第2章 砂石材料

1、第第 2 2 章章砂砂 石石 材材 料料2第第 2 章章 砂石材料砂石材料 本章主要内容本章主要内容o2.1 石料的技术性质石料的技术性质o2.2 集料的技术性质集料的技术性质 o2.3 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计 32.1 石料的技术性质石料的技术性质 材料性质材料性质 技术要求（技术要求（综合描述综合描述）：）： 技术性质（技术性质（定性描述定性描述） 技术指标（技术指标（定量描述定量描述）技术标准：技术标准：针对材料规格、分类、技术要求、检验方针对材料规格、分类、技术要求、检验方法、验收规则、标志、运输和贮存等制定法、验收规则、标志、运输和贮存等制定的统一执行的文件。的统一

2、执行的文件。42.1 石料的技术性质石料的技术性质 技术性质技术性质 技术经济性技术经济性经济性质经济性质 52.1 石料的技术性质石料的技术性质 一一 石料的技术性质石料的技术性质石料的石料的技术性质：技术性质： 物理性质、力学性质、化学性质。物理性质、力学性质、化学性质。o1 物理性质物理性质 p4物理常数（如密度、表观密度和孔隙率等）物理常数（如密度、表观密度和孔隙率等）吸水性吸水性 （如吸水率、饱水率等）（如吸水率、饱水率等）耐候性耐候性 （如抗冻性、抗腐蚀性等）（如抗冻性、抗腐蚀性等） 62.1 石料的技术性质石料的技术性质 物理常数物理常数 石料的物理常数是石料石料的物理常数是石料

3、矿物组成矿物组成和和结构状态结构状态的反映，与石料的技术性质有的反映，与石料的技术性质有着密切的联系。着密切的联系。 为了反映石料的组成结构与物理为了反映石料的组成结构与物理力学性质间的关系，通常用物理常数力学性质间的关系，通常用物理常数来反映。来反映。 72.1 石料的技术性质石料的技术性质 石料可由各种矿物组成不同排列的各种结石料可由各种矿物组成不同排列的各种结构，但从质量和体积的物理观点出发，石料构，但从质量和体积的物理观点出发，石料的内部组成结构是由矿物的内部组成结构是由矿物实体和孔隙实体和孔隙组成。组成。 孔隙又分为孔隙又分为开口孔隙和闭口孔隙开口孔隙和闭口孔隙。 p682.1 石料

4、的技术性质石料的技术性质 密度密度石料在规定条件（石料在规定条件（1055烘干至恒烘干至恒重，温度重，温度20）下，单位）下，单位实体体积实体体积（不（不含孔隙）的质量。含孔隙）的质量。 P11 密度试验密度试验92.1 石料的技术性质石料的技术性质 毛体积密度毛体积密度石料在规定条件（石料在规定条件（1055烘干至恒烘干至恒重）下，单位重）下，单位毛体积毛体积（含矿质实体和（含矿质实体和开口、闭口孔隙的体积）的质量。开口、闭口孔隙的体积）的质量。 102.1 石料的技术性质石料的技术性质 孔隙率孔隙率石料的石料的孔隙体积孔隙体积（包括开口和闭口孔（包括开口和闭口孔隙）占总体积的百分率。隙）占

5、总体积的百分率。 112.1 石料的技术性质石料的技术性质 吸水性吸水性石料在规定条件下吸水的能力。由吸水石料在规定条件下吸水的能力。由吸水率和饱水率来反映。率和饱水率来反映。122.1 石料的技术性质石料的技术性质 吸水率吸水率 石料在室内常温（石料在室内常温（202）和大气）和大气压力条件下，试件压力条件下，试件最大的吸水质量最大的吸水质量占烘占烘干（干（1055烘干至恒重）质量的百分烘干至恒重）质量的百分率。率。 132.1 石料的技术性质石料的技术性质 饱水率饱水率石料在室内常温（石料在室内常温（202）和真空）和真空（2.67kPa）条件下，试件）条件下，试件最大的吸水最大的吸水质量

6、质量占烘干（占烘干（1055烘干至恒重）质烘干至恒重）质量的百分率。量的百分率。 142.1 石料的技术性质石料的技术性质 耐候性耐候性石料抵抗大气自然因素作用的性质。石料抵抗大气自然因素作用的性质。用用抗冻性和坚固性等指标表示，反映石料抗冻性和坚固性等指标表示，反映石料抵抗冻融破坏、抗腐蚀的能力。抵抗冻融破坏、抗腐蚀的能力。 抗冻性抗冻性 坚固性坚固性 152.1 石料的技术性质石料的技术性质 o2 力学性质力学性质 抗压强度抗压强度石料的抗压强度值取决于石料的石料的抗压强度值取决于石料的组成结组成结构构（如矿物组成、岩石的结构和构造、（如矿物组成、岩石的结构和构造、裂隙的分布等），同时也取

