道路工程材料砂石材料课件

道路建筑材料1.砂石材料2.水泥3.水泥混凝土4.沥青材料5.沥青混合料6.无机结合料稳定混合料道路建筑材料1.砂石材料11.砂石材料

★主要内容

砂石材料的技术性能

矿质混合料的级配

矿质混合料配合比设计方法

石料与集料在道路工程中的应用1.砂石材料21.1砂石材料分类☆按来源分类

①天然砂石材料：卵石、砾石；砂（海砂、河砂、山砂等）②人工轧制的砂石料：块料、碎石集料③工业冶金矿渣集料：钢渣、高炉渣、煤渣、粉煤灰等☆按成岩条件①岩浆岩－地壳内部熔融岩浆上升冷却而成，又称火成岩

例如：花岗岩（侵入岩）、安山岩、玄武岩（喷出岩）②沉积岩－母岩经长期风化、搬运、沉积成岩作用而形成（水成岩石）

例如：石灰岩、砂岩③变质岩－岩浆岩或沉积岩经过地址变质作用而形成的岩石

例如：石灰岩大理岩，花岗岩片麻岩1.1砂石材料分类☆按来源分类3公路用石料的开采与加工开采矿山公路用石料的开采与加工开采矿山4轧制设备筛选设备振动喂料鄂式粗破反击式细破筛分生产工艺轧制设备筛选设备振动喂料鄂式粗破反击式细破筛分生产工艺5各种集料各种集料61.2砂石材料的技术性能

1.2.1石料的技术性质1.2.1.1物理性质（物理常数、吸水性、抗冻性）1）物理常数

图1-1石料体积组成示意图⑴密度：①真实密度（真实体积vs—矿物实体体积）②表观密度（表观体积vs＋

vn—含闭口孔隙）③毛体积密度(毛体积vs+vn+vi—闭口与开口孔隙)⑵孔隙率：1.2砂石材料的技术性能

1.7图1-1石料体积组成示意图图1-1石料体积组成示意图82）吸水性：材料吸入水分的能力①吸水率：常温（20±2℃）、标准大气压（101.325kPa)②饱水率：常温（20±2℃）、真空抽气（2.67kPa）最大吸水质量吸水率（饱水率）＝×100％

干燥试样质量3）抗冻性：石料在水饱和状态下，能经受反复冻融而不破坏，并不严重降低强度的能力①直接冻融法（冻融循环试验：-15℃冰冻4h←→25℃融解4h）

若干次(15、25、50次)

质量损失

强度损失：强度降低不大于25％，耐冻系数＞0.75②硫酸钠坚固性法（Na2SO4结晶体积涨大）将石料浸入饱和Na2SO4溶液20h，置于105±5℃烘箱4h，循环5次2）吸水性：材料吸入水分的能力91.2.1.2力学性质①道路试件:50×50×50mm立方体φ50×H50mm的圆柱体

图1-2石料抗压强度试件

②桥梁试件:200×200×200mm立方体1）抗压强度石料应具备一定的抗压、抗弯、抗剪强度，以及抗冲击、摩擦作用的能力。抗压强度和磨耗率常用于评价石料等级。单位面积上所能承受的最大荷载。1.2.1.2力学性质①道路试件:50×50×50m10图1-2石料抗压强度试件影响石料抗压强度的因素：内因：材料的矿物成分结构和孔隙构造外因：试件尺寸加荷速率湿度等图1-2石料抗压强度试件影响石料抗压强度的因素：112)磨耗率②洛杉矶法（搁板式）:试样为5000g有级配的集料，并加入12个钢球（φ48mm，约5000g）。转速30～33r/min，转500转

图1-4搁板式磨耗仪①狄法尔法（双筒式）:50块石料（50～75mm），质量5000g左右，转速30～33r/min，转10,000转（5.5～5.0h）

图1-3双筒式磨耗仪

磨耗率计算公式：

式中：m2——试验后2mm筛上烘干石料试样质量；m1——试验前烘干石料试样质量。

石料抵抗撞击、剪切和摩擦综合作用的能力。2)磨耗率②洛杉矶法（搁板式）:试样为5000g有级配的12图1-3双筒式磨耗仪示意图①耗时长达5h以上②试件尺寸单一（50～75mm），与路用实际情况不符合

