道路工程材料试题

一概念题

1沥青的粘滞性：是指沥青材料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。2沥青的劲度模量：是采用荷载时间和温度为函数的应力应变之比来表征粘弹性沥青抵抗变形的性能。

3沥青的感温性是指粘度随温度变化的感应性。

4水泥混凝土施工和易性：是指混凝土拌合物易于施工操作（搅拌、运输、浇注、振捣和表面处理）并获得质量均匀、成型密实的性能。

5矿料的有效密度：是集料实体体积+闭口空隙体积+部分开口空隙体积对应的密度

6集料：是由不同粒径矿质颗粒组成的混合料。粗集料是指粒径大于2.36mm（沥青混合料）的碎石、砾石、筛选砾石和矿渣等或4.75mm（水泥混凝土）的碎石、砾石和破碎砾石。

7矿质混合料：需要将两种或两种以上不同粒径组成的集料进行掺配构成的混合料

8改性沥青：改性沥青是指掺加橡胶、树脂高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂（改性剂），或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料。

9岩石的耐久性：是指岩石能够经受反复冻结和融化而不破坏，并不严重降低岩石强度的能力。

10级配是指各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况。

11集料的堆积密度是指烘干集料颗粒矿质实体的单位堆积体积（包括集料颗粒间空隙体积、集料矿质实体及其闭口、开口空隙体积）的质量。

12集料公称最大粒径:是指全部通过或允许少量不通过的最小一级标准筛的筛孔尺寸，通常比最大粒径小一个粒级。最大粒径是指通过百分率为100%的最小标准筛的筛孔尺寸。

13针入度指数是应用针入度和软化点的实验结果来表征沥青感温性的一种指标。

14沥青混合料是由粗集料、细集料、矿粉、与沥青，以及外加剂组成的一种复合材料。

15矿料间隙率是指压实沥青混合料试件中矿质混合料实体以外的空间体积占试件总体积的百分率。

16AC是按照连续密级配原理设计组成的矿料与沥青胶结料拌合而成的密实式沥青混凝土混合料。

17硅酸盐水泥是指由硅酸盐水泥熟料、0-5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。

18砂率是指细集料（或砂）质量占全部集料（砂、石）总质量的百分率。

19最佳含水率是土或者无机结合料类在最大密实度时对应的含水率。

20无机结合料稳定类混合料是指在各种粉碎或原来松散的土、或矿质碎（砾）石、或工业废渣中，掺入一定数量的无机结合料（如水泥、石灰等）及水，或掺入土壤固化剂，经拌合得到的混合料。

21立方体抗压强度标准值f cu，k是指按标准方法制作和养护的边长150mm的立方体试件，在28d龄期，用标准试验方法测得的抗压强度总体分布的平均值减去1.645倍的标准差。

22间断级配沥青混合料：矿料级配组成中缺少一个或几个粒径档次（或很少）而形成的级配间断的沥青混合料

二简答及论述题

1、沥青路面高温车辙产生的原因及分析，以及改善措施。

高温稳定性是指沥青混合料在高温条件下，能够抵抗车辆荷载的反复作用不发生显著永久变形，保证路面平整度的特性。评价方法有圆柱体试件的单轴静载、动载、重复荷载试验；三轴静载、动载、重复荷载试验；简单剪切的静载、动载、重复荷载试验；反复碾压模拟实验如车辙试验等。此外还有马歇尔稳定度、维姆稳定度和哈费氏稳定度等工程试验。

（1）沥青路面结构组合的影响

合理的级配组成及和适当的各层厚度的组合，能够大大提高沥青混合料的抗车辙能力。（2）沥青混合料组成的影响

沥青混合料高温稳定性的形成主要来源于矿料间的嵌挤作用和沥青的高温粘度。良好的级配和最大的密实度能够提高混合料的抗车辙能力，选择矿料时尽量选择那些有棱角近立方体的矿料。应确定最佳沥青用量，沥青用量过大，混合料容易产生车辙。若空隙率过小容易使混合料易产生车辙。

（3）沥青的粘度和与集料的黏附性是影响混合料高温稳定性的两大因素。

沥青的粘度越大，与矿料间的黏附性越好，混合料的高温稳定性越高。

2、简述沥青混合料的路用性能和评价方法。

沥青混合料作为沥青路面的面层材料，在使用过程中承受行车荷载反复作用以及环境因素的作用，除了具备一定的强度外，还应具有高温稳定性、低温抗裂性，水稳定性、抗老化性、抗滑性、施工和易性。

