1、工程试验一、公路建筑材料及其基本性质1物理性质：1）密度：指材料在绝对密实的状态下，单位体积的重量。=m/v. 式种：密度（g/cm 3 或 kg/m3 ）.m 干燥材料的质量（g 或 kg）.v材料在绝对密实状态下的体积（cm 3 或 m3） 2）表观密度：指有孔隙的材料或松散材料在密实（包括颗粒内部封闭孔隙 ，不包括颗粒之间的空隙）状态下，单位体积的重量。 b=m/(v+vk).式中： b表观密度.v k材料内部封闭孔隙的体积。m.v 同上 。3）自然密度：指材料在自然状态下，单位体积的重量。 z=m/vz .式中： z 自然密度.v z 材料在自然状态下的体积。 4）堆积密度：指松散材料
2、在堆积状态下，单位体积的重量。 s =m/vs 式中： s堆积密度.v s材料的松散体积。 5）密实渡：指材料体积内固体物质所充实的成程度。d= z/.式中：d材料的密实度（%） 。6）孔隙率：指材料中孔隙体积所占的比例。P=(v z-v)/vz =1-d.式中： P材料的孔隙率，以（%）表示。7）空隙率：指松散材料颗粒之间的空隙体积占材料体积的比例。P / =1- s/.式中：P / 材料的空隙率，以（% ）表示。8）亲水性与憎水性：指材料在空气中与水或水蒸汽接触时，能否被水浸润的性质，被浸润的为亲水性，反之，为憎水性。9）抗渗性：指材料抵抗压力水及油等液体压力渗透的性质（或不透水性） 。用
3、渗透系数 K表示(cm/h) 。K=Qd/AtH 式中：Q 透水量(cm 3).d试件高度（cm）.A透水面积（cm 2）. t时间（h）.H静水压力水头(cm) 。10）抗冻性：指材料在吸水饱和状态下，经多次冻融循环（冻结和融化）而不破坏，同时也不严重降低强度的性质。11）热膨胀系数：分线膨胀系数和体积膨胀系数。 2力学性质：1）强度：指材料在外力（荷载、温度）作用下抵抗破坏的能力。分抗压、抗拉、抗弯、抗剪等强度。f c=P/A.式中：P受压、拉、剪破坏时的荷载（N）.A材料的受力面积（mm 2） 。抗弯强度 fm=3PL/2bh2 式中：P受弯时的破坏荷载(N).L 两支点间的距离（mm
4、）.b、h材料的截面宽度和高度（mm） 。2）弹性与塑性：材料在外力作用下产生变形，当取消外力后，能够恢复原来形状的性质称为弹性。材料在外力作用下产生变形，当取消外力后，仍保持变形后的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质称为塑性。3）冲击韧性与脆性：材料在冲击或振动荷载作用下，产生很大变形，但不至于破坏的性能，称为冲击韧性。材料在受到冲击或振动荷载的作用后，无明显变形即遭破坏的性能，称为脆性。4）硬度与耐磨性：材料抵抗较硬物体压入的能力称硬度。材料抵抗磨损的能力称耐磨性。通常用磨损率来表示。二、土和路面基层材料1土的分类： 2土的性质：1）土的湿密度：指湿土单位体积的重量。2）土的干密度: 指干土
5、单位体积的重量。3)土粒密度：指土固体颗粒单位体积的重量。4）土粒相对密度：指土粒密度与 4时水的密度的比值。5）含水量：指土种水和固体颗粒的质量之比，以百分率表示。6）孔隙比：指土中孔隙的体积与固体颗粒的体积之比。7）孔隙率：指土中孔隙的体积与总体积之比。孔隙率 n=e/(1+e).式中：e 为孔隙比。8 ）饱和度 Sr：指土的孔隙中水的体积与孔隙体积之比。9）粘性土的液、塑限指数：土从液体状态向塑性状态过渡时的界限含水量，称为液限.用 WL 表示。土由塑性状态向固性状态过土巨粒土 粗粒土 细粒土 特粒土漂石土卵石土砾类土砂类土粉质土粘质土有机土黄土膨胀土红粘土盐渍土渡时的界限含水量，称为塑
6、限.用 WP 表示。粘性土的塑性大小，用塑形指数 IP 表示：I P=WL-WP.10)砂土的密实度：用相对密度 Dr 表示砂土的密实程度：D r=(emax-e)/(emax-emin).式中：e砂土的天然孔隙比；e max砂土在最疏松状态时，最大孔隙比；e min砂土在最紧密状态时，最小孔隙比。由于emax.emin 的试验方法缺乏统一标准，e 也是不易测定的，所以用 Dr 评价砂土密实度是很粗略的。3土工试验：1）含水量试验：w=(m-m s)100/ms.式中：w含水量（%） ；m湿土质量（g） ；ms干土质量（g）.2）密度试验： a.环刀法：=（m 1-m2）/V. d=/（1+0
