第一章建筑材料

（一）砂石材料

知识点一：集料的毛体密度

集料毛体积密度和石料的相同，都是指在规定条件下，烘干料矿实体包括孔隙（闭口、开口孔隙）体积在内的单位体积质量。

知识点二：石料物理性质

岩石的物理性质包括密度、毛体积密度、孔隙率、吸水性、抗冻性和坚固性；

1）密度（真实密度）--矿质实体单位体积（不含开、闭口孔隙）的质量；

（试件条件：在（+5）℃下烘至恒重，在温度（20+2）℃时称重）

石料真实密度测试方法：密度瓶法，将石料粉碎成能通过0.mm筛孔的岩粉，并烘干至恒重，将已知质量岩粉灌入密度瓶中并注入试液，采用煮沸法或真空抽气法排除气体，根据置换原理测定体积，并计算得到真实密度。

2）毛体积密度---包括孔隙在内的单位体积质量，方法：量积法、蜡封法

3）孔隙率：总孔隙率、有效孔隙率

岩石孔隙体积占岩石总体积的百分率---总孔隙率

岩石孔隙（开口孔隙）体积占总体积的百分率--有效孔隙率

4）吸水性：吸水率、饱和吸水率、饱和系数

吸水率---在规定条件下，试样最大的吸水质量与烘干岩石试件质量之比，用浸水法测定；

饱和吸水率---在强制条件下，试件试样最大的吸水质量与烘干岩石试件质量之比，用煮沸法或真空抽气法；

饱和系数---岩石吸水率与饱和吸水率之比；

注意：饱和吸水率吸水率含水率

5）抗冻性：质量损失率、耐冻系数

抗冻性是指：岩石在吸水饱和状态下，经受规定次数的冻融循环后抵抗破坏的能力，用质量损失率及耐冻系数来表征；

耐冻系数（抗冻系数）---未冻融试件与冻融循环后的岩石试件饱水抗压强度之比.

采用方法：硫酸钠浸蚀法用于评价石料的抗冻性。（又称石料的坚固性试验，将石料试样经饱和硫酸钠溶液多次浸泡与烘干循环后，模拟强化冻融状态，评价其强度降低的性能）。

知识点三：石料力学性质

1）单轴抗压强度---岩石在吸水饱和状态下测定，抵抗单轴压力时保持自身不破坏的极限应力。

划分岩石等级的强度测试方法采用：抗压强度，等级划分为：1级-最坚强岩石；2级-坚强岩石；3级-中等强度岩石；4级-较软岩石；

2）磨光值--反映石料抵抗轮胎磨光作用能力的指标；值越高，表示抗滑能力越强；

3）压碎值--衡量石料在逐渐增加的荷载下抵抗压碎的能力；

4）磨耗值--石料抵抗表面磨损的能力；值越高，表示其耐磨性越差；采用洛杉矶式磨耗实验

知识点四：石料的化学性质

石料的酸碱性通常根据石料中的SiO2含量确定，分三种：

大于65%为酸性材料，小于52%为碱性材料，二者中间为中性材料；

知识点五：集料的物理性质

集料指混合料中起骨架或填充作用的粒料，根据集料粒径大小的不同分为粗集料和细集料。（粗细粒径的界限：水泥混凝土4.75mm,沥青混凝土2.36mm,大于或等于改尺寸的颗粒为粗集料，其他为细集料）。

