第三章-石料与集料要点PPT课件
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第三章-石料与集料要点PPT课件
片麻岩由花岗岩变质而成岩石种类常用岩石岩浆岩花岗岩表观密度25002800kgm3抗压强度120250mpa孔隙率小吸水率低耐磨性好耐久性高呈灰白色建筑物基础闸坝台阶勒脚路面混凝土骨料设备衬里表观密度29003300kgm3抗压强度200350mpa有较高的耐酸性韧性抗风化性好呈绿色饰面材料混凝土骨料化工设备衬里玄武岩表观密度29003300kgm3抗压强度250500mpa结构细密强度高硬度大颜色较深高强混凝土骨料道路路面沉积岩石灰岩表观密度26002800kgm3抗压强度80160mpa孔隙率和吸水率大耐久性差呈灰白色砌筑基础桥墩墙身阶石及路面混凝土骨料生产石灰和水泥原料由直径0102mm砂粒经天然胶结而成性能波动大抗压强度5200mpa有灰黄褐色白色建筑物基础勒脚墙身衬面踏步变质岩大理岩表观密度26002700kgm3抗压强度100310mpa质地致密而硬度大容易加玫瑰粉红黄红色地面墙面柱面柜台栏杆踏步石英岩由硅质砂岩变质而成结构均匀致密抗压强度250400mpa耐久性能好硬度高加工困难建筑物基础勒脚栏杆踏步可作耐酸材料耐火材料和玻璃的原料片麻岩由花岗岩变质而成垂直于片理的抗压强度为120250mpa沿片理易于开采和加工易风化碎石块石人行道石板3石料的主要化学组成1岩石的化学组成通常以氧化物的形式给氧化硅氧化钙氧化铁氧化铝氧化镁等2石料的酸碱性根据sio2含量分为
（２）桥梁工程
桥用石料以抗压强度为基准，其他力学指标（如抗
拉强度、抗剪强度、抗弯强度等）一般可采用与抗压强 度的大约比值。
抗压强度试验是采用边长为70±2mm的正方体试件， 经吸水饱和后，进行单轴抗压强度试验。
公式：
f sc q
Fm a x A0
2021
33
影响石料抗压强度的主要因素：
• 材料的组成
（２）桥梁工程
桥用石料以抗压强度为基准，其他力学指标（如抗
拉强度、抗剪强度、抗弯强度等）一般可采用与抗压强 度的大约比值。
抗压强度试验是采用边长为70±2mm的正方体试件， 经吸水饱和后，进行单轴抗压强度试验。
公式：
f sc q
Fm a x A0
2021
33
影响石料抗压强度的主要因素：
• 材料的组成
第1章石料和集料
石英岩
21
1.1.2 石料——岩石类型：变质岩
片麻岩（gneiss）:是一种
程度深变质岩，具有片麻状 构造或条带状构造，有鳞片 粒状变晶，主要由长石、石 英、云母等组成，其中长石 和石英含量大于50%，长石 多于石英（如果石英多于长 石，就叫做“片岩”而不再 是片麻岩） 。其结构致密
坚固，是良好的建筑石材。
4
1.1.1 石料——引言
石料主要内容
岩石学特征
技术性质
造
岩
岩
石
矿
分
物
类
典
物
力
型
理
学
岩
性
性
石
质
质
耐
化
久
学 性
性
质
5
1.1.2 石料——岩石学特征：造岩矿物
造岩矿物：是具有一定化学成分和结构特性的天然
化长合石物、或 云花单 母岗质 、岩， 角简闪称石矿、物方。解主石要、造白岩 云汉矿 石白物 、玉： 石石 膏英 、、 黄
玄武岩
备注：根据岩石SiO2含量，岩浆岩可分
为四大类：超基性岩：SiO2＜45%；
基性岩：SiO2=45～52%；中性、碱
性岩：SiO2=52～65%；酸性岩：
SiO2＞65%。
12
1.1.2 石料——岩石类型：岩浆岩.
凝灰岩（tuff）：是一 种火山碎屑或火山灰聚 集而成的岩石，成岩矿 物主要是石英和黏土。 其组成的火山碎屑物质 50%以上是直径小于2 毫米的颗粒，外貌疏松 且多孔，粗糙且有层理 ，颜色多样。用途之一 是作为生产水泥的原料.
