验教学大纲
《道路建筑材料实验》教学大纲一试验的目的与任务道路建筑材料实验室道路与桥梁工程技术专业一项重要的实践教学环节，主要任务是通过试验教学，是学生掌握工程集料、水泥及水泥混凝土、沥青及沥青混合料等试验检测方法，了解仪器设备的使用规程。
其目的是根据施工要求，熟悉有关检测的技术规范，进行专业基本能力训练，提供动手操作能力，提高处理试验数据、分析试验结果、编写试验报告的能力。
培养学生具有严谨认真、实事求是的科学作风，以适应工程一线的要求。
二试验的基本内容和要求（一）工程集料部分1、粗细集料筛分实验实验要求：掌握筛分方法，根据筛分结果绘制级配曲线。
细集料要求计算砂的细度模数，确定砂的名称。
2、粗细集料密度及吸水率实验实验要求：掌握粗细集料密度及吸水率的测定方法。
正确使用天平。
要求掌握三种计算密度的方法（毛体积密度、表观密度、表干密度）理解他们的含义。
（二）水泥及水泥混凝土实验1、水泥实验实验要求：掌握水泥标准稠度用水量，凝结时间，安定性的测试方法。
掌握水泥胶砂强度的实验方法，根据实验数据确定水泥标号。
2、水泥混凝土实验实验要求：掌握水泥混凝土拌合物的实验方法，以及和易性指标的实验方法。
根据初步配合通过实验调整、强度复合、密度校正，确定实验配合比。
根据实验数据，确定水泥混凝土标号。
（三）沥青及沥青混合料实验1、沥青实验实验要求：掌握道路石油沥青针入度、延度和软化点实验方法。
根据实验数据确定石油沥青的标号。
2、沥青及粗集料的粘附性实验实验要求：了解沥青与粗集料的粘附性实验方法，根据实验结果评定沥青与粗集料粘附性等级。
3、沥青混合料实验实验要求：掌握沥青混合料试件的制备方法（马歇尔实验法）。
掌握马歇尔稳定度和流值的测定方法。
掌握沥青混合料配合比设计方法，根据实验数据，计算沥青混合料的稳定度、流值、密度、孔隙率。
并绘制其与沥青用量的关系曲线，确定最佳沥青用量。
三实验学时及分配总学时：22学时具体学时分配如下表：。
道路建筑材料-全套教案
道路建筑材料教案学习情境一 绪论 岩石与集料性能检测与分析学习目标：掌握评价砂石材料技术性质的主要指标，学会检验砂石材料技术性质的方法，学会应用级配理论设计矿质混合料配合组成的方法。
教学内容：砂石技术性质，矿质混合料配合组成重点难点：砂石材料的技术性质和技术要求，以及矿质混合料的级配理论和组成设计方法， 同时对矿渣集料也作简要介绍。
情境导入：砂石材料广泛应用于水泥混凝土、沥青混凝土以及道路与桥梁施工中。
教学单元一 岩石的技术性质及应用按照不同的用途，砂石材料可分为岩石、集料和矿质混合料。
一、岩石的技术性质岩石的技术性质，主要从物理性质、力学性质和化学性质三方面进行评价。
（一）物理性质岩石的物理性质包括:物理常数（如真实密度、毛体积密度和孔隙率等）、吸水性（如吸水率、饱水率）和抗冻性。
1、物理常数岩石的物理常数是岩石矿物组成结构状态的反映，它与岩石的技术性质有着密切的关系。
岩 （1）用t ρ表示。
st sm V ρ=（2）毛体积密度。
用字母b ρ表示。
sb s n im V V V ρ=++（3）孔隙率。
100V n V=⨯ 2、吸水性岩石的吸水性是岩石在规定条件下吸收水分的能力。
（1）吸水率1100a m mw m-=⨯ （2）饱和吸水率 2100sa m mw m-=⨯ 3、抗冻性主要因浸入其孔隙的水，结冰后体积膨胀，对孔壁产生的应力所致。
另外，冻融时的温差应力，亦产生破坏作用。
抗冻性良好的材料，其耐水性、抗温度或干湿交替变化能力、抗风化能力等亦强 （二）力学性质如抗拉、抗压、抗剪、抗折强度，还应具备如抗磨光、抗冲击和抗磨耗 1、单轴抗压强度 PR A= 2、磨耗性岩石抵抗撞击、剪切、摩擦121100m m Q m -=⨯ （三）化学性质 酸性、碱性及中性。