集料的外观指：颗粒形状、大小、表面棱角等

1、粗细集料的物理性质包括表观密度、毛体积密度、堆积密度、空隙率；

1）表观密度（视密度）--规定条件下，烘干至恒重下，单位体积（实体和闭口孔隙的体积）物质颗粒的质量。

2）毛体积密度--单位体积（矿质实体、闭口孔隙和开口孔隙）物质颗粒的质量；

3）堆积密度--单位体积（矿质实体、闭口孔隙和开口孔隙及颗粒间空隙）物质颗粒的质量；

4）空隙率

--集

料之间空隙

体积占

总体积

的百分率；

其中

堆积密度，

表观密度。

注意：对同一料源，其堆积密度毛体积密度表观密度真实密度

2、级配

粗集料：水泥混凝土可采用干筛法筛分试验，沥青混合料及基层必须采用水洗法筛分试验；

细集料：水泥混凝土可采用干筛法或者水洗法筛分试验，沥青混合料及基层必须采用水洗法筛分试验；

知识点六：集料的力学性质

粗集料的力学性质主要是强度。粗集料的强度可用岩石立方体抗压强度和压碎指标来表示。包括：压碎值，冲击值（冲击试验仪测定）、磨耗值（道瑞磨耗实验机测定）、磨光值

注意：压碎值、冲击值均采用冲击破碎后通过2.36mm筛孔的试样质量。压碎值可以得到粗集料的承载能力；

知识点七：细集料的技术性质

粗度--评价砂粗细程度的一种指标，通常用细度模数，亦称细度模量。采用各号筛的累计筛余百分率计算。

细度模数越大，细集料越粗，分为三级：粗3.7~3.1；中3.0~2.3；细2.2~1.6；

细度模数一定程度上能反应砂的粗细程度，但未能全面反应砂的级配情况；

不同级配的砂可以具有相同的细度模数；

水泥混凝土和沥青混合料中的细集料的细度模数不同，水泥：4.75mm,沥青2.36mm；

细度模数的数值主要决定于0.15mm筛到2.36mm，五个粒径，与大于或小于无关；

知识点八：矿质集料级配曲线

矿质集料级配曲线分为：连续级配、间断级配、开级配三种

级配曲线图通常采用半对数坐标：纵坐标的分筛通过率为算数坐标，横坐标的颗粒粒径为对数坐标；

知识点九：沥青与集料黏附性测定方法

定性方法：水煮法（粒径大于13.2mm的集料）或者水浸法（粒径小于或等于13.2mm的集料）；

定量方法：光电分光光度法

补充：亚甲蓝法--测定集料中是否含有膨胀性黏土矿物，并测定其含量，用于评定集料的洁净程度。

知识点十：砂石材料

影响砂石材料最小取样数量的因素是：试验项目，内容以及公称最大粒径；

集料与沥青的黏附等级、磨光值越高，说明集料和沥青的粘附性越好，集料的抗磨光能力越强；

洛杉矶磨耗值越高，则说明集料的耐磨性能越差，及集料的品质越差；

冲击值越高，说明抗冲击性能越差；

吸水率越高，说明集料内的空隙和缺陷越多，集料的强度也就越低；

（二）水泥和石灰

知识点一：胶凝材料

胶凝材料按照化学组成分类为1）无机胶凝材料2）有机胶凝材料两大类，（其中无机胶凝材料按照硬化条件，又分气硬性和水硬性胶凝材料）；

气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，如石灰、石膏；

水硬性胶凝无机材料不仅能在空气中，而且能更好的在水中硬化，如水泥；

知识点二：水泥的分类

水泥分常用水泥和特种水泥

常用水泥：1）硅酸盐水泥2）普通硅酸盐水泥（P.O）3)矿渣硅酸盐水泥（P.S）4）火山硅酸盐水泥（P.P）5）粉煤灰硅酸盐水泥（P.F）

特种水泥泛指水泥塑料为非硅酸盐类的其他品种水泥。如高铝水泥、硫铝酸盐水泥

知识点三：水泥的成分及特性

水泥是一种水硬性无机胶凝材料；

（一）水泥熟料矿物成分及其特性

熟料--是以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的产物；

熟料的主要矿物组成硅酸三钙

()

、硅酸二钙

、铝酸三钙

与铁铝酸四钙

其中硅酸钙占绝大部分；

塑料矿物质单独与水作用时的特性

1）凝结硬化速度:铝酸三钙硅酸三钙铁铝酸四钙硅酸二钙

2）水化放热量：铝酸三钙硅酸三钙铁铝酸四钙硅酸二钙

3）强度：硅酸三钙强度最高，其次是硅酸二钙（早期强度低，后期高）是水泥强度的主要来源。

注意：凝结强度，水化放热最高的是铝酸三钙和硅酸三钙，想要得到较高值，需提高相应含量。以下几种特性：

1）硅酸三钙，水泥中的主要矿物组成，含量通常在50%左右，遇水反应速度较快，水热高，水化物对早期和后期强度起主要作用；

2）铁铝酸四钙对提高水泥的抗折强度起到重要的作用，提高抗折，需提高其含量；

3）硅酸二钙水泥中含量10%-40%，遇水反应较慢，水热化很低，对水泥早期强度贡献低，后期占主要作用。

4）生产水泥过程中加入石膏的目的是：调节水泥的凝结硬化速度（调节凝结时间）的作用。

知识点四：水泥的水化过程

硅酸盐水泥水化的主要产物：水化硅酸钙（凝胶）和氢氧化钠（晶体）；

知识点五：水泥的技术性质

硅酸盐水泥的运输和储存应按国家标准规定进行，超过3个月，就应该重新实验。

（1）细度--水泥的粗细程度，颗粒越细，与水起反应的表面积越大，水化迅速且完全，早期强度和后期强度均较高，但在空气中的硬化收缩较大，成本也高。

水泥细度

用比表面积

（单位质量物料所具有的总面积）

表示

，应大于

，其他通用水泥的

细度用筛析

发表示，即

0.08mm方孔筛筛余

不大于10%。

（2）凝结时间---初凝时间与终凝时间。

初凝时间-为加水至水泥净浆完全失去可塑性所需的时间；

终凝时间-加水至完全失去可塑性并开始产生强度所需时间；

注意：硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min,终凝时间不得迟于6h,其他通用水泥的初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h。

（3）体积安定性---水泥加水硬化后体积变化均匀性的物理指标。

水泥体积安定性不良的主要原因是熟料中含有游离氧化钙或者游离氧化镁过多或水泥磨细时惨入的石膏过量。

不安定性检验方法：沸煮法，沸煮法分为饼法（外形变化，是否有弯曲和裂缝）与雷氏夹法（膨胀值）。

煮沸法主要测定游离的氧化钙CaO;

（4）强度---水泥：砂：水以1:3:0.5比例混合，制成40mmX40mmX40mm的试件，在标准温度养护，分别测定3d与28d的抗压强度与抗折强度。

知识点六：石灰的技术性质

石灰包括生石灰、生石灰粉和消石灰。产石灰的原料是以碳酸钙为主要的成分的石灰石。石灰石经过煅烧分解得到生石灰（氧化钙）；

石灰的性质：保水性和可塑性好，硬化慢、强度低，耐水性差，体积收缩大。

知识点六：石灰的消化和硬化

石灰的消化也称熟化，是指生石灰与水发生水化反应，生成氢氧化钠的水化过程；陈伏是为了消除过火石灰的危害，过火石灰在使用中易引起体积膨胀，石灰浆的硬化包括结晶作用和碳化作用，石灰的原料主要是碳酸钙和碳酸镁；

