第1章砂石材料精.ppt

《第1章砂石材料精.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第1章砂石材料精.ppt（126页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第1章砂石材料第1页，本讲稿共126页目录第一节 石料 岩石的物理、力学性质及技术标准第二节 集料 集料的物理、力学性质及技术标准第三节 矿质混合料的组成设计 矿质混合料的级配、配合比设计方法第2页，本讲稿共126页重点内容：石料的基本状态参数、石料的抗压强度、磨耗率难 点：石料的物理常数要 求：石料的基本状态参数石料与水有关的性质掌握石料的力学性质第一节石料第3页，本讲稿共126页中国现存最早，并且保存良好的是隋代赵州安济桥又称赵州桥。桥为敞间圆弧石拱石拱，净跨37.02m。第4页，本讲稿共126页1.1.造岩矿物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

2、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：结晶的二硫化铁一、石料的岩石学特征一、石料的岩石学特征第5页，本讲稿共126页(1)岩浆岩（又称火成岩岩浆岩（又称火成岩）深成岩深成岩深成岩深成岩 如：花岗岩、正长岩、辉长岩如：花岗岩、正长岩、辉长岩如：花岗岩、正长岩、辉长岩如：花岗岩、正长岩、辉长岩喷出岩喷出岩喷出岩喷出岩 如：玄武岩、安山岩、辉绿岩如：玄武岩、安山岩、辉绿岩如：玄武岩、安山岩、辉绿岩如：玄武岩、安山岩、辉绿岩火山岩火山岩火山

3、岩火山岩 如：火山灰、火山砂、浮石如：火山灰、火山砂、浮石如：火山灰、火山砂、浮石如：火山灰、火山砂、浮石(2)沉积岩沉积岩机械沉积岩机械沉积岩机械沉积岩机械沉积岩化学沉积岩化学沉积岩化学沉积岩化学沉积岩如：石灰岩、砂岩如：石灰岩、砂岩如：石灰岩、砂岩如：石灰岩、砂岩生物沉积岩生物沉积岩生物沉积岩生物沉积岩(3)变质岩变质岩如：片麻岩（由花岗岩变质而成）如：片麻岩（由花岗岩变质而成）如：片麻岩（由花岗岩变质而成）如：片麻岩（由花岗岩变质而成）2、岩石的分类（根据生成条件，按地质分类法）第6页，本讲稿共126页3、常见岩石种类 第7页，本讲稿共126页第8页，本讲稿共126页第9页，本讲稿共12

4、6页第10页，本讲稿共126页4 4、矿物的主要化学组成、矿物的主要化学组成 （1）石料的化学组成通常以石料的化学组成通常以氧化物氧化物的形式给出。的形式给出。（氧化硅、氧化钙、氧化铁、氧化铝、氧化镁（氧化硅、氧化钙、氧化铁、氧化铝、氧化镁等）等）（2 2）道路工程中，石料根据）道路工程中，石料根据SiOSiO2 2含量分为：含量分为：n亲水系数表明石料对水亲和力的大小。亲水系数越大，说明石料与水亲水系数表明石料对水亲和力的大小。亲水系数越大，说明石料与水的结合程度越高，相对应与沥青的结合力就越弱，所以石料的酸碱性直的结合程度越高，相对应与沥青的结合力就越弱，所以石料的酸碱性直接影响到石料和沥

5、青构成的混合料的性质。接影响到石料和沥青构成的混合料的性质。第11页，本讲稿共126页岩石的物理性质：物理常数、吸水性和耐候性。岩石的物理性质：物理常数、吸水性和耐候性。1 1物理常数物理常数反映反映岩石矿物组成结构状态。岩石矿物组成结构状态。2 2吸水性吸水性反映反映岩石在规定的条件下吸水的能力。岩石在规定的条件下吸水的能力。3 3耐候性耐候性反映反映道桥所用的岩石抵抗大气自然因素作用道桥所用的岩石抵抗大气自然因素作用的能力。的能力。二、石料的物理性质第12页，本讲稿共126页1.物理常数（1）密度）密度 在规定条件下，烘干石料矿质实体单位体积的质量。路桥工程所用的石料通常用路桥工程所用的石

6、料通常用真实密度、表观密度和毛体积密度真实密度、表观密度和毛体积密度来来表征。表征。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，是重要的原始资料第13页，本讲稿共126页矿质实体矿质实体闭口孔隙闭口孔隙开口孔隙开口孔隙石 材 的 结 构矿质实体m0msMViVnVsV0Vh石料结构的质量与体积关系示意图 闭口孔隙开口孔隙第14页，本讲稿共126页不含孔隙的矿质实体的体积 a.真实密度真实密度t指石料在规定的条件（指石料在规定的条件（1055下烘干至恒重，冷却下烘干至恒重，冷却至至20）下，单位真实体积的质量。）下，单位真实体积的质量。t=ms/Vs式中：式中：t石料的真实密度（石

