公路工程常用材料
Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
第一节公路工程常用材料
介绍公路工程主要材料的性能指标及验收标准
一、钢材
钢材是建筑物的骨骼，铁矿石用煤或电一定温度煅烧，原来的分子结构发生变化，变成生铁（含碳量大于2%）和钢（含碳量低于2%），低碳钢是含碳量不大于%，性质软韧，易加工，但不能淬火和退火，是建筑工程的主要用钢。公路工程常用钢材可分三类，钢筋混凝土用钢筋、钢绞线及型钢。
（一）钢筋
1、热轧光圆钢筋（）
（1）定义：经热轧成型，横截面通常为圆形，表面光滑的成品钢筋。
（2）分级：钢筋按屈服强度特征值分为235、300级。
（3）钢筋牌号的构成及含义
HPB235——HPB热轧光圆钢筋的英文（HotroiledPlainBars）缩写,235屈服强度特征值。
（4）尺寸、外形、重量及允许偏差
直径6mm-22mm,6-12mm（+），14-22mm（+）；不圆度≤；直条钢筋长度允许偏差为0～+50mm；总弯曲度不大于钢筋总长度的%；钢筋端部应剪切正直，局部变形应不影响使用；钢筋按实际重量交货，也可以按理论重量交货，实际重量与理论重量的偏差6-12mm为+7%，14-22mm为+5%；按盘交货，每根重量不小于500kg，每盘重量不小于1000kg。
（5）检验批次
钢筋应按批检查和验收，每批由同一牌号、同一炉罐号、同一尺寸的钢筋组成。每批重量通常不大于60t，超过60t部分每增加40t（或不足40t的余数），增加一个拉伸试验式样和一个弯曲试验试样。
（6）钢材的保管
应选择地势较高、平坦、不积水及承载力大的地方为存放场地，做好料场的排水系统；
下垫上盖，通风防雨；
保持料场清洁，清除杂草污物；
钢材分钢号、分规格、分产地堆放，并挂牌保管；
加强计划性，合理进货，避免因存放时间过长产生锈蚀。
（7）高速线材（高线）和普通线材（普线）
①高线：是指用“高速无扭轧机”轧制的盘条。轧制速度在80-160米/秒，每根重量（盘）在吨，尺寸公差精度高（可达到），在轧制过程中可通过调整工艺参数（特别是在冷却线上）来保证产品的不同要求。
②普线：是指用“普通轧机（一般是横列式复二重轧机）”轧制的盘条。轧制速度20-60米/秒，每根重量（盘）在吨（市场上见到的一般是三根六头为一大盘），在轧制过程中仅可通过冷却线上风冷或空冷来保证产品性能。
2、热轧带肋钢筋（）
（1）分普通热轧钢筋和细晶粒热轧钢筋，钢筋牌号分别为HRB335、
HRB400、HRB500、HRBF335、HRBF400、HRBF500.