石灰是气硬性胶凝材料，在干燥的空气中硬化；

（三）无机结合料稳定材料

知识点一：无机结合料稳定材料的技术性质和指标

1）定义：无机结合料稳定材料的刚性结余柔性和刚性材料之间，是一种半刚性材料，具有一定的抗拉强度；

2）7d无侧限抗压强度是无机结合料稳定材料配合比设计与施工质量控制的主要指标。

3）低限用于塑性指数小于7的黏性土，且低限制仅用于二级以下的公路，高限用于塑性指数大于7的黏土；

知识点二：无机结合料稳定材料的试验方法

1）抗压强度试验--试件采用高径比1:1的圆柱体试件，在规定湿度保湿养护6d，然后浸水1d，标准养护温度20℃±2℃；

2）劈裂强度试验---试件养护方法为标准养护89d，在浸水养护1d；

3）测定半刚性材料抗拉强度--三种方法：第一种是利用梁式试件，采用三分点加载，进行弯拉试验，测得的抗拉强度为弯拉强度；第二种是用圆柱体试件直接拉伸测得的直接抗拉强度；第三种是用圆柱体试件沿其直径方向用线压力进行试验，知道被破坏，改强度称为间接抗拉强度活劈裂强度。

4）最佳含水率和最大干（压实）密度，采用重型击实方法或振动压实法，至少应做三个不同结合料剂量的击实试验，即最小剂量、中间剂量和最大剂量，其余两个混合料的最佳含水率和最大干密度用内插法确定。

5）测定应力应变特性关系，采用三轴压缩试验方法测定，应力应变关系呈现非线性形状。

知识点三：无机结合料稳定土的试验方法

1）击实试验按照击实功大小不同，分轻型和重型，两种方法击实筒大小、击实锤重量和落距都不同，不过击实时候材料都分三层填装依次击实，不同的是重型每层击实98次，轻型27次；

2）拉伸试验试件采用高径比为1:1的圆柱体，细粒土φ50X50mm,中粒土φXmm，粗粒土φXmm；

知识点四：无机结合料稳定土的组成设计方法

无机结合料稳定材料的组成设计过程中需选择不少于5个不同结合料剂量制备混合试件；

知识点五：石灰稳定材料强度的形成机理

石灰稳定材料强度的形成与发展是通过机械压实、离子交换反应、氢氧化钙结晶和碳化反应以及火山灰反应等一系列复杂的物理与化学作用过程完成的；

石灰的稳定效果与土中黏土矿物成分及含量有显著关系。一般来说，黏土矿物化学活性强，比表面积大，当掺入石灰等活性材料后，所形成的离子交换、结晶作用和火山灰反应都比较活跃，稳定效果好。

知识点六：石灰稳定土的性质、最佳含水率、最大干密度、干燥收缩性

1）石灰土的强度随土中黏土矿物含量的增多和塑性指数的增大而提高；

2）最佳含水率：石灰土的最佳含水率为素土的最佳含水率、拌和过程中蒸发所需的水量与石灰反应过程所需要的水量三者之和，其中，素土的最佳含水率由土质（塑性指数）决定，石灰反应所需水量则由石灰土的石灰剂量确定。

3）最大干密度：石灰土的击实实验就是指石灰土在一定的击实功作用下，石灰土颗粒克服粒间阻力，产生位移，重新排列，使其中的孔隙减小，密实度增大的过程。因此，击实功越大，相对的最大干密度就越高；

4）干燥收缩，主要是由于水分蒸发而产生的，石灰稳定类材料中粒料增加时，将降低整体材料的比表面积和需水量，并对水化凝胶物的收缩产生一定的抑制作用，从而可大幅度降低干燥收缩性。

（四）水泥混凝土和砂浆

知识点一：水泥砂浆的作用

1）水泥砂浆硬化前、后起填充、润滑和胶结作用；

2）水泥砂浆的强度取决于水泥石的质量，水泥石的质量取决于水泥的强度和水灰比；

3）建筑砂浆的和易性包括流动性和保水性；

4）建筑砂浆的流动性是用稠度表示的，稠度采用测度仪测定；

知识点二：混凝土和易性的测定方法

1）混凝土的和易性包括流动性、黏聚性、保水性；坍落度是混凝土和易性的测定方法与指标，在工地与实验中，常用坍落度测定拌和物的流动性，并辅以直观经验评定黏聚性和保水性；

2）坍落度实验适用于集料公径最大不超过31.5mm，最大坍落度不小于10mm,对于集料公径最大不超过31.5mm，但坍落度小于10mm的干硬性混凝土时，采用维勃稠度法测量其工作性。

3）坍落度和维勃稠度法是水泥混凝土工作性测试常用的方法，二者均属于定量测定方法，坍落度实验得到的结果为坍落度，维勃稠度法的结果以维勃时间表示。坍落度试验，可用目测方法评定混凝土拌合物的黏聚性、保水性、稠度和含砂情况。