7、料的真实密度（g/cm3）；）；ms石料矿质实体的质量（石料矿质实体的质量（g）；）；Vs石料矿质实体的体积（石料矿质实体的体积（cm3）。）。第15页，本讲稿共126页b b、表观密度（视密度）指指在规定条件下，烘干石料单位表观体积的质量，在规定条件下，烘干石料单位表观体积的质量，式中：式中：a a石料的表观密度，石料的表观密度，；s s、s s意义同前；意义同前；m m1 1试样在水中的质量试样在水中的质量 n n石料闭口孔隙的体积，石料闭口孔隙的体积，。或或矿质实体体积+闭口孔隙体积第16页，本讲稿共126页 c.毛体积密度h 指石料在规定的条件下，单位毛体积的质量。指石料在规定的条件下

8、，单位毛体积的质量。式中：式中：h h 石料的毛体积密度（石料的毛体积密度（g/cmg/cm3 3）；）；m ms s石料矿质实体的质量（石料矿质实体的质量（g g）；）；V Vs s石料矿质实体的体积（石料矿质实体的体积（cmcm3 3）;V Vi i石料开口孔隙的体积（石料开口孔隙的体积（cmcm3 3）;V Vn n石料闭口孔隙的体积（石料闭口孔隙的体积（cmcm3 3）。）。表观体积+开口孔隙体积第17页，本讲稿共126页相同点：单位体积的质量相同点：单位体积的质量(m(ms s)不同点：不同点：V=Vi+Vs+Vn V0=Vi+Vs 计算t、a、h 如何测定体积第18页，本讲稿共12

9、6页Vs李氏瓶法不含水溶性石粉排水法含水溶性石粉排油法如煤油Vs+Vn Vs+Vn Vs+Vn+VVs+Vn+Vi i测定方法规则的：用精密量具量取规则的：用精密量具量取不规则的：蜡封法，静水称重不规则的：蜡封法，静水称重法法法法第19页，本讲稿共126页 李氏瓶法：将石料磨细至全部过李氏瓶法：将石料磨细至全部过0.25mm0.25mm的筛孔，然后将其装入的筛孔，然后将其装入比重瓶中，利用已知比重的液体置换石料的体积比重瓶中，利用已知比重的液体置换石料的体积 静水称量法：将石料浸入水中，使之吸水饱和后，静水称量法：将石料浸入水中，使之吸水饱和后，用静水用静水天平法天平法称其在水中的质量称其在水

10、中的质量m mw w，取出轻轻擦干表面（饱和面干状，取出轻轻擦干表面（饱和面干状态），称量其质量态），称量其质量m mf f。第20页，本讲稿共126页（2 2）材料的孔隙）材料的孔隙 孔隙对材料的影响：孔隙对材料的影响：a a、孔隙的多少（孔隙率）、孔隙的多少（孔隙率）b b、孔隙的特征、孔隙的特征 孔隙率孔隙率定义：指材料内部所有孔隙体积占材料总体积的百定义：指材料内部所有孔隙体积占材料总体积的百分率。分率。公式：公式：开口孔隙和闭口孔隙第21页，本讲稿共126页孔隙的特征 a、孔隙尺寸大小，分为微孔、细孔和大孔 b、孔隙之间是否相互贯通，分为孤立孔、连通孔 c、孔隙与外界之间是否连通，分

11、为开口孔、封闭孔孔隙对于材料的性能有何影响第22页，本讲稿共126页例例1：经试验测得某石料试样在空气中重：经试验测得某石料试样在空气中重80g，封蜡后空气中重，封蜡后空气中重86g，水中重，水中重48g，孔隙率为，孔隙率为11%。试计算该试样的毛体积密。试计算该试样的毛体积密度是多少？真实密度是多少？度是多少？真实密度是多少？(蜡的密度为蜡的密度为0.93g/cm3)解：解：V=(86-48)/1-(86-80)/0.93=38-6/0.93=31.55cm3真实密度、毛体积密度与孔隙率之间的关系M=80gVs=(1-P)V=0.8931.55=28.1cm3=80/28.1=2.84g/c

12、m3=2.54g/cm3第23页，本讲稿共126页2.吸水性 吸水性：石料在水中吸收水分的能力，采用吸水率和饱水率两项指标来表征。吸湿性：在空气中吸收水分的能力，用含水率表示。第24页，本讲稿共126页 (1)吸水率 在在常常温温（202202）常常压压下，石料试件吸水饱和时吸收水的质量占干燥质量的百分率。式中：式中：W Wx x石料的吸水率（石料的吸水率（%）；）；m m1 1石料试件烘干至恒重时的质量（石料试件烘干至恒重时的质量（g g）；）；m m2 2石料试件吸水至恒重时的质量（石料试件吸水至恒重时的质量（g g）。）。第25页，本讲稿共126页 (2)(2)饱水率：饱水率：在在常常温

