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1、1第一章 砂石材料2主要内容主要内容1.1 石料石料1.2 集料集料1.3 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计1.4 小结与习题小结与习题3学习任务学习任务掌握掌握 粗细集料毛体积密度、表观密度的实验操作方法及计粗细集料毛体积密度、表观密度的实验操作方法及计算过程；筛分实验及集料级配计算方法；矿料级配类型算过程；筛分实验及集料级配计算方法；矿料级配类型及其特点；集料级配表示方法；级配曲线的绘制方法；及其特点；集料级配表示方法；级配曲线的绘制方法；熟悉熟悉 集料划分方法、粗细集料最大粒径和公称最大粒区集料划分方法、粗细集料最大粒径和公称最大粒区别；针片状颗粒定义；级配概念；砂细度判定方法；
2、别；针片状颗粒定义；级配概念；砂细度判定方法；了解了解 粗集料及砂的技术性质要求、粗集料力学性质定义粗集料及砂的技术性质要求、粗集料力学性质定义及力学性质内容；砂中有害物质的类型及检测；及力学性质内容；砂中有害物质的类型及检测；41.1 石料石料1.石料定义石料定义 在建筑结构工程中，所使用的石料通常指由在建筑结构工程中，所使用的石料通常指由天然岩石天然岩石经机械加经机械加工制成的，或者由直接开采得到的具有工制成的，或者由直接开采得到的具有一定形状一定形状和和尺寸尺寸的石料制品。的石料制品。2.石料的岩石学特征石料的岩石学特征岩岩石石学学特特性性造岩矿物造岩矿物：具有一定化学成分和结构特性的天
3、然化合物或单具有一定化学成分和结构特性的天然化合物或单质，简称质，简称矿物矿物，由一种或两种以上的矿物组成不同的，由一种或两种以上的矿物组成不同的岩石岩石。岩石分类岩石分类：根据成岩条件分为岩浆岩、沉积岩、变质岩根据成岩条件分为岩浆岩、沉积岩、变质岩常见岩石种类常见岩石种类&岩石的酸碱性岩石的酸碱性道路建筑材料道路建筑材料砂石材料砂石材料52.石料的物理学特征石料的物理学特征物理学性质物理常数物理常数：主要指石料主要指石料密度密度和和孔隙率孔隙率，此类常数能直接影响到，此类常数能直接影响到石料的力学性质，是将石料用于混合料配合比设计的参数之一。石料的力学性质，是将石料用于混合料配合比设计的参数
4、之一。吸水性吸水性：石料吸水能力的大小，用石料吸水能力的大小，用吸水率吸水率和和饱水率饱水率形式表示；形式表示；耐候性耐候性：石料在饱水状态下，能够经受反复冻结和融化而不破石料在饱水状态下，能够经受反复冻结和融化而不破坏，并不严重降低强度的能力；坏，并不严重降低强度的能力；道路建筑材料道路建筑材料砂石材料砂石材料6物理常数物理常数孔隙率：孔隙率：石料孔隙体积石料孔隙体积/石料总体积百分率；石料总体积百分率；真实密度真实密度 t表观密度表观密度a毛体积密度毛体积密度h密度密度吸水性吸水性吸水率吸水率饱水率饱水率抗冻性抗冻性直接冻融法直接冻融法硫酸纳法硫酸纳法 这些物理性质具体表现，在一定程度上都
5、与这些物理性质具体表现，在一定程度上都与石料的孔隙率石料的孔隙率有相应的关系。当有相应的关系。当孔隙率高，特别是与外界相通且较粗大的开口孔隙发达时，使石料的表观密度和毛孔隙率高，特别是与外界相通且较粗大的开口孔隙发达时，使石料的表观密度和毛体积密度减小，相应的吸水性加大，抗冻性能变差。因此石料物理指标可在一定程体积密度减小，相应的吸水性加大，抗冻性能变差。因此石料物理指标可在一定程度上预测石料一些工程性质的好坏，认知石料力学性质的表现。度上预测石料一些工程性质的好坏，认知石料力学性质的表现。道路建筑材料道路建筑材料砂石材料砂石材料73.石料的力学性质石料的力学性质 石料在工程应用中，所表现出的
