同济大学 道路工程材料课件 0.绪论
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道路工程概论讲义-教材PPT课件
1300 4600 1600 4400 2500 4000 2000 9
霍尔果斯
乌鲁木齐
满洲里
⑴
哈尔滨
同江 绥芬河
长春
珲春
二连浩特
呼和浩特
⑵ 北京
唐山
沈阳 丹东
天津
大连
格尔木
西宁 兰州
⑶ 银川
太原
石家庄
烟台
④
西安
泰安 济南 青岛
郑州
③ ⑷ 徐州
连云港 淮阴
南京
合肥
上海
武汉
拉萨
成都
⑸
杭州
宁
重庆
⑹ ② ① 贵阳
南昌பைடு நூலகம்
长沙 福州
衡阳
桂林
台北
瑞丽
昆明
⑤⑺
河口
广州 深圳
厦门
南宁 珠海
高雄
友谊关
香港
北海 湛江 澳门
海口
三亚
.
10
三． 国外概况
交通运输比例大、路线长、等级高、道路网密度大
四． 道路测设新技术
1. 计算机应用于道路工程设计； 2. …………………………地质勘察； 3. ………………航测； 4. ………………GPS作控制测量。
.
11
1.2道路的基本组成及作用
道路的分类：公路、城市道路、厂矿道路、林区道路、乡村 道路
一． 公路的组成及作用
二．
三． 公路
四．
线形组成：平、纵、横
结构组成：路基、路面、桥涵、排水系统、隧 道、防护工程、特殊构造物、交通服务设施
二． 城市道路的组成及作用
三．
全 四． 城市道路
地下铁
机动车道和非机动车道、人行道、交叉 口、步行广场、停车场、公共汽车站、交通安
道路建筑材料,ppt精品
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绪论
❖ 课前介绍：
❖ 本课程是路桥专业的一门重要的专业基础课，是一门考试课程，本学期 要求学习完教材内容，能熟练掌握课堂理论教学内容及试验课的实践内 容。
❖ 成绩评定包括几方面： ❖ 1、平时作业完成情况及考勤； ❖ 2、期中考试及期末考试成绩； ❖ 3、试验操作完成情况等。 ❖ 一、本课程的研究内容与任务 ❖ （一）内容： ❖ 本课程中主要学习以下几种建筑材料： ❖ 1、砂石材料 （1）天然的 （1）块状石料：简称：石料 ❖ （2）人工轧制的 （2）料状石料：简称：集料 ❖ 2、无机结合料及其制品 ❖ 无机结合料：通常分为以下几种： ❖ （1）石灰 ❖ （2）水泥 ❖ （3）石膏
• 课题:粗集粒的技术性质 教具用品 :相关 试验仪器
• 教学目的:了解粗集料的物理、力学性质的 含义及测定、评价方法
• 重点难点:粗集料的表观密度、堆积密度及 筛分试验
• 三、集料的技术性质
• （二）粗集料的技术性质
• 1、物理性质：粗集料内部结构特征与细集料的一 致，故其质量与体积之间的关系图与细集料的一 致，下列各符号的含义亦与细集料的相同。
❖ 二、建筑材料应具备的工程性质
❖ 1、力学性质 ❖ 各种强度指标及耐磨、抗变形指标。如，水泥混凝土的抗
压、抗折强度；沥青混合料的稳定度、流值；石料的磨耗度 等。
❖ 2、物理性质 ❖ （1）物质指标：如材料的密度、孔隙率、含水量 ❖ （2）温度稳定性：如沥青软化点、脆点等。 ❖ （3）水稳定性等：如沥青混合料的残留稳定度等。 ❖ 3、化学性质 ❖ 各种材料的化学成分及其变化规律。如，水泥的各种成分
③孔隙率
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绪论
❖ 课前介绍：
❖ 本课程是路桥专业的一门重要的专业基础课，是一门考试课程，本学期 要求学习完教材内容，能熟练掌握课堂理论教学内容及试验课的实践内 容。
❖ 成绩评定包括几方面： ❖ 1、平时作业完成情况及考勤； ❖ 2、期中考试及期末考试成绩； ❖ 3、试验操作完成情况等。 ❖ 一、本课程的研究内容与任务 ❖ （一）内容： ❖ 本课程中主要学习以下几种建筑材料： ❖ 1、砂石材料 （1）天然的 （1）块状石料：简称：石料 ❖ （2）人工轧制的 （2）料状石料：简称：集料 ❖ 2、无机结合料及其制品 ❖ 无机结合料：通常分为以下几种： ❖ （1）石灰 ❖ （2）水泥 ❖ （3）石膏
• 课题:粗集粒的技术性质 教具用品 :相关 试验仪器
• 教学目的:了解粗集料的物理、力学性质的 含义及测定、评价方法
• 重点难点:粗集料的表观密度、堆积密度及 筛分试验
• 三、集料的技术性质
• （二）粗集料的技术性质