13、温（202202）真真空空（残残压压2.67kPa2.67kPa）条条件件下下，石料试件吸水饱和时吸收水的质量占干燥质量的百分率。石料试件吸水饱和时吸收水的质量占干燥质量的百分率。在在常常压压时时，水水分分并并非非充充满满孔孔隙隙。当当抽抽真真空空后后，内内部部空空气基本被排除，气基本被排除，水充满孔隙水充满孔隙。饱饱水水率率更更能能有有效效地地反反映映岩岩石石微微裂裂纹纹的的发发育育程程度度，可用来判断岩石的可用来判断岩石的抗冻和抗风化抗冻和抗风化等性能。等性能。第26页，本讲稿共126页 (3 3)含水率含水率 石石料料在在天天然然状状态态下下含含有有水水的的质质量量占占干干燥燥质质量量的

14、百分率。的百分率。式中：式中：W W石料的含石料的含水率（水率（%）；）；m m石料试件烘干至恒重时的质量（石料试件烘干至恒重时的质量（g g）；）；m m1 1石料天然状态下石料天然状态下的质量（的质量（g g）。）。第27页，本讲稿共126页3.耐久性 自然因素导致石料结构的破坏：首先是温度的升降，自然因素导致石料结构的破坏：首先是温度的升降，产生的温度应力而引起石料的破坏，其次是石料在潮湿条产生的温度应力而引起石料的破坏，其次是石料在潮湿条件下，受到正、负气温的交替冻融作用，引起石料内部组件下，受到正、负气温的交替冻融作用，引起石料内部组织结构的破坏。在大多数地区，后者即织结构的破坏。在

15、大多数地区，后者即抗冻性占主导地抗冻性占主导地位位。第28页，本讲稿共126页抗冻性：材料在含水状态下，能经受多次冻溶循环作用抗冻性：材料在含水状态下，能经受多次冻溶循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性质。而不破坏，强度也不显著降低的性质。机理：当石料的开口孔隙大部分充满水时，在达到机理：当石料的开口孔隙大部分充满水时，在达到00以以后，由于孔隙中的水结冰而移动困难，同时体积膨胀，从后，由于孔隙中的水结冰而移动困难，同时体积膨胀，从而对孔壁施加张应力，在多次冻融循环后，石料就会逐渐而对孔壁施加张应力，在多次冻融循环后，石料就会逐渐产生裂缝、掉边、缺角或表面松散等破坏现象。产生裂缝、掉边、缺角

16、或表面松散等破坏现象。第29页，本讲稿共126页常用检测方法：直接冻融法和硫酸钠坚固性法常用检测方法：直接冻融法和硫酸钠坚固性法采用的试件：直径和高均为采用的试件：直径和高均为50mm50mm的圆柱体或边长为的圆柱体或边长为50mm50mm的的立方体试件立方体试件第30页，本讲稿共126页直接冻融法直接冻融法 将试件放入烘箱（将试件放入烘箱（10551055）烘至恒重，冷却后称其质量，）烘至恒重，冷却后称其质量，试件浸水至吸水饱和，然后取出擦去表面水分，置于冰箱（试件浸水至吸水饱和，然后取出擦去表面水分，置于冰箱（1515）冻结，然后取出放入）冻结，然后取出放入205205的水中的水中4 4，

17、然后进行下，然后进行下一次冻融循环，反复至规定次数为止，并一次冻融循环，反复至规定次数为止，并检查试件是否有检查试件是否有无无剥落、剥落、裂缝、分层及掉边裂缝、分层及掉边等等现象，现象，再烘干至恒重，并称其质量。再烘干至恒重，并称其质量。冻融次数规定：在严寒地区（最冷月的月平均气温低于冻融次数规定：在严寒地区（最冷月的月平均气温低于 -15-15）为）为2525次；在寒冷地区（最冷月的月平均气温低于次；在寒冷地区（最冷月的月平均气温低于-15-15-5-5）为）为1515次。次。第31页，本讲稿共126页 a.a.质量损失率和抗冻系数质量损失率和抗冻系数 fr fr 试件冻融后的质量损失率和耐

18、冻系数，；试件冻融后的质量损失率和耐冻系数，；试验前烘干试件的质量，；试验前烘干试件的质量，；试验后烘干试件的质量，。试验后烘干试件的质量，。R R2 2 经冻融循环后的试件饱水抗压强度，经冻融循环后的试件饱水抗压强度，MPaMPa；R R1 1 未经冻融试验的试件饱水抗压强度，未经冻融试验的试件饱水抗压强度，MPaMPa。第32页，本讲稿共126页 公路工程，一般要求石料的耐冻系数大于公路工程，一般要求石料的耐冻系数大于0.750.75；质量；质量损失率不大于。同时，试件应损失率不大于。同时，试件应无明显缺损无明显缺损（包括（包括剥落、裂缝和边角损坏剥落、裂缝和边角损坏等情况）。等情况）。桥

19、梁工程石料，对一月份平均气温桥梁工程石料，对一月份平均气温低于低于-10-10的地区，的地区，要进行抗冻性试验。要进行抗冻性试验。第33页，本讲稿共126页）硫酸钠坚固性法）硫酸钠坚固性法 将试件烘干后置于饱和硫酸钠溶液中将试件烘干后置于饱和硫酸钠溶液中20h20h后，再放入后，再放入105105110110的烘箱中的烘箱中4h4h，完成第一个循环，待试样冷却后再开始第二，完成第一个循环，待试样冷却后再开始第二个循环，浸泡和烘干时间变为个循环，浸泡和烘干时间变为4h4h，完成，完成5 5次循环后次循环后，看试件是否，看试件是否破坏破坏，将试件洗净烘干至恒重，称其质量，算出质量损失率。，将试件洗

