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道路建筑材料教案学习情境一 绪论 岩石与集料性能检测与分析学习目标：掌握评价砂石材料技术性质的主要指标，学会检验砂石材料技术性质的方法，学会应用级配理论设计矿质混合料配合组成的方法。
教学内容：砂石技术性质，矿质混合料配合组成重点难点：砂石材料的技术性质和技术要求，以及矿质混合料的级配理论和组成设计方法， 同时对矿渣集料也作简要介绍。
情境导入：砂石材料广泛应用于水泥混凝土、沥青混凝土以及道路与桥梁施工中。
教学单元一 岩石的技术性质及应用按照不同的用途，砂石材料可分为岩石、集料和矿质混合料。
一、岩石的技术性质岩石的技术性质，主要从物理性质、力学性质和化学性质三方面进行评价。
（一）物理性质岩石的物理性质包括:物理常数（如真实密度、毛体积密度和孔隙率等）、吸水性（如吸水率、饱水率）和抗冻性。
1、物理常数岩石的物理常数是岩石矿物组成结构状态的反映，它与岩石的技术性质有着密切的关系。
岩 （1）用t ρ表示。
st sm V ρ=（2）毛体积密度。
用字母b ρ表示。
sb s n im V V V ρ=++（3）孔隙率。
100V n V=⨯ 2、吸水性岩石的吸水性是岩石在规定条件下吸收水分的能力。
（1）吸水率1100a m mw m-=⨯ （2）饱和吸水率 2100sa m mw m-=⨯ 3、抗冻性主要因浸入其孔隙的水，结冰后体积膨胀，对孔壁产生的应力所致。
另外，冻融时的温差应力，亦产生破坏作用。
抗冻性良好的材料，其耐水性、抗温度或干湿交替变化能力、抗风化能力等亦强 （二）力学性质如抗拉、抗压、抗剪、抗折强度，还应具备如抗磨光、抗冲击和抗磨耗 1、单轴抗压强度 PR A= 2、磨耗性岩石抵抗撞击、剪切、摩擦121100m m Q m -=⨯ （三）化学性质 酸性、碱性及中性。
二、道路和桥涵用石料制品 （一）道路路面建筑用石料制品 1、高级铺砌用的整齐块石 2、路面铺砌用半整齐石块 3、铺砌用不整齐块石 4、锥形块石教学单元二 集料技术性质及应用 分为粗集料和细集料两类 一、细集料的技术性质 1、物理常数物理性质：表观密度，堆积密度，紧装密度，空隙率，含水率，砂中有害杂质含量 （1）表观密度 （2）堆积密度 （3）紧装密度 （4）含水率 （5）孔隙率 2、级配①分计筛余百分率 ii m a M=⨯100 ②累计筛余百分率 12i i A a a a =++⋯+ ③通过百分率 100i i P A =- （3）粗细程度2345611()5100x A A A A A A M A ++++-=-粗砂：x M =3.7～3.1 中砂：x M =3.0～2.3 细砂：x M =2.2～1.6 二、粗集料的技术性质 包括物理性质和力学性质 1、物理性质 （1）物理常数①表观密度 ss nm V V αρ=+ （2-8） ②毛体积密度粗集料的毛体积密度是在规定条件下，单位毛体积（包括材料实体、闭口孔隙和开口孔隙）的质量。
实验三：集料的筛析和级配试验一、实验目的测定粗集料(碎石、砾石、矿渣等)、细集料(天然砂、人工砂、石屑)、矿粉的颗粒组成，对沥青混合料及基层用粗、细集料必须采用水洗法试验。
二、试验原理集料中各组成颗粒的分级和搭配称为级配，级配通过筛分试验确定。
筛分试验就是将集料通过一系列规定筛孔尺寸的标准筛，测定出存留在各个筛上的集料质量，根据集料试样的质量与存留在各筛孔尺寸的集料质量，就可求得一系列与集料级配有关的参数分计筛余百分率、累计筛余百分率、通过百分率。
