道路工程材料Roadengineeringmaterials第一章緒論為什么要學(xué)好道路工程材料？道路工程材料涉及哪些內(nèi)容？怎樣學(xué)好道路工程材料課程？1為什么要學(xué)好道路工程材料—專業(yè)基礎(chǔ)

2如何學(xué)好道路工程材料課程—勤學(xué)善思

3教學(xué)內(nèi)容—理實(shí)交融

4教學(xué)計(jì)劃—教學(xué)相長(zhǎng)

5考核方法—知行并重本講主要內(nèi)容2026/1/301為什么要學(xué)好道路工程材料—專業(yè)基礎(chǔ)

1.1人類發(fā)展歷史石器-青銅-鐵器-蒸汽-電器-原子-信息時(shí)代馬尓他巨石廟-埃及金字塔-中國(guó)長(zhǎng)城-英法海底隧道-布魯塞爾原子塔材料是社會(huì)發(fā)展的里程碑，新材料是社會(huì)進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)國(guó)家“十四五”發(fā)展規(guī)劃明確把新材料和新材料人才培養(yǎng)作為重要支持方向人類發(fā)展史是由材料書寫的歷史2026/1/301為什么要學(xué)好道路工程材料—專業(yè)基礎(chǔ)

1.2道路發(fā)展歷史道，蹈也。路，露也。言人所踐蹈而露見也。----東漢《釋名》黃帝作車，引重致遠(yuǎn)。----《古史考》周道如砥，其直如矢。----《詩經(jīng)·小雅·大東》發(fā)榆林北境至其牙，東達(dá)于薊，長(zhǎng)三千里，廣百步。----《資治通鑒·隋記》汽車（1883年戴姆勒），充氣輪胎（1888年鄧祿普），碎石路面（1816年馬克當(dāng)），近代交通的三大支柱1932年，德國(guó)修建了世界上第一條高速公路(科隆至波恩線)----這條路通往未來2026/1/301為什么要學(xué)好道路工程材料—專業(yè)基礎(chǔ)

1.2道路發(fā)展歷史道路工程歷史就是一部材料發(fā)展史：利用材料-制造材料-創(chuàng)造材料第一代道路：小路小徑第二代道路：碎石道路第三代道路：鋪裝道路第四代道路：混凝土道路第五代道路：？FEHRL（歐洲國(guó)家公路研究實(shí)驗(yàn)）定義的道路發(fā)展歷程：2026/1/301為什么要學(xué)好道路工程材料—專業(yè)基礎(chǔ)

1.3第五代道路構(gòu)想2026/1/301為什么要學(xué)好道路工程材料—專業(yè)基礎(chǔ)

能量收集與利用冰雪自融裂縫自愈合車輛自動(dòng)引導(dǎo)道路智能養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)路面狀態(tài)自動(dòng)感知尾氣處理系統(tǒng)智能駕駛管理系統(tǒng)排水與洪水保護(hù)預(yù)制鋪裝材料低碳建筑材料再生利用材料螺栓緊固永久開放道路系統(tǒng)2026/1/301為什么要學(xué)好道路工程材料—專業(yè)基礎(chǔ)

1.4道路工程材料課程的重要性道路材料：關(guān)鍵的專業(yè)基礎(chǔ)課，是其他課程的知識(shí)基礎(chǔ)道路材料是道路工程的物質(zhì)基礎(chǔ)，先進(jìn)性的體現(xiàn)道路材料在整個(gè)道路工程造價(jià)中占比很大（40～70％）道路材料性能往往決定了道路工程使用性能和服務(wù)壽命道路材料決定了道路設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)組合、施工工藝道路工程技術(shù)快速發(fā)展，需要先進(jìn)材料作為支撐Keepyoureyesonthestars，andyourfeetontheground!2026/1/301為什么要學(xué)好道路工程材料—專業(yè)基礎(chǔ)

