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02讲—砂石材料技术性质

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第二章砂石材料(谷风教育)

第二章砂石材料(谷风教育)
破坏现象：缺棱 掉角 松散
一次冻融循环：20±5℃、4～5小时
-15℃（毛细孔） 4小时 常温：融解
要求：一月份气温低于-10℃必作；
证明具有足够抗冻性的石料可不做。
参考资料#
11
（3）耐候性 浸泡20h
5次
②坚固性：评定岩石试样经饱和硫酸钠溶液多次浸泡 与烘干循环后，不发生显著破坏或强度降低的性质。
W吸=｛（M2－M1）/ M1｝×100
(2-4)
式中：W吸—— 岩石吸水率(％) M1 —— 岩石试件烘干至恒量时的质量(g) M2 —— 岩石试件吸水至恒量时的质量(g)
参考资料#
8
（2）吸水性
饱水率：岩石饱水率是在室内常温(202℃)和真空 抽气(抽至真空度为残压2．67kPa)后的条件下，岩石 试件最大吸水的质量占烘干岩石试件质量的百分率。 测定方法采用真空抽气法。因为当真空抽气后占据 岩石孔隙内部的空气被排出，当恢复常压时，则水即 进入具有稀薄残压的岩石孔隙中，此时水分几乎充满 开口孔隙的全部体积，所以，饱水率大于吸水率。饱 水率的计算方法与吸水率相同。
② 搁板式（洛杉矶法）：试样为～5000g有级配的集料， 加入钢球12个φ48mm， ～ 5000g。转速30～33r/min， 转500转
参考资料#
16
① 耗时长达5h以上 ② 试件尺寸单一（50～75mm），与路用实际情况不符合 ③ 石料间相互作用，不同性质石料的磨耗率相差不大
图1-3 双筒式磨耗仪示意图
参考资料#
5
（1）物理常数
毛体积密度：岩石在规定条件下，单位毛体积(包
括矿质实体和孔隙体积)质量。毛体积密度用ρh表
示：
h
Vs
ms Vi Vn

道路工程材料 第一章 砂石材料

道路工程材料 第一章 砂石材料

例题：1-1
2. 矿质混合料的组成设计
矿质混合料颗粒级配应满足的基本要求： 1、最小空隙率：即使不同粒径的各级矿质集料按 一定的比例搭配后，应有最大密实度。
2、最大磨擦力：各级矿质集料在进行比例搭配时 ，应使各级集料排列紧密，形成一个多级空间骨架 结构，且具有最大的摩擦力。 矿质混合料组成设计内容：
a
ms vs vn
测定方法
⑵毛体积密度
定义：粗集料单位毛体积的质量 表达式：
ms b vs vn vi
测定方法
ห้องสมุดไป่ตู้
⑶ 堆积密度
定义：单位体积物质颗粒的质量。 补充定义 表达式：
ms vs vn vi vv
测定方法： 自然堆积密度、振实密度、捣实密度 、
。
Y=100-（X+Z）
⑷ 校核
（二）图解法
因目前工程单位用的较多的是图解法 又称修正平衡而积法，是目前工程单位用的较多的一 种方法。 步骤 ： 1、绘制级配曲线图
图1-8 图解法用级配曲线坐标图
2、确定各种集料的用量比例：两线相叠、两线相 接、两线相离。
图1-9 组成集料级配曲线和要求
3、校核 需要对矿料的合成级配进行校核，当超出级配 范围时，应调整各集料的用量。
指标： 抗冻标号 直接冻融法 抗冻标号越大 抗冻性越好
根据石料能抵抗的冻融循环次数，将石料分为5、10、15、 25、50等等级。
抗冻标号：根据所能经受得冻融循环次数分
坚固性快速方法
2、力学性质
1）单轴抗压强度：（无侧限抗压强度）
定义：规定的试件在达到极限破坏时，单位面积上所承 受的压力 用于评定岩石强度、划分石料等级 2）磨耗性 定义：岩石抵抗撞击、边缘剪切和摩擦等联合作用的性能 试验方法：

砂石材料_图文

砂石材料_图文

粗集料的吸水率可按下式计算:
式中：wx—粗集料的吸水率； m1—烘干后的试样与容器的总质量，g； m2—吸水至恒重的试样与容器的总质量，
g； m3—容器的质量，g；
2）集料粒径与筛孔
**最大粒径
这是一个较为重要但又容易引起混淆的概念，集料的最大 粒径这一概念由两个不同定义构成，即集料最大粒径和 集料公称最大粒径。
2）饱水率
• ——在试件强制饱和条件下，岩 石试件的最大吸水质量占烘干石 料试件质量的百分率。
• 计算方法与吸水率相似，但饱水 率＞吸水率（由于使用强制饱和 试件）。
式中： ——岩石饱和吸水率； m——岩石试件烘干至恒量时的质量，g； m2——岩石试件强制吸水至恒量时的质量，g。
饱水系数:
它是评价岩石抗冻性的一种指标，保水系数越大，说 明常压下吸水后留余的空间有限，岩石愈容易被冻胀 破坏 岩石的吸水率和饱和吸水率能有效的反岩石微裂隙的发 育程度，可用来判断岩石的抗冻性和风化等性能。
m1——装入磨耗机的试样质量，g； m2——试验后洗净烘干的试样质量，g。
（三）化学性质
（1）石料化学性质
酸性岩石：SiO2 > 65% 石料按SiO2的含量划分为：中性岩石： SiO2=52%～65%
碱性岩石：SiO2 < 52%
（2）石料与沥青粘附性测定方法
按照我国现行标准，可采用水煮法和水浸法。 *分光光度法
在沥青混合料中，粒径＞2.36mm（以方孔筛计 ）
细集料：
在水泥混凝土中，粒径＜4.75mm（以方孔筛计）
在 （混 天合 然料 砂、中人起工填砂充和作石用屑）在沥青混合料中，粒径＜2.36mm（以方孔筛计）
1.粗集料的技术性质
（1）物理性质