③石料间相互作用，不同性质石料的磨耗率相差不大图1-3双筒式磨耗仪示意图①耗时长达5h以上13图1-4搁板式磨耗仪示意图①省时：15min左右②使石料受到更严峻的冲击、剪切、摩擦作用，石料级差大③试样级配较符合路用状况图1-4搁板式磨耗仪示意图①省时：15min左右141.2.1.1物理性质物理常数：密度、空隙率吸水性：吸水率、饱水率抗冻性1.2.1.2力学性质抗压强度：单位面积上所能承受的最大荷载磨耗率：石料抵抗撞击、剪切和摩擦综合作用的能力1.2.1石料的技术性质

1.2.1.1物理性质1.2.1石料的技术性质

151.分类：按照成岩条件、风化程度等①岩浆岩类（火成岩）②石灰岩类（沉积岩）③砂岩与片麻岩类（变质岩）④砾石岩（天然风化）2.分级指标：饱水抗压强度和磨耗率①最坚强②坚强③中等坚强④较弱软1.3.2石料的技术标准1.分类：按照成岩条件、风化程度等1.3.2石料的技术标161.2.2集料的技术性质图1-5碎石集料

1.2.2.1物理性质1）物理常数图1-6集料的体积组成⑴密度：表观密度、毛体积密度、装填密度装填密度①

堆积（松装）密度——集料按自由下落方式装样

图1-7细集料堆积密度试验仪具示意图②

振实（紧装）密度——集料振摇方式装样③

捣实密度——集料振摇方式装样⑵

空隙率VG：集料空隙体积占集料总体积的百分比——不含开口孔隙

——含开口孔隙颗粒之间的空间体积1.2.2集料的技术性质图1-5碎石集料

1.2.2.17图1-5碎石集料

不同粒径、尺寸较小的石料颗粒的集合体集料是由不同粒径矿质颗粒组成的混合料，包括：天然砂（小于4.75mm）人工砂（机制砂，混和砂）卵石（大于4.75mm）碎石（岩石、卵石破碎）工业矿渣（高炉矿渣、刚渣）图1-5碎石集料

不同粒径、尺寸较小的石料颗粒的集合体集料18图1-6集料的体积组成孔隙：矿物之间的空间—Vn+Vi空隙：集料颗粒之间的空间—Vv图1-6集料的体积组成孔隙：矿物之间的空间—Vn+Vi19图1-7细集料堆积密度试验仪具示意图图1-7细集料堆积密度试验仪具示意图202）级配：指集料中不同尺寸颗粒的比例反映了粒径大小不同的矿质颗粒的相互搭配情况

图1-8级配的几种情况⑴筛析试验图1-9套筛圆孔筛(直径)：…40、20、10、5、2.5、1.25、0.63、0.3…方孔筛(边长)：…13.2、9.5、4.75、2.36、1.18、0.6、0.3…

⑵筛分试验参数

①分计筛余百分率ai：某号筛上的筛余质量占试样总质量的百分率②累计筛余百分率Ai：等于或大于某号筛上筛余质量之和占总质量的百分率③通过百分率Pi：通过某号筛的集料质量占试件总质量的百分率⑶级配曲线的绘制图1-10级配曲线⑷制表和作图要求2）级配：指集料中不同尺寸颗粒的比例21图1-8级配的几种情况图1-8级配的几种情况22图1-9套筛图1-9套筛23级配曲线示意图①作图：纵坐标为通过百分率P(％)常数坐标

横坐标为筛孔尺寸(mm)②注意：坐标单位注明不同曲线意义③判断集料级配是否符合要求级配曲线示意图①作图：纵坐标为通过百分率P(％)常数坐标243）粗度→细度模数→评价砂（0.16～4.75mm）粗细程度，为筛分试验中各号筛上累计筛余百分率之和，按下式计算：细度模数越大，表示细集料越粗。粗砂：Mf