7、决于裂隙的分布等），同时也取决于试验条试验条件件（如试件的几何外形、加载速度、温（如试件的几何外形、加载速度、温度和湿度等）。度和湿度等）。 162.1 石料的技术性质石料的技术性质 磨耗性磨耗性磨耗试验磨耗试验磨耗性是石料磨耗性是石料抵抗撞击、剪切和摩擦抵抗撞击、剪切和摩擦等等综合作用的性能。以磨耗试验测定磨耗综合作用的性能。以磨耗试验测定磨耗率来反映磨耗性。率来反映磨耗性。 洛杉矶式磨耗试验（洛杉矶法）洛杉矶式磨耗试验（洛杉矶法）172.1 石料的技术性质石料的技术性质 o3 化学性质化学性质与沥青的粘附性与沥青的粘附性 在沥青混合料中，由于矿质集料的在沥青混合料中，由于矿质集料的化学性质

8、变化，对沥青混合料的物理化学性质变化，对沥青混合料的物理力学性质起着极为重要的作用。力学性质起着极为重要的作用。 碱性石料与沥青的粘附性较好。碱性石料与沥青的粘附性较好。沥沥青混合料最好选用碱性石料配制，以获青混合料最好选用碱性石料配制，以获得较好的强度性能。得较好的强度性能。182.1 石料的技术性质石料的技术性质 二二 石料的技术要求石料的技术要求分类与分级分类与分级（分为（分为四类四级四类四级） 三三 石料的技术标准石料的技术标准 192.1 石料的技术性质石料的技术性质 四四 石料制品石料制品道路路面用：高级铺砌用整齐块石、路道路路面用：高级铺砌用整齐块石、路 面铺砌用半整齐块石和不面

9、铺砌用半整齐块石和不 整齐块石、锥形块石。整齐块石、锥形块石。桥梁建筑用：片石、块石、方块石、粗桥梁建筑用：片石、块石、方块石、粗 料石、镶面石等。料石、镶面石等。 202.2 集料的技术性质集料的技术性质 集料的概念：集料的概念： 指以集合形式或者集群形态使用的指以集合形式或者集群形态使用的尺寸较小的颗粒状材料。尺寸较小的颗粒状材料。 按粒径大小分为按粒径大小分为:粗集料（粗集料（d 5mm）细集料（细集料（d 5mm）212.2 集料的技术性质集料的技术性质 一一 粗集料的技术性质粗集料的技术性质 p621 物理性质物理性质 物理常数物理常数222.2 集料的技术性质集料的技术性质 表观密

10、度表观密度 p5在规定条件（在规定条件（1055烘干至恒重）烘干至恒重）下，单位下，单位表观体积表观体积（含矿质实体和闭口（含矿质实体和闭口孔隙的体积）的质量。孔隙的体积）的质量。 232.2 集料的技术性质集料的技术性质 堆积密度堆积密度粗集料处在堆积状态下，粗集料处在堆积状态下，单位体积单位体积（包（包括颗粒内部的孔隙和颗粒之间的空隙体括颗粒内部的孔隙和颗粒之间的空隙体积）的质量。积）的质量。 242.2 集料的技术性质集料的技术性质 空隙率空隙率粗集料处在堆积状态下，粗集料处在堆积状态下，颗粒之间的空颗粒之间的空隙体积隙体积占总体积的百分率。占总体积的百分率。252.2 集料的技术性质集

11、料的技术性质 级配级配 p63o定义：定义：集料各级颗粒的粒径和分布情集料各级颗粒的粒径和分布情 况（搭配比例）称为级配。况（搭配比例）称为级配。o可用分计筛余百分率、累计筛余百可用分计筛余百分率、累计筛余百分率、通过百分率或者级配曲线表示。分率、通过百分率或者级配曲线表示。 262.2 集料的技术性质集料的技术性质 坚固性（抗冻性）坚固性（抗冻性） 272.2 集料的技术性质集料的技术性质 2 力学性质力学性质 （与石料不同）（与石料不同） 集料压碎值集料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，抵抗压碎抵抗压碎的的能力。能力。282.2 集料的技术性质集料的技术性质 集料冲击值

12、集料冲击值集料抵抗连续重复集料抵抗连续重复冲击荷载作用冲击荷载作用的性能的性能称为抗冲韧性，用集料冲击值表示。称为抗冲韧性，用集料冲击值表示。292.2 集料的技术性质集料的技术性质 集料磨耗值集料磨耗值集料磨耗值用于评定抗滑表层的集料集料磨耗值用于评定抗滑表层的集料抵抵抗车轮磨耗抗车轮磨耗的能力。的能力。302.2 集料的技术性质集料的技术性质 集料磨光值集料磨光值反映集料在路面使用时，抵抗车辆荷载反映集料在路面使用时，抵抗车辆荷载摩擦作用而摩擦作用而不被磨光不被磨光的能力。的能力。312.2 集料的技术性质集料的技术性质 二二 细集料的技术性质细集料的技术性质1 物理常数（与粗集料同）物理