二、道路和桥涵用石料制品 （一）道路路面建筑用石料制品 1、高级铺砌用的整齐块石 2、路面铺砌用半整齐石块 3、铺砌用不整齐块石 4、锥形块石教学单元二 集料技术性质及应用 分为粗集料和细集料两类 一、细集料的技术性质 1、物理常数物理性质：表观密度，堆积密度，紧装密度，空隙率，含水率，砂中有害杂质含量 （1）表观密度 （2）堆积密度 （3）紧装密度 （4）含水率 （5）孔隙率 2、级配①分计筛余百分率 ii m a M=⨯100 ②累计筛余百分率 12i i A a a a =++⋯+ ③通过百分率 100i i P A =- （3）粗细程度2345611()5100x A A A A A A M A ++++-=-粗砂：x M =3.7～3.1 中砂：x M =3.0～2.3 细砂：x M =2.2～1.6 二、粗集料的技术性质 包括物理性质和力学性质 1、物理性质 （1）物理常数①表观密度 ss nm V V αρ=+ （2-8） ②毛体积密度粗集料的毛体积密度是在规定条件下，单位毛体积（包括材料实体、闭口孔隙和开口孔隙）的质量。
道路建筑材料教育课件
1、三组分分析法： 油分、树脂、沥青质 蜡 油分：淡黄透明旳液体——流动性 树脂：红褐色粘稠半固体——塑性、粘结性 沥青质：深褐色固体粉末状微粒—— 温度稳定性 沥青质含量越高越好？
沥青材料旳粘－弹性现象
蠕变与应力松弛现象
蠕变——在应力保持不变 旳情况下，应变随时间增
长而增长旳现象
应力松弛——在保持应变不变 旳情况下，应力随时间旳增长 而逐渐减弱（衰减）旳现象
2）沥青旳劲度模量（弹粘区）
劲度模量：在一定旳荷载时间（t）和温度（T）条件下， 应力与总应变之比。是表达沥青粘性与弹性联合相应旳 指标。
软化点
脆点
试验：环与球法软化点
小结：软化点高，热稳性好；
沥青在软化点时旳粘度相当于针入度值800（1/10㎜），故计为软 化点是人为旳“等粘温度”
★ 针入度是等温粘度
★ 软化点是等粘温度
软化点测试示意图
固态 粘度变化 液态 硬化点 条件粘度 滴落点
T R&B(℃)
（三）延性和脆性（“8”字试模）
① 已知条件：不同温度下旳针入度（Pi、Ti）（2组以上）
或针入度与软化点 ② 计算措施 ➢ 计算A值→PI
PI 30 10 1 50A
➢ 查图
（3）当量软化点（T800）和当量脆点值（T1.2）
由logP=AT+K：
P＝800
T800
log800 K A
2.9031 K A
P＝1.2
T1.2
1、粘附机理
沥青－水－石料三相体系
道路建筑材料教学
教学内容讲解（1）真实密度: 是石料在规定条件下, 烘干石料矿质单位体积旳质量, 用ρt 表达, 则:因: 因此:测定措施: 李氏比重瓶法测定, 将石料磨细至所有过0.25mm 旳筛孔。
（2）毛体积密度：在规定条件下, 烘干石料（包括孔隙在内）旳单位体积旳质量。
测定措施: 用静水称量法, 亦可用蜡封法测定。
V----石料旳毛体积（g/cm3 ）（3)孔隙率: 石料旳孔隙率是指孔隙体积占总体积旳百分率n----石料旳孔隙率V0-----石料旳孔隙体积（cm3）。
(4) 吸水率: 20 ℃± 2 ℃和大气压状态下,石料试件最大旳吸水质量占烘于质量旳百分率。
体积吸水率: W体=（m2-m1）/V*1/ρW体积吸水率：W体=（m2-m1）/V*1/ρW讲授法结合课件演示教学内容讲解W x-------石料旳吸水率（%）m1-------石料试件烘干至恒重时旳质量（g）m2--------石料试件吸水至恒重时旳质量（g）(2) 饱水率: 20 0± 2 0 C , 真空条件下,石料最大吸水质量占烘干试件旳百分率。