＝3.7～3.1中砂：Mf

＝3.0～2.3细砂：Mf＝2.2～1.6细度模数取决于0.15mm～2.26mm筛上累计筛余量之和，对于较粗颗粒含量比较敏感。无单位。没有考虑小于0.15mm颗粒含量。不能全面反应细集料颗粒分布。3）粗度→细度模数→评价砂（0.16～4.75mm）粗细程度25⑴颗粒形状：蛋圆形、棱角形、针状、片状，理想的形状接近立方体。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倍的颗粒现行规范《公路工程集料试验规程JTJ058－2000》定义集料针偏状颗粒为颗粒最小厚度（或直径）与最大长度（或宽度）方向的尺寸比小于1：3的颗粒。⑵表面特征：是指集料表面的粗糙程度及孔隙特征等，与集料的材质、岩石的结构、矿物组成以及受到冲刷、腐蚀程度有关。集料表面特征影响集料与结合料的粘结性能，从而影响混合料的强度，尤其是抗折强度。4）集料的颗粒形状与表面特征⑴颗粒形状：4）集料的颗粒形状与表面特征261）压碎值：石料抵抗压碎的能力①压碎指标值（适用于水泥混凝土用集料）

图1-11压碎值测试仪具尺寸图②压碎值（沥青混合料用集料）

图1-12压碎值测试仪

式中：m0—试验前风干试件的质量m1—试验后2.36mm筛上集料质量1.2.2.2粗集料力学性质压碎值是集料强度的相对指标，用以鉴定集料的品质。1）压碎值：石料抵抗压碎的能力1.2.2.2粗集料力学性质27压碎值测试仪具10～20mm集料分二层夯实，在3～5min加荷至Pmax=200kN，恒压5s后，脱膜后过2.5mm筛（适用于水泥混凝土用集料）压碎值测试仪具10～20mm集料分二层夯实，在3～5min加28压碎值测试仪具将13.2～16mm碎石分三层夯实，在0～10min加压至400kN，立即卸载，过2.36mm筛（适用沥青混合料用集料）内径：150mm高度：125mm压碎值测试仪具将13.2～16mm碎石分三层夯实，在0～10292)磨光值：石料抵抗磨光的能力，即保持其原有粗糙的能力

图1-13磨光值3)磨耗值：石料抵抗磨擦、剪切的能力

图1-15道瑞Dorry（英国）磨耗仪

式中：m1——磨耗前的试件质量（g）

m2——磨耗后的试件质量（g）

't——集料的饱和面干密度4）冲击值：石料抵抗多次连续的重复冲击荷载的能力(LashedStoneValue)

图1-16冲击值仪

式中：m0——冲击前试样质量；

m1——冲击后粒径小于2.36mm集料试样质量2)磨光值：石料抵抗磨光的能力，即保持其原有粗糙的能力30磨光机试件→（金刚砂30号和280号），经6h磨光后，用摆式仪测摩擦系数，与标准试件比较，用PSV表示（PolishedStonevalue)集料的磨光值。将10～15mm石料单层紧密排列试模中，用环氧树脂砂浆固定（4个试件）。磨光值试件磨光机试件→（金刚砂30号和280号），经6h磨光后，用31摆式仪及其基本构造摆式仪及其基本构造32道瑞Dorry（英国）磨耗仪将10～15mm石料单层紧密排列试模中，用环氧树脂砂浆固定（石料不少于24个）。旋转500转，同时洒石英砂.道瑞Dorry（英国）磨耗仪将10～15mm石料单层紧密排33冲击值仪10～15mm集料，1kg分三次夯实。冲击锤（13.75kg）至380±5mm处自由落下，重复15次。将受冲击后的集料过筛（2.36mm），称重。冲击值仪10～15mm集料，1kg分三次夯实。34交通部公路沥青路面施工技术规范粗集料主要技术标准指标单位高速公路及一级公路其他等级公路表面层其他层次压碎值，不大于％262830洛杉机磨耗损失，不大于％283035吸水率，不大于％2.03.03.0坚固性，不大于％1212－针片状颗粒含量，不大于％151820磨光值，不小于－42－交通部公路沥青路面施工技术规范粗集料主要技术标准指标单位高速351.4矿质混合料的组成设计1.4.1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，形成紧密多级的空间网络骨架结构。1.4矿质混合料的组成设计1.4.1矿质混合料的级配理论361.4.1.1级配曲线类型