1.4道路工程材料課程的開設(shè)歷史道路工程材料是同濟(jì)大學(xué)開設(shè)最早、最具歷史傳承的課程之一1914年同濟(jì)大學(xué)設(shè)立土木科時(shí)即下設(shè)道路、鐵路施工專業(yè)，開設(shè)相關(guān)課程1952年陳本端先生出版了《道路材料實(shí)驗(yàn)》教材1978年同濟(jì)大學(xué)組織編寫了《道路建筑材料》教材，課程連續(xù)開設(shè)至今隨后40余年，道路工程材料與時(shí)俱進(jìn)、推陳出新，陸續(xù)修訂6次；2024年，第7版教材出版1952，陳本端1978，嚴(yán)家伋1986，嚴(yán)家伋1996，嚴(yán)家伋2004，李立寒等2010，李立寒等2018，李立寒等2026/1/302024，孫大權(quán)等2如何學(xué)好道路工程材料課程—勤學(xué)善思2.1道路工程材料發(fā)展及面臨問題（1）我國(guó)瀝青路面發(fā)展歷程砂石路面50~60年代黏土+砂石材料“貧油國(guó)”渣油路面60~70年代渣油表處+石灰土大慶油田低等級(jí)路面高等級(jí)路面70~80年代瀝青碎石+石灰碎石勝利油田80年代后瀝青砼+水穩(wěn)基層優(yōu)質(zhì)瀝青2026/1/302如何學(xué)好道路工程材料課程—勤學(xué)善思2.1道路工程材料發(fā)展及面臨問題（2）成就與發(fā)展（公路）2001年公路里程170萬km，高速1.9萬km2006年公路里程348萬km，高速4.5萬km2010年公路里程398萬km，高速7.4萬km2015年公路里程456萬km，高速12.4萬km2030年規(guī)劃高速16.2萬km，國(guó)道29.9萬km《國(guó)家公路網(wǎng)規(guī)劃》：高速公路規(guī)劃16.2萬公里，未來建設(shè)改造5.8萬公里，其中擴(kuò)容改造3萬公里。國(guó)道規(guī)劃總里程29.9萬公里，未來建設(shè)改造11萬公里2026/1/302如何學(xué)好道路工程材料課程—勤學(xué)善思2.1道路工程材料發(fā)展及面臨問題（2）成就與發(fā)展（機(jī)場(chǎng)和市政）2015年機(jī)場(chǎng)205個(gè)，2030年計(jì)劃2300個(gè)：平安、綠色、智慧、人文為核心的四型機(jī)場(chǎng)城鎮(zhèn)化進(jìn)程下的市政道路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)：綠色、低碳、智能、耐久道路建養(yǎng)材料與技術(shù)2026/1/302如何學(xué)好道路工程材料課程—勤學(xué)善思2.1道路工程材料發(fā)展及面臨問題（3）問題與挑戰(zhàn)松散掉粒車轍變形疲勞龜裂原因：（1）交通量大；（2）材料設(shè)計(jì)；（3）施工控制；（4）-----2026/1/302如何學(xué)好道路工程材料課程—勤學(xué)善思2.2道路工程材料課程學(xué)習(xí)方法（2）面向工程需要，以問題為導(dǎo)向開展學(xué)習(xí)：學(xué)以致用，用以促學(xué)早期損壞，材料耐久性不足：如何選材，如何設(shè)計(jì)，如何保障施工質(zhì)量適應(yīng)極端氣候、特殊工況、重載交通的高性能材料：新材料研發(fā)雙碳背景下道路工程材料再生利用：綠色低碳材料面向第五代道路的智能道路材料：自感知、自診斷、自修復(fù)材料（1）材料種類多，知識(shí)點(diǎn)多，掌握材料學(xué)基本理論和關(guān)鍵技術(shù)石料：石灰?guī)r、玄武巖、輝綠巖、花崗巖~~瀝青技術(shù)指標(biāo)：針入度、軟化點(diǎn)、粘度、延度、閃點(diǎn)、TFOT老化、PAV老化~~瀝青混合料設(shè)計(jì)方法：馬歇爾設(shè)計(jì)方法、GTM設(shè)計(jì)方法、Superpave設(shè)計(jì)方法~~2026/1/302如何學(xué)好道路工程材料課程—勤學(xué)善思2.2道路工程材料課程學(xué)習(xí)方法（3）學(xué)習(xí)方法重點(diǎn)掌握、理解概念性問題理論知識(shí)與實(shí)際工程相結(jié)合注重試驗(yàn)、創(chuàng)新能力的提升學(xué)習(xí)金字塔（美國(guó)緬因州國(guó)家訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室研究成果）采用不同的學(xué)習(xí)方式，學(xué)習(xí)者在兩周以后還能記住內(nèi)容（學(xué)習(xí)保持率）A+討論實(shí)踐作業(yè)思考2026/1/303教學(xué)內(nèi)容—理實(shí)交融3.1學(xué)習(xí)對(duì)象（1）原材料：砂石、瀝青、水泥、石灰等（2）混合料：瀝青混合料，水泥砼，半剛性材料等石料瀝青瀝青混合料2026/1/303教學(xué)內(nèi)容—理實(shí)交融3.2教學(xué)內(nèi)容（1）材料學(xué)基礎(chǔ)理論材料學(xué)四個(gè)基本問題：組成、結(jié)構(gòu)、工藝、性能道路工程材料：原材料選擇、混合料設(shè)計(jì)、施工工藝、性能測(cè)評(píng)材料組成對(duì)性能的影響鋼材：加入鉻、鎳可以提高防銹能力巖石：花崗巖主要成分石英、長(zhǎng)石；石灰?guī)r主要成分方解石。