7、.01w）.式中：湿密度（g/cm 3） ；m 1环刀与土合质量（g） ；m 2环刀质量(g)；V环刀体积(cm 3)； d干密度(g/cm 3)；w含水量（%）b.灌砂法：填满试洞所需砂的质量 mb(g)：有基板时；m b=m1-m4-(m5-m6).试洞上不放及办事；m b=m1-m/4-m2.试中： m1灌砂入洞前筒内砂质量 (g)；m 2灌砂筒下部园锥体内砂的平均质量(g)；m 4、m /4灌砂入洞后，筒内剩余砂的质量(g) ；(m 5-m6)灌砂筒下部圆锥体内及基板和粗糙表面间砂的总质量(g)。试验点上的湿密度 (g/cm 3)：= smt/mb.式中：m t试洞中取出全部土样的质量
8、（g） ；m b填满试洞所需砂的质量 (g); s量砂的密度(g/cm 3)。试点土的干密度 d(g/cm3). d=/（1+0.01w ）.3）砂的相对密度试验：a.求最小、最大干密度： dmin=m/Vmax； dmax=m/Vmin.式中：m试样质量（g） ；V max试样最大体积（cm 3） ； dmin最小干密度(g/cm 3)。b. 计算最大、最小孔隙比：e max= wGs/ dmin-1；e min= wGs/ dmax-1.式中：G s土粒相对密度。c.计算相对密实度 Dr：D r=(emax-e0)/(emax-emin)或 Dr=( d- dmin) dmax/( dma
9、x- dmin) d.式中：e 0天然孔隙比或填土的相应孔隙比； d天然干密度或填土的相应干密度（g/cm 3） 。4路面基层材料：1）分类：无机结合料稳定类；有机结合料稳定类；粒料类。其中，粒料类路面基层材料只适用于低等级公路；高等级公路广泛采用无机结合料稳定类材料，有时也使用有机结合料稳定类。无机结合稳定类（俗称半刚性基层）可分为水泥稳定类、石灰稳定类、综合稳定类、工业废渣稳定类。有机结合稳定类主要是指沥青稳定类路面基层材料。2）原材料试验：含水量、颗粒分析、液塑限、相对密度、吸水率、压碎值、有机质和硫酸盐、有效钙氧化镁、水泥标号终凝时间、烧失量。3）稳定土试验：a.含水量：w=(m 2-
10、m3)100%/(m3-m1)式中：m 1铝盒的质量（g） ；m2铝盒和湿稳定土的合质量（ g） ；m 3铝盒和干稳定土的合质量（ g） 。b.击实试验（采用大试筒，内径 15.2cm 锤落高 45cm，分三层，每层击 98 次）：计算每次击实后稳定土的湿密度： w=(Q1-Q2)/V.式中：Q 1试筒与湿试样的合质量（g） ；Q 2试筒的质量（g） ；V试筒的容积（cm 3） 。计算每次击实后稳定土的干密度： d= w/(1+0.01w).式中：w试样的含水量（% ） 。以干密度为纵坐标，以含水量为横坐标在直角坐标纸上绘它们的关系曲线，曲线顶点的纵横坐标则为最大干密度和最佳含水量。c. 无侧
11、限抗压强度：R c=P/A 式中：P试件破坏时的最大压力（N） ；A 试件的截面积（A=D 2/4 ，D试件的直径，单位 mm） 。d.间接抗拉强度（劈裂石岩）e.室内抗压回弹模量 f.水泥剂量和灰剂量。三、水泥（硅酸盐类水泥、铝酸盐类水泥、无熟料水泥）1技术指标：1）不溶物含量：型硅酸盐水泥不超过 0.75%；型硅酸盐水泥不超过1.5%。 2）氧化镁含量：不超过 5%；3）三氧化二硫含量：不超过 3.5%；4）烧失量：型不超过3%； 型不超过 3.5%；普通硅酸盐水泥不大于 5%。2通用水泥试验方法：1）水泥细度试验 2）水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性试验：a.试饼成型：取净浆两份，使
12、之呈球形，放在玻璃板上，轻轻振动并用小刀由边缘向中央抹动，做成直径 70-80mm、中心厚约 10mm、边缘渐波薄、表面光滑的试饼，放入湿气养护箱内养护24h2h。b.试饼沸煮：在试饼无开裂、翘曲时，放入沸煮箱的水中篦板上。在 30min5min 内加热水至沸腾，并恒沸 3h5min。c.结果判别：沸煮结束后，放掉热水，箱体冷却至室温时，目测试饼无裂缝，用直尺检查也没有弯曲的为安定性合格；反之，为不合格。3）水泥胶砂强度试验 4）水泥相对密度试验 5）水泥比表面积试验 6）水泥胶砂流动度试验 7）水泥胶砂耐磨性试验 8）水泥胶砂强度快速试验。3道路硅酸盐水泥：4特性水泥：四、石灰（主要成分：氧