知识点三：提高混凝土拌合物流动性的合理措施

措施：1）改善砂石级配，尽量采用较粗的砂石；

2）尽量降低砂率，采用合理砂率，以提高混凝土质量及节约水泥；

3）坍落度太小时，保持水灰比不变，适当增加水泥砂浆用量；

4）当坍落度太大时，a、黏聚性良好时，保持砂率比不变，适当增加砂、石用量；

b、当黏聚性、保水性不良时，适当增大砂率；

5）有条件时尽量掺用减水剂、引气剂等外加剂。

知识点四：水泥混凝土配合比设计

1）水泥混凝土配合比中耐久性校核是对最大水灰比和最小水泥用量进行校核；

对混凝土的水灰比和水泥用量进行限制，保证混凝土的耐久性；

2）条件允许时，配合选用最大粒径的粗集料十为了节约水泥用量和减少干缩；

3）对于水泥混凝土的粗集料，采用连续级配与间断级配相比较。明显的缺点十配置相同的水泥混凝土，连续级配单位的水泥用量大；因为连续的比表面积较大。

4）普通水泥混凝土配合比设计时以配置强度为指标，而道路以抗弯强度为指标。

5）配置水泥混凝土时首选比表面积小，密实度高的砂，砂率是指混凝土中细集料（或砂）的质量占全部集料（砂、石）总量的百分比，它反应粒粗、细集料的相对比例；砂率由集料品种、最大粒径及水灰比共同确定；

6）水泥混凝土配合比设计时，若采用砂比较细（配制成的混凝土黏性略大，比较绵软，易插到成型，而且粒径小、比表面积大，对工作性较为敏感），则需采用较小的砂率。

知识点五：混凝土强度

1）混凝土强度等级应按照具有95%保证率的28d龄期的标准尺寸立方体（边长为mm的立方体试件）抗压强度标准值确定；

2）影响混凝土强度的因素：材料组成是水泥混凝土形成强度的内因，主要取决于水泥、水、砂、石及外加剂等的质量和配合比。其中水泥强度和水灰比是主要因素，而影响混凝土强度的集料特性则包括集料的强度、粒形及粒径。

3）水泥混凝土的强度主要取决于在内部起胶结作用的水泥石的质量，水泥石的质量取决于水泥的强度及水灰比。因此，当水泥的强度及其他特性一定时，混凝土强度取决于水灰比。

4）在水泥强度相同情况下，水灰比越小，水泥石的强度越高，与集料的黏结力越大，混凝土强度越高；

5）道路混凝土以弯拉强度（或抗折强度）为指标，抗压强度作为参考指标。

知识点六：水泥混凝土配合比设计流程

水泥混凝土配合比设计的主要内容包括：

1）初步配合比--根据经验公式和试验参数确定各组成材料的比例，得出；「配合」

2）基准配合比--以初步配合比在试验室进行试拌，观察混凝土拌合的和易性是否满足要求，调整后得出；「调整工作性」

3）设计配合比--对混凝土进行强度复核，如有其他要求，也应做出相应的检验复核，以便确定出满足施工、强度和耐久性要求的设计配合比（或试验室配合比）；「复核、检验」

4）施工配合比--在施工现场，依据现场砂石材料的含水率对配合比进行修正，得出。「实际修正」

知识点七：水泥混凝土力学强度试验

1）水泥混凝土力学强度试验结果影响因素：混凝土组成材料、制备条件、养护条件（温度和湿度）、龄期以及试验条件（试件形状与尺寸、温度、湿度、支承条件和加载方式等）的影响。

2）抗弯拉强度试验--采用标准方法制备承mmXmmXmm的梁形试件，在标准条件下养护28d后，按三分点双点加荷方式进行试验。

3）抗折强度试验--所测试件如果断裂面位于两加荷点外侧（断面位置在试件断块段短边一侧的底面中轴线上量得），则此试件测试结果作废。

4）抗压强度试验--抗压强度标准值是采用mmXmmXmm的立方体试件，在标准养护条件下养护至28d龄期，按标准方法测定其受压极限破坏荷载再计算得到。

抗压强度代表值（测定值）计算--三个试件测量的平均值为测定值。若任何一个测值与中值的差值超过中值的15%时，取中值为测定值；若两个测值的差值均超过上述规定时，则该组试验结果无效。

抗压强度为极限破坏荷载与试件承压面积的比值，若试件为非标准尺寸，则计算结果要乘以换算系数：

A、大于标准尺寸时，抗压强度计算值偏小，因此要乘以一个大于1的换算系数；

B、小于标准尺寸时，抗压强度计算值偏大，因此要乘以一个小于1的换算系数

知识点八：水泥胶砂抗折强度试验

1）抗折强度--采用菱柱体试件三分点单点加载模式方式来测定的；

2）抗折强度采用平均值--试验结果取三个试件的平均值，当三个试验强度值有超过平均值正负10%的，剔除后在计算平均值。

知识点九：水泥混凝土用粗集料技术要求

1）粗集料形状接近正立方体者为佳，不宜含有较多针状和片状颗粒，否则将显著降低水泥混凝土抗折强度（力学性质），同时影响新拌混凝土的和易性；

2）粗集料的最大粒径不得超过结果截面最小尺寸的1/4和钢筋间最小净距的3/4；

3）粗集料选用比表面积小（包裹集料所需水泥砂浆用量减少，节约水泥），且具有良好的级配，空隙率小（保证由较高的密实度）；

4）集料在混凝土中所占体积最大，它的特性对混凝土拌合物和易性的影响较大。和易性主要与集料的最大粒径、级配、颗粒形状、表面粗糙和吸水性有关。一定质量的集料，其最大粒径增大会使比表面积减小。比表面积减小就需要更少的水泥浆来润滑，因此用水量也就减少了。