20、净烘干至恒重，称其质量，算出质量损失率。吸水率大于5时，石料的抗冻性变差。第34页，本讲稿共126页 试验原理：试验原理：硫酸钠饱和溶液浸入石料孔隙后，经烘干，硫酸钠结硫酸钠饱和溶液浸入石料孔隙后，经烘干，硫酸钠结晶同时体积发生膨胀，产生有如水结冻相似的作用，使石晶同时体积发生膨胀，产生有如水结冻相似的作用，使石料孔隙周壁受到张应力，经过多次循环，引起石料破坏。料孔隙周壁受到张应力，经过多次循环，引起石料破坏。无条件做抗冻性时，可采用此法第35页，本讲稿共126页桥涵用石料抗冻性指标结构物部位冻融循环次数大、中桥小桥及涵洞镶面的或表面层的石料5025第36页，本讲稿共126页 思考题：1.1.

21、孔隙的特征与吸水率的关系。孔隙的特征与吸水率的关系。2.2.什么条件下要对石料进行抗冻性试验？什么是什么条件下要对石料进行抗冻性试验？什么是冻融循环？冻融循环？3.3.如何判定石料抗冻性是否合格？如何判定石料抗冻性是否合格？第37页，本讲稿共126页三、石料的力学性质1.1.强度强度)抗压强度抗压强度 （）公路工程（）公路工程 一般仅采用单轴抗压强度试验，每组一般仅采用单轴抗压强度试验，每组6 6个试件。个试件。a a、建筑地基采用圆柱体试件，直径为、建筑地基采用圆柱体试件，直径为50mm2mm50mm2mm、高、高/径径=2=2。b b、桥梁工程采用立方体试件，边长为、桥梁工程采用立方体试件

22、，边长为70mm2mm70mm2mm。c c、路面工程采用圆柱体或立方体试件，其直径或边长和高均为、路面工程采用圆柱体或立方体试件，其直径或边长和高均为50mm2mm50mm2mm。注：作边坡验算要进行三轴抗压强度试验非标准圆柱体试件，测得抗压强度值按右式转换第38页，本讲稿共126页 公式：公式：式中：式中：f fscsc 石料的抗压强度，石料的抗压强度，MPaMPa；F Fmaxmax试件极限破坏时的荷载，试件极限破坏时的荷载，N N；试件的截面积，试件的截面积，mmmm。第39页，本讲稿共126页（）桥梁工程）桥梁工程桥用石料以抗压强度为基准，其他力学指标桥用石料以抗压强度为基准，其他力

23、学指标（如抗拉强度、抗剪强度、抗弯强度等）一般可采（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。用与抗压强度的大约比值。抗压强度试验是采用边长为抗压强度试验是采用边长为702mm702mm的正方体的正方体试件，经试件，经吸水饱和吸水饱和后，进行单轴抗压强度试验。后，进行单轴抗压强度试验。公式：公式：第40页，本讲稿共126页影响石料抗压强度的主要因素：材料的组成、构造、缺陷材料的组成、构造、缺陷 孔孔 隙隙 率率 含含 水水 率率 温温 度度 试件尺寸试件尺寸 加荷速度加荷速度强度强度强度强度第41页，本讲稿共126页2）单轴压缩变形（）单轴压缩变形（T0222-2005

24、）意义：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：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。第42页，本讲稿共126页3）劈裂强度（）劈裂强度（T0223-1994）意义：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。测试方法：测试方法：将圆柱体石料试件置于万能试验机上，采用劈裂法在规定条件下加压，直至试件劈裂破坏。第43页，本讲稿共126页4）抗剪强度（）抗剪强度（T0224-2005）意义：抗剪强度是指石料在剪切面上所能承受的极限剪应力，它是岩体基础

25、设计的基本参数。测试方法：利用直剪仪对岩石试件施加法向荷载和剪切荷载直至试件破坏，并观察破坏形状。第44页，本讲稿共126页5）点荷载强度（）点荷载强度（T0225-1994）意义意义：点荷载强度反映了石料各向异性的特点，为岩体分级和抗拉强度计算提供设计参数。测试方法测试方法：将岩石钻芯取样，利用点荷载试验仪对岩芯试样进行径向和轴向加载直至破坏，以点荷载强度指数表征。第45页，本讲稿共126页6）抗折强度（）抗折强度（T0226-1994）意义意义：抗折强度是石料在荷载作用下受弯至折断时的极限弯曲应力，它评价岩石板材、条石基础和条石路面等建材主要力学指标。测试方法测试方法：将石料制成规定的标准