饱水率是在石料吸至真空旳条件下测定旳, 饱水率不小于吸水率, 可计算饱水系数:当s r > 90% 时, 抗冻性较差。
3 ）耐候性：抵御大气自然原因目前重要考虑抗冻性, 常用抗冻性标号表达, 测定通过冻(-15 0 C,4h) 、融(20 0 ± 2 00C,4h) 循环, 质量损失不超过5% , 抗压强度不超过25% 旳次数。
2 、力学性质1 ）单轴抗压强度教学措施讲授法结合课件演示教学内容讲解试验条件规定: 试件形状、尺寸、吸水饱和、加荷速度等。
2 ）磨耗性: 指石料抵御撞击、边缘剪力和磨擦等联合作用旳性质。
①洛杉矶式磨耗试验 Y原则措施5kg 石料+12 个5kg 旳钢球磨500 转测定过2mm 或1.6mm( 方筛) 旳筛余质量②狄法尔法磨耗试验Y 代用措施用100 块50-70mm 旳试件分两份, 每份磨10000 转。
《道路建筑材料》教案完美版
《道路建筑材料》教案通过百分率(PercentagePassing)酸要求的工程,如硫酸池等。
（5）配制耐热胶泥、耐热砂浆和耐热混凝土。
耐热胶泥主要用于耐火材料的砌筑和修补。
水玻璃耐热砂浆和混凝土主要用于高炉基础和其他有耐热要求的结构部位。
（6）防腐工程应用。
改性水玻璃耐酸泥是耐酸腐蚀的重要材料,主要特性是耐酸、耐高温、密实抗渗、价格低廉、使用方便,可拌和成耐酸胶泥、耐酸砂浆和耐酸混凝土,适用于各种结构的防腐蚀工程,是贮酸池、耐酸地坪以及耐酸表面砌筑的理想材料。
2.1.3石膏1.石膏的生产将天然二水石膏(或主要成分为二水石膏的化工石膏)加热,由于加热方式和温度的不同,可生产不同性质的石膏品种。
当温度为65 ℃～75 ℃时开始脱水,至107 ℃～170 ℃时脱去部分结晶水,得到β型半水石膏(βCaSO4·0.5H2O)；当加热温度为170 ℃～200 ℃时,石膏继续脱水成为可溶性硬混凝土外加剂是在拌制混凝土过程中掺入用以改善混凝土性能的物质。
外加剂掺量一般不大于水泥质量的5%（特殊情况除外）。
外加剂的掺量虽小,但其技术经济效果却很显著。
因此,外加剂已成为混凝土的重要组成部分,得到了越来越广泛的应用。
6.掺和料掺合料是指以氧化硅、氧化铝为主要成分,在混凝土中可以代替部分水泥、改善混凝土性能,且掺量不小于5%的具有火山灰活性的粉体材料。
矿物掺合料是混凝土的主要组成材料,它起着从根本上改变传统混凝土性能的作用。
在高性能混凝土中加入较大量的磨细矿物掺合料,可以起到降低水化热,改善工作性能,增进后期强度,改善混凝土内部结构,提高耐久性,节约资源等作用。
其中某些矿物的细掺合料还能起到抑制碱骨料反应的作用,并可以将这种磨细矿物掺合料作为胶凝材料的一部分。
高性能混凝土中的水胶比是指水与水泥加矿物细掺合料之比。
道路建筑材料第四版教学设计
道路建筑材料第四版教学设计概述《道路建筑材料》是公路工程专业的一门重要课程，本教材是一份全面说明道路建筑材料的综合性文献。
本次教学设计是基于第四版的教学设计，旨在帮助学生更好地掌握道路建筑材料这一重要课程内容。
教学目标1.了解道路建筑材料的基础知识和术语；2.熟悉道路建筑材料的性能指标和测试方法；3.掌握各种道路建筑材料的特点、适用范围和工程应用；4.学习常用的道路建筑材料的质量控制方法和标准。
教学内容1.道路建筑材料基础知识–道路建筑材料的定义和分类；–道路工程的分类；–道路工程材料的基本性质和要求。
2.道路建筑材料性能指标和测试方法–材料力学性能测试；–材料物理性能测试；–材料耐候性能测试；–材料抗滑性能测试。