（2）钢筋的公称直径范围6-50mm；钢筋通常按直条交货，直径不大于
12mm也可按盘卷交货，盘螺交货，每盘应是一条钢筋，允许每批有5%的盘数由
两条钢筋组成；定尺交货的长度允许偏差为+25mm，当要求最小长度时，其偏差为+50mm,当要求最大长度时，其偏差为-50mm；总弯曲度不大于钢筋总长度的%；钢筋端部应剪切正直，局部变形应不影响使用；钢筋可按理论重量交货，也可以按实际重量交货，允许偏差6-12mm(+7),14-20mm（+5），22-
50mm(+4)。
（3）螺纹钢直径的测量。
（4）HRB335钢筋焊接时，是否可以采用J422焊条焊接
若用于不要求强度或不要求等强度的结构时,可采用J42级焊条.否则采用J50级焊条。对于结构钢的焊接,一般要求焊缝金属与母材等强度.可按结构钢的强度来选相应强度等级的电焊条。
（二）钢绞线（GB/T5224-2003）
1、分标准型钢绞线、刻痕钢绞线、模拔钢绞线。按结构分5类，其代号为：1×
2、1×
3、1×3I（刻痕）、1×7、（1×7）C(模拔)。
标记示例（代号+公称直径+强度级别）：
预应力钢绞线1× GB/T5224-2003;
预应力钢绞线1× GB/T5224-2003;
预应力钢绞线(1×7) GB/T5224-2003
2、每盘钢绞线质量不小于1000kg,允许10%的盘卷质量小于1000kg但不能小于300kg；盘卷内径不小于750mm，卷宽为750mm+50mm或600mm+50mm，供方应在质量证明书中证明盘卷尺寸。
3、除非需方有特殊要求，钢绞线表面不得有油、润滑脂等物质，钢绞线允许有轻微的浮锈，但不得有目视可见的锈蚀麻坑。钢绞线表面允许存在回火颜色。
4、直径和每米质量的测量；
5、钢绞线成批验收，每批钢绞线由同一品牌、统一规格、同一生产工艺捻制的钢绞线组成，每批质量不大于60t。
6、每盘钢绞线捆扎不少于6道，经双方协商，可加防潮纸、麻布等材料包装。栓挂标牌注明：供方名称、商标标记、产品标记、数量、出厂编号、规格、强度等级、执行标准。
（三）型钢
工字钢、槽钢、角钢。
长度≤8m,允许偏差为+50mm,≥8mm允许偏差为+80mm；型钢应按理论重量交货，理论重量按密度为cm3计算，也可以按实际重量交货，经双方协商，型钢实际重量偏差不应超过+5%、-3%。
二、水泥（GB175 —2007）
1、定义与分类
以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏、及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量分为硅酸盐水泥P·I、普通硅酸盐水泥P·O、矿渣硅酸盐水泥P·S、火山灰质硅酸盐水泥P·P、粉煤灰硅酸盐水泥P·F和复合硅酸盐水泥P·C。
2、水泥的加工过程
（1）原料
石灰石、黏土、铁矿石及煤等。
(2)水泥熟料的烧成
生料在旋风预热器中完成预热和预分解后，下一道工序是进入回转窑中进行熟料的烧成。
在回转窑中碳酸盐进一步的迅速分解并发生一系列的固相反应，生成水泥熟料中的硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙等矿物。随着物料温度升高近1300℃时，硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等矿物会变成液相，溶解于液相中的C2S与CaO进行反应生成大量（熟料）。
（3）水泥粉磨
水泥粉磨是水泥制造的最后工序，将水泥熟料（及胶凝剂、性能调节材料等）粉磨至适宜的粒度（以细度、比表面积等表示），形成一定的颗粒级配，增大其水化面积，加速水化速度，满足水泥浆体凝结、硬化要求。
3、强度等级
硅酸盐水泥的强度等级分为、、、、、六个等级。
带R的是早强型水泥.
为提高水泥的早期强度，我国现行标准将水泥分为普通型和早强型（R 型）两个型号。早强型水泥的3d抗压强度可以达到28d抗压强度的50%；同强度等级的早强型水泥，3d抗压强度较普通型的可以提高10%～24%。