道路建筑材料__第一章_砂石材料

道路建筑材料__第一章_砂石材料

的变化不老化、不劣化的抵抗能力。
检测试验：
JGJ E41-2005《公路工程石试验规程》 T0241-1994 抗冻性试验：石料在浸水条件下，经多次 冻结与融化作用后测定试件的质量损失以及单轴饱水抗 压强度的变化。（指标：冻融系数、质量损失率和外观 变化） T0241-1994 坚固性试验：石料经多次饱和硫酸盐溶液 浸泡与干燥作用后，测定试样质量损失的变化。(指标： 质量损失率)
意义：测定岩石试件在单轴压缩应力条件下的轴向及径向应
变值，据此计算岩石的弹性模量和泊松比。 测试方法：将石料制成规定圆柱体标准试件后采用电阻应变 仪或千分表进行测定。
（一）石料的技术性质—力学性质
3）劈裂强度（T0223-1994）
意义：岩石的抗拉能力较弱，并且在工程实践中拉断破坏是
工程岩体的主要破坏方式之一，因此需对其进行测定。
C. 闭口孔隙
孔隙体积：V0=Vi+ Vn
固体物质（体积为Vs）
材料在自然状态下总体积V=Vs+ V0
石料组成结构外观示意图
一、岩石的技术性质
2
.岩石的技术性质
物理性质、力学性质、化学性质
（1）物理性质： 物理常数（真实密度、毛体积密度、孔隙率） 吸 水 性 （吸水率、饱和吸水率） 抗 冻 性 （耐候性、腐蚀性）
（一）石料的技术性质—化学性质
3）化学性能—酸碱性 决定因素：氧化硅和氧化钙在岩石组份中比例的多少决定了 石料的酸碱性。 分类： ①酸性岩 SiO2>65%（例花岗岩、石英岩等）
②中性岩 SiO2含量在52%~65%
③碱性岩 SiO2<52%（例石灰岩、玄武岩等）
选择石料时应考虑岩石的酸碱性对沥青与岩石粘结的影响

道路建筑材料课件——砂石材料

道路建筑材料课件——砂石材料

（1）物理常数 一、岩石的技术性质
1）真实密度 定义： 岩石的真实密度(简称密度)是岩石在规定条件(105±5℃烘干至恒 重，温度20±2℃)下，烘干岩石矿质单位体积(不包括开口与闭口孔隙)的 质量。计算公式：
t
ms Vs
测定方法：
采用“密度瓶法”
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第一节 砂石材料的技术性质
一、岩石的技术性质
R p A
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第一节 砂石材料的技术性质 一、岩石的技术性质
岩石的抗压强度是岩石力学性质中最重要的一项指标，它是岩石强 度分级和岩性描述的主要依据。
影响岩石单轴抗压强度的因素：1、岩石本身（如矿物组成、结构 构造及含水状态等）2、试验条件（试件形状、大小、高径比及加工精 度、加荷速率）。
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第一节 砂石材料的技术性质 一、岩石的技术性质
(2)磨耗性 磨耗性是岩石抵抗摩擦、撞击的性能。以磨耗率表示。我国现行
《公路工程岩石试验规程》(JTG E41—2005)规定岩石的磨耗试验方法 与粗集料的磨耗试验方法相同，采用洛杉矶式磨耗试验。
Q m1 m2 100 m1
岩石磨耗性是岩石力学 性质的另一个重要指标。
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第一节 砂石材料的技术性质 二、集料的技术性质和技术要求
定义： 集料是指在混合料中起骨架或填充作的粒料，包括岩石天然风化而
成的砾石(卵石)和砂等以及岩石经人工轧制的各种尺寸的碎石。 分类：工程上一般将集料分为粗集料和细集料两种：在水泥混凝土中， 粗集料是指粒径大于4.75mm的碎石、砾石和破碎砾石等，粒径小于 4.75mm(方孔筛)者称为细集料，在沥青混合料中，粗集料是指粒径大于 2.36mm的碎石、破碎砾石、筛选砾石和矿渣等。粒径小于2.36mm(方孔 筛)者称为细集料。