（1）高温稳定性：评价方法有圆柱体试件的单轴静载、动载、重复荷载试验；三轴静载、动载、重复荷载试验；简单剪切的静载、动载、重复荷载试验；反复碾压模拟实验如车辙试验等。此外还有马歇尔稳定度、维姆稳定度和哈费氏稳定度等工程试验。（2）低温抗裂性：评价方法分三类，预估沥青混合料的开裂温度，评价沥青混合料的低温变形能力或应力松弛能力，评价沥青混合料断裂能。相关的试验有等应变加载的破坏试验，如间接拉伸试验；直接拉伸试验；低温收缩试验；低温蠕变弯曲试验；

受限试件温度应力试验；应力松弛试验等。

（3）疲劳特性：试验方法有旋转法、扭转法、简支三点或四点弯曲法、悬臂梁弯曲法、弹性基础梁弯曲法、直接拉伸法、间接拉伸法、三周压力法、拉-压法和剪切法等。（4）耐久性：是指沥青混合料在使用过程中抵抗环境因素及行车荷载反复作用的能力。

包括抗老化能力、水稳定性、抗疲劳性。水稳定性评价方法:沥青与集料的黏附性试验、浸水试验、冻融劈裂试验。

（5）抗滑性：集料磨光值和路面构造深度试验。

（6）施工和易性：目前还无评价方法和指标。

3、沥青路面低温抗裂性能评价方法及改善措施。

当冬季气温降低时，沥青面层将产生体积收缩，而在基层结构与周围材料的约束作用下，沥青混合料不能自由收缩，将在结构层中产生温度应力。当气温骤降时，所产生的温度应力来不及松弛，当温度应力超过沥青混合料的容许应力值时，沥青混合料就会被拉裂，导致出现裂缝。

评价方法：预估沥青混合料的开裂温度，评价沥青混合料的低温变形能力或应力松弛能力，评价沥青混合料断裂能。相关的试验有等应变加载的破坏试验，如间接拉伸试验；直接拉伸试验；低温收缩试验；低温蠕变弯曲试验；受限试件温度应力试验；应力松弛试验等。

改善措施：选用低温劲度模量较低的混合料，选用稠度较低、劲度较低的沥青，或选择松弛性能较好的橡胶类改性沥青。

4、简述沥青混合料水损害发生的原因、评价方法及改善措施。

由于水或水汽的作用，促使沥青从集料颗粒表面剥离，降低沥青混合料的粘结强度，松散的集料颗粒被滚动的车轮带走，在路表形成独立的大小不等的坑槽，即水损害。当沥青混合料的压实空隙率较大、沥青路面排水系统不完善时，滞留于路面结构中的水长期浸泡沥青混合料，加上行车引起的动水压力对沥青产生剥离作用，将加剧沥青路面的水损害病害。

（1）沥青与集料的黏附性试验

（2）浸水试验

（3）冻融劈裂试验

改善措施：①添加抗剥落剂改善酸性或中性集料与沥青的黏附性②控制好沥青混合料的空隙率和压实度、成型温度等，在配合比设计时，在满足高温稳定性的同时，适当增加沥青膜厚度。

5、采用改性沥青的主要原因和目的是什么？

由于现代道路交通流量的迅猛增长，货车的轴载大大增加和交通渠化行驶等因素影响，要求沥青路面的高温抗车辙能力、低温抗裂能力、抗水损坏能力进一步加强，因此，对沥青路面材料沥青的性能提出更高的要求。通过对沥青材料的改性，可以改善以下几方面的性能：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，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，延长路面的寿命。

改性沥青是指掺加橡胶、树脂高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂（改性剂），或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料。

6、空隙率对沥青混合料路用性能的影响

空隙率是沥青混合料最重要的体积特征参数，他的大小直接影响着沥青混合料的稳定性和耐久性。当空隙率过低时，可能会由于沥青混合料的塑性流动引发路面车辙；当空隙率过大会引发路面车辙的可能性更大，会增大沥青混合料中沥青的氧化速率和老化程度，并增加水分进入沥青混合料内部穿透沥青膜，导致沥青从集料颗粒表面剥落的可能性，从而降低沥青混合料的耐久性。

7、沥青混合料结构强度的构成及主要影响因素有哪些？

沥青混合料的结构强度由矿料颗粒间的嵌挤力（内摩阻角）以及沥青与矿料间的粘结力及沥青自身的内聚力所构成。

影响因素：①沥青结合料的黏度：沥青的黏度越大，沥青混合料粘结力越大。②矿质混合料性能的影响：矿料的岩石种类、级配组成、颗粒形状和表面粗糙度等③沥青与矿料在界面上的交互作用④沥青混合料中矿料比面和沥青用量的影响⑤使用条件的影响：环境温度和荷载条件是影响沥青混合料强度的主要因素。

8、什么是道路石油沥青的三大指标？分别反映沥青的什么性质？

针入度、软化点、延度。针入度是在规定温度下测定沥青的条件粘度，软化点是沥青达到规定条件下黏度时的温度，反映沥青热稳定性，也是条件粘度的一种量度。延度反映了沥青的低温性能。