• 1、物理性质：粗集料内部结构特征与细集料的一 致，故其质量与体积之间的关系图与细集料的一 致，下列各符号的含义亦与细集料的相同。
❖ 二、建筑材料应具备的工程性质
❖ 1、力学性质 ❖ 各种强度指标及耐磨、抗变形指标。如，水泥混凝土的抗
压、抗折强度；沥青混合料的稳定度、流值；石料的磨耗度 等。
❖ 2、物理性质 ❖ （1）物质指标：如材料的密度、孔隙率、含水量 ❖ （2）温度稳定性：如沥青软化点、脆点等。 ❖ （3）水稳定性等：如沥青混合料的残留稳定度等。 ❖ 3、化学性质 ❖ 各种材料的化学成分及其变化规律。如，水泥的各种成分
③孔隙率
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同济大学土木工程施工PPT前言与绪论
课程内容
《建筑施工技术 ·前言》
二、教学要求
1. 教学目的：通过本课程学习，要求同学 a. 认识土木工程施工的基本内容； b. 掌握施工技术的基本原理； c. 熟悉土木工程施工的主要工艺流程、施工方法； d. 了解工程技术标准和规范的相关规定。
2. 本课程的教学内容： （与教材匹配）
a. 土木工程施工概论，
土木施工工程学
同济大学 土木工程学院 土木工程专业 2013年级
同济大学 土木工程学院 施工教研室
主讲：李庭辉
2016年 2月 29日
《建筑施工技术 ·前言》
一、专业和课程
前言
1. 建筑工程及管理专业的工作方向：设计、施工、管理（监理、开发）。
2. 建筑工程及管理专业的基本目标：安全、经济。
3. 本课程研究的方向：如何有效地把设计图纸变为现实的施工过程。
4. 应用内容的相关课程： a. 基础课程：高等数学、理论力学、材料力学、等； b. 专业课程：建筑材料、结构力学、地基与基础、混凝土结构、钢结 构、砌体结构、等。
5. 课程的特点：内容量大、知识点多、涵盖面广、实践性强、发展迅速； 以分部工程（子分部工程）、分项工程为对象内容展开； 符合国家法律和相关技术法规的各项规定。
b. 土方工程，
c. 桩基础工程，
d. 混凝土结构工程，
e. 预应力混凝土工程，
f. 砌筑工程，
g. 钢结构工程，
h. 脚手架工程，
i. 结构吊装工程，
j. 防水工程，
k. 装饰工程，
l. 流水施工原理，
m.网络计划技术，
n. 施工组织总设计，
p. 单位工程施工组织设计，
q. 工程项目管理与技术经济分析。
同济大学 道路工程材料课件 沥青材料2-2
微量金属元素：钒、镍、铁、镁和钙 碳氢比：C/H
13
大庆石油沥青：C/H=0.657 某环烷基石油沥青：C/H=0.710
14
（2） 石油沥青的化学组分
组分特征：化学性质、物理性质、路用性能相近 三组分→多组分
组分 饱和分S 芳香分A 胶质R
沥青四组分对沥青性能的影响
分子量 500~700 800~900 1200~1300 高温粘度 低温变形能力 化学稳定性 × × √ √ × √ √ × √ × × —
针入度指标体系
以针入度为基准: 按所测得的沥青25℃针入度所处水平划分
A－70
A级70号道路沥青
针入度中间值
AH－70
重交通道路沥青
针入度中间值
10
针入度分级系统的主要技术指标
粘度——内摩阻力（粘滞系数） 粘滞性 延 性 感温性 针入度——稠度、粘度 软化点——粘度、感温性 延度——塑性 针入度指数——感温性、胶体结构 软化点 质量损失 针入度比、粘度比 三大指标
评价指标：
质量损失 针入度比（25℃） 延度
55 56
⑵ 薄膜厚度～3mm
沥青旋转薄膜加热烘箱示意图
三、我国道路石油沥青的技术要求
道路沥青产品的主要分级方法
试件：35g沥青试样， 试验条件：163℃，75min
针入度分级－P 粘度分级－A 性能分级－PG
57
针入度指标体系
以针入度为基准: 按所测得的沥青25℃针入度所处水平划分
青海及新疆克拉玛依地区 美国Uintah盆地的UNTAITE
7
岩石沥青 海底沥青
8
原油→常压渣油→减压渣油→粘稠沥青
石油沥青性能取决于石油基属
同济大学 道路工程材料课件 7 复习
11
第二章 沥青材料
1. 沥青的基础知识 2. 沥青的技术性能、评价方法和技术指标
与路用性能的关系（粘滞性、感温性）
3. 我国现行道路石油沥青技术标准
沥青等级划分指标－针入度 技术指标体系－三大指标
4. 改性沥青基础知识
12
26.5
0.3
0.6
Байду номын сангаас
1.2
9.5
19
2
2010/6/17
1.石油沥青的基础知识