6、抗压、抗剪、抗弯拉强度的能石料在工程应用中，所表现出的抗压、抗剪、抗弯拉强度的能 力，以及抵抗荷载冲击、剪切和摩擦作用的能力。实践中石料的这一力，以及抵抗荷载冲击、剪切和摩擦作用的能力。实践中石料的这一 性质常用性质常用抗压强度抗压强度和和磨耗率磨耗率两项指标来表示。两项指标来表示。4.石料的化学性质石料的化学性质：沥青酸性沥青酸性+碱性石料碱性石料=粘附性好；石料酸碱性用粘附性好；石料酸碱性用SiO2%表征；表征；SiO2%：碱性：碱性65%;5.石料的技术标准石料的技术标准 根据石料所属岩石类型，将石料分成四大类；依据石料的根据石料所属岩石类型，将石料分成四大类；依据石料的抗压抗压强度强度
7、的高低和的高低和磨耗率磨耗率的大小将每种类型岩石划分成四个等级。的大小将每种类型岩石划分成四个等级。重点：重点：1.石料的物理常数有哪些，怎么计算石料的物理常数有哪些，怎么计算?2.简述道路工程用石料的分类和分级方法简述道路工程用石料的分类和分级方法?道路建筑材料道路建筑材料砂石材料砂石材料标准标准81.2 集料集料1.定义：定义：笼统的说集料就是笼统的说集料就是粒状粒状石质材料。石质材料。2.集料分类：集料分类：分类总分类：总分类：包括天然砂、人工砂、卵石、碎石，另有工业冶金矿渣包括天然砂、人工砂、卵石、碎石，另有工业冶金矿渣集料形成的过程不同：集料形成的过程不同：分为卵石分为卵石(又称砾石
8、又称砾石)和碎石和碎石粒径大小的不同：粒径大小的不同：分为粗集料和细集料分为粗集料和细集料 粗细粒径的界限粗细粒径的界限：水泥混凝土水泥混凝土4.75mm，沥青混凝土，沥青混凝土2.36mm，大于或等于，大于或等于 该尺寸的颗粒为粗集料，余为细集料。该尺寸的颗粒为粗集料，余为细集料。最大粒径最大粒径：集料最大粒径和集料公称最大粒径集料最大粒径和集料公称最大粒径 重要但又容易重要但又容易引起混淆的概引起混淆的概念念 标准筛标准筛道路建筑材料道路建筑材料砂石材料砂石材料93.集料的物理性质集料的物理性质物理性质物理性质物理常数物理常数集料的级配集料的级配颗粒形状和表面特征颗粒形状和表面特征含泥量和
9、泥块含量含泥量和泥块含量物物理理常常数数密度密度1.表观密度、毛体积密度、毛体积密度与石料相应密度在概念表观密度、毛体积密度、毛体积密度与石料相应密度在概念 上相同，仅在实际的密度测定方法上有所区别。上相同，仅在实际的密度测定方法上有所区别。2.表干密度：又称作表干密度：又称作饱和面干毛体积密度饱和面干毛体积密度 3.装填密度：装样方法不同可为装填密度：装样方法不同可为堆积密度、振实密度和捣实密度堆积密度、振实密度和捣实密度 空隙率：集料在某种装填状态下的空隙体积空隙率：集料在某种装填状态下的空隙体积(含开口孔隙含开口孔隙)占装填体积的占装填体积的百分率百分率 粗集料的骨架间隙率粗集料的骨架间
10、隙率VCADRC：通常指：通常指4.75mm以上粗集料颗粒间的空隙以上粗集料颗粒间的空隙体积的百分含量。其大小用于确定混合料中细集料和结合料的数量，体积的百分含量。其大小用于确定混合料中细集料和结合料的数量，评评价集料的骨架结价集料的骨架结构。构。细集料的棱角性：由在一定条件下测定的空隙率表征。细集料的棱角性：由在一定条件下测定的空隙率表征。道路建筑材料道路建筑材料砂石材料砂石材料10道路建筑材料道路建筑材料砂石材料砂石材料集料的级配：集料的级配：级配是指集料中各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况。级配对水泥混凝土及级配是指集料中各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况。级配对水泥混凝土及沥青混合料的强度
11、、稳定性及施工和易性有着显著的影响，级配设计也是水泥混沥青混合料的强度、稳定性及施工和易性有着显著的影响，级配设计也是水泥混凝土和沥青混合料配合比设计的重要组成凝土和沥青混合料配合比设计的重要组成部分。部分。集料的颗粒形状与表面特征集料的颗粒形状与表面特征：集料的形状和表面特征将影响集料颗粒间的内摩阻力、集料颗粒与结集料的形状和表面特征将影响集料颗粒间的内摩阻力、集料颗粒与结合料粘结性及吸附性等方面。合料粘结性及吸附性等方面。1.理想集料颗粒形状是球状或立方体。不取用理想集料颗粒形状是球状或立方体。不取用扁平、薄片、细长状的颗粒。扁平、薄片、细长状的颗粒。针片状颗粒的定义：针片状颗粒的定义：最
