公路养护常用材料-砂石材料

路基路面养护常用材料——砂石材料1单元一公路路基路面养护常用材料本单元主要内容第一节砂石材料第二节石灰、水泥第三节沥青第一节砂石材料在公路施工及养护中，砂石材料是一种重要的建筑与养护材料，应用极为广泛，在公路养护、路面基层、桥涵等建筑养护中，普遍采用各种规格的块状石料、砾石材料和砂等集料。本节教学目标一、知识教学点石料的技术性质和技术要求集料的技术性质和技术要求二、能力训练点能够检验砂石材料各种技术指标第一节砂石材料一、岩石岩石的技术性质物理化学力学按照用途不同，砂石材料可以分为石料、集料和矿质混合料。（一）物理性质：物理常数、吸水性，以及耐候性。1、物理常数组成矿质实体开口孔隙闭口孔隙岩石的物理常数是岩石矿物组成结构状态的反映。（一）物理性质：物理常数、吸水性，以及耐候性。1、物理常数（1）密度（真密度）岩石在规定条件（105土5℃烘干至恒重，温度20℃）下，单位矿质实体体积（不含孔隙）的质量。公式：在空气中称量石料质量，m0=0，ms=M（一）物理性质：物理常数、吸水性，以及耐候性。1、物理常数式中：

t—石料的真实密度，g/cm3ms—石料矿质实体的质量，gvs—石料矿质实体的体积，cm31、物理常数（2）毛体积密度指在规定条件下，岩石单位毛体积（矿质实体+孔隙的体积）的质量。公式：式中：

d—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。1、物理常数（3）孔隙率岩石的孔隙体积占其总体积的百分率。公式：式中：n—岩石的孔隙率，％V0—岩石的孔隙（开口+闭口孔隙）的体积，cm3V—岩石的总体积，cm32、吸水性岩石在规定的条件下吸水的能力。工程上常采用自然吸水率和饱和吸水率这两项指标表征。（1）自然吸水率公式：式中：自然吸水率是指在室内常温和大气压条件下，岩石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。wa—石料吸水率m—岩石烘干至恒量时的质量，gm1—岩石试件吸水至恒量时的质量，g2、吸水性（2）饱和吸水率在试件强制饱和条件下，岩石试件的最大吸水质量占烘干石料试件质量的百分率。计算方法与吸水率相似，但饱水率＞吸水率。公式：式中：wsa—岩石饱和吸水率m—岩石试件烘干至恒量时的质量，gm2—岩石试件强制吸水至恒量时的质量，g2、吸水性（2）饱水率饱水系数:它是评价岩石抗冻性的一种指标，一般来说，石料的饱水系数为0.5~0.8。越大，说明常压下吸水后留余的空间有限，易被冻胀破坏，因而岩石的抗冻性就差。岩石的吸水率和饱和吸水率能有效的反岩石微裂隙的发育程度，可用来判断岩石的抗冻性和风化等性能。

3、耐候性岩石抵抗大气等自然因素作用的性能称为耐候性。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，后者即抗冻性占主导地位。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。

3、耐候性机理：当石料的开口孔隙大部分充满水时，在达到0℃以后，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，石料就会逐渐产生裂缝、掉边、缺角或表面松散等破坏现象。常用检测方法：直接冻融法。