地沥青 沥青 改性沥青 元素组成：C、H、O、S、N → C/H 沥青的 组成与结构 化学组分：饱和分、芳香分、胶质、沥青质 胶体结构：溶胶型、凝胶型、溶凝胶型 天然沥青：湖沥青、岩沥青 石油沥青
2. 沥青的技术性质
粘滞性：沥青抵抗剪切变形的能力 评价指标：粘度——内摩阻力（粘滞系数） 针入度——稠度、粘度 软化点——粘度、感温性 延性：变形而不破坏的能力 评价指标：延度——塑性 感温性：沥青的粘度随温度的不同而产生明显的变化的特性 评价指标：针入度指数——感温性、胶体结构 软化点 热老化性： 质量变化、变硬变脆 评价指标：质量变化、针入度比
三 沥青混合料应具备的路用性能
高温稳定性 低温抗裂性 耐久性（水、疲劳、老化） 表面功能（抗滑、降噪、排水）
25
26
沥青混合料性能评价指标
• 高温稳定性：马歇尔稳定度(KN)、流值(0.1mm) 动稳定度（次/mm） • 水稳定性：残留稳定度（%） 冻融劈裂强度比（%） • 低温抗裂性：破坏应变（ με ）
悬浮式 密实式
44
结合料稳定类混合料技术特性
★强度和刚度介于刚性混凝土和柔性粒料材料之间
材料品种 模量 水泥混凝土 ～4×104 粒料 ～102 半刚性材料 ～103
第二章 沥青材料
1. 沥青的基础知识 2. 沥青的技术性能、评价方法和技术指标
与路用性能的关系（粘滞性、感温性）
3. 我国现行道路石油沥青技术标准
沥青等级划分指标－针入度 技术指标体系－三大指标
4. 改性沥青基础知识
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2010/6/17
1.石油沥青的基础知识
地沥青 沥青 改性沥青 元素组成：C、H、O、S、N → C/H 沥青的 组成与结构 化学组分：饱和分、芳香分、胶质、沥青质 胶体结构：溶胶型、凝胶型、溶凝胶型 天然沥青：湖沥青、岩沥青 石油沥青
2. 沥青的技术性质
粘滞性：沥青抵抗剪切变形的能力 评价指标：粘度——内摩阻力（粘滞系数） 针入度——稠度、粘度 软化点——粘度、感温性 延性：变形而不破坏的能力 评价指标：延度——塑性 感温性：沥青的粘度随温度的不同而产生明显的变化的特性 评价指标：针入度指数——感温性、胶体结构 软化点 热老化性： 质量变化、变硬变脆 评价指标：质量变化、针入度比
三 沥青混合料应具备的路用性能
高温稳定性 低温抗裂性 耐久性（水、疲劳、老化） 表面功能（抗滑、降噪、排水）
25
26
沥青混合料性能评价指标
• 高温稳定性：马歇尔稳定度(KN)、流值(0.1mm) 动稳定度（次/mm） • 水稳定性：残留稳定度（%） 冻融劈裂强度比（%） • 低温抗裂性：破坏应变（ με ）
悬浮式 密实式
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结合料稳定类混合料技术特性
★强度和刚度介于刚性混凝土和柔性粒料材料之间
材料品种 模量 水泥混凝土 ～4×104 粒料 ～102 半刚性材料 ～103
《道路工程材料》理论课程教学大纲
《道路工程材料》理论课教学大纲课程编码：1813161102课程名称：道路工程材料学时/学分：32/2关联课程：《高等数学》、《土木工程概论》、《路基路面工程》、《路桥工程施工》适用专业：交通工程开课教研室：交通工程教研室课程类别与性质：专业基础课，必修课一、课时分配与考核权重按照学校的整体要求，基于对教学目标及基本知识、基本技能、基本素养的分析，本课程的内容依据高等学校交通工程专业教育的培养目标以及毕业生基本要求和培养方案，选定绪论、砂石材料、沥青材料、沥青混合料等8部分内容，共32学时，2学分。
要求教师在授课过程中围绕课内教与学、课外导与做、线上线下紧密结合等环节，推进考评方式改革，重视过程性评价，突出基于能力的非标准化答案考试。
基于该教学考核评价思路，本课程主要以课后作业、调研报告、期末测试等方式对学生进行考核评价，其中课后作业、调研报告等过程性评价占评价权重的60%，期末考试占评价权重的40%。
课时分配与考核权重一览表二、课程资源库1．参考书（1）《道路工程材料》（第5版）李立寒、张南鹭、孙大权、杨群编著出版社：人民交通出版社出版时间：2013年（2）《道路建筑材料》主编：黄维蓉出版社：人民交通出版社。
出版时间：2014年（3）《道路工程材料》主编：申爱琴出版社：人民交通出版社。