图1-17级配类型示意图

1）连续级配：级配曲线光滑，每一种尺寸的集料都有2）间断级配：剔除一个或几个分级，曲线形成折线形3）单粒径：只有一种规格1.4.1.1级配曲线类型

图1-17级配类型示意图37级配类型示意图

级配类型示意图381.4.1.2典型的级配理论—连续级配1）最大密度曲线——富勒理论

p2=kd当d=D时，p=100→1002=k·D→式中：d—欲计算通过百分率的粒径

D—混合料最大粒径2）级配范围曲线——泰波公式（最大密度曲线n幂公式）式中：n——级配指数1.4.1.2典型的级配理论—连续级配1）最大密度曲线——富39图1-18级配范围曲线

n=0.45～0.5，密实度最大n=0.3～0.7，密实度尚可n=0.35～0.45，工作性较好（工艺性能）

图1-18级配范围曲线n=0.45～0.5，密实度最大401.4.2矿质混合料的组成设计

目的：确定矿质混合料中各档集料的比例

已知条件：①各档集料级配；②设计级配范围

1.4.2.1数解法——试算法需要根据集料的分计筛余进行计算

1）基本假定

某一粒径的颗粒由一种集料提供，其它集料中不含此粒径的颗粒该粒径的颗粒在该集料中是占优势的1.4.2矿质混合料的组成设计

目的：确定矿质混合料中各412）计算过程

已知：集料A、B、C

⑴准备工作：Pi→Ai→ai;集料A集料B集料C混合料M筛孔i的分计筛余/%aA(i)aB(i)aC(i)aM(i)在混合料中的比例/%XYZ100⑵计算方程：

X＋Y＋Z＝100(1)d=i时：X.aA(i)+Y.aB(i)

+Z.aC(i)

＝aM(i)

(2)2）计算过程

已知：集料A、B、C

⑴42

⑶确定各集料用量步骤①：计算A集料在矿质混合料中的用量X确定A集料中占优势含量的粒径：由表A集料中含量占优势粒径i=4.75mm:aA(4.75)=49.9%忽略其它集料在此粒径含量aB(i)

=0、aC(i)=0，代入式（1）

A集料用量X为：

⑶确定各集料用量43步骤②：计算C集料在矿质混合料中的用量Z确定C料中占优势的粒径由表C集料中含量占优势粒径为:j<0.075mmaZ(<0.075mm)=85.3%忽略A、C集料同一粒径含量:aA(j)

=0、aB(j)=0

C料用量Z为：步骤③：计算B集料在矿质混合料中的用量Y由公式(2)：Y＝100－(X＋Z）＝100－(42.1＋7.0）＝50.9%步骤②：计算C集料在矿质混合料中的用量Z确定C料中占优势的44⑷校核调整计算合成矿质混合料的通过百分率PM(i)——合成级配

X.PA(i)+Y.PB(i)+Z.PC(i)＝PM(i)要求：①合成级配aM(i)或PM(i)应在规定的级配范围内②调整配合比后还应重新进行校核，直至符合要求为止③经调整后仍不能满足级配要求时，可掺加单粒级集料或调换集料⑷校核调整45筛孔尺寸di（mm）集料A集料B集料C碎石分计筛余aA(i)（%）石屑分计筛余aB(i)（%）矿粉分计筛余aC(i)（%）13.20.8——9.543.6——4.7549.9——2.364.42.0—1.181.322.6—0.6—23.7—0.3—18.4—0.15—13.04.00.075—10.910.7<0.075—9.585.3

所选择的粒径应在该集料中占有较大的优势筛孔尺寸di（mm）集料A集料B集料C碎石分计筛余aA461.4.2.2图解法——修正平衡面积法

按通过百分率计算并制图1）绘制图解法坐标图⑴计算设计级配范围中值见表⑵绘制图框并作对角线（为设计级配中值）⑶确定纵坐标：通过百分率（％）——算术坐标⑷确定横坐标：根据设计级配中值，P→d，确定筛孔尺寸位置⑸将各种集料的级配（通过量）绘在图中见图2）确定各集料的用量作图原则