26、长方体试件，并在规定条件下施加荷载直至试件折断破坏。第46页，本讲稿共126页 、磨耗率、磨耗率 石料的磨耗率是指石料抵抗冲击、剪力和摩擦等联合石料的磨耗率是指石料抵抗冲击、剪力和摩擦等联合作用的能力，可采用洛杉矶试验法或狄法尔试验法测定，作用的能力，可采用洛杉矶试验法或狄法尔试验法测定，以以质量损失百分率质量损失百分率来评价。来评价。第47页，本讲稿共126页 a.a.洛杉矶磨耗试验法洛杉矶磨耗试验法 采用洛杉矶（或搁板）式磨耗试验机。是将石料试样洗净烘干，采用洛杉矶（或搁板）式磨耗试验机。是将石料试样洗净烘干，称出标准规定的级配石料，连同钢球一起放在洛杉矶磨耗机，以称出标准规定的级配石料，

27、连同钢球一起放在洛杉矶磨耗机，以30303333/min/min的转速转动的转速转动500500转后。转后。过过2mm2mm圆孔筛或圆孔筛或1.7mm1.7mm方孔筛方孔筛，将筛子上的试样洗净烘干，称其质量。计算出质量损失百分率。将筛子上的试样洗净烘干，称其质量。计算出质量损失百分率。公式：公式：第48页，本讲稿共126页b.b.狄法尔试验法狄法尔试验法 将石料将石料破碎破碎后过筛，后过筛，选出选出505075mm75mm的试样的试样502502块，块，共约共约5kg5kg，分两份，分别洗净烘干，装入狄法尔磨耗，分两份，分别洗净烘干，装入狄法尔磨耗机的两圆筒中，以机的两圆筒中，以303033r

28、/min33r/min的转速转动的转速转动1000010000转，转，通过通过2mm2mm筛孔（筛孔（碎石碎石)或或2.5mm2.5mm筛孔（筛孔（砾石砾石），计算质量），计算质量损失百分率。损失百分率。第49页，本讲稿共126页 两种方法的比较：两种方法的比较：狄法尔法采用狄法尔法采用单一粒径单一粒径，而洛杉矶法采用，而洛杉矶法采用不同不同的级配的级配，更能反映实际情况，所以一般以，更能反映实际情况，所以一般以洛杉矶试验洛杉矶试验法为准法为准。注：这两种方法与道路实际经受的磨耗还有很注：这两种方法与道路实际经受的磨耗还有很大差别。需用以后将学的道瑞法进一步验证。大差别。需用以后将学的道瑞法进

29、一步验证。第50页，本讲稿共126页决定因素决定因素：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。分类分类：酸性岩 SiO265%（例花岗岩、石英岩等）中性岩 SiO2含量在52%65%碱性岩 SiO252%（例石灰岩、玄武岩等）n意义意义：石料与沥青的粘接性能不良而造成的沥青混合料剥离是沥青路面常见的破坏形式之一。n试验方法试验方法：水煮法或水浸法四、化学性质第51页，本讲稿共126页五、道路和桥梁用石料制品 (一）路面用石料制品一）路面用石料制品 1.1.高级铺砌用整齐块石高级铺砌用整齐块石 2.2.路面铺砌用半整齐块石路面铺砌用半整齐块石 3.3.铺砌用不整齐块石铺砌用不整齐

30、块石 4.4.锥形块石锥形块石 （二）桥梁用石料制品（二）桥梁用石料制品 1.1.片石片石 2.2.块石块石 3.3.方块石方块石 4.4.粗料石粗料石 5.5.细料石细料石 6.6.镶面石镶面石第52页，本讲稿共126页常用石料制品的特点、规格尺寸和用途名称名称特特 点点规规 格格 尺尺 寸寸用途用途片石片石由爆破或人工开采直由爆破或人工开采直接得到的不规则的石接得到的不规则的石料。料。边长边长15cm15cm，0.01m0.01m3 3，30Kg30Kg。砌筑挡土墙、护砌筑挡土墙、护坡、边沟和混凝坡、边沟和混凝土基础等。土基础等。块石块石由成层岩石中爆破开由成层岩石中爆破开采。形状大体方正

31、，采。形状大体方正，有两个较大的平行面，有两个较大的平行面，边角可不加工。边角可不加工。H20cmH20cm，宽度为，宽度为1.51.5，长度为长度为1.51.53 3。桥涵基础。桥涵基础。料石料石人工或机械开采的较人工或机械开采的较规则的六面体或其它规则的六面体或其它形状经过加工琢凿而形状经过加工琢凿而成。有三对平行面。成。有三对平行面。按表面平整度分为粗料按表面平整度分为粗料石和细料石。粗料石：石和细料石。粗料石：表面凹凸不大于表面凹凸不大于10mm10mm，细料凹凸不大于细料凹凸不大于5mm5mm砌筑拱圈、纪念砌筑拱圈、纪念碑和石柱等。碑和石柱等。第53页，本讲稿共126页重点内容：集料