出版时间：2010年（4）《钢筋混凝土与砖石结构》张克波、杨美良主编，机械工业出版社；2003.05 2．期刊《工程力学》、《建筑技术》、《施工技术》、《商品与质量》、《江西建材》、《中国交通信息化》、《黑龙江交通科技》、《科技展望》、《隧道建设》、《工程建设》、《Journal of Building Construction and Planning Research》、《Ageing & Society》3．网络资源（1）国家精品课程《道路建筑材料》长安大学申爱琴/details?uuid=8a833999-1e4881f5-011e-4881f748-0145（2）国家精品课程《道路建筑材料》内蒙古大学伍必庆/details?uuid=9e244917-12a7-1000-94af-3ae136a7d8d2（3）桥梁之家/（4）中华人民共和国交通运输部/三、教学内容及教学基本要求第1课时绪论1.课前准备（1）熟悉课程教学大纲，对课程的讲授内容和方式有较好的理解；（2）充分利用各类教学资源加强课程的网络资源库建设；（3）充分理解讲义内容，把握和完成知识由一种书本贮存状态到教师传输状态再到学生头脑中的贮存形式的这两次转化；（4）查询、收集本学科相关的前沿技术及其在实际项目中的运用案例；（5）整理好课程教学中用到的模型、教具以及实验室用品等；1.1课程属性与教学目标分析课程属性本课程是交通工程的一门技术基础课。
《道路工程集料》课件
集料应具有良好的透水性和排水 性，以迅速排除路面的积水。
集料还应具有足够的硬度和稳定 性，以承受车辆的载荷和防止集 料松散。
集料的选择还应考虑当地的气候 和土壤条件，以确保路面的耐久 性和稳定性。
04
集料的质量检测与控制
取样方法
随机取样
在料堆或运输工具上随机 选取样品，确保取样的代
表性和公正性。
不同集料对各种腐蚀性物质的抵抗能力不同，了解和掌握集料的抗腐 蚀性对道路工程具有重要意义。
力学性质
抗拉强度和抗剪强度
抗拉强度和抗剪强度是评价集料在拉力和 剪切力作用下的性能指标。
A 抗压强度
抗压强度是指集料抵抗压力的能力 ，是评价集料质量的重要指标之一
。
B
C
D
耐久性
耐久性是指集料在各种环境因素作用下保 持其性能稳定的能力，耐久性好的集料能 够延长道路工程的使用寿命。
破碎
利用破碎机将大块矿石破 碎成小块。
磨细
将筛分后的集料进一步磨 细，以满足工程需要。
储存与运输
集料加工后需储存于堆场 ，并通过运输工具将其运 至施工现场。
集料生产中的环境保护
粉尘控制
采取喷雾、除尘器等措施减少粉 尘排放。
噪声控制
选用低噪声设备，合理布置生产 线以降低噪声。
废水处理
对生产过程中产生的废水进行处 理，确保达标排放。
03
集料在道路工程中的应用
沥青路面
01
沥青路面集料主要用于铺设道 路表面，提供车辆行驶的摩擦 力，防止车辆打滑。
02
集料的选择和质量对沥青路面 的性能和使用寿命有重要影响 。
03
7
集料应具有足够的硬度和耐磨
性，以承受车辆的反复碾压。
路基路面工程第一章 绪论ppt课件
1.4.2 大气温度及其对路基水温情况的影响
路基湿度水的来源； 大气温度的影响； 湿度和温度变化对路基产生的共同影响称为路基 的水温情况。
.
1.4.3 路基干湿类型
划分：枯燥、中湿、潮湿、过湿
路基的干湿类型以分界稠度来划分。
稠度：土的含水率与其液限之差与塑限和液限之
差的比值，即：
WC
= WL W IP
大类。
小客
车
整车
货车 客车 牵引式拖车 中客
车
牵引式半拖车
.
大客
1.6.2 汽车的轴型 我国设计规范中以100 kN作为设计规范轴重。通常， 整车型式的客、货车车轴分前轴和后轴。
车辆轮组和轴组类型
.
车辆类型分类 .
1.6.3 汽车对道路静态的压力 汽车对道路的作用可分为停驻形状和行驶形状。当汽 车处于停驻形状下，对路面的作用力为静态压力，主 要是由轮胎传给路面的垂直压力p，它的大小受下述要 素的影响。 ①汽车轮胎的内压力pi； ②轮胎的刚度和轮胎与路面接触的外形； ③轮载的大小。
.
主要内容
1.1道路工程的历史和开展 1.2路基路面工程的特点、要求及影响要素 1.3公路自然区划 1.4路基水温情况及干湿类型 1.5路面构造与分类 1.6行车荷载
.
1.1 道路工程的历史和开展
➢ 史前：步行道路、驮运道路、马车道路。 ➢ 古代：设立驿站，十里设亭，三十里设驿。 ➢ 近代：路面多为泥结碎石或天然土路。 ➢ 现代(新中国成立后)：统筹规划、条块结合、分级担任、结
• 式中WI ——路基顶面以下80 cm内，每10 cm。
.