道路建筑材料第一章砂石材料的技术性质讲课教案

道路建筑材料第一章砂石材料的技术性质讲课教案

料在该粒径的含量aA(j)和aB(j)均等于零。可得：
aC(j)·Z = aM(j)
即C料在混合料中的用量：
Z aM ( j) •100 aC( j)
(3)计算B料在矿质混合料中的用量
由式(1-20)和式(1-21)求得A料和C料在 混合料中的含量X和Z后，由式(1-19)即 可得：
Y=100-(X+Z)
的百分率。饱水率较吸水率为大。饱水 率的计算方法与吸水率相似。
3)耐候性
抗冻性:采用直接冻融法。将石料加工为规则的 块 状 试 样 ， 在 常 温 条 件 下 (20±5℃) ， 采 用 逐 渐浸水的方法，使开口孔隙吸饱水分，然后置 于负温(-15℃)的冰箱中冻结4h，最后在常温条 件下融解，如此为一冻融循环。采用质量损失 百分率表征其抗冻性。此外，抗冻性亦可采用 未经冻融的石料试件抗压强度与冻融循环后的 石料试件抗压强度比值(称为耐冻系数)表示。
细度模数愈大，表示细集料愈粗。砂的 粗度按细度模数可分为下列三级：
μf=3.7～3.1为粗砂； μf=3.0～2.3为中砂； μf=2.2～1.6为细砂。
第二节 矿质混合料的组成设计
一、矿质混合料的级配理论和级配曲线范围 (一)矿质混合料的级配理论 1．级配曲线 (1)连续级配 这种由大到小，逐级粒径均有，
(1)最大密度曲线公式 根据上述理论，当矿 质混合料的级配曲线为抛物线时，最大密度理 想曲线可用颗粒粒径(d)与通过量(P)表示如式 (1-15)：
p2=kd
（1-15）Biblioteka 当颗粒粒径d等于最大粒径D时，则通过量 p=100％。即d=D时，p=100。
当希望求任一级颗粒粒径d的通过量p时，可用 式(1-16)代入式(1-15)得：

第二章-砂石材料

第二章-砂石材料

范围：设计连续和间断级配
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第二章 砂石材料
2.3.2 矿质混合料的组成设计方法
目前矿质混合料组成设计主要有数解法和图解法两类；
1.数解法——试算法：
(1) 假设：
自学图解法
① 设A、B、C三种集料在混合料M中的用量比列分别为x、y、z，则：
x+y+z=100 ② 设M中某一级粒径i所需Mi，则三种集料中该粒径的含量分别为 aAi、 aBi 、aCi，则：
aAi×x+ aBi×y +aCi×z=aMi
35
(2) 计算步骤
第二章 砂石材料
36
第二章 砂石材料
2. 配合比设计工程实例
37
第二章 砂石材料
38
总结
1. 密度：
真实密度：
t

ms Vs
t

ms
ms m水中重
表1观.质密量度对：比：a 表 V干sm质sV量n >烘干质量a >m水s 中mm重s水中重
Lj

m1 m2 m1
100 %
硫酸钠浸泡20h， 105℃烘箱烘4h，如此循 环规定次数；测定实验前 后试件质量
有条件者均采用直接冻融
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第二章 砂石材料
2. 力学性质
确定石料等级的两项指标抗压强度和磨耗性；
(1) 单轴抗压强度fcm： 试件：立方体(50mm)or圆柱体(d×h=50×50mm)
2. 级配 定义：指集料中各组成颗粒的分级和搭配。 标准筛孔(集料的标准尺寸)：方孔筛 75、63、53、37.5、31.5、26.5、19、16、13.2、9.5、 4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15、0.075mm；

(2) 石料技术性质

(2) 石料技术性质
第一章
砂石材料
砂石材料：经人工开采的岩石或再经轧制而得到的碎石、 石屑等以及由地壳上层的岩石经自然风化得到的松散粒料如天 然砂砾。砂石材料可以直接铺筑路面或砌筑各种桥梁结构物， 但更多的是作为矿质集料来配制无机结合料稳定土、水泥混凝 土、砂浆和沥青混合料。
2019/3/20
1
第一节 砂石材料的技术性质
厚度不小于20cm，宽度为 厚度的1.5~2.0倍，长度为 厚度的1.5~3.0倍。 桥涵基础。
块石
料石
按其表面平整程度分为粗 砌筑拱圈、纪念碑和石 柱等。 料石和细料石两种。粗料 石：表面凹凸不大于10mm 细料凹凸不大于5mm。
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名称 特 点 规 格 尺 寸 用 途
片石
由爆破或人工开采直接 得到的不规则的石料。
由成层岩石中打眼放炮 开采获得。形状大体方 正，无尖角，有两个较 大的平行面，边角可不 加工。 人工或机械开采的较规 则的六面体或其它形状 经过加工琢凿而成。有 三对平行面。
最小边长15cm，体积不小 砌筑挡土墙、护坡、边 于0.01m3，重量30Kg以上。 沟和混凝土基础等。
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2)吸水性
吸水性：石料在水中吸收水分并把水分保留在材料内部的性质。 主要与石料的孔隙率值大小和孔隙特征有关。采用吸水率和饱水率两项 指标来表征。 吸湿性：在空气中吸湿和还湿的性质，用含水量表示。空气潮湿时，吸 湿性；空气干燥时，还湿性。 (1)吸水率：在常温（20℃±2℃）常压下，石料试件最大的吸水质量占石 料试件干燥时质量的百分率。
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2、力学性质
一般的力学性质：抗压、抗拉、抗剪和抗弯强度等。 强度：材料在外力作用下抵抗破坏的能力。 路用性能特殊要求的力学性质：抗磨光、抗冲击、抗磨耗。 1) 单轴抗压强度R：