32、的基本状态参数、集料的抗压强度、磨耗值、冲击值难 点：集料的物理常数要 求：集料的基本状态参数 掌握集料的力学性质第二节第二节 集集 料料第54页，本讲稿共126页1 1 1 1集料分类集料分类集料分类集料分类（1 1）来源：天然砂、人工砂、卵石、碎石、工业冶金矿渣。）来源：天然砂、人工砂、卵石、碎石、工业冶金矿渣。（2 2）加工过程：卵石（又称砾石）和碎石；）加工过程：卵石（又称砾石）和碎石；（3 3）粒径：粗集料和细集料）粒径：粗集料和细集料2 2 2 2粗细集料粒径的界限粗细集料粒径的界限粗细集料粒径的界限粗细集料粒径的界限 4.75mm4.75mm（2.36mm2.36mm）为粗集料）

33、为粗集料 4.75mm4.75mm（2.36mm2.36mm）为细集料。）为细集料。水泥混凝土以水泥混凝土以4.75mm4.75mm为界为界沥青混合料以沥青混合料以2.36mm2.36mm为界为界一、集料的来源与分类第55页，本讲稿共126页 3 3 3 3最大粒径最大粒径最大粒径最大粒径 （1 1）集料最大粒径：指集料）集料最大粒径：指集料全部通过全部通过的最小标准筛的最小标准筛筛孔尺寸。筛孔尺寸。（2 2）集料公称最大粒径）集料公称最大粒径:指集料有指集料有10%10%筛余的最小筛余的最小标准筛筛孔尺寸。标准筛筛孔尺寸。工程中所指的最大粒径工程中所指的最大粒径一般指公称最大粒径一般指公称最

34、大粒径第56页，本讲稿共126页集料结构示意图集料结构示意图空隙空隙开口孔隙开口孔隙闭口孔隙闭口孔隙矿质实体矿质实体VvViVnVsVoVmomsM二、集料的物理性质第57页，本讲稿共126页1.1.物理常数物理常数（1 1）表表观观密密度度(视视密密度度)：在在规规定定条条件件（1055)1055)下下烘烘干干至至恒恒重重，单位表观体积的质量。单位表观体积的质量。式中：式中：a a集料的表观密度（集料的表观密度（g/cmg/cm3 3）；）；m ms s集料矿质实体的质量（集料矿质实体的质量（g g）；）；V Vs s集料矿质实体的体积（集料矿质实体的体积（cmcm3 3）；）；V Vn n

35、集料闭口孔隙的体积（集料闭口孔隙的体积（cmcm3 3）。矿质实体+闭口孔隙第58页，本讲稿共126页（2 2 2 2）毛体积密度）毛体积密度h h 定义：集料在规定的条件下，单位毛体积的质量。定义：集料在规定的条件下，单位毛体积的质量。式中：式中：h h 集料的毛体积密度（集料的毛体积密度（g/cmg/cm3 3）；）；m ms s集料矿质实体的质量（集料矿质实体的质量（g g）；）；V Vs s集料矿质实体的体积（集料矿质实体的体积（cmcm3 3）;V Vi i、V Vn n集料开、闭口孔隙的体积（集料开、闭口孔隙的体积（cmcm3 3）;矿质实体矿质实体+开口开口+闭口孔隙闭口孔隙第5

36、9页，本讲稿共126页测定方法：测定方法：a a（静水天平法）（静水天平法）：将已知质量的干燥粗集料装在金属吊：将已知质量的干燥粗集料装在金属吊篮中浸水篮中浸水24h24h，使之吸水饱和，然后在静水天平上称，使之吸水饱和，然后在静水天平上称出粗集料在水中的质量，按排水法可计算出包括闭口出粗集料在水中的质量，按排水法可计算出包括闭口孔隙在内的体积。孔隙在内的体积。h h：将已知质量的干燥集料经：将已知质量的干燥集料经24h24h饱水后，用湿毛巾擦干饱水后，用湿毛巾擦干而求得饱和面干质量，然后用排水法求得在水中的质量，而求得饱和面干质量，然后用排水法求得在水中的质量，按此测得集料质量和饱和面干体积

37、。按此测得集料质量和饱和面干体积。第60页，本讲稿共126页3 3）堆积密度堆积密度：指烘干集料颗粒之间单位填充体积的质量。：指烘干集料颗粒之间单位填充体积的质量。式中：式中：集料的堆积密度（集料的堆积密度（g/cmg/cm3 3）；）；m ms s集料矿质实体的质量（集料矿质实体的质量（g g）；）；V Vs s集料矿质实体的体积（集料矿质实体的体积（cmcm3 3）；）；V Vn n集料闭口孔隙的体积（集料闭口孔隙的体积（cmcm3 3）；）；V Vi i集料开口孔隙的体积（集料开口孔隙的体积（cmcm3 3）；）；V VV V集料空隙的体积（集料空隙的体积（cmcm3 3）。）。矿质实体