12、大长度与厚度之比大于最大长度与厚度之比大于3的颗粒。的颗粒。2.集料表面特征指集料的集料表面特征指集料的粗糙程度和孔隙特征粗糙程度和孔隙特征。表面粗糙的集料颗粒有较显著的摩阻力，同时也会影响集料的施工和易性；表面粗糙的集料颗粒有较显著的摩阻力，同时也会影响集料的施工和易性；粗糙且有吸收水泥浆和沥青轻组分的孔隙特征的集料与结合料的粘结能力较强。粗糙且有吸收水泥浆和沥青轻组分的孔隙特征的集料与结合料的粘结能力较强。11含泥量和泥块含量：含泥量和泥块含量：存在于集料中或包裹在存在于集料中或包裹在集料颗粒表面的集料颗粒表面的泥土泥土水泥的水化速度水泥的水化速度集料与水泥集料与水泥(或沥青或沥青)间的粘
13、结能力间的粘结能力 混合料的整体强度和耐久性混合料的整体强度和耐久性降低降低 妨碍妨碍影响影响限制含量限制含量4.粗集料的力学性质粗集料的力学性质(1)压碎值压碎值 指按规定的方法测得石料抵抗压碎的能力，也是集料强度的相对指指按规定的方法测得石料抵抗压碎的能力，也是集料强度的相对指标，用以鉴定集料品质。压碎值是对石料的标准试样在标准条件下进行标，用以鉴定集料品质。压碎值是对石料的标准试样在标准条件下进行加荷，测试石料被压碎后，标准筛上筛余质量的百分率。加荷，测试石料被压碎后，标准筛上筛余质量的百分率。(2)磨光值磨光值(PSV)反映石料抵抗轮胎磨光作用能力的指标。该值越大，表明集料的抗磨反映石
14、料抵抗轮胎磨光作用能力的指标。该值越大，表明集料的抗磨光性能越好。采用加速磨光机磨光石料，并用摆式磨擦系数测定仪浊得光性能越好。采用加速磨光机磨光石料，并用摆式磨擦系数测定仪浊得的磨光后集料的磨擦系数。的磨光后集料的磨擦系数。道路建筑材料道路建筑材料砂石材料砂石材料12(3)冲击值冲击值(LSV)反映石料抵抗冲击荷载的能力。该值越小，表明集料的抗冲击性能越反映石料抵抗冲击荷载的能力。该值越小，表明集料的抗冲击性能越好。由于路表集料直接承受车轮荷载的冲击作用，这一指标对道路表层好。由于路表集料直接承受车轮荷载的冲击作用，这一指标对道路表层用集料非常重要。用集料非常重要。(4)磨耗值磨耗值(AAV
15、)确定石料抵抗表面磨损的能力，适用于对路面抗滑表层所用集料抵抗确定石料抵抗表面磨损的能力，适用于对路面抗滑表层所用集料抵抗车轮磨耗值。该值越小，表明集料的抗磨耗能力越好。车轮磨耗值。该值越小，表明集料的抗磨耗能力越好。重点：重点：1.石抖的主要物理常数与集料的主要物理常数有哪几项石抖的主要物理常数与集料的主要物理常数有哪几项?它们之间有何异同它们之间有何异同?2.什么是集料的装填密度什么是集料的装填密度?什么是松装密度什么是松装密度?什么是紧装密度什么是紧装密度?3.压碎值、磨耗值、磨光值及冲击值分别表征粗集料的什么性质，对路面压碎值、磨耗值、磨光值及冲击值分别表征粗集料的什么性质，对路面 工
16、程有何实用意义工程有何实用意义?道路建筑材料道路建筑材料沥青材料沥青材料规范中规范中磨光值磨光值仅作为参考，仅作为参考，其他三个值有其他三个值有要求要求13 矿质混合料矿质混合料就是能够满足级配要求的各种粒径材料的集合体，简称矿就是能够满足级配要求的各种粒径材料的集合体，简称矿料。确定几种集料混合时各自比例的过程就是料。确定几种集料混合时各自比例的过程就是矿料的组成设计。矿料的组成设计。1.集料级配的表示方法集料级配的表示方法2.集料级配曲线集料级配曲线一、矿料的级配一、矿料的级配二、矿料配合比设计方法二、矿料配合比设计方法 矿料配合比设计就是根据实际工程中现有的各种集料的级配参数（即矿料配合比设计就是根据实际工程中现有的各种集料的级配参数（即筛分结果），针对设计要求或技术规范要求，采用一定的方法确定各规格筛分结果），针对设计要求或技术规范要求，采用一定的方法确定各规格集料在合成矿料中所占有比例的操作过程。集料在合成矿料中所占有比例的操作过程。1.3 矿料的级配组成矿料的级配组成道路建筑材料道路建筑材料砂石材料砂石材料141.集料级配的表示方法集料级配的表示方法筛分试验筛分试验细集料的