砂石材料

砂石材料

土木工程系
18
第三章 砂石材料
3、其他性质 （1）坚固性 （2）针片状 粗集料中细长的针状颗粒与扁平的片状颗粒。
影响：针片状颗粒是一种有害颗粒，由于它过于细长 或扁平，因此，施工中很容易折断，增大集料空隙， 影响混合料的技术性质。 测定方法：规准仪法 ——适于水泥混凝土用粗集料
游标卡尺法——适于沥青混合料用粗集料
观点：矿质混合料的级配曲线愈接近抛物线，则其密度愈大。
当矿质混合料的级配 曲线为抛物线时，具有最 大密实度。
理想最大密度 级配曲线
最大密度级配曲线公式： 可用矿料颗粒粒径（d）与通过量（p）表示 。
p2 kd ①
式中：d ——矿质混合料各级颗粒粒径，mm；
p ——各级颗粒粒径集料的通过量，%；
k ——常数。 当 d=D时，p=100%，代入①式，得
土木工程系
24
① 分计筛余百分率（ai）
——各号筛的筛余量除以试样总量的百分率。
ai
mi M
100
② 累计筛余百分率（Ai） 大于的概念
——某号筛的分计筛余百分率和大于
某号筛的各筛分计筛余百分率之总和。
Ai a4.75 a2.36 ai ai
③ 质量通过百分率（Pi） 小于的概念
Pi 100 Ai
堆 积 体毛 积体
积表 观 体 积
闭口孔隙Vn 矿质实体Vs、Ms
土木工程系
11
第三章 砂石材料
①毛体积密度=矿质实体质量/毛体积
f
ms
vs vn vi
②表观密度=矿质实体质量/表观体积
a
ms vs vn
③饱和面干密度=矿质实体表干质量/毛体积
土木工程系
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高校高等职业教育《建筑工程材料与检测》教学课件 第2章 砂石材料

高校高等职业教育《建筑工程材料与检测》教学课件 第2章 砂石材料

的筛余质量
Q磨
m1 m2 m1
100
3.耐久性
▪ 耐候性：目前主要考虑抗冻性，常用抗冻性标号表 示，测定经过冻(-15 ℃,4h)、融(20±2 ℃,4h)循环， 质量损失不超过5%，抗压强度不超过25%的次数。
▪ 一般认为，抗冻系数>75%，质量损失率小于2%的 未抗冻性好的岩石。
▪ 大开口孔隙越多、亲水性和可溶性矿物含量越高， 岩石的抗冻性越低。
公称量大 方孔 75 63 37.5 31.5 26.5 19 16 9.5 4.75 粒径
（mm） 圆孔 80 63 40 31.5 25 20 16 10 51
试样质量不少于 10 8 5 （kg）
4 2.5 2 1 1 0.5
有关参数计算 ①通过0.075筛孔的集料含量 ②分计筛余百分率 ③累计筛余百分率 ④通过百分率
第二节 集料（骨料）
▪ 课题:集粒的技术性质 ▪ 教具用品: 相关试验仪器 ▪ 教学目的:了解集料的各项技术性质及测定方
法 ▪ 重点难点:集料的级配、表观密度及装填密度
一、骨料的分类
▪ 按颗粒的大小来分:粗骨料和细骨料 ▪ 按来源来分: 天然骨料和人工骨料
一、粗集料的技术性质
主要有表观密度、堆积密度、空隙率、含水率、颗粒 级配、粗细程度、含泥量、针片状颗粒含量、有害物质、 坚固性、强度和碱活性等。
1、含水率
含水状态：干燥状态、气干状态、饱和面干状态和湿润状 态。 在实验室试配中，多采用干燥状态； 在实际工程中，多采用气干状态。
2 颗粒级配 粗集料中各组成颗粒的分级和搭配成为级配：
集配好的骨料，各级粒径材料搭配的比例较为合适，总体 的空隙率较小。
级配通过筛分试验确定 （1）筛分试验标准及取样量