13、常数（与粗集料同）322.2 集料的技术性质集料的技术性质 2 级配级配 p63 集料各级颗粒粒径和搭配情况。集料各级颗粒粒径和搭配情况。 通过筛分析试验可评定集料的级配，可用通过筛分析试验可评定集料的级配，可用分计筛余百分率、累计筛余百分率、通过百分计筛余百分率、累计筛余百分率、通过百分率等分率等级配参数级配参数或者或者级配曲线级配曲线表示集料的级表示集料的级配。用级配参数与配。用级配参数与级配范围级配范围比对，比对，可评定集可评定集料级配是否良好。料级配是否良好。332.2 集料的技术性质集料的技术性质 筛分试验：筛分试验：p64标准筛标准筛: 10.0 5.0 2.5 1.25 0.63

14、 0.315 0.16先用先用10.0 mm筛过筛，要求全部通过。称烘干砂筛过筛，要求全部通过。称烘干砂500g，倒入，倒入5.0 mm筛中，在振动摇筛机上筛筛中，在振动摇筛机上筛10分分钟，取下，称各筛及底盘上的剩余质量：钟，取下，称各筛及底盘上的剩余质量：m1、 m2、 m3 、m4 、m5 、m6、 m7 。要求要求m=5005 g。342.2 集料的技术性质集料的技术性质 分计筛余百分率分计筛余百分率 p64 (简称简称分计筛余分计筛余)某筛的筛余量占试样总质量的百分率。某筛的筛余量占试样总质量的百分率。分计筛余百分率分计筛余百分率ai=(mi m)100 （）（） 352.2 集料的

15、技术性质集料的技术性质 累计筛余百分率累计筛余百分率 (简称简称累计筛余累计筛余)某筛及以上的分计筛余百分率之和。某筛及以上的分计筛余百分率之和。累计筛余百分率累计筛余百分率Ai=a1a2ai （）（） 362.2 集料的技术性质集料的技术性质 通过百分率通过百分率 (简称简称通过率通过率)通过某筛的质量通过某筛的质量 占试样总质量的百分率。占试样总质量的百分率。通过百分率通过百分率Pi =100Ai （）（） 372.2 集料的技术性质集料的技术性质 例：例：某砂样的筛分结果如下，计算级配参数。某砂样的筛分结果如下，计算级配参数。 孔径孔径 mm 5 2.5 1.25 0.63 0.315

16、0.16 0.16筛余量筛余量 g 25 80 125 70 75 120 5计算结果：计算结果：分计筛余分计筛余 5 16 25 14 15 24 1累计筛余累计筛余 5 21 46 60 75 99 100通过筛余通过筛余 95 79 54 40 25 1 0382.2 集料的技术性质集料的技术性质 3 细度模数细度模数 p65评价评价砂砂总体粗细程度的一个指标。总体粗细程度的一个指标。MX=(A2+A3+A4+A5+A6 5A1)(100 A1)MX ：3.7 特粗砂特粗砂 3.7-3.1 粗砂粗砂 3.0-2.3 中砂中砂 2.2-1.6细砂细砂 1.5-0.7 特细砂特细砂 0.7

17、粉砂粉砂 392.3 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计 路桥工程用的砂石材料，大多数是以路桥工程用的砂石材料，大多数是以矿质混合料矿质混合料的形式与各种结合料（如水泥的形式与各种结合料（如水泥或沥青等）组成混合料使用。因此，对矿或沥青等）组成混合料使用。因此，对矿质混合料必须进行组成设计，以获得良好的质混合料必须进行组成设计，以获得良好的级配，内容包括：级配，内容包括：（1）级配理论和级配范围的确定；）级配理论和级配范围的确定；（2）基本组成的设计方法。）基本组成的设计方法。 402.3 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计 一一 级配理论级配理论1 级配曲线级配曲线2 最大密度曲

18、线公式最大密度曲线公式3 最大密度曲线最大密度曲线n幂公式幂公式 412.3 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计 二二 级配曲线与级配范围级配曲线与级配范围 p6466 按照按照级配理论公式级配理论公式计算出各级粒径计算出各级粒径的通过百分率为纵坐标，以粒径为横坐的通过百分率为纵坐标，以粒径为横坐标，绘制成曲线即为理论标，绘制成曲线即为理论级配曲线级配曲线。422.3 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计 由于矿质混合料（简称由于矿质混合料（简称矿料矿料）在轧）在轧制过程中的不均匀性，以及混合料配制制过程中的不均匀性，以及混合料配制时的误差等因素的影响，使所配时的误差等因素的影响，使

19、所配矿料的矿料的级配级配往往不可能与往往不可能与理论级配理论级配完全符合。完全符合。432.3 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计 因此，必须允许组配集料时的合成因此，必须允许组配集料时的合成级配在适当的范围内波动，这个范围就级配在适当的范围内波动，这个范围就是是级配范围级配范围。 设定级配范围是经济合理的一种技设定级配范围是经济合理的一种技术措施。术措施。442.3 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计 三三 组成设计方法组成设计方法1 试算法（计算优势粒径颗粒）试算法（计算优势粒径颗粒）设设：由：由 A、B、C 三种集料配制成集料三种集料配制成集料 M 的质量为的质量为R吨，而吨，而A、B、C三种集料的三种集料的分计筛余分别是分计筛余分别是 aAi、aBi、aCi，在集料，在集料M中的含量（百