38、矿质实体+开开/闭口孔闭口孔隙隙+颗粒间的空隙颗粒间的空隙第61页，本讲稿共126页堆积密度分为自然堆积密度，震实密度和捣实密度。堆积密度分为自然堆积密度，震实密度和捣实密度。自然堆积密度（又称松装密度）：以自由落入方式堆积所测自然堆积密度（又称松装密度）：以自由落入方式堆积所测的密度。的密度。震实密度：将集料分三层装入，在容器底部放一根直径震实密度：将集料分三层装入，在容器底部放一根直径25mm25mm的钢筋的钢筋（每次钢筋的位置垂直），每装一层，将容器左右交替颠击地面（每次钢筋的位置垂直），每装一层，将容器左右交替颠击地面2525下。（水泥混凝土下。（水泥混凝土)捣实密度：将集料分装三层，

39、每层用捣棒捣捣实密度：将集料分装三层，每层用捣棒捣2525下。下。(沥青混合沥青混合料）料）测定方法：容积升（容量筒）测定方法：容积升（容量筒）第62页，本讲稿共126页（5）空隙率 定定义义：集集料料在在自自然然堆堆积积下下空空隙隙的的体体积积（或或紧紧密密堆堆积积）占占总总体积的百分率。反映集料颗粒间相互填充程度。体积的百分率。反映集料颗粒间相互填充程度。式中：式中：式中：式中：集料的堆积密度或紧装密度（集料的堆积密度或紧装密度（集料的堆积密度或紧装密度（集料的堆积密度或紧装密度（g/cmg/cmg/cmg/cm3 3 3 3）；）；）；）；a a a a集料的表观密度（集料的表观密度（集

40、料的表观密度（集料的表观密度（g/cmg/cmg/cmg/cm3 3 3 3）；）；）；）；V V V Vi i i i集料开口孔隙的体积（集料开口孔隙的体积（集料开口孔隙的体积（集料开口孔隙的体积（cmcmcmcm3 3 3 3）；）；）；）；V V V VV V V V集料空隙的体积（集料空隙的体积（集料空隙的体积（集料空隙的体积（cmcmcmcm3 3 3 3）；）；）；）；V V V V集料的总体积（集料的总体积（集料的总体积（集料的总体积（cmcmcmcm3 3 3 3）。）。）。）。水泥混凝土：振实堆积密度；水泥混凝土：振实堆积密度；沥青混合料：捣实堆积密度沥青混合料：捣实堆积密度

41、第63页，本讲稿共126页（6）粗集料骨架间隙率 定义：指粗集料在定义：指粗集料在捣实状态捣实状态下颗粒间的空隙体下颗粒间的空隙体积所占的百分率。用来确定混合料中细集料和积所占的百分率。用来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。结合料的数量，评价集料的骨架结构。c c粗集料的堆积密度（粗集料的堆积密度（g/cmg/cm3 3），），b b粗集料的表观密度（粗集料的表观密度（g/cmg/cm3 3）；）；第64页，本讲稿共126页（7）细集料的棱角性 以一定条件测定以一定条件测定细集料细集料细集料细集料的空隙率表征，对于沥青混合料的内摩擦的空隙率表征，对于沥青混合料的内摩擦角和抗

42、流变性及水泥混凝土的和易性有显著的影响。角和抗流变性及水泥混凝土的和易性有显著的影响。c c细集料的堆积密度（细集料的堆积密度（g/cmg/cm3 3）；）；s s细集料的表观密度（细集料的表观密度（g/cmg/cm3 3）；）；对于混凝土的细集料用震实密度，沥对于混凝土的细集料用震实密度，沥青混合料的细集料用捣实密度青混合料的细集料用捣实密度；第65页，本讲稿共126页2.级 配定义：定义：是指集料中各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况。意义：意义：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。测定：测定：筛分析试验第66页，本讲稿共126页沥青路面及各类基层集料用标准筛

43、均以方方孔筛孔筛为准（相应的筛孔尺寸依次为75mm、63mm、53mm、37.5mm、31.5mm、26.5mm、19mm、16mm、13.2mm13.2mm、9.5mm9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm第67页，本讲稿共126页3.集料的颗粒形状与表面特征（1 1）颗粒形状类型颗粒形状的特点蛋圆形具有光滑表面，无明显棱角，颗粒浑圆棱角形具有粗糙的表面及明显的棱边针状长度方向的尺寸远大于其他方向的尺寸而成细条形片状厚度方向的尺寸远小于其他方向而呈薄片状针片状颗粒：用游标卡尺测定的粗集料的最大长度针片状颗粒：用游标卡尺测定的

44、粗集料的最大长度（或宽度）与最小厚度（或直径）方向的尺寸之比大（或宽度）与最小厚度（或直径）方向的尺寸之比大于于3 3的颗粒。（的颗粒。（JTGE42-2005)JTGE42-2005)第68页，本讲稿共126页（2）表面特征表面特征主要是指集料表面的粗糙程度及孔隙特征。表面特征主要是指集料表面的粗糙程度及孔隙特征。主要影响集料与结合料之间的粘结性能。主要影响集料与结合料之间的粘结性能。骨料品种 碎石 卵石性质 取决于母岩 坚固,密实形状 棱角形 鹅卵形 表面特征粗糙 光滑 与水泥粘结好差 砼拌合物 流动性差难捣实 流动性好 易密实 砼强度稍高 稍低第69页，本讲稿共126页请观察图中A、B、