(2) 石料技术性质-精选文档

(2) 石料技术性质-精选文档

2019/2/19
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二、道路和桥梁用石料制品
(一） 道路路面建筑用石料制品 1.高级铺砌用整齐块石 2.路面铺砌用半整齐块石 3.铺砌用不整齐块石 4.锥形块石 （二）桥梁建筑用石料制品 1.片石 2.块石 3.方块石 4.粗料石 5.细料石 6.镶面石
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常用石料制品的特点、规格尺寸和用途
砂石材料:天然石料、人工轧制的集料和工业冶金矿渣。 一、 石料的技术性质和技术要求 （一）石料的技术性质 石料的技术性质：物理性质、化学性质、力学性质和工艺性质。 1.物理性质 1) 物理常数
开口孔隙
m0
开口孔隙
Vi
V0
闭口孔隙
闭口孔隙
M
ms
矿质实体
Vn
矿质实体
Vs
V
2019/2/19 石料组成结构外观示意图
名称 特 点 规 格 尺 寸 用 途
片石
由爆破或人工开采直接 得到的不规则的石料。
由成层岩石中打眼放炮 开采获得。形状大体方 正，无尖角，有两个较 大的平行面，边角可不 加工。 人工或机械开采的较规 则的六面体或其它形状 经过加工琢凿而成。有 三对平行面。
最小边长15cm，体积不小 砌筑挡土墙、护坡、边 于0.01m3，重量30Kg以上。 沟和混凝土基础等。
t
=M/Vs
测定方法：比重瓶法和李氏比重瓶法。
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(2）毛体积密度ρ
h
毛体积密度ρ h：石料在规定的条件下，单位毛体积的质量。作 用是估算砌体或结构物的自重。
h
m M S V V V V s n i
式中：ρ h ——石料的毛体积密度（g/cm3）； ms——石料矿质实体的质量（g）； Vs——石料矿质实体的体积（cm3）; Vi——石料开口孔隙的体积（cm3）; Vn——石料闭口孔隙的体积（cm3）。源自2019/2/197

第二章 砂石材料

第二章 砂石材料

课 时 授 课 计 划
课时分配：2 节 课 题 第三节 骨料——粗骨料 了解骨料的分类 掌握粗骨料的技术要求 掌握矿质混合料的配合比设计 粗骨料级配及力学性质 矿质混合料配合比设计 一、粗骨料——石子 二、矿质混合料的级配理论 1）最大密度曲线——富勒理论 2）级配范围曲线——泰波公式 编写日期： 2013 年 8 月 18 日 第四节——矿质混合料
4.砂的坚固性 （1）天然砂的坚固性是将试样在饱和硫酸钠溶液经 5 次浸渍后，检验其 质量损失，以此判定砂的坚固性。 （2）人工砂 人工砂采用压碎指标试验法进行检测。 各粒级试样质量损失百分率 Pi
Pi
G1 G2 100 % G1
式中：Pi——各粒级试样质量损失百分率(%)； G1——各粒级试样试验前的质量(g)； G2——各粒级试样试验后的筛余量(g)。 4.碱活性骨料反应 （1）定义：当水泥或混凝土中含有较多的强碱(Na2O Ka2O)物质时，可能 与含有活性二氧化硅的骨料反应，这种反应称为碱-骨料反应。 （2）结果：导致混凝土内部产生局部体积膨胀，甚至使混凝土结构产生 膨胀性破坏。 （3）措施：碱活性检验；使用低碱水泥，碱含量＜0.6%；掺入粉煤灰， 避免碱骨料反应，节约水泥
式中：m2——试验后 2mm 筛上烘干石料试样质量； m1——试验前烘干石料试样质量。 三、石料的质量标准 1. 分类：按照成岩条件、风化程度等 ① 岩浆岩类（火成岩） ② 石灰岩类（沉积岩） ③ 砂岩与片麻岩类（变质岩） ④ 砾石岩（天然风化） 2. 分级指标：饱水抗压强度和磨耗率 I 最坚强 II 坚强 III 中等坚强 IV 较软
最大吸水质量 吸水率（保水率）＝ 干燥试样质量
（3） 、耐候性（抗冻性） ：石料在水饱和状态下，能经受 反复冻融而不破坏，并不严重降低强度的能力 ①直接冻融法 （冻融循环试验： -15℃冰冻 4h←→常温融解） Fn 循环若干次(15、25、50 次) ◇质量损失：质量损失不超过 5% m2——试验后烘干石料质量 m1 m 2 Q冻＝ 100 % m1——试验前烘干石料质量。 m1 ◇强度损失：强度降低不大于 25％，耐冻系数＞0.75 R—未经冻融循环试验时石料饱水抗压强度 R Rfr 100 % R Rfr—经冻融循环试验时石料饱水抗压强度