（汉白玉）和灰色大理岩居
多，是良好的建筑装饰材料 。
大理岩
23
石料与集料
(1) 建立基本计算方程 (2) 基本假设
(3) 计算
(4) 校核调整
2.图解法设计步骤
(1) 准备工作 筛分并计算各自的通过量百分率、明确设计级配要求 (2) 绘制框图 (3) 确定各集料用量 (4) 合成级配的计算与校核
本章小结
本章介绍了石料的岩石学特征、阐述 石料与集料的主要技术性能及主要评价方
重点：1.石料应具备哪些力学性质，采用什么指标来反映这些性质?
2.简述道路工程用石料的分类和分级方法?
第二节
集
料
概述：笼统的说集料就是粒状石质材料。
总分类：包括天然砂、人工砂、卵石、碎石，另有工业冶金矿渣 分类 集料形成的过程不同：分为卵石(又称砾石)和碎石
粒径大小的不同：分为粗集料和细集料
集 料
层用集料非常重要。
4.磨耗值 ( AAV ) 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。
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?它们之间
有何异同?
2.什么是集料的装填密度?什么是松装密度?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， 对路面工程有何实用意义?
物理常数 百分率 粗集料的骨架间隙率：通常指4.75mm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，评价集料的骨架结构。 细集料的棱角性：由在一定条件下测定的空隙率表征。
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
….a1，…——
各筛的分计筛余百分率，%
(3) 计算
(4) 校核调整
2.图解法设计步骤
(1) 准备工作 筛分并计算各自的通过量百分率、明确设计级配要求 (2) 绘制框图 (3) 确定各集料用量 (4) 合成级配的计算与校核
本章小结
本章介绍了石料的岩石学特征、阐述 石料与集料的主要技术性能及主要评价方
重点：1.石料应具备哪些力学性质，采用什么指标来反映这些性质?
2.简述道路工程用石料的分类和分级方法?
第二节
集
料
概述：笼统的说集料就是粒状石质材料。
总分类：包括天然砂、人工砂、卵石、碎石，另有工业冶金矿渣 分类 集料形成的过程不同：分为卵石(又称砾石)和碎石
粒径大小的不同：分为粗集料和细集料
集 料
层用集料非常重要。
4.磨耗值 ( AAV ) 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。
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?它们之间
有何异同?
2.什么是集料的装填密度?什么是松装密度?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， 对路面工程有何实用意义?
物理常数 百分率 粗集料的骨架间隙率：通常指4.75mm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，评价集料的骨架结构。 细集料的棱角性：由在一定条件下测定的空隙率表征。
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
….a1，…——
各筛的分计筛余百分率，%
道路建筑材料3
ρ
s
式中：AAV----集料的道瑞磨耗值。 m2----磨耗后试件的质量（g）。
m1----磨耗前试验件的质量（g）。 ρs----集料饱和面干密度（g/cm3）。
粗集料磨耗值愈高，表示集料耐磨性愈高。高速公路、一级公路抗滑层用集料磨耗值应 9 不大于14，其它公路不大于16。
第二节 矿质混合料的组成设计
0.30 100.5 20.1 93.2 6.8
0.15 28.5 5.7 98.9 1.1
<0.15 5.5 1.1 100.0 0
Mx =
( A2.36 + A1.18 + A0.6 + A0.3 + A0.15 ) − 5 A4.75 (26.1 + 42.2 + 73.1 + 93.2 + 98.9) − 5 × 8.1 = = 3.19 100 − A4.75 100 − 8.1
或
MX =
A4.75 + A2.36 + A1.18 + A0.60 + A0.30 + A0.15 8.1 + 26.1 + 42.2 + 73.1 + 93.2 + 98.9 = = 3.42 100 100