➢ 新建公路
新建公路时，假设能确定路基临界高度值，那么可以此作 为判别规范，与路基设计高度作比较，由此确定路基干湿 类型，
道路建筑材料绪论.pptx
• 2008年4月18日，投资规模达2200亿的京沪高速铁路正式 宣告开工。2008年4月22日，香港特区政府宣布广深港高铁 香港段2009年动工。2008年11月，中国提出进一步扩大内 需十项措施，铁路基础设施建设成为重中之重，高速铁路 亦迎来大发展。中国正阔步迈进世界高速铁路俱乐部。一 个规模庞大的“四纵四横”的国家高速铁路网，已经织就。
高速公路
• “十五”期间中国共建成高速公路2.47万公里，是“八五” 和“九五”建成高速公路总和的1.5倍。到2005年底，高 速公路总里程达到4.1万公里，2009年，全国新修通了 4719公里高速公路，使得全国通车总里程达到6.5万公里， 通车总里程继续居世界第二位，仅次于美国。中国创造了 世界高速公路发展的奇迹。而在20多年前，中国的高速公 路连一米都没有 。
道路建筑材料
公路建设
80年代来，我国公路通车总里程由89万公里增长到358万公里， 增长3倍多；我国公路建设年投资规模由1978年的4.9亿元增长 到2007年的6490亿元，提前13年实现了总长35000公里的 “五纵七横”国道主干线的基本贯通。高速公路从无到有，发 展迅速，从1988年第一条高速公路沪嘉高速公路建成通车，到 2007年底，我国高速公路通车里程达54000公里，稳居世界第 二。农村公路建设稳步推进。改革开放初期，我国农村公路只 有59万公里，到2007年，农村公路总里程达313万公里。已有 99％的乡镇和88.2％的建制村通了公路。
如何正确掌握材料性能，如何在满足工 程要求的条件下，恰当地选用和使用材料， 充分发挥材料的功能和作用，降低材料消 耗，降低工程成本，提高工程的经济效益 和社会效益，是工程设计人员、施工技术 人员和工程管理人员的重要职责。
材料对结构设计和施工技术有决定性的 影响
高速公路
• “十五”期间中国共建成高速公路2.47万公里，是“八五” 和“九五”建成高速公路总和的1.5倍。到2005年底，高 速公路总里程达到4.1万公里，2009年，全国新修通了 4719公里高速公路，使得全国通车总里程达到6.5万公里， 通车总里程继续居世界第二位，仅次于美国。中国创造了 世界高速公路发展的奇迹。而在20多年前，中国的高速公 路连一米都没有 。
道路建筑材料
公路建设
80年代来，我国公路通车总里程由89万公里增长到358万公里， 增长3倍多；我国公路建设年投资规模由1978年的4.9亿元增长 到2007年的6490亿元，提前13年实现了总长35000公里的 “五纵七横”国道主干线的基本贯通。高速公路从无到有，发 展迅速，从1988年第一条高速公路沪嘉高速公路建成通车，到 2007年底，我国高速公路通车里程达54000公里，稳居世界第 二。农村公路建设稳步推进。改革开放初期，我国农村公路只 有59万公里，到2007年，农村公路总里程达313万公里。已有 99％的乡镇和88.2％的建制村通了公路。
如何正确掌握材料性能，如何在满足工 程要求的条件下，恰当地选用和使用材料， 充分发挥材料的功能和作用，降低材料消 耗，降低工程成本，提高工程的经济效益 和社会效益，是工程设计人员、施工技术 人员和工程管理人员的重要职责。
材料对结构设计和施工技术有决定性的 影响
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25
沥青混合料用粗集料质量技术要求
指 石料压碎值 洛杉矶磨耗损失 表观相对密度 吸水率 坚固性 标 单位 ％ ％ t/m3 ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ 高速公路及一级公路 表面层 26 28 2.60 2.0 12 15 12 18 1 3 其他层次 28 30 2.50 3.0 12 18 15 20 1 5
2
绪论
道路工程材料的主要类型
主要研究内容和研究方法
学习要求
3
一、道路工程材料的主要类型
• 桥梁工程结构用材料 • 构造物用材料 • 道路工程结构（面层、基层、垫层）用材料
4
路基路面结构示意图
5
道路路表
6
沥青路面的结构层次
我国 路面 面层 上面层 中面层 下面层 基层 底基层 垫层 路基 路基 国外 磨耗层 面层 路面 联结层 基层 底基层 路基改善层 路基 填土或天然土
37
路面加速加载试验（APT）
APT－Accelerated Pavement Testing
即（足尺）路面加速加载试验，是指：将可控 制的轮载在大于或等于规范限定的极限标准下， 施加到实际的多层路面结构，在可控的、加速 的变形累积条件下的路面响应和路面使用性能 变化的试验。
38
加速加载试验APT 试验场地：
3. 材料组成设计
13
1. 道路工程材料的组成与结构
物质的微观组成与结构决定了其宏观性能 道路工程材料所具有的各项性能取决于材料的组分、 结构与构造等因素。
材料组成对性能的影响 • 钢材（元素）：加入铬、镍可以提高防锈能力 • 岩石（矿物）：花岗岩主要成分为石英、长石
石灰岩主要成分为方解石
• 沥青（元素）：主要由碳氢元素组成 • 水泥（矿物）：提高硅酸三钙含量，硬化速度、强度提高
室内环道、直道或结构试槽 室外足尺试验场
试验移动设备
39
室内直道或环道
40
室内结构试槽
APT——Asphalt pavement tester
41
室内结构试槽
丹麦室内小型直道试验系统
42
美国室外试验地理位置分布
43
WesTrack
44
WesTrack
45
MnRoad(2/2)
46
MnRoad
表4.8.2
其他等级 公路 30 35 2.45 3.0 － 20 － － 1 5 试验方法 T 0316 T 0317 T 0304 T 0304 T 0314
