《道路工程材料检测与应用》课件-项目一 任务1 岩石的检测与应用

项目一砂石材料的检测与应用

绪论0.1本课程的性质和作用0.2本课程的内容与任务0.3建材的地位及其应具备的性质0.4检测方法与技术标准0.5道路建筑材料的发展一、本课程的性质与作用道路建筑材料研究的是道路与桥梁建筑用各种材料的组成、性质和应用的课程。课程设置与定位国家级精品课程、国家资源共享课程路桥建设类专业的主干课程之一“助理检测师”职业证书职业证书课程地位课程性质

材料是工程结构物的物质基础，材料质量的优劣、配制是否合理以及选用是否适当，直接影响结构物的质量。在道路与桥梁结构物的修筑费用中，用于材料的费用约占30%-50%，某些重要工程甚至可以达到70%-80%。因此，要节约工程投资，降低工程造价，保证工程质量，正确合理选配和应用材料是一个很重要的环节。一般工程占30～50%特殊工程占70～80%

2、建筑材料地位、作用

湖南湘西：2007年8月13日下午，湖南湘西土家族苗族自治州凤凰县境内凤大公路(湖南凤凰至贵州铜仁大兴机场)堤溪段大桥突然垮塌。事故共造成(64人死亡)。据悉，该大桥原定于同年8月底竣工通车，事发时工人正在拆除桥上的脚手架。就地选购不符设计要求的石材、水泥，支架拆除未达设计标准，还没“出生”就全面垮塌。二、本课程的的任务与目的掌握各材料内部组成结构与其性能的关系，以达到合理选用材料或配制复合材料。了解材料的技术性质、质量标准，掌握常规试验检测方法。道路工程常用材料桥涵结构常用材料砂石材料石灰水泥钢材木材沥青沥青混合料砂浆、砼稳定土三、新型材料一、单一材料二、复合材料1物理性质定义：影响力学强度的物理因素表示：常用的物理常数：密度、表观密度、孔隙率、吸水率等2力学性质定义：是指材料在外力作用下的有关变形性质和抵抗破坏的能力。表示：1）主要测定各种静态的强度，如抗压、拉、弯、剪等强度，2）也可通过磨耗、磨光、冲击等经验指标来反映。测定方法：各种试验机测定3化学性质定义：材料抵抗各种周围环境对其作用的性能表示：例如“老化4工艺性质材料适于按照一定工艺流程加工的性能。例如：水泥混凝土的“流动性”课程的内容—检测性能序号职业能力、专业知识要求1选用能根据工程特点、工程所处环境合理选用材料2配制能根据工程要求进行各类复合材料的配制3试验检测能根据规范要求进行常规原材料、复合材料各性能的试验检测4出具标准报告能正确对试验检测数据进行分析、处理，对照标准作出正确的结论，并出具标准报告。5解决工程实践问题能运用复合材料组成结构及强度理论解决材料使用中的实际问题。课程学习目的、要求（1）检测方法：（2）技术标准：四、材料检测方法与技术标准能检校叶片与锅壁间的间隙运用沥青混合料配合比设计知识进行后场拌合楼质量控制进行水泥混凝土配制进行细集料密度检测出具标准报告（1）国家标准的表示方法国家标准由国家标准代号、编号、制定和修订年份、标准名称等四个部分组成。国家标准修订时标准代号和编号不变，只改变制定和修订年份。例如上述标准原为1977年制定的GBl75—77；1988年修订为GBl75—88；1992年修订为GBl75—92；1999年修订为GBl75—99。强制性国家标准代号为GB，推荐性国家标准在GB后加“T”。例如，GB／T14685—2001建筑用卵石、碎石标准。（2）行业标准表示方法行业标准由行业标准代号、一级类目代号、二级类目代号、二级类目顺序号、制定和修订年份及标准名称等部分组成。推荐性行业标准，同样在行业标准后加“T”，例如SH／T0509—92。我国国家标准及与道路材料有关的行业标准代号示例如表0—l。我国国家标准及与道路材料有关的行业标准代号示例标准名称代号（汉语拼音）示例国家标准交通行业标准建材行业标准石油化工行业标准黑色冶金行业标准国标GB(GuoBia交通JT(JiaoTong)建材JC(JianCai)石化SH(ShiHua)冶标YB(YeBiao)GBl75－2007通用硅酸盐水泥JTJE20－2011公路工程沥青及混合料试验规程JC/T479－92建筑生石灰SH0522－92道路石油沥青YB/T030－92煤沥青筑路油五、道路建筑材料的发展发展趋势改善传统材料的性能，改善其品种化学合成材料用于抗应力结构大力开发组合材料结合环境改善，大力发展生态材料项目一砂石材料砂石材料的技术性质和技术要求矿质混合料级配理论和组成设计方法学习重点任务1石料的技术性质与技术要求一、石料的技术性质二、岩石的技术分级三、道路和桥涵用石料制品一、石料的技术性质（一）石料的物理性质内部组成结构矿质实体、闭口孔隙开口孔隙