6
（二）粗集料的技术性质
1）物理常数 （1）表观密度(视密度)：在规定条件下，单位表观体积的质量。 粗集料的测定方法：网篮法和容量瓶法。 （2）毛体积密度：在规定的条件下，集料单位毛体积的质量。 粗集料的毛体积密度的测定方法：网篮法和容量瓶法。 （3）松方密度：包括堆积积密度、振实密度和捣实密度。 粗集料的测定方法：容积升（容量筒）。 2）级配：集料中各组成颗粒的分级和搭配情况。 测定方法：筛分析试验（干筛法和水筛法）。 水筛法，准备两份试样，一份水筛，一份干筛 （1）水洗测定<0.075mm含量，确定0.075mm的通过百分率 ①称出试验前干燥集料总质量m1。②进行水筛，洗去<0.075mm的颗粒，烘干。 ③称取烘干后的质量m2。 ④小于0.075mm的含量 （2）干筛法筛得各筛孔的筛余质量（准确到0.1%） ①分计筛余百率 。 ②累计筛余百分率 。 ③通过百分率 。 3）坚固性：浸入饱和硫酸钠溶液中进行干湿循环试验。
石料与集料
第一篇基础篇第一章石料和集料石料和集料是道路与桥梁建设中用量最大的一种建筑材料，它们可以用作道路与桥梁工程的圬工材料，也是沥青混合料和水泥混凝土中最重要的基本原料。
因此，全面的认识、合理的选择以及正确的使用石料和集料，对于保证道路建筑工程质量有着重要的意义。
1.1 岩石与石料1.1.1岩石分类与鉴别1.岩石的组成及分类岩石是组成地壳及地幔的主要物质，是指在各种地质作用下按一定方式组合而成的矿物集合体。
由单一矿物组成的岩石称为单矿岩，如石灰岩等；由多种矿物组成的岩石称为复矿岩，如花岗岩等。
岩石按其成因可分为沉积岩、岩浆岩和变质岩三大类。
（1）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）。
岩浆岩具有优良的工程性质，在道路工程中用途广泛。
深成岩具有密度大、抗压强度高、吸水性和抗冻性好的优点；火山岩多孔、质轻，是良好的保温建筑材料和水泥混合材料；喷出岩的物理力学性质介于岩浆岩与火山岩之间。
（2）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。
（3）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。
岩石与集料
石 变质岩 结晶氧 英 硅质砂岩 化硅 岩 片 麻 岩 变质岩 花岗岩 石英 长石
矿物的化学组成特性： 矿物的化学组成特性： 1.酸性岩类 1.酸性岩类（ 酸性岩类（sio2含量〉 含量〉65%） 65%） 2.中性岩类 2.中性岩类（ 中性岩类（ sio2含量65%~52% 含量65%~52%） 65%~52%） 3.碱性岩类 3.碱性岩类（ 碱性岩类（ sio2含量<52% 含量<52%） <52%） 石料的物理性质 1.物理常数： 物理常数：密度、 密度、真实密度、 真实密度、毛体积密度、 毛体积密度、表观密度、 表观密度、孔隙率 2.吸水性： 吸水性：吸水率 3.耐候性 3.耐候性： 耐候性：抗冻性、 抗冻性、坚固性 4.放射性 4.放射性
常见岩石： 常见岩石：花岗岩、 花岗岩、正长岩、 正长岩、辉长岩
喷出岩： 喷出岩：岩浆喷出地表， 岩浆喷出地表， 压力、 压力、温度急剧降低时形成 的；
常见岩石： 常见岩石：玄武岩、 玄武岩、安山岩、 安山岩、辉绿岩
火山岩： 火山岩：火山喷发， 火山喷发，岩浆喷到空中急剧冷却而成； 岩浆喷到空中急剧冷却而成；
粗集料的力学性质
A.压碎值： 压碎值：集料在连续增加的荷载下， 集料在连续增加的荷载下，抵抗压 碎的能力， 碎的能力，反映集料的强度。
10分钟加至 00
m1 Cru = × 100% m0 m0 = 试验前试样质量，g m1 = 试验后通过2.36mm筛孔细料质量，g
2.36mm
粗集料的力学性质
片麻岩地貌景观（ 片麻岩地貌景观（变质岩） 变质岩）
花岗岩
常用岩石类型
岩石种 类 花 岗 岩 玄 武 岩 辉长 岩 石 灰 岩 岩类 深 成 岩 喷 出 岩 矿物 石英 长 石 灰石长 石橄榄 石 颜色 灰白 肉红色 灰暗色 结构 密实 质地坚硬 密度 g/cm3 1.51.5-2.8 强度 MPa 100100-300 大—小 100100-500 200200-280 特点 孔隙率小 吸水率低 耐久性好 耐久性好 优质集料 耐久性好 粘土多， 粘土多，抗 冻、耐水差
土木工程材料PPT课件
1.物理性质
石料的物理性质包括：物理常数、吸水性，以及耐候性。
（1）物理常数