砂石材料技术性质

砂石材料技术性质

在研究孔隙对岩石性能影响的时候，不仅仅要考 虑岩石的孔隙率，而且要分析孔结构的特点，即 孔隙大小、形态和分布等情况。例如：孔隙率大 的岩石，其吸水性不一定就大。
岩石的孔隙率是表示岩石空隙性（包括孔隙性和 裂隙性）的物理参数，反映了岩石裂隙的发育程 度，而且能够间接反映岩石的力学性质。例如： 相同矿物组成的岩石，孔隙率越大，强度越低。
作用，引起岩石内部组织结构的破坏。
3.变质岩 根据原岩的不同，一般将变质岩分为两大类：变
质作用作用于岩浆岩，形成的变质岩称为正变质 岩；变质作用作用于沉积岩，生成的变质岩称为 副变质岩。沉积岩形成变质岩后，其建筑性能有 所提高，如石灰岩和白云岩变质后得到的大理岩， 比原来的岩石坚固耐久；而岩浆岩经变质后产生 片状构造，性能反而下降，如花岗岩变质后成为 片麻岩则易于分层剥落、耐久性差。
路工程岩石试验规程》（JTG E41—2005）规定
采用自由吸水法测定岩石的吸水率。
（2）饱和吸水率
岩石饱和吸水率是在强制条件下（煮沸饱和 或真空抽气，真空压力100KPa），岩石试 样最大吸水质量与烘干岩石试件质量之比， 以百分率表示。
《公路工程岩石试验规程》（JTG E41— 2005）规定采用煮沸法或真空抽气法测定 岩石饱和吸水率。由于使用强制饱和试件， 使水分几乎充满岩石开口空隙的全部体积， 因此，岩石的饱和吸水率比吸水率高。
吸水率、饱和吸水率能有效地反映岩石微 裂隙的发育程度，可用来判断岩石的抗冻 性和抗风化性能。
吸水率与饱和吸水率之比称为饱水系数， 用KW表示。
它是评价岩石抗冻性的一种指标。一般来 说，岩石的饱水系数为0.5～0.8，饱水系 数愈大，说明常压下吸水后留余的空间有 限，岩石愈容易被冻胀破坏，抗冻性差。

第三章 砂石材料

第三章 砂石材料

17
12
6
设计级配中值曲线 纵坐标通过量取10cm,横坐标筛孔尺寸取15cm
C、 绘制图框并作对角线(为设计级配中值)； D、 确定纵坐标： 通过百分率(％) 。 E、 确定横坐标：筛孔尺寸位置，根据设计级 配中值，在图上由P→对角线→d，确定筛 孔尺寸位置。 （2）将各种集料的级配(通过量)绘在图 中 （3）确定各集料的用量
X
M ( 4.75) 29 .5 100 49 % A( 4.75) 60
Z
M ( 0.0.75) 17 .5 100 21 % A( 0.0.75) 83 .3
Y=100-（X+Y）=100-49-21=30% 3、校核,如果校核结果不符合级配范围，应调整配合比进行 试算，逐步接近，直至达到要求，确实不能符合级配要 求，应调整或增加集料品种。计算过程见下表。

3.2 集料的级配和组成设计

一、级配对混合料的影响： 矿料的级配组成影响到水泥混凝土或沥青混 合料的强度、耐久性和施工和易性，原因是 级配直接决定矿料的密实度和矿料颗粒间内 磨阻力。
1.在混合料中是以结合料（水泥或沥青）来填充集料 的空隙并包裹集料。所以，集料空隙越大，填充集 料颗粒空隙所需的结合料越多；集料的总表面积越 大，包裹集料颗粒所需的结合料越多。从节约结合 料的角度考虑，最好采用空隙较小，总表面积也较 小的集料。
48.5
58.5 66.5 75.0 79.0 82.5 100.0
19.0
10.0 8.0 8.5 4.0 3.5 17.5
2、图解法（修正平衡面积法）是目前工程 单位用的较多的一种方法，（适用于由3
种以上的多种集料进行组配） 1)设计步骤: （1）绘制级配曲线图 A、绘制图解法坐标图（纵坐标为常坐标，横 坐标为对数坐标）。 B、计算设计级配范围中值，确定相应横坐标 中值。

