道路工程材料 第一章 砂石材料.ppt

项目一项目一 砂石材料砂石材料1.砂石材料的技术性质砂石材料的技术性质一、岩石的技术性质一、岩石的技术性质内容提要二、道路与桥涵用岩石制品二、道路与桥涵用岩石制品三、集料的技术性质三、集料的技术性质1、物理性质、物理性质（物理常数、吸水性、耐候性）真实密度：在规定条件下，烘干石料矿质单位体积的质量t=ms/vs=M/Vst 石料的真实密度Ms 矿质实体的质量Vs 矿质实体的体积问题Vs怎样确定？1）物理常数认识石料的组成：矿物实体+孔隙V=VS+VOVS 石料矿质实体的体积VO 石料孔隙的体积 毛体积密度：毛体积密度：在规定条件下，烘干石料包括孔隙在内的单位体积的质量b=M/V=M/（VS+VN+VI）b 石料的毛体积密度M 石料的质量V 石料的总体积 问 题V怎样来测定？孔隙率：孔隙率：孔隙：分类开口孔闭口孔按与外界是否连通分按尺寸分粗大孔细小孔微细孔孔隙特征：指是否与外界连通、指尺寸 孔隙率：孔隙体积占石料总体积的百分率。用n来表示n=（VO/V）100 =（V-VS）/V 100 =1-（VS/v）100 =1-（m/t)/m/h 100 =(1-h/t)100孔隙率是衡量材料密实程度的指标。孔隙对材料性能的影响：孔隙对材料的强度、吸水性、抗冻性、吸音性等均有影响。开口孔多的材料：吸音效果好。声波 材料 反射 穿透 吸收闭口孔多的材料：保温隔热效果好粗大孔：水不易存留、易流出细小孔：水进入以后不易流出2）吸水性）吸水性定义：岩石在规定条件下吸水的能力指标：吸水率、饱水率 、吸水率：岩石吸水率是指在室内常温（202）和大气压条件下，石料试件最大的吸水质量占烘干石料试件质量的百分率。Wa=(m1-m)m、饱和吸水率：在室内常温和真空抽气后的条件下，石料最大吸水的质量占烘干石料试件质量的百分率区别：饱水率是在石料抽至真空的条件下测定的，此时水几乎充满开口孔隙的全部体积。饱水率吸水率影响吸水性的因素：a、孔隙特征、孔隙率 b、岩石的酸碱性 c、矿物成分组织构造3）抗冻性定义：石料在吸水饱和的状态下，抵抗多次冻结和融化作用而不发生显著破坏，同时也不严重降低强度的性质指标：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：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、划分石料等级定义：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：试验方法：洛杉矶式（搁板式）狄法尔式（双筒式）2）磨耗性）磨耗性3、化学性质：（了解）、化学性质：（了解）酸性石料酸性石料 中性石料中性石料碱性石料碱性石料 SiO2 6552SiO265SiO2 52补充内容：补充内容：公路工程建筑用天然石料分为：岩浆岩类 石灰岩类 砂岩和片岩 砾石二二、道路和桥梁用岩石制品、道路和桥梁用岩石制品道路路面建筑用岩石制品：包括直接铺砌路面面层用的整齐块石、半整齐块石和不整齐块石三类；用作路面基层用的锥形块石、片石等。各种岩石制品的技术要求和规格简要分述如下：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.锥形块石桥梁建筑所用岩石主要制品：片石、块石、方块石、粗料石、镶面石等。1片石2块石3方块石4粗料石5细料石6镶面石三、集料的技术性质粗粗集集料料的的技技术术性性质质细细集集料料的的粗粗技技术术性性质质力力学学性性质质粗集料的技术性质粗集料的技术性质1、物理性质、物理性质1）物理常数）物理常数 表观密度表观密度定义：在规定条件下单位表观体积的质量。表达式：测定方法毛体积密度毛体积密度定义：粗集料单位毛体积的质量表达式：测定方法 堆积密度堆积密度定义：单位体积物质颗粒的质量。补充定义表达式：测定方法：自然堆积密度、振实密度、捣实密度、空隙率：空隙率：注意：和孔隙率进行区分。定义：表达式：空隙率是用来衡量集料堆积紧密程度的为了节约水泥：选粗砂。为了节约水泥：选粗砂。2）级配）级配级配：级配：粗集料中各组成颗粒的分级和搭配。级配的目的：级配的目的：为节约水泥和提高强度评价方法：筛分试验（评价方法：筛分试验（见细集料）见细集料）3）坚固性）坚固性2、力学性质、力学性质 压碎值压碎值 按规定的方法测得岩石抵抗压碎的能力也是集料强度的相对指标，用来鉴定集料品质。