石料的物理常数是石料矿物组成结构状态的反映。
三部分组成
矿物实体 闭口孔隙 开口孔隙
1）密度
——石料在规定条件（105土5℃烘干至恒重，温度20℃） 下，单位实体体积（闭口孔隙+矿质实体的体积）的质量。
公式：
t
ms vs
M vs
1）吸水率
吸水率是指在室内常温和大气压条件下，石料试件最大 的吸水质量占烘干（105土5℃干燥至恒重）石料试件质量的 百分率。
W
m2 m1 m1
100
式中：W——石料吸水率，％； m1——石料烘干至恒量时的质量，g；
m2——石料试件吸水至恒量时的质量，g。
2）饱水率
——在内常温（20±2℃）和真空（真空度为2.67kPa）条 件下，石料试件的最大吸水质量占烘干石料试件质量的百分 率。
在空气中称量石料质量， m0=0，ms=M
式中：t——石料的真实密度，g/cm3； ms——石料矿质实体的质量，g； vs——石料矿质实体的体积，cm3。
2）毛体积密度
——指在规定条件下，石料单位毛体积（矿质实体+孔隙的
体积）的质量。
公式：
h
vs
ms vn
vi
M V
式中：h——石料的毛体积密度，g/cm3； ms 、vs——意义同前式； vi——石料开口孔隙的体积，cm3； vn——石料闭口孔隙的体积，cm3。 V——石料的毛体积，cm3。
2.力学性质
——主要讨论确定石料等级的抗压强度和磨耗率两项性质。
（1）单轴抗压强度
石料的工程用途不同，抗压强度的测试方法也不相同。 道路工程、建筑工程用石料的单轴抗压强度按下式计算：
建筑材料第1章(石料与集料)
——蜡封石料在水中的质量
（2）孔隙率
孔隙率是指石料孔隙体积占石料总体积（包括开口孔隙
和闭口孔隙体积）的百分率。
Vn Vi n 100% Vh
（1.4）
n
——石料的孔隙率，%；
Vn ——石料矿质实体中闭口孔隙的体积，cm3 V i ——石料矿质实体中开口孔隙的体积，cm3； Vh ——石料的毛体积（含矿质实体、开口孔隙和 3
R2 ——经历若干次冻融循环作用后，石料试件的饱水抗压强度，MPa。
（2）坚固试验法
又称快速冻融法，是评定石料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能。
试验方法：
烘干石料试件——饱和硫酸钠溶液中浸泡20h——
105 ±5 ℃烘箱中烘烤4h （第一个循环）—— 试样冷却至室温后即开始第2个循环，以后浸泡和烘烤 时间均为4h。 完成5次循环后，有无破坏现象，将试件洗净烘至恒重， 称其质量，用1.9式计算Q值。
2、磨耗性
指石料抵抗冲击、边缘剪切和摩擦的联合作用的能力。
洛杉矶磨耗试验
一定质量一定级配的石料试样和钢球置于搁板式试验 机中，以30～33r/min的转速转动要求次数（500次）后停 止，取出过1.7mm筛称重。
m1 m2 Q磨 100% m1
（1.8）
磨耗率越高，表示其耐磨性愈差。
四、 石料的耐久性
开口孔隙率：
h ni (1 ) 100% a
（1.5）
ni ——石料的开口孔隙率，%；
a ——石料的表现密度，g/cm3；
h ——石料的毛体积密度，g/cm3。
2、吸水性
吸水性是指石料吸水能力的大小。
这一性质用吸水率和饱水率两种形式表示。分别指常温、
道路建筑材料-第三章石料与集料-修改-12-18
B 孔隙率：石料孔隙体积占总体积的百分率
开口孔隙+闭口孔隙所占体 积比
物理意义：
反映石料内部结构松散程 度。孔隙率大，内部结构 松散，强度低，气候稳定 性差，耐久性差
2020/2/29
28
石料的物理性质
2.吸水性：石料吸入水分的能力
评价指标：吸水率和饱水吸水率
wx
m2 m1 m1
100%
吸水：自由吸水48h 饱水：抽真空后饱水
道路建筑材料
第三章：石料与集料
2020/2/29
1
主要内容
• 天然砂石材料概论：造岩矿物、岩石的分 类、常见的岩石
• 石料的技术性质－物理性质、力学性质 • 集料的技术性质－物理性质、力学性质 • 集料的级配与级配理论
2020/2/29
2
一、天然砂石材料概论
石料的岩石学特征 • 1. 造岩矿物 • 2. 岩石的分类 • 3. 常见的岩石类型
2020/2/29
21
石料的主要化学成分
氧化硅 氧化钙 氧化铁 氧化铝 氧化镁 氧化锰 三氧化硫
SiO2 CaO Fe2O3 Al2O3 MgO MnO
SO3
2020/2/29
22
石料的酸碱性
石料分类：二氧化硅SiO2含量
碱性集料
中性集料
（钙质集料）
<52%
52%—65%
石灰岩
辉绿岩
玄武岩 闪长岩
酸性集料 （硅质集料）
>65% 花岗岩 石英岩
2020/2/29
23