9、沥青粘度的测定方法？

（1）毛细管法:运动粘度（2）真空减压毛细管法：动力粘度（3）布洛克菲尔德法：旋转粘度（4）沥青标准粘度试验（5）恩格拉粘度

10、沥青混合料的组成结构区分的原则是什么？各有什么特点？

沥青混合料是由粗集料、细集料、矿粉、与沥青，以及外加剂组成的一种复合材料。按照沥青混合料的矿料级配组成特点，将混合料分为悬浮密实结构、骨架空隙结构和骨架密实结构。悬浮密实结构：密实度好、水稳定性、低温抗裂性和耐久性较好，受沥青性质影响较大。骨架空隙结构：结构强度受沥青性质和物理状态的影响较小，高温稳定性好，压实后剩余空隙率较大，耐久性不好。

骨架密实结构：兼具悬浮密实和骨架空隙结构的优点，较为理想的结构类型。

11、目标配合比设计的基本步骤。

(1)组成材料选择与材料性能试验

(2)矿质混合料的配合比设计①确定矿质混合料的设计级配范围②拟定初试配合比

③矿质混合料设计配合比的确定

(3)沥青混合料马歇尔试验①配制混合料、成型试样②确定马歇尔试件的物理力学指标

(4)最佳沥青用量的确定①确定最佳沥青用量的初始值OAC 1②确定沥青用量的初始值OAC 2③综合确定最佳沥青用量OAC

(5)配合比设计检验：在设计的配合比基础上进行性能检验，不符合的重新进行配合比设计。

12、简述沥青的胶体结构类型及特点，并说明判定方法。

（1）溶胶型沥青：对温度变化敏感，高温时粘度很小，低温时黏度增大而使流动性变差，冷却时变为脆性固体。

（2）凝胶型沥青：在常温下呈现非牛顿流动特性，并具有粘弹性和较好的温度稳定性，温度足够高时又具有牛顿流特性。

（3）溶－凝胶型沥青：在常温时，变形的最初阶段呈现明显的弹性效应，在变形增加到一定阶段时表现为牛顿液体状态。

针入度指数值PI ＜-2时为溶胶型沥青，温度敏感性强

针入度指数值PI ＞+2时为凝胶型沥青，有明显的凝胶特征，耐久性差

针入度指数值PI=-2～+2时为溶凝胶型沥青，一般选择-1～+1的适宜修筑沥青路面。

13、混凝土拌合物的施工和易性及其影响因素？

混凝土拌合物的施工和易性,又称工作性，是指混凝土拌合物易于施工操作（搅拌、运输、浇注、振捣和表面处理）并获得质量均匀、成型密实的性能。

测定方法：（1）塌落度试验（2）①VB 稠度试验②改进的VB 稠度试验（3）捣实因数试验 影响因素（1）组成材料的影响①单位用水量②水灰比③砂率④水泥品种和细度⑤集料⑥外加剂（2）外界因素的影响①环境因素：温度、湿度和风速②时间

三计算题公式

1针入度指数 斜率1212lg lg P P A T T -=- 针入度指数3010150PI A

=-+ 2水泥混凝土配合比设计 单位水泥用量00/w c m m W C

= 密度法0000000100c g s w cp s s s g m m m m m m m m β+++=??????=???+??

或体积法00000000.011100g c s w c g s w s s s g m m m m a m m m ρρρρβ??++++=????????=???+??

初步配合比=m c0：m w0：m s0：m g0

施工配合比计算：单位水泥用量m c

，= m c0 单位砂用量m s ，= m s0×（1+含水率）

单位碎石用量m g

，= m g0×（1+含水率） 单位水用量m w ，= m w0－m s ，×含水率－m g ，×含水率

施工配合比= m c ，

：m w ，：m s ，：m g ， 3沥青混合料体积参数计算

（1） 合成密度 合成毛体积相对密度12341

234

100sb P P P P γγγγγ=

+++ 合成表观相对密度1234''''1

234100sb P P P P γγγγγ=+++ 吸水率1

1x sb sa ωγγ??=- ???

20.0330.29360.9339x x C ωω=-+

有效相对密度a b 1se s s C C γγγ=?+

-?（） （2） 试件毛体积相对密度 f m m m γ=-干饱干水中重

（3） 混合料最大理论密度a t a se a

100100P P γγγ+=+ a P 油石比 t b b se b

100100P P γγγ=-+（） b P 沥青含量 a γb γ沥青密度 （4） 矿料间隙率f sb VMA=1100s p γγ?

?-?? ???

s p 集料总质量占沥青混合料质量百分比

（5）沥青饱和度100VMA VV VFA VMA

-=?