知识点十：水泥混凝土的施工和易性

1）概念：新拌和混凝土的施工和易性，是指拌和物在现有施工条件下，易于施工操作（搅拌、运输、浇筑、振捣和表面处理）并获得质量均匀、成型密实的混凝土结构的性能；

2）砂率过小，砂浆用量不足会导致混凝土拌合物黏聚性和保水性降低，产生离析活流浆现象，当发现拌合物的保水性较差时，应采用增加砂率的措施来改善。

知识点十一：水泥混凝土的流动性

1）在组成材料确定的情况下，水泥混凝土拌和物的流动性随单位用水量的增加而增大，而单位用水量实际上决定了混凝土拌和物中的水泥浆用量；

A、当水灰比一定时，若单位用水量过小，水泥浆用量过少，集料颗粒间缺少足够的黏结材料，拌合物的流动性和黏结性都较差；若单位用水量过大，水泥浆用量过多，拌合物的流动性增加的同时，保水性和黏结性都随之恶化；

B、当水泥浆用量一定的情况下，砂率增加，拌和物流动性得以提高，而当砂率持续增大并超过一定范围时，集料的总面积随之增大，此时需要润滑的水分增多，拌合物的流动性降低。

C、在水泥、集料用量一定的情况，水灰比变化实际上是水泥砂浆稠度的变化，水灰比小则水泥稠度大，流动性小；水灰比大则稠度小，流动性大。

知识点十二：水泥混凝土的外加剂

1）引气剂--经搅拌能在混凝土拌和物中引入大量均匀分布稳定而封闭的微小气泡以改善工作性，并在混凝土硬化后保留微小气泡以改善其抗冻性的物质；

2）减水剂--a、保证混凝土工作性（流动性）及强度不变的情况下，可节约水泥用量；b、在保证混凝土工作性及水泥用量不变的条件下，可减少用水量，提高混凝土强度c、在保证混凝土用水量及水泥用量不变的条件大，可增大混凝土的流动性。

知识点十三：水泥混凝土的抗渗性

集料含泥量增高，总表面积增大，混凝土达到同样流动性所需用水量增加，毛细孔道增多，含泥量大的集料界面的黏结强度降低，混凝土的抗渗性能降低；

知识点十四：水泥混凝土的徐变

徐变--是物体在荷载作用下，随时间增长而增加变形，与荷载大大小关系不大。

反应水泥混凝土在持续荷载作用下变形特征的变形量是--徐变；

知识点十五：水泥混凝土的工作性影响因数

影响和易性的主要因素分内因和外因，内因是指组成材料的影响，有水灰比、单位用水量、砂率、水泥的品种和细度、集料性质、外加剂；外因指外界因素的影响，有环境因素（温度、湿度、风速）。

（五）沥青材料

知识点一：沥青的主要质量指标

沥青针入度是沥青的主要质量指标之一，是表示沥青软硬程度、稠度、抵抗剪切破坏的能力，反应在一定条件下沥青的相对黏度的指标；沥青的黏度可以用针入度表示；

知识点二：沥青的针入度

1）沥青针入度试验—标准圆锥体（一般共载g，也有规定g）在5s内沉入保温在25℃时的润滑脂试样中的深度。即针入度试验条件25℃，g，5s；

2）针入度的单位是0.1mm，意思是针入度的最小测量单位为0.1mm。

3）针入度试验时，同一试样3次平行试验结果在50~（0.1mm）范围内时，测得最大值和最小值之差应不大于4（0.1mm），

4）针入度是划分沥青标号的主要指标。针入度值越大，表明沥青越软，越适应低温地区。（对日温差/年温差大的地区宜选用针入度指数大的沥青）

5）沥青针入度指数是评价沥青感温性最常用的方法。

知识点三：沥青的结构类型

沥青分为溶胶结构型，凝胶结构型，溶-凝胶结构型，高级石油沥青路面中一般采用溶-凝胶结构型（针入度指数在-2~~+2之间）。

知识点四：沥青的黏滞性

沥青黏滞性是指沥青在外力作用下抵抗剪切变形的能力，是反映沥青内部材料阻碍其相对流动的特性。黏滞性越大，表面沥青稠度越大。其指标为延度。

知识点五：沥青的技术性质

针入度指数（PI）是应用针入度和软化点的试验结果来表征沥青感温性的一种指标，PI值大表示沥青的感温性小。

采用旋转黏度计测得沥青的表观黏度，该黏度可用来确定沥青施工应用时的拌合和碾压温度。

沥青的三大指标：针入度/软化点/延度；

黏滞性—外力作用下沥青粒子产生相互位移时抵抗剪切变形的能力；

针入度—规定温度下测定的沥青黏度；

软化点—沥青达到规定条件黏度时的温度；

延性—外力拉伸作用时，所能承受的塑性变形的总能力，是沥青内聚力的衡量，通常用延度作为条件延性指标来表征；

沥青在低温下受到瞬间荷载作用，常表现脆性破坏。通常采用弗拉斯脆点试验方法求出沥青达到临界硬度发生开裂时的温度作为条件脆性指标；

知识点六：沥青延度

沥青延度试验时，沥青丝沉入槽底，说明沥青丝的密度大于水的密度，加入食盐调水的密度，当沥青丝浮于水面，说明沥青丝的密度小于水的密度，加入酒精降低水的密度。

知识点七：沥青老化

沥青压力老化试验主要用来评价沥青的长期老化性能；

沥青老化后，沥青中轻质组分变小，沥青黏稠性增大、黏度增加、针入度减小、软化点升高、延度变差、脆点升高。（沥青老化后路用性能劣化，化学组分发生改变，可以进行再生处理）。