3）合成级配的校核与调整⑴计算合成级配：Pm(i)=ΣPj(i)·Xj⑵调整：合成级配曲线应尽可能光滑靠近级配范围中值线1.4.2.2图解法——修正平衡面积法

47筛孔尺寸(mm)16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075级配范围(mm)10095~10070~8848~6836~5324~4118~3012~228~164~8级配中值(mm)10098795745332417126筛孔尺寸(mm)16.013.29.54.752.361.148图1-20图解法用图

相叠等分纵距：两相邻级配曲线头尾重叠a’=a

相接重线连分；两相邻级配曲线头尾相离

相离等分平距：两相邻级配曲线头尾相分b’=b图1-20图解法用图相叠等分纵距：两相邻级配曲线头尾重叠49第1章复习题石料与集料的主要物理常数的定义石料与集料的主要力学性能评价指标及其意义石料技术等级的评价方法集料级配的定义、测定方法、表示方法、研究意义、级配类型及其异同点、级配计算公式与级配指数的意义矿质混合料的配合比设计方法第1章复习题石料与集料的主要物理常数的定义50实验课安排1.实验课内容粗集料压碎值（演示）细集料筛分析、表观密度和堆积密度2.试验时间2006.3.24（周五）上午8:10～9：40第一大组（学号为单号）－先作粗集料试验第二大组（学号为双号）－先作细集料试验4.地点：交通运输学院一楼实验室（桥梁馆对面）3.试验报告要求目的意义试验数据试验结果分析实验课安排1.实验课内容51道路工程材料砂石材料课件52标准筛（StandardTestSieves）沥青混合料：方孔16mm，13.2mm，9.5mm，4.75mm，2.36mm，1.18mm，0.6mm水泥混凝土：小于2.5mm方孔，等于和大于2.5mm圆孔20mm，16mm，10mm，5mm，2.5mm，1.25mm，0.63mm标准筛（StandardTestSieves）沥青混合料53道路建筑材料1.砂石材料2.水泥3.水泥混凝土4.沥青材料5.沥青混合料6.无机结合料稳定混合料道路建筑材料1.砂石材料541.砂石材料

★主要内容

砂石材料的技术性能

矿质混合料的级配

矿质混合料配合比设计方法

石料与集料在道路工程中的应用1.砂石材料551.1砂石材料分类☆按来源分类

①天然砂石材料：卵石、砾石；砂（海砂、河砂、山砂等）②人工轧制的砂石料：块料、碎石集料③工业冶金矿渣集料：钢渣、高炉渣、煤渣、粉煤灰等☆按成岩条件①岩浆岩－地壳内部熔融岩浆上升冷却而成，又称火成岩

例如：花岗岩（侵入岩）、安山岩、玄武岩（喷出岩）②沉积岩－母岩经长期风化、搬运、沉积成岩作用而形成（水成岩石）

例如：石灰岩、砂岩③变质岩－岩浆岩或沉积岩经过地址变质作用而形成的岩石

例如：石灰岩大理岩，花岗岩片麻岩1.1砂石材料分类☆按来源分类56公路用石料的开采与加工开采矿山公路用石料的开采与加工开采矿山57轧制设备筛选设备振动喂料鄂式粗破反击式细破筛分生产工艺轧制设备筛选设备振动喂料鄂式粗破反击式细破筛分生产工艺58各种集料各种集料591.2砂石材料的技术性能

1.2.1石料的技术性质1.2.1.1物理性质（物理常数、吸水性、抗冻性）1）物理常数

图1-1石料体积组成示意图⑴密度：①真实密度（真实体积vs—矿物实体体积）②表观密度（表观体积vs＋

vn—含闭口孔隙）③毛体积密度(毛体积vs+vn+vi—闭口与开口孔隙)⑵孔隙率：1.2砂石材料的技术性能

1.60图1-1石料体积组成示意图图1-1石料体积组成示意图612）吸水性：材料吸入水分的能力①吸水率：常温（20±2℃）、标准大气压（101.325kPa)②饱水率：常温（20±2℃）、真空抽气（2.67kPa）最大吸水质量吸水率（饱水率）＝×100％

干燥试样质量3）抗冻性：石料在水饱和状态下，能经受反复冻融而不破坏，并不严重降低强度的能力①直接冻融法（冻融循环试验：-15℃冰冻4h←→25℃融解4h）

若干次(15、25、50次)