3、耐候性将试件放入烘箱（105℃±5℃）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（-15℃）冻结４ｈ，然后取出放入20℃±5℃的水中4ｈ，然后进行下一次冻融循环，反复至规定次数为止，并检查试件是否有无剥落、裂缝、分层及掉边等现象，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-15℃）为25次；在寒冷地区（最冷月的月平均气温低于-15～-5℃）为15次。直接冻融法一、岩石岩石的技术性质物理化学力学（二）力学性质1、抗压强度主要探讨确定石料等级的抗压强度和磨耗率两项性质。岩石的抗压强度是反映岩石力学性质的主要指标之一，岩石的抗压强度受一系列因素的影响与控制。这些因素包括两个方面：A：岩石本身方面的因素如矿物组成、结构构造及含水状态等。B：试验条件试件形状、大小、高径比及加工精度、加荷速率等。1、抗压强度孔隙率含水率温度试件尺寸加荷速度强度强度1、抗压强度一般仅采用单轴抗压强度试验，每组6个试件。公式：式中：R—石料的抗压强度，MPaP—试件破坏时的荷载，NA—试件的截面积，mm2式中：a、建筑地基采用圆柱体试件，直径为50mm±2mm、高/径=2。b、桥梁工程采用立方体试件，边长为70mm±2mm。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50mm±2mm。1、抗压强度2、磨耗性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测定，以质量损失百分率来评价。公式：式中：Q—石料的磨耗率,％m1—装入磨耗机的试样质量，gm2—试验后洗净烘干的试样质量，g

一、岩石岩石的技术性质物理化学力学（三）化学性质决定因素：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：①酸性岩SiO2>65%（例花岗岩、石英岩等）;②中性岩SiO2含量在52%~65%;③碱性岩SiO2<52%（例石灰岩、玄武岩等）。（三）化学性质意义：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。试验方法：水煮法或水浸法。（三）化学性质岩石代表岩石亲水系数酸性岩石英岩1.06中性岩闪长岩-碱性性岩石灰岩0.79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接影响到石料和沥青构成的混合料的性质。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。路基路面养护常用材料——砂石材料2单元一公路路基路面养护常用材料本单元主要内容第一节砂石材料第二节石灰、水泥第三节沥青第一节砂石材料在公路施工及养护中，砂石材料是一种重要的建筑与养护材料，应用极为广泛，在公路养护、路面基层、桥涵等建筑养护中，普遍采用各种规格的块状石料、砾石材料和砂等集料。本节教学目标一、知识教学点石料的技术性质和技术要求集料的技术性质和技术要求二、能力训练点能够检验砂石材料各种技术指标第一节砂石材料一、岩石岩石的技术性质物理化学力学按照用途不同，砂石材料可以分为石料、集料和矿质混合料。（一）物理性质：物理常数、吸水性，以及耐候性1、物理常数组成矿质实体开口孔隙闭口孔隙岩石的物理常数是岩石矿物组成结构状态的反映。（一）物理性质：物理常数、吸水性，以及耐候性1、物理常数（1）密度（真密度）岩石在规定条件（105土5℃烘干至恒重，温度20℃）下，单位矿质实体体积（不含孔隙）的质量。公式：在空气中称量石料质量，m0=0，ms=M（一）物理性质：物理常数、吸水性，以及耐候性1、物理常数式中：

t—石料的真实密度，g/cm3ms—石料矿质实体的质量，gvs—石料矿质实体的体积，cm31、物理常数（2）毛体积密度指在规定条件下，岩石单位毛体积（矿质实体+孔隙的体积）的质量。公式：式中：

d—石料的毛体积密度，g/cm3ms、vs—意义同前式；vi—石料开口孔隙的体积，cm3vn—石料闭口孔隙的体积，cm3V—石料的毛体积，cm31、物理常数（3）孔隙率岩石的孔隙体积占其总体积的百分率。公式：式中：n—岩石的孔隙率，％V0—岩石的孔隙（开口+闭口孔隙）的体积，cm3V—岩石的总体积，cm32、吸水性岩石在规定的条件下吸水的能力。工程上常采用自然吸水率和饱和吸水率这两项指标表征。（1）自然吸水率公式：式中：自然吸水率是指在室内常温和大气压条件下，岩石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。wa—石料吸水率m—岩石烘干至恒量时的质量，gm1—岩石试件吸水至恒量时的质量，g2、吸水性（2）饱和吸水率在试件强制饱和条件下，岩石试件的最大吸水质量占烘干石料试件质量的百分率。计算方法与吸水率相似，但饱水率＞吸水率。公式：式中：wsa—岩石饱和吸水率m—岩石试件烘干至恒量时的质量，gm2—岩石试件强制吸水至恒量时的质量，g2、吸水性（2）饱水率饱水系数:它是评价岩石抗冻性的一种指标，一般来说，石料的饱水系数为0.5~0.8。越大，说明常压下吸水后留余的空间有限，易被冻胀破坏，因而岩石的抗冻性就差。岩石的吸水率和饱和吸水率能有效的反岩石微裂隙的发育程度，可用来判断岩石的抗冻性和风化等性能。