13、化钙和氧化镁）1分类：生石灰块、生石灰粉、消石灰、石灰浆。2试验：1）有效氧化钙含量。2）氧化镁含量。3）有效氧化钙和氧化镁合量的测定五、砂、石材料1石料：1）分类：a.岩浆岩：深成岩：花岗岩、正长岩、闪长岩、辉长岩、辉岩、橄榄岩；浅成岩：花冈斑岩、正长斑岩、闪长玢岩、辉绿岩；喷出岩：流纹斑岩、粗面岩、安山岩、玄武岩。b.沉积岩： 火山碎屑岩：火山集块岩、火山角砾岩、凝灰岩；沉积碎屑岩：砾岩、砂岩、粉砂岩；粘土岩：泥岩、页岩；化学及生物化学岩：石灰岩、白云岩。c.变质岩：片理状岩：片麻岩、片岩、千枚岩、板岩；块状岩：大理岩、石英岩、蛇纹岩。2）技术要求：a.粗集料的力学性质（粒径 5mm 以上
14、）：压碎值、磨耗值、磨光值、冲击值； b.粗集料的质量标准；3）石料试验：含水率、密度试验、毛体积密度试验、吸水率试验、饱水率试验、抗冻性试验、坚固性试验、单轴抗压强度试验、间接抗拉强度试验、抗剪强度试验、抗折强度试验、抗压静弹性模量试验、点荷载试验。2.砂（小于 5mm 的岩石颗粒）：1）分类：a.天然砂：河砂、海砂、山砂； b.人工砂：岩石经轧碎筛选而成。2）试验：筛分试验、表观密度试验、密度及吸水率试验、堆积密度及紧装密度试验、含水率及表面含水率试验、含泥量试验、砂当量试验、泥块含量试验、有机质含量试验、云母含量试验、轻物质含量试验、坚固性试验、三氧化硫含量试验、棱角性试验、粗糙度试验、
15、矿粉筛分试验、矿粉密度试验、矿粉亲水系数试验、矿粉加热安定性试验。六、水泥混凝土1分类：1）按表观密度分：普通砼，2400kg/m 3；轻砼， 1900kg/m3；重砼，3200kg/m 3。2）按抗压强度分：低强度砼，小于 20MPa；中强度砼 20-50MPa；高强度砼，50MPa。2试验：1）坍落度试验 2）稠度试验 3）毛体积密度试验 4）含气量试验 5）凝结时间试验。3普通水泥混凝土：1）强度指标：a.立方体（边长为 150mm 正方体，3 个试件位 1 组）抗压强度；b.轴心抗压强度（150mm150mm300mm） ；c.劈裂抗拉强度；d.抗折（抗弯拉）强度。2）变形性能：弹性变
16、形、收缩变形、徐变变形。3）耐久性能：抗冻性、耐磨性、抗渗性、碱集料反应。4）等级划分：砼的强度等级是根据立方体抗压强度标准值确定的，用符号“C”表示，一般分11 个等级，即 C7.5、C10、C15 、C20 、C25、C30、C40 、C45、C50 、C55、C60。5）试件取样：a.一般体积的结构物（如基础、墩台）：每一单元结构物应制取 2 组；b.连续浇筑的大体积结构物：每 80-200m3 或每一工作班应制取 2 组；c.上部结构主要构件长：16m 以下，取 1 组；16-30m 时，取2 组；31-50m 时，取 3 组；50m 以上，不少于 5 组。小型构件每批或每工作日至少应
17、取 2 组。d.灌注砼桩基：每根桩至少取 2 组；桩长 20m 以上，不少于 3 组；桩径大，浇筑时间很长，不少于 4 组；换工作班时，每工作班应制取 2 组。e.构筑物（小桥涵、挡土墙）：每座、每处或每工作班制取不少于 2 组。6）合格评定：R mink 2R.式中：R minn 组试件中强度最低 1 组的值（MPa） ；K 2合格判定系数；R 砼设计强度等级（或标号） （MPa） 。7）砼试验：a.抗压强度：R=P/A.式中：R砼抗压强度（MPa ） ；P 极限荷载（ N） ；A 受压面积（mm 2） 。试验时，以 3 个试件测值的算术平均值为测定值。如有两个测值与中的差值超过 15%，则