三、预习要求1、理解级配的概念，了解试验原理。
2、了解试验仪器的用法，掌握集料的筛分试验方法。
四、实验仪器1、试验筛：根据需要选用规定的标准筛。
2、摇筛机。
3、天平或台秤：粗集料要求感量不大于试样质量的0.1％；细集料要求称量1000g，感量不大于0.5g；矿粉要求感量不大于0.1g。
4、其它：盘子、铲子、毛刷、搪瓷盘、橡皮头研杵等。
5、烘箱：能控温在105℃±5℃。
五、实验内容（1）粗集料筛分试验试验准备：按规定将来料用分料器或四分法缩分至表3-1要求的试样所需量，风干后备用。
根据需要可按要求的集料最大粒径的筛孔尺寸过筛，除去超粒径部分颗粒后，再进行筛分。
表3-1筛分用的试样质量1、沥青混合料及基层用粗集料水洗法试验步骤1.1取一份试样，将试样置105℃±5℃烘箱中烘干至恒重，称取干燥集料试样的总质量(m3)，准确至0.1％。
注：恒重系指相邻两次称取间隔时间大于3h（通常不少于6h)的情况下，前后两次称量之差小于该项试验所要求的称量精密度。
下同。
1.2将试样置一洁净容器中，加入足够数量的洁净水，将集料全部淹没，但不得使用任何洗涤剂、分散剂或表面活性剂。
1.3用搅棒充分搅动集料，使集料表面洗涤干净他细粉悬浮在水中，但不得破碎集料或有集料从水中溅出。
1.4根据集料粒径大小选择组成一组套筛，其底部为0.075㎜标准筛，上部为2.36㎜或4.75㎜筛。
矿质混合料的配合比设计方法矿质混合料的配合比设计方法有数解法和图解法两大类，两类设计方法均需要在两个已知条件的基础上进行：第一个条件是各种集料的级配参数；第二个条件是根据设计要求、技术规范或理论计算，确定矿质混合料目标级配范围。
本节介绍数解法中的试算法、规划求解法，以及图解法中的修正平衡面积法。
一、数解法数解法的基本原理是将几种已知级配的集料j 配制成满足目标级配要求的矿质混合料M ，混合料M 在某一筛孔i 上的颗粒是由这几种集料提供的。
混合料的级配参数由式（4-38）或式（4-39）确定。
)()()(i j i j i M X a a ⨯=∑ （4-38） )()()(i j i j i M X P P ⨯=∑ （4-39）式中：)(i M a —矿质混合料在筛孔i 上的分计筛余百分率（%）)(i j a —某一集料j 在筛孔i 上的分计筛余百分率（%） )(i M P —矿质混合料在筛孔i 上的通过百分率（%） )(i j P —某一集料j 在筛孔i 上的通过百分率（%）)(i j X —某一集料j 在矿质混合料中的质量百分率（%）将已知集料的级配参数和矿质混合料的目标级配参数代入式（4-38）或式（4-39），可以建立数个方程，方程的个数等于标准筛的个数，然后可以用正则方程法求解，也可以用试算法或规划求解法确定各个集料的用量。
（1）试算法设计步骤采用试算法求解，需要已知各个集料和矿质混合料的分计筛余百分率。
以三种集料为例，介绍试算法的求解步骤。
1）基本计算方程的建立 设有A 、B 、C 的三种集料在某一筛孔i 上的分计筛余百分率分别为)(i A a 、)(i B a 、)(i C a ，欲配制成矿质混合料M ，混合料M 中在相应筛孔i 上的分计筛余百分率设计值为)(i M a 。
假设A 、B 、C 三种集料在混合料中的比例分别为X 、Y 、Z ，由此得式（4-40）和式（4-41）： X +Y +Z =100 （4-40） X ·)(i A a +Y ·)(i B a +Z ·)(i C a =)(i M a （4-41）2）基本假定在矿质混合料中，某一粒径的颗粒是由一种集料提供的，在其它集料中不含这一粒径的颗粒。