质量损失

强度损失：强度降低不大于25％，耐冻系数＞0.75②硫酸钠坚固性法（Na2SO4结晶体积涨大）将石料浸入饱和Na2SO4溶液20h，置于105±5℃烘箱4h，循环5次2）吸水性：材料吸入水分的能力621.2.1.2力学性质①道路试件:50×50×50mm立方体φ50×H50mm的圆柱体

图1-2石料抗压强度试件

②桥梁试件:200×200×200mm立方体1）抗压强度石料应具备一定的抗压、抗弯、抗剪强度，以及抗冲击、摩擦作用的能力。抗压强度和磨耗率常用于评价石料等级。单位面积上所能承受的最大荷载。1.2.1.2力学性质①道路试件:50×50×50m63图1-2石料抗压强度试件影响石料抗压强度的因素：内因：材料的矿物成分结构和孔隙构造外因：试件尺寸加荷速率湿度等图1-2石料抗压强度试件影响石料抗压强度的因素：642)磨耗率②洛杉矶法（搁板式）:试样为5000g有级配的集料，并加入12个钢球（φ48mm，约5000g）。转速30～33r/min，转500转

图1-4搁板式磨耗仪①狄法尔法（双筒式）:50块石料（50～75mm），质量5000g左右，转速30～33r/min，转10,000转（5.5～5.0h）

图1-3双筒式磨耗仪

磨耗率计算公式：

式中：m2——试验后2mm筛上烘干石料试样质量；m1——试验前烘干石料试样质量。

石料抵抗撞击、剪切和摩擦综合作用的能力。2)磨耗率②洛杉矶法（搁板式）:试样为5000g有级配的65图1-3双筒式磨耗仪示意图①耗时长达5h以上②试件尺寸单一（50～75mm），与路用实际情况不符合

③石料间相互作用，不同性质石料的磨耗率相差不大图1-3双筒式磨耗仪示意图①耗时长达5h以上66图1-4搁板式磨耗仪示意图①省时：15min左右②使石料受到更严峻的冲击、剪切、摩擦作用，石料级差大③试样级配较符合路用状况图1-4搁板式磨耗仪示意图①省时：15min左右671.2.1.1物理性质物理常数：密度、空隙率吸水性：吸水率、饱水率抗冻性1.2.1.2力学性质抗压强度：单位面积上所能承受的最大荷载磨耗率：石料抵抗撞击、剪切和摩擦综合作用的能力1.2.1石料的技术性质

1.2.1.1物理性质1.2.1石料的技术性质

681.分类：按照成岩条件、风化程度等①岩浆岩类（火成岩）②石灰岩类（沉积岩）③砂岩与片麻岩类（变质岩）④砾石岩（天然风化）2.分级指标：饱水抗压强度和磨耗率①最坚强②坚强③中等坚强④较弱软1.3.2石料的技术标准1.分类：按照成岩条件、风化程度等1.3.2石料的技术标691.2.2集料的技术性质图1-5碎石集料

1.2.2.1物理性质1）物理常数图1-6集料的体积组成⑴密度：表观密度、毛体积密度、装填密度装填密度①

堆积（松装）密度——集料按自由下落方式装样

图1-7细集料堆积密度试验仪具示意图②

振实（紧装）密度——集料振摇方式装样③

捣实密度——集料振摇方式装样⑵

空隙率VG：集料空隙体积占集料总体积的百分比——不含开口孔隙

——含开口孔隙颗粒之间的空间体积1.2.2集料的技术性质图1-5碎石集料

1.2.2.70图1-5碎石集料

不同粒径、尺寸较小的石料颗粒的集合体集料是由不同粒径矿质颗粒组成的混合料，包括：天然砂（小于4.75mm）人工砂（机制砂，混和砂）卵石（大于4.75mm）碎石（岩石、卵石破碎）工业矿渣（高炉矿渣、刚渣）图1-5碎石集料