瀝青：飽和分、芳香分、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)組成硅酸鹽水泥：提高硅酸三鈣含量，硬化速度、強(qiáng)度提高2026/1/303教學(xué)內(nèi)容—理實(shí)交融3.2教學(xué)內(nèi)容微觀結(jié)構(gòu)對(duì)性能的影響微觀結(jié)構(gòu)（納米級(jí)）：原子、分子、離子等在空間的分布情況亞觀結(jié)構(gòu)（微米級(jí)）：巖石的礦物組織，金屬的晶體顆粒等宏觀結(jié)構(gòu)（毫米級(jí)）：肉眼、放大鏡可以觀測(cè)的結(jié)構(gòu)碳的同素異型體2026/1/303教學(xué)內(nèi)容—理實(shí)交融3.2教學(xué)內(nèi)容微觀結(jié)構(gòu)對(duì)性能的影響(微觀結(jié)構(gòu)）瀝青超顯微結(jié)構(gòu)（原子力掃描電鏡照片）2026/1/303教學(xué)內(nèi)容—理實(shí)交融3.2教學(xué)內(nèi)容微觀結(jié)構(gòu)對(duì)性能的影響(亞觀結(jié)構(gòu)）聚合物改性瀝青亞微觀結(jié)構(gòu)2026/1/303教學(xué)內(nèi)容—理實(shí)交融3.2教學(xué)內(nèi)容微觀結(jié)構(gòu)對(duì)性能的影響(宏觀結(jié)構(gòu)）瀝青混合料宏觀結(jié)構(gòu)2026/1/303教學(xué)內(nèi)容—理實(shí)交融3.2教學(xué)內(nèi)容（2）道路材料基本技術(shù)性質(zhì)基本工程性能/技術(shù)指標(biāo)：抗壓強(qiáng)度、磨耗率、壓碎值、馬歇爾穩(wěn)定度、軟化點(diǎn)等耐久性：道路工程材料在形成荷載及自然因素的作用下，其使用性能將發(fā)生衰減。主要包括疲勞（車輛荷載作用下）和老化（自然因素作用下）工藝性：工藝性是指材料適合與按一定工藝要求加工的性能。工藝性是選擇材料和確定設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)必須考慮的重要因素?；疚锢硇阅?技術(shù)指標(biāo)：常用的物理指標(biāo)-物理常數(shù)（密度、空隙率、孔隙率）與吸水率等。2026/1/303教學(xué)內(nèi)容—理實(shí)交融3.2教學(xué)內(nèi)容（3）道路工程材料性能測(cè)評(píng)試驗(yàn)方法評(píng)價(jià)指標(biāo)試驗(yàn)技能壓碎值試驗(yàn)針入度試驗(yàn)（4）道路材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范中國(guó)：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)美國(guó)：ASTM美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)AASHTO美國(guó)各州公路與運(yùn)輸工作者協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)英國(guó)：BS標(biāo)準(zhǔn)日本：JIS標(biāo)準(zhǔn)2026/1/303教學(xué)內(nèi)容—理實(shí)交融3.2教學(xué)內(nèi)容（5）材料設(shè)計(jì)理論與方法主要包括：碎石材料級(jí)配設(shè)計(jì)、瀝青混合料設(shè)計(jì)、水泥混凝土設(shè)計(jì)根據(jù)工程特點(diǎn)、交通量、車輛特征、氣候條件等實(shí)際需要，設(shè)計(jì)各種道路工程材料配比及施工工藝公路鋪面材料橋梁鋪面材料跑道鋪面材料2026/1/304教學(xué)計(jì)劃—教學(xué)相長(zhǎng)4.1教學(xué)目標(biāo)熟悉常用原材料、混合料基本性質(zhì)、技術(shù)指標(biāo)掌握常用混合料組成設(shè)計(jì)原理與方法4.2教學(xué)方法多媒體課堂教學(xué)自建線上課程學(xué)習(xí)4.3課時(shí)安排實(shí)驗(yàn)課現(xiàn)場(chǎng)/虛擬教學(xué)討論課翻轉(zhuǎn)課堂了解道路材料常規(guī)測(cè)試技術(shù)具備解決工程技術(shù)問題的能力總34課時(shí)，17周實(shí)驗(yàn)教學(xué)4學(xué)時(shí)，2周討論課4學(xué)時(shí)，2周課外答疑討論（線上/線下）2026/1/304教學(xué)計(jì)劃—教學(xué)相長(zhǎng)4.4教學(xué)進(jìn)度周教學(xué)內(nèi)容1緒論（道路工程材料發(fā)展歷程/教學(xué)內(nèi)容/考核方法）2第一章石料與集料（石料性質(zhì)/技術(shù)指標(biāo)）3