评价沥青老化的试验采用薄膜加热试验或旋转薄膜加热试验测定其加热质量损失和加热后残留物性质。

沥青软化点试验—将沥青试样装入规定尺寸的铜环内，试样放置标准钢球在水或者甘油中，以规定的升温速度加热，使沥青软化下垂至规定距离时的温度，以℃表示，如果升温速度过快，测定值偏小。

沥青溶解度试验，通常加入有机溶液（三氢乙烯），沥青中所有的有机成分都可以溶解，最后不溶物为无机物。

沥青的安全性必须测定闪点和燃点。

知识点八：改性沥青

改性沥青的评价指标--需要测5℃的延度指标。

乳化沥青主要优点为可冷态施工，节约能源，利于施工，节约沥青，保护环境等，适用于表面处治路面、沥青贯入式路面、冷拌沥青混合料路面、修补裂缝、喷洒透层、黏层、封层等。

EVA改性沥青不适于寒冷地区。

（六）沥青混合料

知识点一：沥青混合料的结构类型、组成特点

1）按照沥青混合料的矿料级配组成特点，可将沥青混合料分为：

悬浮-密实：（AC）特点-黏聚力高，密实性和耐久性较好，低温抗裂性能也较好，但是内摩阻力较小，高温稳定性较差；

骨架-空隙：特点-粗集料所占比例较高，细集料很少，混合料空隙较大，内摩擦角较高，高温稳定性较好，但黏聚力较低，耐久性较差；

骨架-密实：（SMA）特点-良好的高温稳定性和低温抗裂性，但是施工和易性较差。

注意：沥青混合料高温稳定性主要取决于矿料颗粒间的内摩阻力和材料的黏聚力；

2）SMA混合料属于骨架-密实结构，其粗集料、细集料、矿粉用量较高，中间粒径集料用量较少，沥青用量较大，（三多一少）因此需添加纤维以稳定沥青，同时提高高温抗剪能力和低温抗裂性能。其中SMA的抗滑性主要取决于构造深度，与纤维无关。

知识点二：沥青混合料的一些相关性质

1）沥青混合料的稳定度单位KN，残留稳定度单位%（沥青的残留稳定度反应其水稳定性）；

2）评价沥青混合料的耐久性的指标：空隙率、饱和度和残留度等；

3）沥青用量=油石比/（1+油石比）；

4）在沥青混合料中掺加适量的消石灰，可以有效提高沥青混合料的黏附性；

5）沥青混凝土的低温弯曲试验（小梁弯曲试验）的破坏应变作为评价沥青混合料低温抗裂性能的指标。

知识点三：沥青混合料的高温稳定性

1）车辙试验是评价沥青混合料高温稳定性的重要试验方法。动稳定度（车辙试验时40~60min内每生产1mm的车辙深度，试验轮行驶的次数）是评价沥青混合料抗车辙能力的指标；

沥青混合料高温稳定性主要取决于矿料颗粒间的内摩阻力和材料的黏聚力；

2）沥青黏度越大，其黏滞性越大，黏聚力越强，因此沥青混合料的高温稳定性也越好；骨架型沥青混合料由粗集料形成骨架，一般具有较高的内摩阻力，高温稳定性教好，连续型级配一般属于悬浮密实结构，黏聚力较高，但内摩阻力较小，高温稳定性较差；

3）在沥青混合料材料组成相同的情况下，适当减小混合料空隙率，更有利于粗集料形成空间骨架结构，从而提高沥青混合料的内摩阻力，改善高温抗车辙性能；

知识点四：沥青混合料的配合比设计

1）沥青混合料的关键筛孔一般为0.mm、2.36mm、4.75mm；

2）沥青混合料的配合比设计分三个阶段：目标配合比，生产配合比，生产配合比验证。

目标配合比设计分两部分进行，即矿质混合料组成与最佳沥青用量的确定；

生产配合比阶段主要是按照试验室配合比设计的冷料比例上料、烘干、筛分等得出各料仓及矿料的用量比例；

在沥青混合料的目标配合比设计阶段，根据沥青混合料的稳定度、密度、空隙率、流值和饱和度等指标来确定沥青用量范围；

影响配合比的因素：生产配合比阶段的混合料级配由目标配合比设计阶段的级配来确定，其集料的除尘方法不同，集料中的粉尘含量就不同，这对混合料级配中的粉料含量会造成一定影响；集料的加热温度不够则会影响混合料拌合与压实温度，从而影响混合料的空隙率与油石比。

冷料上料速度只影响热料仓各档料的供给平衡，影响生产率，对配合比本身没有影响。

SMA沥青混合料配合比设计流程与普通沥青的混合料相同，只是在确定沥青混合料最佳油石比之后的性能检验阶段，增加了谢伦堡沥青析漏试验和肯塔堡飞散试验，主要用于检验确定的最佳油石比是否过大或过小。