普通硅酸盐水泥的强度等级分为、、、四个等级。
矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥的强度等级分为、、、、、六个等级。
4、检验指标
(1)碱含量（选择性指标）
水泥中碱含量按Na2O+计算值表示。若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中的碱含量应不大于%或由买卖双方协商确定。
(2)凝结时间
硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大于390min；
普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大于600min。
(3)细度（选择性指标）
硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥以比表面积表示，不小于300m2/kg；矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥以筛余表示，80μm方孔筛筛余不大于10%或45μm方孔筛筛余不大于30%。
5、检验报告
检验报告内容应包括出厂检验项目、细度、混合材料品种和掺加量、石膏和助磨剂的品种及掺加量、属旋窑或立窑生产及合同约定的其他技术要求。当用户需要时，生产者应在水泥发出之日起7d内寄发除28d强度以外的各项检验结果，32d内补报28d强度的检验结果。
6、交货与验收
(1) 交货时水泥的质量验收可抽取实物试样以其检验结果为依据，也可以生产者同编号水泥的检验报告为依据。采取何种方法验收由买卖双方商定，并在合同或协议中注明。卖方有告知买方验收方法的责任。当无书面合同或协议，或未在合同、协议中注明验收方法的，卖方应在发货票上注明“以本厂同编号水泥的检验报告为验收依据”字样。
(2) 以抽取实物试样的检验结果为验收依据时，买卖双方应在发货前或交货地共同取样和签封。取样方法按GB12573进行，取样数量为20kg，缩分为二等份。一份由卖方保存40d，一份由买方按本标准规定的项目和方法进行检验。
在40d以内，买方检验认为产品质量不符合本标准要求，而卖方又有异议时，则双方应将卖方保存的另一份试样送省级或省级以上国家认可的水泥质量监督检验机构进行仲裁检验。水泥安定性仲裁检验时，应在取样之日起10d以内完成。
(3) 以生产者同编号水泥的检验报告为验收依据时，在发货前或交货时买方在同编号水泥中取样，双方共同签封后由卖方保存90d，或认可卖方自行取样、签封并保存90d的同编号水泥的封存样。
在90d内，买方对水泥质量有疑问时，则买卖双方应将共同认可的试样送省级或省级以上国家认可的水泥质量监督检验机构进行仲裁检验。
7、包装
水泥可以散装或袋装，袋装水泥每袋净含量为50kg，且应不少于标志质量的99%；随机抽取20袋总质量（含包装袋）应不少于1000kg。其它包装形式由供需双方协商确定。
三、重交通道路石油沥青（GB/T15180-2010）
沥青分建筑石油沥青、道路石油沥青和重交通道路石油沥青。
重交通道路石油沥青指适用于修筑高速公路、一级公路和城市快速路、主干路等重交通道路，也适用于其他各等级公路、城市道路、机场道面等，以及作为乳化沥青、稀释沥青和改性沥青的原料。技术指标有针入度、软化点、延
度、闪点、燃点、含蜡量等。新标准按针入度范围分为AH-130、Ah-110、AH-
90、AH-70、AH-50、AH-30等六个牌号。
四、石料和集料
1、岩石的组成及分类
岩石按其成因可分为沉积岩、岩浆岩和变质岩三大类。
岩浆岩
岩浆岩是岩浆冷凝而成的岩石，它是所有岩石中最原始的岩石。岩浆岩按冷却条件可分为深成岩（如花岗岩、正长岩等）、喷出岩（如玄武岩、安山岩等）和火山岩（如火山凝灰岩等）。
沉积岩