不大于 不大于 不小于 不大于 不大于
针片状颗粒含量（混合料）不大于 其中粒径大于9.5mm 不大于 其中粒径小于9.5mm 不大于 水洗法<0.075mm颗粒含量 不大于 软石含量 不大于
28
本课程的主要内容和教学安排
总学时：34学时 理论课：26学时 石料与集料（4） 沥青材料（聚合物）（5~6) 沥青混合料（5~6) 水泥（2） 水泥混凝土（2~3） 无机结合料稳定混合料（2~3） 复习（2） 实验课：6学时
29
教材的主要内容
三、性能检测与技术标准
1. 材料性能检测
实验室材料性能测定：原材料、混合料图
实验室模拟结构物的性能测定：小尺寸模拟图
足尺结构的性能测定：加速加载试验图
试验路
24
2. 技术标准
规定内容：技术性质、质量规格、测试方法 依据：材料的性能研究、生产、设计和施工 标准： 标准： 中国 — 国家标准、行业标准、地方标准、企业标准 ① 国家标准：代号 GB（如GB 50092－96） ② 行业标准：如交通部颁标准，代号 美国 — ASTM 美国材料试验学会标准 JTJ、JTG ③ 企业标准：代号QB AASHTO 美国各州公路与运输工作者协会标准 ④ 国际上较有影响的技术标准： 国际标准 英国— BS标准 ISO 美国材料试验学会标准 ASTM（AASHTO） 日本— JIS标准 日本工业标准 JIS 英国标准BS
（2）20世纪60～70年代 渣油路面
随着大庆油田的开发，道路渣油这种不合格的沥青 材料登上了历史舞台。在这个阶段，渣油表处加石灰土 基层成了最主要的路面结构。
（3）20世纪70年代
普通（低等级）路面
随着胜利油田923原油和孤岛原油的开发，使胜利炼 油厂开始生产符合一定规格的沥青。这种沥青中蜡含量很 高，质量很差。胜利沥青铺筑到天安门广场四周道路上， 获得优质产品银奖。与此同时，沥青碎石结构、贯入式路 面或上拌下贯式沥青路面得到了发展，基层的石灰土已经 考虑掺加了碎石，成为这个时期公路干线的主要形式。 （4）20世纪80年代后期 高速公路沥青路面
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3. 道路工程材料的设计
根据道路交通量、车辆特征、结构类型、气候条件 等实际需要，设计各种道路工程材料组成、配比、 生产及施工工艺。
•交通量大 •重载集装箱车辆
SMA沥青混凝土 浇注式混凝土 防水层 混凝土桥面
•桥面铺装
•海洋气候
东海大桥
18
沥青混合料设计工作流程
1. 粗、细集料
原材料选择
1. 组配设计
14
石料
砂 岩 石 灰 岩
辉 绿 岩
花 岗 岩
方解石
—影响粘附性的矿物成分
2. 基本技术性质
基本物理性能：常用的物理指标为物理常数 （密度、空隙率、孔隙率）与吸水率等。 基本力学性能：强度、变形、磨耗率、压碎值等 路用性能：温度稳定性、抗裂性、抗滑性等 耐久性：道路工程材料在行车荷载及自然因素的作用 下，其使用性能将发生衰减。 工艺性：工艺性是指材料适合于按一定工艺要求加工 的性能。工艺性是选择材料和确定设计参数时必须考 虑的重要因素。
Texas Mobile Load Simulator
50
FHWA ALF
51
中国交通部公路科学研究所
美国联邦公路局TFRC公路研究中心
澳大利亚道路研究所
美国路易斯安那公路研究中心
52
加速加载试验系统
53
2. 油石比确定 3. 路用性能检验
2. 填充料 3. 沥青
目标配合比设计
1. 拌和楼调试
生产配合比设计
1. 拌和楼工艺 2. 现场工艺 3. 质量检测
2. 油石比确定
试验段铺设验证 正常施工
材料结构对性能的影响
• 微观结构（纳米级）：原子、分子、离子等在空间的 分布情况。 • 亚微观结构（微米级）：细观结构，岩石的矿物组织， 金属的晶体颗粒等。 • 宏观结构（毫米级）：肉眼、放大镜可以观测的结构
以我国高速公路建设为契机，我国进入了高等级公路 建设的新时期。交通部制定了“重交通道路沥青标准”， 开始大量进口国外高质量沥青。石化部门也开始研制生产 重交通沥青。沥青混凝土路面成为高等级公路路面主要结 构形式，基层也采用了水泥、石灰稳定碎石等形式。
二、道路工程材料的研究内容
1. 基本组成与结构 2. 基本技术性质
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
石料与集料 沥青材料 沥青混合料 水泥与石灰 水泥混凝土与砂浆 无机结合料稳定类混合料
建筑钢材 工程聚合物
30
实验课安排
砂石材料 沥青材料 沥青混合料
31
我国高速公路里程增长情况
60000 50000 40000 • 2007 年底，我国公路总里程为358.37km，高速公路建
47
室外足尺加速试验设备
Heavy Vehicle Simulator FHWA ALF NCAT TEST TRACK MnRoad WesTrack Texas Mobile Load Simulator
48
南非 Heavy Vehicle Simulator(HVS)
49
42
40
38
36
T 0321
5 4
4 4
4 3
3 3 T 0616 T 0663
《道路工程材料》学习方法
《道路工程材料》是一门专业基础课，它一方面 为学习其他专业课程提供必要的基础知识，另一 方面为在实际工程中解决道路材料的相关问题提 供一定的基本理论知识和基本试验技能。 （1）重点掌握和理解概念性问题 （2）与实际工程相结合 （3）试验环节
成里程 5.36万km，东部地区已初具高速公路网。等级 20000
10000 公路254km ，农村公路达到313.44万公里。 0
30000
1988
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