知识点五：沥青混合料的试验

1）马歇尔试验

马歇尔试验是测定沥青最佳用量，按照标准方法制备试件，在60℃的条件下保温45min，然后至于马歇尔稳定度仪上，以（）mm/min的形变速度加荷载，至最大荷载称为马歇尔稳定度。

测稳定度的同时，测得试件的流动变形，当达到最大荷载的瞬间，试件产生的垂直流动变形值称为流值。

马歇尔结果的分析：沥青用量为横坐标，以表观密度、空隙率、饱和度、稳定度和流值为纵坐标，将试验结果绘制称沥青用量和各项指标的曲线图。

马歇尔试验中，流值随沥青用量增加而增大；空隙率随沥青用量增大而减小；随沥青用量增长而出现峰值的物理力学指标是马歇尔稳定度。

马歇尔试件的体积与高度成正比，因此在密度不变的情况时，试件的质量与高度也成正比。

沥青混合料标准马歇尔试件的高度是63.5mm±1.3mm;

2）冻融劈裂试验

混合料试件在冻融循环后测定的劈裂强度，主要是进行冻融循环后，测定沥青混合料试件在收到水损害前后劈裂破坏的强度比，以评价沥青混合料的水稳定性。

劈裂强度评价沥青混合料的水稳定性，因此在干旱地区，降水量较少，发生水损害的概率也较小，因此在配合比设计时候，可以适当降低沥青混合料的冻融劈裂强度比。

沥青混合料的水稳定性试验方法为残留稳定度试验和冻融劈裂试验；

若加载速率大于标准速率，沥青混合料的变形会滞后与实际受力状态，以至于所施加荷载达到标准速率破坏荷载时，混合料变形还没有达到破坏程度，荷载只能继续增加直到试件完全破坏，因此得的劈裂强度偏大；

3）车辙试验

沥青混合料是典型的黏弹塑料材料，在高温计长时间荷载作用下会产生显著的剪切变形，其中不可恢复的部分称为永久变形，即为车辙变形。可见车辙产生的原因是沥青混合料的抗剪性能不够。

车辙试验温度为60℃，标准车辙的尺寸是mmXmmX50mm,若试验时实际温度高于规定温度，则沥青混合料中的沥青黏度会比规定温度的条件低，同时沥青与集料的黏结力会下降，测得相应的沥青混合料的高温抗变形能力也会减弱。

知识点六：沥青混合料的体积相关参数

1）沥青混合料毛体积密度测定方法

在工程中，沥青混合料试件的毛体积密度，常根据试件空隙率的大小，选择用表干法、蜡封法或体积法测定

2）沥青混合料试件体积参数

表观密度随油石比增加先增加后减小（有峰值），空隙率随油石比增加逐渐减小，饱和度随油石比增加而增加，流值随增加而增大；

沥青饱和度是指沥青混合料试件内沥青部分的体积占矿料部分以外的体积百分率。

沥青饱和度是指压实沥青混合料试件矿料间隙率中扣除被集料吸收的沥青以外的有效沥青实体积，在矿料间隙中所占的百分率，

油石比（Pa）是沥青混合料中沥青质量与矿料质量的比例，以百分数计。Pa=Pb/（-Pb）；

空隙率公式为（1-毛体积相对密度/理论最大相对密度）X

知识点七：沥青混合料的类型、拌合工艺

按照集料公称最大粒径，可分为特粗式、粗粒式、中粒式、细粒式和砂粒式；

集料最大粒径是指集料%都要求通过的最小标准筛筛孔尺寸；而公称最大粒径则指可能全部通过或允许少量不通过（一般容许值不超过10%）的最小标准筛筛孔尺寸，通常比集料最大粒径小一个粒级。

特粗式沥青混合料是指集料公称最大粒径为37.5mm、最大粒径为53mm的混合料；

集料的配合类型：

ATPB指的是排水式沥青碎石基层，属于开级配沥青稳定碎石混合料。

ATB是指连续密级配沥青稳定碎石。

OGFC是指开级配排水式沥青磨耗层；

沥青混合料抽检的目的主要式检查混合料的均匀性、沥青用量、以及密度、空隙率等马歇尔试件体积指标，残留稳定度是配合比设计中检验混合料水稳定性；

知识点八：沥青路面气候分区

高温指标最近30年内最热月的平均日最高气温的平均值，低温指标为最近30年内的极端最低气温，雨量指标为最近30年内的降水量平均值；在分区标号中，数字越小表示气候因素越严重。

（七）建筑钢材

知识点一：钢材的牌号

Q属于普通碳素结构钢，又称A3钢；

QAF钢材是屈服点为MP的A级沸腾钢；

Q-C,表示此碳素结构钢是屈服强度为MP以上的C级镇静钢（镇静钢的牌号为Z，在牌号中可忽略，不表示出来）；

碳素结构钢的牌号有屈服强度的字母Q的表示，

知识点二：钢材的分类

1）按冶炼方法分类

A、按生产的炉型分：平炉、转炉、电炉钢等

B、按脱氧程度分：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢（脱氧程度介于两者之间）

2）按化学组成成分

A、碳素钢，含碳量低于2.0%的铁碳合金，分为低碳钢（含碳量小于0.25%）、中碳钢（含碳量0.3~0.55%）、高碳钢（含碳量大于0.6%）；

B、合金钢，在钢中加入某些合金元素，使钢材具有特殊的力学性能，分为低合金钢（含合金元素小于5%）、中合金钢（含合金元素5%~10%）、高合金钢（含合金元素大于10%）；