沉积岩是由母岩（岩浆岩、变质岩和已形成的沉积岩）在地表风化剥蚀，经过搬运、沉积和石化等作用而形成的岩石，它占地表的66%，是地表的主要岩类。沉积岩可分为碎屑岩类（如凝灰岩、砾岩等）、粘土岩类（如页岩、泥岩等）和化学及生物化学岩类（如石灰岩、白云岩等）。沉积岩的物理力学性质与矿物、岩屑的成分以及胶结物质的性能有很大关系，通常表现出各向异性的特点。与深成岩相比，沉积岩密度小、孔隙率和吸水率大、强度低、耐久性差。
变质岩
变质岩是原生的岩浆岩或沉积岩经过地质上的变质作用而形成的岩石。变质岩可分为片理状岩类（如片岩、千枚岩等）和块状岩类（如大理岩、石英岩等）。变质岩的物理力学性质不仅与原岩性质有关，而且与变质作用条件及变
质程度有关。由沉积岩的得到的变质岩受高压和重结晶作用，比原岩更加坚固耐久；由深成岩得到的变质岩经变质作用后产生片状结构，耐久性降低。
2、相关技术指标
（1）密度
①真实密度
石料的真实密度又称密度或颗粒密度，是指在规定条件下烘干石料矿质单位真实体积（不包括开口体积与闭口孔隙体积）的质量。
②毛体积密度
石料的毛体积密度又称块体密度，是指在规定条件下，烘干石料包括孔隙在内的单位体积固体材料的质量。
（2）孔隙率
岩石的孔隙结构会影响由其所制成的集料在水泥（或沥青）混凝土中对水泥浆（或沥青）的吸收、吸附等化学交互作用的程度。孔隙率是反映岩石裂隙发育程度的参数，分为开口孔隙率和闭口孔隙率，两者之和为总孔隙率。所谓总孔隙率是指开口孔隙和闭口孔隙的体积之和占岩石试样总体积的百分比。一般提到的岩石孔隙率是指总孔隙率。岩石的孔隙性指标一般不能实测，可根据岩石的真实密度和毛体积密度按式计算总孔隙率。
（3）吸水性
石料在规定的条件下吸入水分的能力称为吸水性，通常用吸水率与饱和吸水率来表征，它能有效反映石料微裂缝的发育程度，可用来判断石料的抗冻和抗风化等性能。
（4）膨胀性
对具有粘土矿物岩层，必须了解的岩石膨胀特性，以便控制开挖过程中地下水对岩层、岩体的影响。岩石的膨胀性通常采用膨胀率表征，分为岩石自由膨胀率、岩石侧向约束膨胀率和岩石膨胀压力。
（5）耐崩解性
耐崩解性反映了岩石试样在一定条件下抵抗遇水软化和崩解剥落的能力，包括崩解量、崩解指数、崩解时间和崩解状况，主要用于岩石分类，通常适用于质地疏松、风化或含有亲水性粘土矿物的石料。
（6）力学性质
道路工程所用石料除了应具有一定的抗压、抗折和抗剪强度外，还须具备抵抗冲击、抗磨光、可磨耗等性能，其中石料的抗压强度和抗磨耗性是考察路用石料性能的两个主要指标。
（7）耐久性
石料的耐久性表现为承受干湿、冻融等环境条件、交通条件的变化而不老化、不劣化的抵抗能力。
（8）石料的酸碱性
氧化硅（SiO2）和氧化钙（CaO）是岩石组成最主要的两种化学成分，两者比例的多少决定了石料的酸碱性。一般情况下，酸性石料强度高、耐磨性好，但与沥青粘附性差；碱性石料强度低、耐磨性差，但与沥青粘附性较好。由于造岩矿物种类繁多，同类或同种石料的酸碱性也无统一的标准，因此通常在初步确定石料的酸碱性后，需要进行相关试验，以检验石料与沥青的吸附能力。
（9）石料的粘附性
石料的粘附性直接影响到沥青混合料的使用性能，其中由于石料与沥青的粘结性能不良而造成的沥青混合料剥离是沥青路面常见的破坏形式之一。石料与沥青的粘附性不仅决定于石料的性质，同时也决定于沥青的性质。从石料本身看，影响它与沥青粘附性的主要因素是石料的化学成分和石料的表面特征。石料的化学性质主要是指石料的化学成分决定其表面电荷的性质与分布，从而影响石料与沥青分子和水分子的吸附关系。石料的表面特征是指石料表面粗糙程度及比表面积对沥青吸附能力的影响。一般来说，表面粗糙、微孔隙多、孔径大的石料的吸附能力较强，碱性石料的吸附能力要优于酸性石料。
3、集料
集料是由不同粒径矿质颗粒组成，并在混合料中起骨架和填充作用的粒料。
（1）按粒径大小分类
粗集料是指粒径大于（沥青混合料）或（水泥混凝土）的集料。细集料是指粒径小于（沥青混合料）或（水泥混凝土）的集料。矿粉也称填料，是指由石灰岩或岩浆岩等憎水性碱类石料经磨细加工得到的以小于颗粒为主的矿质粉末。