32
33
室内材料试验
34
室内材料试验
35
室内材料试验
36
室内小型模拟试验
道路工程材料的主要原材料
⑴ 砂石材料 轧制碎石、天然砂砾石 工业冶金矿渣（如煤渣、高炉渣和钢渣等） 胶结料类 水泥、石灰、沥青 工程聚合物（塑料、橡胶） 建筑钢材 钢材与钢筋
8
⑵
⑶
道路工程材料的主要混合料
⑷ 沥青混合料 由沥青、砂石材料等组成
⑸ 水泥混凝土
由水泥、砂石材料等组成
⑹ 半刚性材料
由少量水泥、石灰（粉煤灰）等组成
道路工程材料
交通运输工程学院 李立寒 杨群 嘉定校区办公室：625室 Email:lhli@
1
学习《道路工程材料》目的与意义
道路材料是道路工程建设的物质基础。 道路材料费用在整个道路工程的造价中占很大比重， 一般为40～70％。 道路材料的性能在很大的程度上决定了道路工程的 使用性能和耐久性。 道路建筑材料的种类决定了道路路面结构组合设计 以及施工工艺。 随着高等级公路建设的快速发展，需要各种高性能 的道路材料。
沥青混合料用粗集料质量技术要求
指 石料压碎值 洛杉矶磨耗损失 表观相对密度 吸水率 坚固性 标 单位 ％ ％ t/m3 ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ 高速公路及一级公路 表面层 26 28 2.60 2.0 12 15 12 18 1 3 其他层次 28 30 2.50 3.0 12 18 15 20 1 5
2
绪论
道路工程材料的主要类型
主要研究内容和研究方法
学习要求
3
一、道路工程材料的主要类型
• 桥梁工程结构用材料 • 构造物用材料 • 道路工程结构（面层、基层、垫层）用材料
4
路基路面结构示意图
5
道路路表
6
沥青路面的结构层次
我国 路面 面层 上面层 中面层 下面层 基层 底基层 垫层 路基 路基 国外 磨耗层 面层 路面 联结层 基层 底基层 路基改善层 路基 填土或天然土
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路面加速加载试验（APT）
APT－Accelerated Pavement Testing
即（足尺）路面加速加载试验，是指：将可控 制的轮载在大于或等于规范限定的极限标准下， 施加到实际的多层路面结构，在可控的、加速 的变形累积条件下的路面响应和路面使用性能 变化的试验。
38
加速加载试验APT 试验场地：
3. 材料组成设计
13
1. 道路工程材料的组成与结构
物质的微观组成与结构决定了其宏观性能 道路工程材料所具有的各项性能取决于材料的组分、 结构与构造等因素。
材料组成对性能的影响 • 钢材（元素）：加入铬、镍可以提高防锈能力 • 岩石（矿物）：花岗岩主要成分为石英、长石
石灰岩主要成分为方解石
• 沥青（元素）：主要由碳氢元素组成 • 水泥（矿物）：提高硅酸三钙含量，硬化速度、强度提高
室内环道、直道或结构试槽 室外足尺试验场
试验移动设备
39
室内直道或环道
40
室内结构试槽
APT——Asphalt pavement tester
41
室内结构试槽
丹麦室内小型直道试验系统
42
美国室外试验地理位置分布
43
WesTrack
44
WesTrack
45
MnRoad(2/2)
46
MnRoad
表4.8.2
其他等级 公路 30 35 2.45 3.0 － 20 － － 1 5 试验方法 T 0316 T 0317 T 0304 T 0304 T 0314
不大于 不大于 不小于 不大于 不大于
针片状颗粒含量（混合料）不大于 其中粒径大于9.5mm 不大于 其中粒径小于9.5mm 不大于 水洗法<0.075mm颗粒含量 不大于 软石含量 不大于
28
本课程的主要内容和教学安排
总学时：34学时 理论课：26学时 石料与集料（4） 沥青材料（聚合物）（5~6) 沥青混合料（5~6) 水泥（2） 水泥混凝土（2~3） 无机结合料稳定混合料（2~3） 复习（2） 实验课：6学时
29
教材的主要内容
三、性能检测与技术标准
1. 材料性能检测
实验室材料性能测定：原材料、混合料图
实验室模拟结构物的性能测定：小尺寸模拟图
足尺结构的性能测定：加速加载试验图
试验路
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2. 技术标准
规定内容：技术性质、质量规格、测试方法 依据：材料的性能研究、生产、设计和施工 标准： 标准： 中国 — 国家标准、行业标准、地方标准、企业标准 ① 国家标准：代号 GB（如GB 50092－96） ② 行业标准：如交通部颁标准，代号 美国 — ASTM 美国材料试验学会标准 JTJ、JTG ③ 企业标准：代号QB AASHTO 美国各州公路与运输工作者协会标准 ④ 国际上较有影响的技术标准： 国际标准 英国— BS标准 ISO 美国材料试验学会标准 ASTM（AASHTO） 日本— JIS标准 日本工业标准 JIS 英国标准BS
（2）20世纪60～70年代 渣油路面
随着大庆油田的开发，道路渣油这种不合格的沥青 材料登上了历史舞台。在这个阶段，渣油表处加石灰土 基层成了最主要的路面结构。
（3）20世纪70年代
普通（低等级）路面
随着胜利油田923原油和孤岛原油的开发，使胜利炼 油厂开始生产符合一定规格的沥青。这种沥青中蜡含量很 高，质量很差。胜利沥青铺筑到天安门广场四周道路上， 获得优质产品银奖。与此同时，沥青碎石结构、贯入式路 面或上拌下贯式沥青路面得到了发展，基层的石灰土已经 考虑掺加了碎石，成为这个时期公路干线的主要形式。 （4）20世纪80年代后期 高速公路沥青路面
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3. 道路工程材料的设计