中秋放假4第一章石料與集料（集料/級(jí)配理論/設(shè)計(jì)方法）5第二章瀝青材料（技術(shù)性質(zhì)/技術(shù)指標(biāo)/測(cè)試方法）6

國(guó)慶放假7第二章瀝青材料（瀝青種類/化學(xué)組成/膠體結(jié)構(gòu)）8第二章瀝青材料（乳化瀝青/改性瀝青/其他特種瀝青）9第三章瀝青混合料（混合料類型/強(qiáng)度機(jī)理及影響因素）周教學(xué)內(nèi)容10第三章瀝青混合料（路用性能/技術(shù)指標(biāo)/測(cè)試方法）11第三章瀝青混合料（混合料設(shè)計(jì)原理、方法與指標(biāo)，SMA等）12實(shí)驗(yàn)課1：集料與瀝青（集料密度、篩分、壓碎值；瀝青基礎(chǔ)指標(biāo)）13實(shí)驗(yàn)課2：瀝青混合料（瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)、配合比設(shè)計(jì)）14討論課1（先進(jìn)道路工程材料-新材料、新技術(shù)、新方法、新工藝）15第四章水泥與石灰（礦物組成/技術(shù)性質(zhì)/道路水泥）16第五章水泥混凝土（技術(shù)性質(zhì)/技術(shù)指標(biāo)/測(cè)試方法）17第六章半剛性基層材料（類型/強(qiáng)