3.土工合成材料–高速公路路基加筋材料；–高速公路路基防反射裂缝材料；–固结带材料。
4.道路路面材料–沥青路面材料；–混凝土路面材料；–玻纤增强沥青材料；–石英砂石料。
5.道路绿化材料–草坪材料；–路树材料；–绿化带材料。
6.道路建筑材料质量控制方法和标准教学方法本课程的教学方法包括讲解、实验演示、讨论和案例分析。
1.讲解：以PPT和教材为基础，结合实践案例讲解课程知识点。
2.实验演示：通过实验演示的形式，让学生更直观地了解道路建筑材料的性能指标和测试方法。
3.讨论和案例分析：通过讨论和案例分析的形式，帮助学生更好地理解各种道路建筑材料的特点、适用范围和工程应用。
教材及参考书目1.《道路建筑材料》（第四版），高校出版社。
2.《普通公路工程建设技术规范》，交通部公路科学研究所。
3.《道路工程材料学》（第二版），清华大学出版社。
评价及考核1.平时成绩占总评分的60%，包括课堂表现、作业、实验演示和小组讨论等。
2.期末考试占总评分的40%。
结语本次教学设计旨在帮助学生更好地掌握道路建筑材料这一重要课程内容，以期学生在以后的工作中能够对道路建筑材料进行合理的选择和应用。
《道路建筑材料全部》PPT课件
复合填料
由无机和有机填料组成， 可综合发挥各自优势，提 高材料性能。
添加剂的分类与性质
01
增塑剂
提高材料柔韧性、降低脆性，如邻 苯二甲酸酯类。
阻燃剂
提高材料阻燃性能，如卤素阻燃剂、 磷系阻燃剂等。
03
02
稳定剂
提高材料耐候性、防止老化，如紫 外线吸收剂、抗氧化剂等。
其他添加剂
如着色剂、防霉剂等，用于改善材 料外观、防止微生物侵蚀等。
化学性质
沥青主要由碳氢化合物组 成，具有复杂的化学结构， 含有多种官能团和杂质。
沥青的生产与加工
01
02
03
04
原料准备
选择适当的原油或重质油作为 原料，经过预处理去除杂质。
加热与蒸馏
将原料加热至一定温度，通过 蒸馏分离出不同沸点的组分。
调和与改性
根据需要，将不同组分的沥青 进行调和，或添加改性剂以改
不同道路类型对材料的要求
高速公路
要求路面材料具有优异的平整度、抗滑性、耐磨性和耐久性，保 障行车安全舒适。
城市道路
要求路面材料具有良好的降噪、排水和防滑性能，提高城市道路 的通行能力和服务水平。
乡村道路
要求路面材料经济适用、易于维护，能够适应乡村地区复杂的自 然环境和交通条件。
道路建筑材料的施工工艺与注意事项
配比设计
根据所选胶凝材料的性质、使用要求等因素，进行科学的配比 设计，以达到最佳的使用效果。例如，水泥混凝土中水泥的用 量应根据强度等级、骨料种类和粒径、水灰比等因素确定。
04
沥青材料
沥青的分类与性质
01
02
03
分类
根据来源和性质，沥青可 分为天然沥青、石油沥青、 煤焦油沥青等。
第1章道路建筑材料精品PPT课件
具有叠合结构，它使用胶结料将不同的片状材料或具有各向异性的片 状材料胶合成整体，可显著提高材料的强度、硬度、绝热性或装饰性等 性质，扩大其使用范围。
③纹理结构：具有良好的装饰性 ④粒状结构：
分为密实颗粒和轻质多孔颗粒，前者因其致密、强度高，适合作承 重的混凝土集料；后者因其多孔结构，适合作绝热材料。 ⑤堆聚结构
表观密度是指干燥材料单位表观体积（含矿质实体既不吸水的闭口孔 隙在内的体积）所具有的质量，按下式计算：
' t
ms Vs Vn
式中：
' t
——材料的表观密度， g/cm 3
V n ——材料闭口孔隙的体积，
其他符号同上
cm3
表观密度的大小可间接反映才来噢的致密程度与孔隙多少。通常情况
下，同种材料的表观密度愈大，则抗压强度愈高，吸水率愈小，耐久性愈 强，导热性愈好。
第二节 材料的物理性质
一、基本物理性质