（2）按成因及加工方式分类
砾石是指由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的粒径大于的岩石颗粒。碎石是将天然岩石或砾石经机械破碎、筛分制成的粒径大于的岩石颗粒。天然砂是指由自然风化、水流冲刷或自然堆积形成的且粒径小于的岩石颗粒，包括河砂、海砂和山砂等。人工砂是指经人为加工处理得到的符合规格要求的细集料，通常是对石料采取真空抽吸法除去大部分土和细粉或将石屑水
洗得到的。从广义上分类，机制砂、矿渣砂和煅烧砂都属于人工砂。其中，机制砂是指由碎石及砾石经制砂机反复破碎加工至粒径小于的人工砂，亦称破碎砂。石屑是指碎石加工时通过最小筛孔（通常为或）的筛下部分，也称筛屑。工业冶金矿渣一般指金属冶炼过程中排出的非金属熔渣，常指高炉矿渣和钢渣等。
（3）密度
集料是矿质颗粒的散状混合物，不仅包括矿物及矿物间的开口孔隙和闭口孔隙，还包括矿质颗粒间的空隙。
①表观密度
表观密度也称视密度，是指在规定条件下，烘干集料矿质实体单位表观体积（包括闭口孔隙在内的矿物实体的体）的质量，
②毛体积密度
集料的毛体积密度定义与石料相同，但由于尺寸和形状上的差异，测试方法有所不同。
（4）堆积密度
堆积密度是指单位体积（含物质颗粒固体及其闭口、开口孔隙体积及颗粒间空隙体积）物质颗粒的质量，分为松散堆积密度与振实堆积密度，（5）空隙率
空隙率反映了集料的颗粒间相互填充的致密程度，是指集料在某种堆积状态下的空隙体积（含开口孔隙）占堆积体积的百分率，
（6）粗集料的针片状颗粒含量
针片状颗粒是指粗集料中细长的针状颗粒与扁平的片状颗粒。当颗粒形状的各方向中的最小厚度（或直径）与最大长度（或宽度）的尺寸之比小于规定比例时，也属于针片状颗粒。粗集料的颗粒形状对集料颗粒间的嵌挤力有着显着影响，比较理想的形状是接近球体或立方体，而针片状颗粒本身容易折断，回旋阻力和空隙率大，会妨害集料与沥青的粘附性能以及水泥混凝土的和易性与强度，因此必须对其含量加以限制。粗集料针片状颗粒含量测定方法，水泥混凝土用集料采用规准仪法，沥青混合料用集料采用卡尺法。
（7）含泥量和泥块含量
含泥量和泥块含量反映了集料的洁净程度，细集料以含泥量表征，粗集料以泥块含量表征。存在于集料中或包裹在集料颗粒表面的泥土会降低水泥的水化反应速度，削弱集料与水泥或沥青间的粘结能力，从而影响混合料的整体强度和耐久性，因此必须对其含量加以限制。
（8）压碎值
集料压碎值是集料在连续增加的荷载下抵抗压碎的能力，是衡量集料强度的一个相对指标，用以鉴定集料品质。
（9）磨光值
磨光值是反映集料抵抗轮胎磨光作用能力的指标。使用高磨光值的集料（如玄武岩、安山岩、砂岩和花岗岩等）铺筑道路表层路面，可提高路表的抗滑能力，保障车辆的安全行驶。
（10）冲击值
冲击值反映了集料抵抗多次连续重复冲击荷载作用的能力。对于路面表层，冲击值是一项重要的检测指标。
（11）磨耗值
磨耗值反映了集料抵抗车轮撞击及磨耗的能力，一般磨耗损失小的集料坚硬、耐磨并且耐久性好。沥青混合料和基层所用集料的磨耗值一般采用洛杉矶试验，沥青混合料抗滑表层所用集料的磨耗值通常采用道瑞试验。
（12）集料碱活性
碱活性集料易发生集料碱活性反应，而影响水泥混凝土性能尤其是耐久性能。
（13）有机物含量
集料中有机物含量过多，会延缓水泥的硬化过程，降低混凝土强度特别是早期强度。
（14）细集料的三氧化硫含量
天然砂中掺杂的硫铁矿（FeS2）或石膏（CaSO4·2H2O）与水泥中水化铝酸钙发生反应生成水化硫铝酸钙，导致体积膨胀而破坏水泥混凝土的内部结构。
（15）细集料的云母含量
云母呈薄片状，表面光滑，极易沿节理裂开，与水泥和沥青的粘附性极差。若砂中含有云母，则会影响沥青混合料和水泥混凝土性能。
（16）细集料的轻物质含量
轻物质是指集料中表观密度小于的颗粒，如煤和褐煤等，它们的强度普遍较低，会降低混凝土的强度与耐久性。
工程主要材料明细表