图1—1石料组成结构示意图（a）石料组成结构外观（b）石料的质量与体积关系1、质量和体积有关的性质（1）密度（TrueDensity）石料的密度(又称真实密度)是石料在规定条件(105℃土5℃烘干至恒重)下，单位矿质实体体积(不含孔隙的矿质实体的体积)的质量。真实密度用ρt表示。由于测定石料密度是在空气中称量石料质量，所以石料中的空气质量mo=0，矿质实体的质量就等于石料的质量ms=m。石料的真实密度的测定方法《公路工程岩石试验规程JTGE41—2005》重点：如何检测到岩石的VS–置换法（2）毛体积密度（BulkDensity）石料的毛体积密度是石料在规定条件下，单位毛体积（包括矿物实体和孔隙的体积）的质量。毛体积密度用ρd表示。由于石料的质量ms=m,矿质实体体积和孔隙体积之和即石料的毛体积，Vs+Vn+Vi=v，故上式可写成：

石料毛体积密度的测定方法按我国现行《公路工程岩石试验规程JTGE41—2005》规定，石料毛体积密度的测定可用量积法、水中称量法和蜡封法。量积法适用于能制成规则试件的各类岩石；水中称量法适用于除遇水崩解、溶解和干缩湿胀外的其它各类岩石；蜡封法适用于不能用量积法或直接在水中称量进行试验的岩石。该方法是将规定石料在105℃土5℃烘干至恒重，测得其质量；然后将石料吸水48h，使得饱水后用湿毛巾揩去表面水，即可称得饱和面干时的石料质量。最后用静水天平法测得饱和面干石料的水中质量，由此可计算出石料的毛体积。按公式即可求得毛体积密度。石料毛体积密度的测定方法《公路工程岩石试验规程JTGE41—2005》测定方法：量积法、水中称量法和蜡封法（3）孔隙率(Porosity)石料的孔隙率是石料的孔隙体积占其总体积的百分率孔隙率亦可由真实密度和毛体积密度计算求得。2、与水有关的性质水对石料破坏作用的大小,主要取决于石料矿物性质及其组成结构状态(孔隙分布情况和孔隙率大小)表征指标吸水率饱水率吸水性石料的吸水率是指在室内常温(20℃土2℃)和大气压条件下，石料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。（1）吸水率（RatioofWaterAbsorption）石料吸水率的测定方法按我国现行《公路工程岩石试验规程JTGE41—2005》规定，采用自由吸水法测定。将石料试件经105℃~110℃烘干称量后，在铺有薄砂的盛水容器中，用分层逐渐加水的方法使石料中的空气逐渐逸出，最后完全浸于水中任其自由吸水48h后，取出称量。测得烘干至恒重的质量和吸水至恒重的质量，即可求得吸水率。（2）饱和吸水率（RatioofWaterSesistance）石料饱和吸水率是在试件强制饱和室内常温(20℃土2℃)和真空抽气(抽至真空度为20mmHg)后的条件下，石料试件最大吸水率的质量占烘干石料试件质量的百分率。石料饱和吸水率的测定方法按我国现行《公路工程岩石试验规程JTGE41—2005》规定，采用真空抽气法或煮沸法饱和试件，因为当真空抽气后占据石料孔隙内部的空气被排除，当恢复常压时，则水即进入具有稀薄残压的石料空隙中，使水分几乎充满开口空隙的全部体积。因此，饱和吸水率比吸水率高。吸水率与饱和吸水率的之比称为饱水系数，用Kw表示。它是评价石料抗冻性的一种指标。饱水系数愈大，说明常压下吸水后留余的空间有限，岩石愈容易被冻胀破坏，因而岩石的抗冻性就差。3、耐候性(WeatheringResistance)用于道路与桥梁建筑的石料抵抗大自然因素作用的性能。