计算式:磨光值磨光值 反映岩石抵抗轮胎磨光作用能力的指标，它是采用加速磨光机磨光岩石，并用摆式摩擦系数测定仪测得的磨光后集料的摩擦系数。用高磨光值的岩石来铺筑道路路面表层，可以提高路表抗滑能力，保障车辆安全行驶。冲击值冲击值反映岩石抵抗多次连续重复冲击荷载作用的能力试验方法简介 磨耗值磨耗值 石料抵抗撞击、剪切和摩擦等综合作用的性能。按我国现行试验规程规定，石料的磨耗试验采用洛杉矶式磨耗试验进行测定。（二）细集料的技术性质（二）细集料的技术性质1、分类、分类按粒径：按来源:天然砂：天然岩石风化而成（河砂、海砂、山砂、湖砂）人工砂：天然岩石轧碎而成1、物理常数（同粗集料）2、级配：定义：集料各级粒径颗粒的分配情况试验方法：筛分试验仪器：套筛、振筛机u仪器标准筛摇（振)筛机4.75mm0.60mm0.30mm0.15mm1.18mm2.36mmm1m2m4m3m5m6分计筛余(a%)a1=a2=a3=a4=a5=a6=m1/mm2/mm3/mm4/mm6/mm5/m筛分试验 设总质量为m累计筛余(A%)A1=A2=A3=A4=A5=A6=a1a 1+a2a 1+a2+a3a1+a4a1+a5a1+a6 分计筛余：某号筛的筛余量占试样总质量的百分率 累计筛余；该号筛加上大于该号筛的各号筛的分计筛余百分率之和 通过百分率：表示粒径小于某号筛的质量百分率PI=100 AI 例题：各筛剩余砂子适量是：（筛孔从大到小）30 60 70 140 120 70 10 （g)求：分计筛余和累计筛余3、粗度、粗度:衡量总体砂的粗细程度衡量总体砂的粗细程度细度模数：MX=（A0.15+A0.3+A0.6+A1.18+A2.36)-5 A4.75 (100-A4.75)指标：细度模数MX 3.73.1 粗砂 3.02.3 中砂 2.21.6 细砂例题：1-12.矿质混合料的组成设计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：级配理论和级配范围的确定 基本组成的设计方法一、矿质混合料的级配理论（一）级配类型1、连续级配 是采用标准筛对某一混合料进行筛分试验，所得级配曲线平顺圆滑，具有连续性。2、间断级配 是在矿质混合料中剔徐其中一个分级或几个分级而形成的不连续的混合料。图1-3图1-3 连续级配和间断级配曲线比较（二）级配理论1、富勒理论 最大密度曲线理论 最大密度曲线是通过试验提出的一种理想曲线该理论认为“矿质混合料的颗粒级配曲线愈接近抛物线，则其密度愈大”。图1-4 富勒理想级配曲线a）常数坐标；b）半对数坐标2、泰波理论 通常取 n=0.30.6 泰波级配曲线范围图二、级配曲线范围的绘制二、级配曲线范围的绘制 采用半对数坐标即横坐标用对数坐标建立对数坐标的方法：1、先求出各颗粒粒径的对数2、求出各颗粒粒径间的对数间距 ，并计算出各颗粒对数间距的总和3、求出间距系数K4、选定横坐标长度，各颗粒间距5、计算出各颗粒粒径在横坐标上的位置6、确定横坐标，以Pi为纵横坐标，即为对数坐标7、建立好坐标后，画级配范围图1-7 级配范围曲线三、矿质混合料的组成设计方法三、矿质混合料的组成设计方法已知条件：各种集料的筛分结果 按规范要求的级配范围即标准级配（一）试算法 基本原理：试算法适用于2-3种矿料组成的混合料，是最简单的一种方法。试算法的基本原理是，设有几种矿质集料，欲配制某一种一定级配要求的混合料。在决定各组成集料在混合料中的比例时，先假定混合料中某种粒径的颗粒是由某一种对该粒径占优势的集料所组成，而其他各种集料不含这种粒径。如此根据各个主要粒径去试算各种集料在混合料中的大致比例。如果比例不合适，则稍加调整，这样逐步渐进，最终达到符合混合料级配要求的各集料配合比例。1)设A、B、C三种集料在混合料M中的用量比例为X、Y、Z，则X+Y+Z=100 2)又设混合料M中某一级粒径（i）要求的含量为aM(i)，A、B、C三种集料在该粒径的含量为aA(i)、aB(i)、aC(i)。则aA(i)X+aB(i)Y+aC(i)Z=aM(i)2、计算步骤、计算步骤 由假设（1），混合料M中某一级粒径（i）主要由A集料所提供，而忽略其它集料在此粒径的含量，由此可计算出A料在混合料中的用量比例。由假设（2），混合料M中某一级粒径（j）主要由C集料占优势，同理可计算出C料在混合料中的用量比例。由下式可计算出B料在混合料中的用量比例。Y=100-（X+Z）校核（二）图解法（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。例题1-2 例题1-3