1、真实密度、表观密度、毛体积密度与堆积密度
质量
体积
空隙
开口孔隙 闭口孔隙
矿质实体
图1-1 散粒材料体积绝对密实状态下单位体积的质量称为材料的真实密度，用公
式表示为：
t
ms Vs
式中： t ——材料的真实密度， g/cm 3
m s ——材料在干燥状态下实体的质量，g
（3）毛体积密度（俗称容重）
材料在自然状态下单位体积（包括矿质实体、闭口孔隙和开口空孔隙 在内的体积）的质量称为材料的毛体积密度，按下式计算：
●玻璃体的三种学术观点： ①无规则网络结构学术 ②微晶子学术 ③近程有序、远程无序学术
●玻璃体强度低于晶体 （3）胶体 ●定义：物质以极细小的质点分散在介质中所形成的结构。 ●胶体具有较强的黏结力。
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注：水泥混凝土用细集料可采用干筛法（需要可用 水筛法）
道路建筑材料
细集料的技术性质
筛析法：一套标准筛（方孔）
砂总量500g
控制粒径：0.6mm 粒 径的含量决定它的区间
实验录象
筛底 （0.075mm )
道路建筑材料
干筛法试验步骤：
1、取试样质量500g（四分法）。
道路建筑材料
道路建筑材料
概述
定义： 水泥混凝土是以水泥和水组成的水泥浆
体将粗细集料胶结起来而形成的具有一定力 学性能的人工石材.
道路建筑材料
水泥混凝土的优缺点：
优点： ◆有较高的抗压强度:有一定的承载能力; ◆有较好的耐久性:用得越久,强度越高. ◆有较好的可塑性:可以浇筑成任意形状、不 同强度、不同性能的建筑物; ◆原材料来源广泛，价格低廉.
道路建筑材料
道路建筑材料
一、普通水泥混凝土的组成材料
◆水泥 Cement ◆水 Water
水泥浆
早期：润滑作用 后期：胶结作用
◆细集料 Fine aggregate
集料 骨架填充作用
◆粗集料 Coarse aggregate
◆混凝土外加剂 Concrete admixture 改善混凝土的性能
道路建筑材料
30
20
10
0
0.15
0.3
0.6
1.18 2.36 4.75
9.5
筛孔直径（mm）
道路建筑材料
小结
水泥混凝土是道路路面、机场跑道、桥梁工程结构及其附属物的 重 要建筑材料之一。
水泥混凝土的基本组成是水泥、细集料、粗集料、水和矿物掺合 料。
集料是不同粒径矿物颗粒的混合物，在混合物中起骨架和填充作 用，包括粗集料碎石、细集料砂、石屑等。
说明：Ⅰ区砂属于粗砂——采用较Ⅱ区大的砂率（不易捣实） Ⅱ区砂属于中砂——由中砂和一部分偏粗砂的细砂组成 Ⅲ区砂属于细砂——采用较Ⅱ区小的砂率（易捣实）
道路建筑材料 Ⅱ区砂
上限
下限 砂样
道路建筑材料
道路建筑材料
通过百分率（%）
Ⅲ区砂
100
90
上限
下限 80
试样 70
砂子标准级配图Ⅲ
60
50
40
4、将容量筒放在漏斗 下方，打开漏斗开关， 让砂装满容量筒
5、取走漏斗，刮平容 量筒表面
6、称取容量筒与砂的 合质量
道路建筑材料
3、空隙率
定义：细集料颗粒之间空隙体积占粗集料总体 积的百分率
n
1-
a
10（0%）
道路建筑材料
细集料的技术性质
二、级配
★定义：级配是砂各级粒径颗粒的分配情况
★分析：级配——目的：提高密实度（耐久性好）
通过百分率Pi ： Pi=100－Ai
计算表
例： 道路建筑材料
筛孔尺寸 4.75 2.36 1.18 0.6 （mm）
筛余量 10 20
45
100
（g）
分计筛余
百分率 2
4
（%）
累计筛余
百分率
2
6
（%）
通过百分
率（%） 98 94
9
20
15 35 85 65
0.3
0.15 筛底
135 155 35