不同粒径、尺寸较小的石料颗粒的集合体集料71图1-6集料的体积组成孔隙：矿物之间的空间—Vn+Vi空隙：集料颗粒之间的空间—Vv图1-6集料的体积组成孔隙：矿物之间的空间—Vn+Vi72图1-7细集料堆积密度试验仪具示意图图1-7细集料堆积密度试验仪具示意图732）级配：指集料中不同尺寸颗粒的比例反映了粒径大小不同的矿质颗粒的相互搭配情况

图1-8级配的几种情况⑴筛析试验图1-9套筛圆孔筛(直径)：…40、20、10、5、2.5、1.25、0.63、0.3…方孔筛(边长)：…13.2、9.5、4.75、2.36、1.18、0.6、0.3…

⑵筛分试验参数

①分计筛余百分率ai：某号筛上的筛余质量占试样总质量的百分率②累计筛余百分率Ai：等于或大于某号筛上筛余质量之和占总质量的百分率③通过百分率Pi：通过某号筛的集料质量占试件总质量的百分率⑶级配曲线的绘制图1-10级配曲线⑷制表和作图要求2）级配：指集料中不同尺寸颗粒的比例74图1-8级配的几种情况图1-8级配的几种情况75图1-9套筛图1-9套筛76级配曲线示意图①作图：纵坐标为通过百分率P(％)常数坐标

横坐标为筛孔尺寸(mm)②注意：坐标单位注明不同曲线意义③判断集料级配是否符合要求级配曲线示意图①作图：纵坐标为通过百分率P(％)常数坐标773）粗度→细度模数→评价砂（0.16～4.75mm）粗细程度，为筛分试验中各号筛上累计筛余百分率之和，按下式计算：细度模数越大，表示细集料越粗。粗砂：Mf

＝3.7～3.1中砂：Mf

＝3.0～2.3细砂：Mf＝2.2～1.6细度模数取决于0.15mm～2.26mm筛上累计筛余量之和，对于较粗颗粒含量比较敏感。无单位。没有考虑小于0.15mm颗粒含量。不能全面反应细集料颗粒分布。3）粗度→细度模数→评价砂（0.16～4.75mm）粗细程度78⑴颗粒形状：蛋圆形、棱角形、针状、片状，理想的形状接近立方体。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倍的颗粒现行规范《公路工程集料试验规程JTJ058－2000》定义集料针偏状颗粒为颗粒最小厚度（或直径）与最大长度（或宽度）方向的尺寸比小于1：3的颗粒。⑵表面特征：是指集料表面的粗糙程度及孔隙特征等，与集料的材质、岩石的结构、矿物组成以及受到冲刷、腐蚀程度有关。集料表面特征影响集料与结合料的粘结性能，从而影响混合料的强度，尤其是抗折强度。4）集料的颗粒形状与表面特征⑴颗粒形状：4）集料的颗粒形状与表面特征791）压碎值：石料抵抗压碎的能力①压碎指标值（适用于水泥混凝土用集料）

图1-11压碎值测试仪具尺寸图②压碎值（沥青混合料用集料）

图1-12压碎值测试仪

式中：m0—试验前风干试件的质量m1—试验后2.36mm筛上集料质量1.2.2.2粗集料力学性质压碎值是集料强度的相对指标，用以鉴定集料的品质。1）压碎值：石料抵抗压碎的能力1.2.2.2粗集料力学性质80压碎值测试仪具10～20mm集料分二层夯实，在3～5min加荷至Pmax=200kN，恒压5s后，脱膜后过2.5mm筛（适用于水泥混凝土用集料）压碎值测试仪具10～20mm集料分二层夯实，在3～5min加81压碎值测试仪具将13.2～16mm碎石分三层夯实，在0～10min加压至400kN，立即卸载，过2.36mm筛（适用沥青混合料用集料）内径：150mm高度：125mm压碎值测试仪具将13.2～16mm碎石分三层夯实，在0～10822)磨光值：石料抵抗磨光的能力，即保持其原有粗糙的能力

图1-13磨光值3)磨耗值：石料抵抗磨擦、剪切的能力

图1-15道瑞Dorry（英国）磨耗仪

式中：m1——磨耗前的试件质量（g）

m2——磨耗后的试件质量（g）

't——集料的饱和面干密度4）冲击值：石料抵抗多次连续的重复冲击荷载的能力(LashedStoneValue)