2020/2/29
石料的体积组成
m0 M
ms
连通 封闭
开口孔隙 闭口孔隙 矿质实体
第一章石料与集料PPT课件
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
计算石料的孔隙 率和集料的骨架 间隙率
可用于集料 磨耗值计算
装填密度 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 全部孔隙体积） 的质量
计算集料的空隙 率
第43页/共68页
第三节 矿质混合料的组成设 计
互搭配情况。
第32页/共68页
3、集料的颗粒形状与表面特征
⑴ 颗粒形状：蛋圆形、棱角形、针状、片状
➢ 针状：长度大于其平均粒径2.4倍的颗粒 ➢ 片状：厚度小于其平均粒径0.4倍的颗粒
⑵ 表面特征：表面的粗糙程度及孔隙特征等
砾石受压
碎石受压
针片状颗粒的定义：最大长度与厚度之比大于3的颗粒。
第33页/共68页
第一节 石料
授课目的: 了解砂石材料的类别，岩石种类 及其鉴别以及石料的技术性质及其应用。 重点难点: 石料的物理性质、力学性质。
第1页/共68页
第一节 石料
一、石料的岩石学特性 岩石的定义：是指在各种地质作用下按一定方式
组合而成的矿物集合体，是组成地壳及地幔的主要 物质。
第2页/共68页
岩石的分类 ➢根据成岩条件将岩石分成三类
❖ 矿质混合料的级配理论 ❖ 矿质混合料的组成设计
第44页/共68页
矿质混合料的级配理论
级配研究意义： 探讨级配对集料性能——密度和内摩阻力的影响
➢ 最小空隙率：达到最大密实度 ➢ 最大摩阻力：
*增加集料的稳定性和强度； *互相嵌紧、互不干涉，紧密多级空间网络骨架 结构。
第45页/共68页
一、矿质混合料的级配
(毛体积
vs +vn+vi—闭口与开口孔隙)
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用途
花岗岩 岩浆岩 辉率岩
玄武岩
表观密度25002800Kg/m^3、抗压强度 120-250MPa、孔隙率小、 吸水率低、耐磨性好、耐久 性高、呈灰白色
表观密度29003300Kg/m^3、抗压强度 200-350MPa、有较高的耐 酸性、韧性、抗风化性好、 呈绿色
表观密度29003300Kg/m^3、抗压强度 250-500MPa、结构细密、 强度高、硬度大、颜色较深
系数。
Mo＞1表示碱性氧化物多于酸性氧化物，该矿渣称之为：碱性矿渣； Mo=1表示碱性氧化物等于酸性氧化物，该矿渣称之为：中性矿渣； Mo＜1表示碱性氧化物少于酸性氧化物，该矿渣称之为：酸性矿渣
用化学成分分析来评定矿渣的质量是评定矿渣的主要方法.我国国家标准 （GB/T203）规定高炉矿渣质量系数K如下：
2021
18
（2）材料的孔隙率
孔隙率
开口孔隙和 闭口孔隙
碎石、块石、人行道 石板
2021
8
3、石料的主要化学组成
（1）岩石的化学组成通常以氧化物的形式给出。
（氧化硅、氧化钙、氧化铁、氧化铝、氧化镁等）
（2）石料的酸碱性
根据SiO2含量分为：
酸性石料
SiO2 > 65%
中性石料 52%< SiO2 <65%
碱性石料
SiO2<52%
2021
9
3.2 冶金矿渣材料
1.矿渣的主要化学成分及活性
高炉矿渣中主要化学成分： 酸性氧化物（SiO2、Fe2O3等） 碱性氧化物（CaO、MgO等） 中性氧化物（Al2O3） 硫化物（CaS等）
2021
10
1.矿渣的主要化学成分及活性
矿渣的活性——其与水、某碱性溶液或硫酸盐溶液发生化学反应的性质。
碱性系数Mo——矿渣化学成分中碱性氧化物与酸性氧化物之比值Mo，称之为碱性
ρt =ms/Vs
式中：ρt——石料的真实密度（g/cm3）；
ms——石料矿质实体的质量（g）；
Vs——石料矿质实体的体积（cm3）。
2021
16
b、表观密度（视密度）
矿质实体体积+闭 口孔隙体积
指在规定条件下，烘干石料单位表观体积的质量，
V mV a
s
s
n
或
a (msmsm1)w
式中：ρa——石料的表观密度，ｇ／ｃｍ３； ｍs、Ｖs——意义同前；m1试样在水中的质量 Ｖn——石料闭口孔隙的体积，ｃｍ３。
物理常数
可以预测岩石的有关物理和力学性质。 在混合料组成设计计算时，是重要的 原始资料
（1）密度
在规定条件下，烘干石料矿质实体单位体积的质 量。
真实密度、表观密度、毛体积密度
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a. 真实密度ρt
不含孔隙的矿 质实体的体积