根据道路交通量、车辆特征、结构类型、气候条件 等实际需要，设计各种道路工程材料组成、配比、 生产及施工工艺。
•交通量大 •重载集装箱车辆
SMA沥青混凝土 浇注式混凝土 防水层 混凝土桥面
•桥面铺装
•海洋气候
东海大桥
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沥青混合料设计工作流程
1. 粗、细集料
原材料选择
1. 组配设计
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石料
砂 岩 石 灰 岩
辉 绿 岩
花 岗 岩
方解石
—影响粘附性的矿物成分
2. 基本技术性质
基本物理性能：常用的物理指标为物理常数 （密度、空隙率、孔隙率）与吸水率等。 基本力学性能：强度、变形、磨耗率、压碎值等 路用性能：温度稳定性、抗裂性、抗滑性等 耐久性：道路工程材料在行车荷载及自然因素的作用 下，其使用性能将发生衰减。 工艺性：工艺性是指材料适合于按一定工艺要求加工 的性能。工艺性是选择材料和确定设计参数时必须考 虑的重要因素。
Texas Mobile Load Simulator
50
FHWA ALF
51
中国交通部公路科学研究所
美国联邦公路局TFRC公路研究中心
澳大利亚道路研究所
美国路易斯安那公路研究中心
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加速加载试验系统
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2. 油石比确定 3. 路用性能检验
2. 填充料 3. 沥青
目标配合比设计
1. 拌和楼调试
生产配合比设计
1. 拌和楼工艺 2. 现场工艺 3. 质量检测
2. 油石比确定
试验段铺设验证 正常施工
材料结构对性能的影响
• 微观结构（纳米级）：原子、分子、离子等在空间的 分布情况。 • 亚微观结构（微米级）：细观结构，岩石的矿物组织， 金属的晶体颗粒等。 • 宏观结构（毫米级）：肉眼、放大镜可以观测的结构
以我国高速公路建设为契机，我国进入了高等级公路 建设的新时期。交通部制定了“重交通道路沥青标准”， 开始大量进口国外高质量沥青。石化部门也开始研制生产 重交通沥青。沥青混凝土路面成为高等级公路路面主要结 构形式，基层也采用了水泥、石灰稳定碎石等形式。
二、道路工程材料的研究内容
1. 基本组成与结构 2. 基本技术性质
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
石料与集料 沥青材料 沥青混合料 水泥与石灰 水泥混凝土与砂浆 无机结合料稳定类混合料
建筑钢材 工程聚合物
30
实验课安排
砂石材料 沥青材料 沥青混合料
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我国高速公路里程增长情况
60000 50000 40000 • 2007 年底，我国公路总里程为358.37km，高速公路建
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室外足尺加速试验设备
Heavy Vehicle Simulator FHWA ALF NCAT TEST TRACK MnRoad WesTrack Texas Mobile Load Simulator
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南非 Heavy Vehicle Simulator(HVS)
49
42
40
38
36
T 0321
5 4
4 4
4 3
3 3 T 0616 T 0663
《道路工程材料》学习方法
《道路工程材料》是一门专业基础课，它一方面 为学习其他专业课程提供必要的基础知识，另一 方面为在实际工程中解决道路材料的相关问题提 供一定的基本理论知识和基本试验技能。 （1）重点掌握和理解概念性问题 （2）与实际工程相结合 （3）试验环节
成里程 5.36万km，东部地区已初具高速公路网。等级 20000
10000 公路254km ，农村公路达到313.44万公里。 0
30000
1988
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
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33
室内材料试验
34
室内材料试验
35
室内材料试验
36
室内小型模拟试验
道路工程材料的主要原材料
⑴ 砂石材料 轧制碎石、天然砂砾石 工业冶金矿渣（如煤渣、高炉渣和钢渣等） 胶结料类 水泥、石灰、沥青 工程聚合物（塑料、橡胶） 建筑钢材 钢材与钢筋
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⑵
⑶
道路工程材料的主要混合料
⑷ 沥青混合料 由沥青、砂石材料等组成
⑸ 水泥混凝土
由水泥、砂石材料等组成
⑹ 半刚性材料
由少量水泥、石灰（粉煤灰）等组成
道路工程材料
交通运输工程学院 李立寒 杨群 嘉定校区办公室：625室 Email:lhli@
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学习《道路工程材料》目的与意义
道路材料是道路工程建设的物质基础。 道路材料费用在整个道路工程的造价中占很大比重， 一般为40～70％。 道路材料的性能在很大的程度上决定了道路工程的 使用性能和耐久性。 道路建筑材料的种类决定了道路路面结构组合设计 以及施工工艺。 随着高等级公路建设的快速发展，需要各种高性能 的道路材料。