3）按照用途分为结构钢（建筑结构、机械制造等，一般为低、中碳钢）、工具钢（各种工具，一般为高碳钢）、特殊钢（具有特殊物理/化学性能的钢材，如不锈钢）

知识点三：钢材的力学性质

1、屈服点：试件被拉伸进入塑性变形屈服段，屈服段的应力分屈服上限和下限，一般对于低碳钢，以屈服下限对应的应力作为屈服点或屈服强度，一般以屈服点作为强度取值；

钢材的屈强比是指屈服下限强度和极限抗拉强度之比；

钢材的屈强比反应钢材的可靠性和利用率，越小表明钢材的可靠性大，结构安全，然后屈强比过小，则钢材利用率低；

中碳钢和高碳钢屈服现象不明显，难以测得屈服点，通常以残余变形0.2%的应力作为屈服强度；

2、伸长率：试件拉断后标距变形的长度差与原始标距长度之比；伸长率大、断面收缩率越大，表明材料塑性越好，结构塑性变形大，影响使用，伸长率小，塑性小，超载后易断裂破坏；

3、冲击韧性：钢材抵抗冲击荷载的能力，试件在折断时所吸收的功，称为冲击吸收功。冲击吸收功随试验温度的下降而减小，当温度降低达到某一范围，冲击吸收功急剧下降而呈现脆性断裂，这种现象称为冷脆性。发生冷脆时的温度称为脆性临界温度，其数值越低，说明钢材的低温冲击韧性越好。因此，对直接承受动荷载而且在低温情况下工作的重要结构，必须进行冲击韧性检验。

反应钢材韧性的指标是冲击韧度，冲击韧性是用试件受冲击破坏时候=单位面积所消耗的能量表示；

4、疲劳强度：是衡量钢材耐疲劳性的指标

5、硬度指钢材抵抗硬物压入表面的能力，是衡量钢材软硬程度的一个指标。常用的测定方法布氏法和洛氏法；

6、冷弯性是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，是检验钢材缺陷的一种重要的工艺性能；冷拉钢筋是在常温下对钢筋进行拉伸，拉应力超过钢筋的屈服强度，使钢筋产生塑性变形，以达到调直钢筋、除锈、提高强度的目的；

注意：钢材随钢号的增加，其含碳量和含锰量增加，强度和硬度逐步提高，但伸长率和冷弯性能则下降；

知识点三：钢材的试验

1、钢材拉伸试验

（1）主要仪器设备：万能材料实验机，精度为1%；钢板尺，精度为1mm；天平，精度为1g，游标卡尺、千分尺、钢筋标点机等。

（2）试件的制作尺寸：测量精度a、光圆钢筋，精度0.1mm；b、带肋钢筋1mm；

2、钢筋冷弯实验：主要仪器万能实验机或弯曲实验机、冷弯压头；

知识点四：钢材的性能

抗拉性能是建筑钢材最重要的技术性能；

预应力钢筋混凝土构件利用的是钢筋的抗拉强度；

碳是决定钢材性能的重要元素，在一定含碳量范围内（0.8%）碳素钢的含量越高，强度和硬度越高，塑性（延性）和冲击韧性越低。

（七）其他材料

知识点一：木材纤维饱和点

纤维饱和点是木材仅细胞壁中的吸附水达到饱和，而细胞腔和细胞间隙中午自由水存在时的含水率，其值随树种而异，它是木材物理力学性质是否随含水率而发生的转折点。（对于在干燥的空气中的湿木材，首先是自由水的蒸发，当自由水恰好蒸发完毕而吸附水尚处于饱和的状态是，即为纤维饱和点）

当木材的含水率在纤维饱和点以上变化时，只有自由水在变化，对木材的强度没有影响，体积不变；

知识点二：木材

1、含水量

木材中的水可以分为自由水与吸附水；

自由水：水分在木材中吸附水并达到饱和状态即纤维饱和点之后，水分开始存在于细胞腔与细胞间隙中，构成自由水。它不影响木材强度与涨缩，仅影响其表观密度，抗腐蚀性和可燃性；

吸附水：水分在木材中首先吸入细胞壁中而形成，是影响木材强度与胀缩的主要因素；

2、湿胀与干缩

主要发生在含水量小于纤维饱和点含水量的范围内；

干湿变化引起的胀缩变化，弦向最大，径向次之，纵向最小。

3、强度

木材强度的特性是各向异性，顺纹抗拉强度最大，抗弯次之，抗压再次，其他的强度较低；

4、木材强度影响因素

1）含水量：在纤维饱和点以下，强度随水分增多而下降；

2）环境温度：强度随温度的升高而降低，当环境温度高于50℃时，不应采用木结构；

3）外力作用时间:木材长期负荷下的强度，一般仅为极限强度的50%~60%；

知识点三：土工合成材料

1）土工合成材料厚度用mm表示，常用的土工合成材料厚度：土工织物一般是0.1~5mm，土工膜一般为0.25~0.75mm，其撕裂强度的计量单位是N；

2）土工织物与土相互作用的性能指标有渗透系数；

3）土工织物的宽条拉伸试验时，试样宽度应该为mmXmm，宽长比为2；