18、该组试验结果无效。非标准试件的抗压强度应乘以尺寸换算系数。100100100：0.95；200200200：1.05。b.轴心抗压强度试验；c.抗压弹性模量试验；d.抗折（抗弯拉）强度试验：R b=PL/bh2.式中：P极限荷载（N） ；L支座间距离（L=450mm） ；b试件宽度(mm)；h试件高度(mm)。e. 抗折弹性模量试验；f.劈裂抗拉强度试验；g.动弹性模量试验；h.抗冻性试验；i. 干缩性试验；j.抗磨性试验；k.抗渗性试验；l.渗水高度试验。七、水泥砂浆1分类：砌筑砂浆、抹面砂浆、防水砂浆。 2.组成材料：水泥、细集料、水、外加剂、掺合料。3技术性指：1）和易性：流动性、保水性
19、；2）密度；3）凝结时间。4硬化后水泥砂浆的技术性指：1）强度：正方体试件 70.7mm70.7mm70.7mm 在标准温度（203）和规定湿度（60%-80%）的条件下，养护 28d 龄期的平均极限抗压强度。等级：M15、M10、M7.5、M5、M2.5 、M1 和 M0.4 等七个等级。2）静力受压弹性模量；3）抗冻性；4）收缩性。5砂浆试验：1）强度试验：f m，cu =Nu/A.式中：Nu 立方体破坏压力（N） ；A试件受压面积（mm 2） 。2）稠度试验；3）密度试验；4）分层度试验； 5）凝结时间试验；6）抗冻性能试验；7）收缩试验；八、沥青材料1 分类：1）地沥青：天然沥青；石油
20、沥青。2）焦油沥青：煤沥青（柏油） ；木沥青；页岩沥青。2沥青的技术性质：1）粘滞性：针入度在规定温和时间内，附加一定质量的标准针垂直灌入沥青试样的深度，以 0.1mm 表示。软化点指沥青达到规定条件粘度时的温度。 2）延性：当沥青受到外力的拉伸作用时，能承受的塑性变形的总能力。用延度指标表示：延度是指规定形态的沥青试样，在规定温度下以一定速率手拉伸至断开时的长度，用 cm 表示。3）脆性：指沥青在低温状态下，受到瞬时荷载作用时，发生脆性破坏的性质。4）流变特性；5）粘附性；6）耐久性 7）安全性。九、沥青混合料1分类（密度以 t/m3 表示）：1）按拌和条件分：a.沥青混凝土混合料（称 AC
21、）：是由适当比例的粗集料、细集料、填料、和沥青在严格控制条件下拌和的沥青混合料；b.沥青碎石混合料(称AM)：是由适当比例的粗集料、细集料、填料（或不加填料）和沥青拌和而成的沥青混合料。 2）按集料最大粒径分：a.粗粒式：粒径26.5mm；b.中粒式：粒径 16-19mm；c.细粒式：9.5-13.2mm；d.砂粒式：粒径4.75mm，也称沥青石屑或沥青砂。2沥青混合料试验（有 35 种）：（离心分离法）测定沥青含量：a.混合料中矿料总质量：ma=m1+m2+m3.式中：m 1容器中留下的集料干燥质量（g） ；m 2圆环形滤纸在试验前后的增重（g） ；m3泄漏入抽提液中的矿粉质量（ g） 。b
22、.m 3=m4Va/Vb.式中：V a抽提液的总量（mL） ；V b取出的燃烧干燥的抽提液数量（mL ） ；m 4坩埚中燃烧干燥的残渣质量(g)。c.沥青含量、油石比：Pb=(m-ma)/m；P a=(m-ma)/ma.式中：m沥青混合料的总质量（g） ；P b混合料沥青含量（%） ；P a混合料油石比（%） 。十、钢材1分类：1）按冶炼设备分：转炉钢、平炉钢、电炉钢；2）按化学成分分：a.碳素钢：低碳钢，C0.25%；中碳钢，C=0.25%-0.6% ；高碳钢，C=0.6%-2%。b. 合金钢：低合金钢，合金含量3.5% ；中合金钢，合金量=3.5%-10%；高合金钢，合金量 10%。）按用
23、途分：a.结构钢：碳素结构钢、合金结构钢。b.工具钢：碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢。c.特殊性能钢：不锈钢、耐热钢、抗磨钢、电工硅钢。d.专门用途刚：钢筋钢、桥梁钢、钢轨钢。4）按形状分：型材、线材、异型材。技术性能：强度、弹性和塑性、硬度、冲击韧性、脆性、焊接性能钢材连接部分焊接后力学性质不低于焊件本身，能防止产生硬化脆裂和内应力过大等现象的性能。钢筋的理论重量:直径(mm) 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 50 重量（kg/m）0.395 0.888 1.58 2.47 3.85 6.31 9.870.617 1.21 2.00 2.98 4.83 7.99 15.42 钢材试验：