第二章 砂石材料

第二章 砂石材料
高级铺砌用整齐块石 路面铺砌用半整齐块石 铺砌用不整齐块石 锥形块石
2、桥梁建筑所用岩石主要制品
片石
块石
方块石
粗料石
细料石
镶面石
赵州桥
四、石料的技术要求
技术分级：路用石料按技术性质分为四级
名称：按造岩矿物成分、含量及组织结构命名。 在饱和水状态下的力学性质分为四级： ① 最坚强 ② 坚强 ③ 中等坚强 ④ 较弱软 主要力学性质：抗压强度、磨耗率。
例：集料粒径从大变小，总表面积增大。
①设正方体边长为10cm， 那么它的表面积为： S1=10×10×6=600cm2
②该正方体一分为二， 那么它的总表面积为： S2=10×10×4+10×5×8 =800cm2
③正方体一分为四。 ④正方体一分为八。 那么它的总表面积为： 那么它的总表面积为： S3=10×5×16+5×5×8 S4=5×5×48=1200cm2 =1000cm2 总结：相同体积的集料粒径变小， ———总表面积增大。
单位：MPa
f sc
f max A0
极限破坏荷载 受压面积
影响石料抗压强度的因素
内因：材料的矿物成分
结构和构造
外因：试件尺寸
加荷速率
湿度等
2、力学性质
（2）磨耗性：
定义：石料抵抗撞击、剪切、摩擦综合作用的性 能。 试验方法两种：
洛杉矶式磨耗试验（搁板式—标准方法） 狄法尔式磨耗试验 （双筒磨耗）
标准砂
水泥混凝土组成材料用
测水泥胶砂 强度用
3、粗度：粗度是评价砂粗细的一种指标。 用细度模数表示，是各号筛的累计筛余 百分率之和除以100之商。 “%”不代入计算 公式：
Mx
A2 A3 A4 A5 A6 5 A1 100 A1
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（2）沥青路面粗集料压碎试验
Q m=m1/m0×100％
m0 试验前试样质量 m1 试验后通过3mm筛孔的细集料质量
交通工程专业 38
第一章 石料与集料
2．磨光值 磨光值是反映石料抵抗轮胎磨光作用能力的指标，它
是采用加速磨光机磨光石料，并用摆式磨擦系数测定仪测
得的磨光后集料的磨擦系数。用高磨光值的石料来铺筑道
26
第一章 石料与集料
（5）粗集料骨架间隙率
指4.75mm以上粗集料在捣实状态下颗粒间的空隙 体积百分含量。
其大小用于确定混合料中细集料和结合料的数量，并 评价集料的骨架结构。
VCA = ( 1-
ρc ρa
) * 100%
ρc
水泥混凝土用粗集料振实密度，沥青混合料用捣实密度
ρa
交通工程专业
粗集料表观密度或毛体积密度。
交通工程专业 19
第一章 石料与集料
（一）物理常数
（1）表观密度 集料的表观密度是指在规定条件下，集料单位表观
体积（矿质实体体积＋闭口孔隙体积）
a
=
ms vs vn
=
m va
交通工程专业 20
第一章 石料与集料
（2）表干密度 集料的表干密度又称作饱和面干毛体积密度，它的计
算体积与毛体积密度相同，但计算质量为集料颗粒的 表干质量（饱和面干状态，包括了吸入开口孔隙中的 水），由下式计算。
s
= Vs
ma Vn Vi
体积：矿质实体＋闭口孔隙体积＋开口孔隙体积
交通工程专业 21
第一章 石料与集料
（3）装填密度 装填密度根据装样方法的不同可为堆积密度、振实密度或 捣实密度。该密度是指烘干集料颗粒矿质实体的单位装填 体积（包括集料颗粒间空隙体积、集料矿质实体及其闭口、 开口孔隙体积）的质量，按下式计算。
交通工程专业
Q磨
=
m1 m2 m1
100
3
第一章 石料与集料
②狄法尔法磨耗试验
试验要求： （1）碎石：75 mm、50mm、2mm标准筛；
砾石：50mm、35mm、25mm、2.5mm标准筛。
（2）转动速率： 30－33r/min，旋 转10000转。
Q磨
=
m1 m2 m1
100
交通工程专业 4
石料矿质实体包 括孔隙（闭口、 开口孔隙）体积 在内的单位毛体 积的质量
单位毛体积 集料颗粒矿质实体
（包括集料矿 的单位装填体积
质实体体积及 （包括集料颗粒间
全部孔隙体积） 空隙体积、集料矿
的饱和面干质 质实体及全部孔隙
量
体积）的质量
计算公式 主要用途
交通工程专业
t
=
ms Vs
a
=
ms Vs Vn
27
第一章 石料与集料
（6）细集料的棱角性
细集料的棱角性由在一定条件下测定的空隙率表 征。天然砂、人工砂、石屑等细集料的棱角性对沥青 混合料的内摩擦角和抗流动性变形能力及对水泥混凝 土的和易性有显著影响。当空隙率大时，细集料有较 大的内摩擦角。
U
= ( 1-
ρc ρs
) * 100%
ρc
细集料的装填密度
由自然风化、流水搬运、分选、堆积形成的 粒径小于4.75mm的岩石颗粒；
山砂、河砂、湖砂、海砂等，不包括软质岩 石、风化岩石颗粒。
交通工程专业 8
第一章 石料与集料
（2）人工砂： 经除土处理的机制砂、混合砂的统称。
机制砂： ——由机械破碎、筛分制成的粒径小于
4.75mm的岩石颗粒；不包括软质岩石、风化岩 石颗粒。 混合砂：
规定，路用石料按其所属岩石类型分为四类，每一类 石料又按其抗压强度及磨耗率指标分为四个等级。
Ⅰ级——最坚强的岩石 Ⅱ级——坚强的岩石 Ⅲ级——中等坚强的岩石 Ⅳ级——较软的岩石
交通工程专业 6
交通工程专业 7
第一章 石料与集料
一、集料
概述： 由不同粒径矿质颗粒组成的混合料。
1．集料分类 （1）天然砂：