45、C三种石子的形状有何差别，分析其对拌制混凝土性能会有哪些影响。观察与讨论分析答案C卵石A碎石1B碎石2第70页，本讲稿共126页分析：A为碎石1，针片状颗粒含量较多。此针片状的碎石过多，表面积大，不仅会影响混凝土和易性，还会影响强度。B为碎石2，表面较粗糙，多棱角，比表面积较碎石1小，拌制混凝土时的性能优于碎石1。C为卵石，表面光滑、少棱角，空隙率及表面积较小。故拌制混凝土时所需水泥量较小。混凝土拌和物和易性较好。但卵石与水泥石粘结力会较差。在相同条件下，混凝土强度较低。第71页，本讲稿共126页4.含泥量和泥块含量（1 1）含泥量与石粉含量）含泥量与石粉含量 含泥量含泥量指集料中粒径小于指集

46、料中粒径小于0.075mm0.075mm的颗粒含量；的颗粒含量；石粉含量石粉含量指人工砂中小于指人工砂中小于0.075mm0.075mm的颗粒含量。的颗粒含量。a)a)砂当量砂当量SESE（JTG F40-2004JTG F40-2004）用于测定细集料中所含用于测定细集料中所含粘土及杂质含量粘土及杂质含量 b)b)甲基蓝甲基蓝MBMB值（值（GB/T14685-2011GB/T14685-2011）用于判别人工砂用于判别人工砂中小于中小于0.075mm0.075mm颗粒含量主要是泥土还是石粉颗粒含量主要是泥土还是石粉第72页，本讲稿共126页（2）泥块含量泥块含量泥块含量指粗集料中原尺寸大于

47、指粗集料中原尺寸大于4.75mm4.75mm（细集料中（细集料中1.18 mm1.18 mm），但经水浸洗手捏后小于），但经水浸洗手捏后小于2.36mm(2.36mm(细集料中细集料中0.6mm)0.6mm)的颗粒含量的颗粒含量.集料中的泥块主要以三种类型存在：集料中的泥块主要以三种类型存在：由纯泥组成的团块；由纯泥组成的团块；由砂、石屑与泥组成的团快；由砂、石屑与泥组成的团快；包裹在集料颗粒表面的泥。包裹在集料颗粒表面的泥。第73页，本讲稿共126页二.力学性质 1 1、粗集料压碎性：、粗集料压碎性：集料在连续集料在连续 荷载下，抵抗压碎的能力。用压荷载下，抵抗压碎的能力。用压 碎值表示。碎

48、值表示。沥青路面用粗集料的压碎值沥青路面用粗集料的压碎值 将将9.5mm9.5mm13.2mm13.2mm集料试样集料试样3kg3kg，三层装入三层装入三层装入三层装入（每层捣实（每层捣实2525下）下）压碎值测定仪的钢质圆筒内，放在压力机上，在压碎值测定仪的钢质圆筒内，放在压力机上，在10min10min内均匀地加荷至内均匀地加荷至400kN400kN，稳压，稳压5s5s然后卸载，称其通过然后卸载，称其通过2.36mm2.36mm的筛余质量。的筛余质量。压碎指标仪压碎指标仪压碎指标仪压碎指标仪第74页，本讲稿共126页 水泥混凝土用粗集料的压碎值水泥混凝土用粗集料的压碎值水泥混凝土用粗集料的

49、压碎值水泥混凝土用粗集料的压碎值 将将将将9.5mm9.5mm9.5mm9.5mm19.5mm19.5mm19.5mm19.5mm集料试样集料试样集料试样集料试样3kg3kg3kg3kg，两层装入两层装入两层装入两层装入（每层颠击（每层颠击2525次）次）压碎值测定仪的钢质圆筒内，放在压力机上，在压碎值测定仪的钢质圆筒内，放在压力机上，在压碎值测定仪的钢质圆筒内，放在压力机上，在压碎值测定仪的钢质圆筒内，放在压力机上，在3min3min3min3min5min5min5min5min均匀均匀均匀均匀地加荷至地加荷至地加荷至地加荷至200kN200kN200kN200kN，稳定荷载，稳定荷载，稳

50、定荷载，稳定荷载5s5s5s5s，称其通过，称其通过，称其通过，称其通过2.36mm2.36mm2.36mm2.36mm的筛余质量。的筛余质量。的筛余质量。的筛余质量。式中：式中：式中：式中：m m m m1 1 1 1-试验后筛余的试样质量。试验后筛余的试样质量。试验后筛余的试样质量。试验后筛余的试样质量。m m m m0 0 0 0-试验前试样质量。试验前试样质量。试验前试样质量。试验前试样质量。第75页，本讲稿共126页 2、磨耗率 集料的磨耗率是指集料集料的磨耗率是指集料抵抗抵抗摩擦、撞击等摩擦、撞击等联合作用联合作用的能力，的能力，尤其是沥青混合料和基层材料，磨耗率与沥青路尤其是沥青