图1-16冲击值仪

式中：m0——冲击前试样质量；

m1——冲击后粒径小于2.36mm集料试样质量2)磨光值：石料抵抗磨光的能力，即保持其原有粗糙的能力83磨光机试件→（金刚砂30号和280号），经6h磨光后，用摆式仪测摩擦系数，与标准试件比较，用PSV表示（PolishedStonevalue)集料的磨光值。将10～15mm石料单层紧密排列试模中，用环氧树脂砂浆固定（4个试件）。磨光值试件磨光机试件→（金刚砂30号和280号），经6h磨光后，用84摆式仪及其基本构造摆式仪及其基本构造85道瑞Dorry（英国）磨耗仪将10～15mm石料单层紧密排列试模中，用环氧树脂砂浆固定（石料不少于24个）。旋转500转，同时洒石英砂.道瑞Dorry（英国）磨耗仪将10～15mm石料单层紧密排86冲击值仪10～15mm集料，1kg分三次夯实。冲击锤（13.75kg）至380±5mm处自由落下，重复15次。将受冲击后的集料过筛（2.36mm），称重。冲击值仪10～15mm集料，1kg分三次夯实。87交通部公路沥青路面施工技术规范粗集料主要技术标准指标单位高速公路及一级公路其他等级公路表面层其他层次压碎值，不大于％262830洛杉机磨耗损失，不大于％283035吸水率，不大于％2.03.03.0坚固性，不大于％1212－针片状颗粒含量，不大于％151820磨光值，不小于－42－交通部公路沥青路面施工技术规范粗集料主要技术标准指标单位高速881.4矿质混合料的组成设计1.4.1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，形成紧密多级的空间网络骨架结构。1.4矿质混合料的组成设计1.4.1矿质混合料的级配理论891.4.1.1级配曲线类型

图1-17级配类型示意图

1）连续级配：级配曲线光滑，每一种尺寸的集料都有2）间断级配：剔除一个或几个分级，曲线形成折线形3）单粒径：只有一种规格1.4.1.1级配曲线类型

图1-17级配类型示意图90级配类型示意图

级配类型示意图911.4.1.2典型的级配理论—连续级配1）最大密度曲线——富勒理论

p2=kd当d=D时，p=100→1002=k·D→式中：d—欲计算通过百分率的粒径

D—混合料最大粒径2）级配范围曲线——泰波公式（最大密度曲线n幂公式）式中：n——级配指数1.4.1.2典型的级配理论—连续级配1）最大密度曲线——富92图1-18级配范围曲线

n=0.45～0.5，密实度最大n=0.3～0.7，密实度尚可n=0.35～0.45，工作性较好（工艺性能）

图1-18级配范围曲线n=0.45～0.5，密实度最大931.4.2矿质混合料的组成设计

目的：确定矿质混合料中各档集料的比例

已知条件：①各档集料级配；②设计级配范围

1.4.2.1数解法——试算法需要根据集料的分计筛余进行计算

1）基本假定

某一粒径的颗粒由一种集料提供，其它集料中不含此粒径的颗粒该粒径的颗粒在该集料中是占优势的1.4.2矿质混合料的组成设计

目的：确定矿质混合料中各942）计算过程

已知：集料A、B、C

⑴准备工作：Pi→Ai→ai;集料A集料B集料C混合料M筛孔i的分计筛余/%aA(i)aB(i)aC(i)aM(i)在混合料中的比例/%XYZ100⑵计算方程：

X＋Y＋Z＝100(1)d=i时：X.aA(i)+Y.aB(i)

+Z.aC(i)

＝aM(i)

(2)2）计算过程

已知：集料A、B、C

⑴95

⑶确定各集料用量步骤①：计算A集料在矿质混合料中的用量X确定A集料中占优势含量的粒径：由表A集料中含量占优势粒径i=4.75mm:aA(4.75)=49.9%忽略其它集料在此粒径含量aB(i)

=0、aC(i)=0，代入式（1）

A集料用量X为：

⑶确定各集料用量96步骤②：计算C集料在矿质混合料中的用量Z确定C料中占优势的粒径由表C集料中含量占优势粒径为:j<0.075mm