交通工程专业 30
课堂练习
例1： 经试验测得某石料试样在空气中重80g,封蜡后
空气中重86g,水中重48 g，孔隙率为11 %。试计 算该试样的毛体积密度是多少？真实密度是多少？ (蜡的密度为0.93g/cm3 )
交通工程专业 31
课堂练习
解： V=(86-48)/1-(86-80)/0.93=38cm3-6/0.93=31.55 cm3
（2）桥梁工程： 70±2mm立方体
交通工程专业
R= P A
2
第一章 石料与集料
2、磨耗率：
指石料抵抗撞击、边缘剪力和磨擦等联合作用的能力。
①洛杉矶试验法
试验要求： （1）2mm（圆孔筛）或 1.7mm(方孔筛) （2）钢球：直径46.8mm， 质量390－445g （3）回转速率：30－ 33r/min
第一章 石料与集料
两种方法比较： （1）狄法尔试验采用单一粒径试验，与实际使用情况
不符，等级级差较小且费时； （2）两种方法对石料施加的作用效果与石料在道路结
构中实际经受的磨耗作用有较大差别；
交通工程专业 5
第一章 石料与集料
（三）、石料的技术标准
《公路工程石料试验规程》（ JTG E41－2005 ）
交通工程专业 14
第一章 石料与集料
交通工程专业 15
第一章 石料与集料
交通工程专业 16
摇筛机
交通工程专业
标准砂筛
筛盖 4.75mm 2.36mm 1.18mm 600um 300um
150um 筛底
17
二、集料物理性质
集料的质量与体积的 关系见图所示：
交通工程专业 18
第一章 石料与集料
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 进行加荷，测试石料被压碎后，标准筛通过质量 的百分率。
压碎指标仪
交通工程专业 37
第一章 石料与集料
（1）水泥混凝土粗集料压碎试验
Qa=(m0-m1)/m0×100％
m0 ——试样质量 m1 ——试验后2.36mm筛上的筛余质量
确定石料、 水泥及矿 粉的密度， 计算石料 的孔隙率 和混合料 的配合比
确定粗细 集料的密 度，用于 混合料的 配合比和 空隙率的 计算
h
=
Vs
ms Vn
Vi
计算石料的孔隙 率和集料的骨架 间隙率
s =
ma
Vs Vn Vi
=
ms
Vs Vn Vi Vv
可用于集料 计算集料的空隙 磨耗值计算 率
积吸水率. 交通工业 35
第一章 石料与集料
二、集料的力学性质
在结构层或混合料中，粗集料起骨架作用，应具 备一定的强度、耐磨、抗磨耗和抗冲击性能等， 这些性能用压碎值、磨光值、磨耗值和冲击值等 指标表示。
交通工程专业 36
第一章 石料与集料
1．压碎值 压碎值是指按规定的方法测得石料抵抗压碎的
交通工程专业 10
第一章 石料与集料
2．粗细集料粒径的界限
工程上以粒径的大小为界，通常将集料分粗集料 及细集料；
沥青混合料用集 料粗细界限尺寸 为2.36mm
水泥混凝土用集料 的粗细界限尺寸为 4.75mm
交通工程专业 11
第一章 石料与集料
3．最大粒径 这是一个较为重要但又容易引起混淆的概念，集 料的最大粒径这一概念由两个不同定义构成，即 集料最大粒径和集料公称最大粒径。
=
ms
Vs Vn Vi Vv
体积： 矿质实体＋闭口孔隙体积＋开口孔隙体积＋空隙体积
交通工程专业 22
实验方法
交通工程专业
捣实密度
直径25mm 钢筋
23
第一章 石料与集料
（4）空隙率 空隙率是指集料在某种装填状态下的空隙体积（含开口孔 隙）占装填体积的百分率，按下式计算。
n = Vv Vi 100 % Vf
a ——集料的表观密度,g/cm3。
小结：石料和集料涉及多种密度，现将这些密度归纳在下表中。
交通工程专业 25
第一章 石料与集料
密度类型 定义
表
真密度
石料矿 质实体 单位真 实体积 的质量
砂石材料密度概念小结
表观密度 毛体积密度
表干密度
装填密度
石料矿质 实体包括 闭口孔隙 在内的单 位表观体 积的质量
PSV＝PSVra＋49－PSVbra
图中：m____集料的总质量（g）； m0____集料中矿质实体质量（g）； ms____集料中孔隙及空隙部分的质量（g）； V____集料的总体积（cm）； Vs____集料中矿质实体的体积（cm）； Vn____集料中闭口孔隙的体积（cm）； Vi____集料中开口孔隙的体积（cm）； Vv____集料中空隙的体积（cm）； V0____集料中孔隙的体积（cm）；
交通工程专业
Ρs
细集料毛体积密度。
28
第一章 石料与集料
（二）集料的颗粒形状与表面特征 1、颗粒形状
理想的形状：接近球体或立方体；当扁平、薄片、细长的颗粒含量高时，
交通工集程专料业 空隙率会增加，有损和易性及混凝土强度
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第一章 石料与集料
2、表面特征 集料的表面特征主要是指集料表面的粗糙程度及孔隙 特征等，它与集料的材质、岩石结构、矿物组成及其 受到冲刷、受腐蚀程度有关。 表面特征影响： （1）影响集料与结合料的粘结力，从而影响混合料 强度，特别是抗折强度； （2）表面粗糙颗粒间摩擦力大，但影响和易性； （3）表面粗糙、具有吸收水泥浆或沥青中轻质组分 的孔隙特征的集料，与结合料粘结力强；
实际上工程中所指的最大粒径往往是指公称最大 粒径，这一点在今后的应用中要加以区分。