天然砂的颗粒级配
9.5 4.75 0 10～0
2.36 35～5
筛孔尺寸（mm）
1.18
0.6
累计筛余（%） 65～35 85～71
0.3 95～80
0 10～0 25～0 50～10 70～41 92～70
0 10～0 15～0 25～0 40～16 85～55
0.15
100～90 100～90 100～90
27 31 7
62 93 100
38 7
0
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道路建筑材料
三、粗度
1、定义：粗度是评价砂粗细程度的一种指标，通常用 系度模数表示（细度模数又称为细度模量）
2、计算方法： M x (A 0 .1 5 A 0 .3 0 A 1 0 0 .6 0 A A 1 4 .1 .7 8 5 A 2 .3 6 ) 5 A 4 .7 5
2、过筛。 合筛（摇筛机）：10min 分筛：手工逐个过筛。
3、称取各筛筛余质量mi，准确至0.5g。
道路建筑材料
计算
• 1、筛余质量合计值Σ，判断试验是否成功 • Σ-500 /500≤1% 则试验成功
道路建筑材料
★有关级配的三个重要参数
分计筛余百分率ai ： ai=mi/m*100
累计筛余百分率Ai ： Ai=ai +A2i
“﹪”不带入计算
3、结论：细度模数越大，表示细集料越粗 规定：砂的粗度按照细度模数可以分为下列三级： Mx=3.7—3.1 为粗砂 Mx=3.0—2.3 为中砂 Mx=2.2—1.6 为细砂
道路建筑材料
按水泥砼对于砂的技术要求分为：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类 天然砂的分区及级配范围见下表：
道路建筑材料
级配区
Ⅰ（粗） Ⅱ（中） Ⅲ（细）
恒重）下，单位表观体积（包 括集料矿质实体和闭口孔隙的 体积）的质量。
a
ms Va
ms Vs Vn
试验方法：容量瓶法
道路建筑材料
试验步骤
• 1、称量烘干砂质量m0=300g。 • 2、将容量瓶中装入半瓶水，装入砂。 • 3、静置24h。。 • 4、添水至刻度线，称量m2。 • 5、洗净容量瓶，添水至刻度线，称量m1。 • 6、测水温。 • 7、计算。 • γa=m0/(m0+m1-m2) • ρ a= γa* ρwT或ρ a= γa-αT
缺点： ◆抗拉强度低,受拉时容易受温度变化而开裂 ◆自重大
道路建筑材料
第一节 普通水泥混凝土（Ordinary cement concrete）
定义：
普通水泥混凝土是以通用水泥为胶结材料，用 普通砂石材料为集料, 并以普通水为原材料，加入 适量的化学外加剂, 按专门设计的配合比，经搅拌、 成型、养护而得到的复合材料。
细集料（Fine aggregate）
◆ 水泥混凝土中细集料是指——粒径小于4.75mm 的集料，主要指砂。
两个基本概念
• 1、粒径：颗粒大小
• 2、粒级（组）：粒径的范围
道路建筑材料
河砂
天然砂 山砂
砂
海砂
人工砂
机制砂
道路建筑材料
细集料的技术性质
一、物理常数
1、表观密度 定义：在规定条件（烘干至
道路建筑材料
细集料的技术性质
2、堆积密度及紧装密度 定义：单位体积（包括矿质实体、
闭口孔隙和开口孔隙及颗粒间体积）物 质颗粒的质量。
a
m V
ms V
道路建筑材料
堆积密度测定步骤 紧装密度测定：
1、标定容量筒容积 2、称量容积筒质量 3、关闭漏斗，装砂
试样分两层装入容量筒，装完一 层后，筒底垫一根10mm钢筋，将 筒按住，左右交替颠击地面各25 次。然后装第二层。用同样方法 颠实。但筒底所垫钢筋的方向应 与第一层放置方向垂直。