指石料在规定的条件（105℃±5℃下烘干至恒重，冷
却至20℃）下，单位真实体积的质量。
第三章 石料与集料
本章主要内容
石料的物理、力学性质、技术标准及评价方法 集料的物理、力学性质、技术标准及评价方法 矿质混合料的级配理论、配合比设计方法
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本章内容要求
理解石料与集料主要技术性能及主要评价方法 与评价指标
了解集料的级配概念和相关理论 掌握矿质混合料的配合比设计方法
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3.1 天然砂石材料概论
1.造岩矿物
矿物具有一定化学成分和结构特征的天然化合物或单质。 主要的造岩矿物： 石 英：结晶的二氧化硅,最坚硬的矿物之一 长 石：结晶的铝硅酸盐，易风化成高岭土 云 母：结晶的、片状的含水铝硅酸盐 角闪石、辉岩、橄榄石：结晶的铁、镁硅酸盐 方解石：结晶的碳酸钙 白云石：结晶的碳酸钙镁复盐 黄铁矿：结晶的二硫化铁
沉积岩 砂岩
由直径0.1-0.2mm砂 粒经天然胶结而成，
性能波动大、抗压强 度5-200MPa，有灰 黄褐色、白色
建筑物基础、勒脚、 墙身、衬面、踏步
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大理岩
表观密度26002700Kg/m^3，抗压强度 100-310MPa，质地致密 而硬度大，容易加工，有
雪白、灰、绿、黑、玫瑰、 粉红、黄、红色
地面、墙面、柱面、 柜台、栏杆、踏步
变质岩 石英岩
由硅质砂岩变质而成，结构
均匀致密，抗压强度250400MPa,耐久性能好，硬 度高、加工困难
建筑物基础、勒脚、
栏杆、踏步，可作 耐酸材料、耐火材 料和玻璃的原料
片麻岩
由花岗岩变质而成，垂直于
片理的抗压强度为120250MPa，沿片理易于开 采和加工，易风化
建筑物基础、闸坝、 台阶、勒脚、路 面、混凝土骨料、 设备衬里
饰面材料、混凝土 骨料、化工设备 衬里
高强混凝土骨料、 道路路面
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石灰岩
表观密度26002800Kg/m^3、抗 压强度80-160MPa、 孔隙率和吸水率大，
耐久性差、呈灰白色
砌筑基础、桥墩、墙
身、阶石及路面、 混凝土骨料、生产 石灰和水泥原料
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2、岩石的分类（根据生成条件，按地质分类法）
(1)岩浆岩（又称火成岩 ） ①深成岩 如：花岗岩、正长岩、辉长岩 ②喷出岩 如：玄武岩、安山岩、辉绿岩
(2)沉积岩 ①碎屑岩 ②粘土岩 ③化学沉积岩 ④生物沉积岩
(3)变质岩 如：片麻岩（由花岗岩变质而成）
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岩石 种类 常用岩石
特点
b)铁和锰分解
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3.3 砂石材料的技术性质和技术标准
1、砂石材料的技术性质
物理性质 力学性质 化学性质
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1、砂石材料的技术性质 物理性质（物理常数、吸水性、抗冻性开口孔隙
m0
Vi
V0
M
闭口孔隙
Vn
ms 矿质实体 Vs
V
2石021料结构的质量与体积关系示意图 14
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c.毛体积密度ρh
表观体积+开口孔隙体积
指石料在规定的条件下，单位毛体积的质量。
h
Vs
mS Vn
Vi
式中： ρh ——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）。
式中：各氧化物表示其质量百分数含量。
质量系数K反映了矿渣中活性组份与低活性、非活性组份之间的比例关系，质量 系数K值越大，矿渣活性越高。
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2.矿渣集料的技术特性
１）物理力学特性 受冷却加工方式的影响
２）化学稳定性 主要是矿渣中的某些成分与水发生化学反应，导致体积变化 a)游离的氧化钙（f-Cao）的消解 通常f-Cao含量小于３％时方可应用于路面结构中。