3、耐候性岩石抵抗大气等自然因素作用的性能称为耐候性。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，后者即抗冻性占主导地位。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。

3、耐候性机理：当石料的开口孔隙大部分充满水时，在达到0℃以后，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，石料就会逐渐产生裂缝、掉边、缺角或表面松散等破坏现象。常用检测方法：直接冻融法。

3、耐候性将试件放入烘箱（105℃±5℃）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（-15℃）冻结４ｈ，然后取出放入20℃±5℃的水中4ｈ，然后进行下一次冻融循环，反复至规定次数为止，并检查试件是否有无剥落、裂缝、分层及掉边等现象，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-15℃）为25次；在寒冷地区（最冷月的月平均气温低于-15～-5℃）为15次。直接冻融法一、岩石岩石的技术性质物理化学力学（二）力学性质1、抗压强度主要探讨确定石料等级的抗压强度和磨耗率两项性质。岩石的抗压强度是反映岩石力学性质的主要指标之一，岩石的抗压强度受一系列因素的影响与控制。这些因素包括两个方面：A：岩石本身方面的因素如矿物组成、结构构造及含水状态等。B：试验条件试件形状、大小、高径比及加工精度、加荷速率等。1、抗压强度孔隙率含水率温度试件尺寸加荷速度强度强度第一节砂石材料二、集料集料包括岩石天然风化而成的砾石（卵石）和砂等、岩石经机械和人工轧制的各种尺寸的碎石，以及工业冶金矿渣。根据集料在工程混合料中的不同作用，可以按粒径将其划分为粗集料和细集料两种。碎石卵石第一节砂石材料二、集料集料粗集料：在混合料中起骨架作用（碎石、砾石等）细集料：在混合料中起填充作用（天然砂、人工砂和石屑）在水泥混凝土中，粒径＞4.75mm（以方孔筛计）在沥青混合料中，粒径＞2.36mm（以方孔筛计）

在水泥混凝土中，粒径＜4.75mm（以方孔筛计）在沥青混合料中，粒径＜2.36mm（以方孔筛计）（一）细集料砂砾通常指岩石风化而成的天然有棱角的松散材料，称为细集料或砂。水泥混凝土4.75mm，沥青混凝土2.36mm，小于该尺寸的颗粒为细集料。（一）细集料砂的颗粒级配是指砂中大小颗粒相互搭配情况。砂的级配越好越密实，其孔隙率越小，与结合料结合后强度越高。砂的颗粒级配可通过筛分试验测定。

1、砂的颗粒级配细集料砂的质量要求包括两方面：砂的颗粒级配和砂的粗度。（一）细集料砂的粗度是指不同粒径的砂搭配后总体的粗细程度，是评价砂粗细程度的一种指标，通常用细度模数指标来表示。

2、砂的粗度细集料砂的质量要求包括两方面：砂的颗粒级配和砂的粗度。砂按细度模数分类分类粗砂中砂细砂细度模数Mx3.1~3.72.3~3.01.6~2.2（二）粗集料粗集料通常指人工轧制的碎石和天然风化而成的砾石，是水泥混凝土好沥青混合料中的骨架材料。在沥青混合料中，粗集料是指粒径大于2.36mm的碎石、破碎砾石、筛选砾石和矿渣等；在