测试方法抗冻性坚固性温度升降交替冻融（1）抗冻性（FrostResistance）石料由于在潮湿状态受正负温度交替循环而产生破坏，表现为：裂缝、掉边、缺角或表面松散。试验方法：直接冻融法表示参数：质量损失率耐冻系数判断石料抗冻性能好坏有三个指标，即（1）冻融后强度变化；（2）质量损失；（3）外形变化。一般认为，抗冻系数大于75%，质量损失率小于2%时，为抗冻性好的石料；吸水率小于0.5%，软化系数大于0.75以及饱水系数小于0.8的石料，具有足够的抗冻能力。

2）坚固性（Soundness）该法是将烘干并已称量过的规则试件，浸入饱和的硫酸钠溶液中经20h后，取出置于105℃~110℃的烘箱中烘4h。然后取出冷却至室温，这样作为一个循环。如此重复浸烘5次。最后一个循环后，用蒸馏水沸煮洗净，烘干称量，与直接冻融法的同样方法计算其质量损失率。试验方法：硫酸钠侵蚀法32单轴抗压强度单轴压缩变形劈裂强度抗剪强度点荷载强度抗折强度洛杉矶磨耗率力学性质（二）石料的力学性质

1、单轴抗压强度

（UniaxialCompressionStrength）按我国现行《公路工程岩石试验规程JTGE41—2005》，是将石料(岩块)制备成70mm×70mm×70mm的正方体(或直径和高度均为50mm的圆柱体或直径为50mm高径比为2:1圆柱体)试件,经吸水饱和后,在单轴受压并按规定的加载条件下，达到极限破坏时，单位承压面积的强度。

2、磨耗性(Abrasiveness)磨耗性是石料抵抗撞击、剪切和摩擦等综合作用的性能，用磨耗损失（%）表示。石料的磨耗性测定用洛杉矶式磨耗试验法

（三）石料的化学性质集料的矿物成分与混合料的理化反应混合料的力学强度石灰石矿质混合料花岗石矿质混合料石英石矿质混合料二、岩石的技术分级道路建筑用天然石料按其造岩矿物的成分、含量以及组织结构分为4种岩类。现将各岩类划分及其主要代表性岩石列表如下。1、岩浆岩类：如花岗岩、正长岩、辉长岩、辉绿岩、闪长岩、橄榄岩、玄武岩、安山岩、流纹岩等。2、石灰岩类：如石灰岩、白云岩、泥灰岩、凝灰岩等。3、砂岩和片岩类：如石英岩、砂岩、片麻岩、石英片麻岩等。4、砾石类。

路用石料的技术标准岩石类别主要岩石名称石料等级技术标准饱水极限抗压强度①（MPa）磨耗率（洛杉矶法）②（%）磨耗率（狄法尔法）（%）123456岩浆岩类花岗岩玄武岩安山岩辉绿岩1234>120100～12080～100—<2525～3030～4545～60<44～55～77～10石灰岩类石灰岩白云岩1234>10080～10060～8030～60<3030～3535～5050～60<55～66～1212～20砂岩与片麻岩类石英岩砂岩片麻岩石英片麻岩1234>10080～10050～8030～50<3030～3535～4545～60<55～77～1010～15砾石1234--------<2020～3030～5050～60<55～77～1212～20试验方法JTJ054T0212－94JTJ054T0220－94JTJ054T0221－94

三、道路和桥涵用石料制品（一）道路路面用石料制品

1.高级路面铺砌用的整齐块石整齐块石用的尺寸为：大方块石300mm×300㎜×(120～150)㎜，小方块石为120㎜×120㎜×250㎜。岩石的抗压强度不低于100MPa，洛杉矶磨耗率不大于5%。2.路面铺砌用半整齐块石3.铺砌用不整齐块石不整齐块石又称为拳石，经粗加工而得。要求顶面为一平面，底面与顶面基本平行，顶面积与底面积之比大于40%—60%。4.锥形块石又称“大块石”，用于路面底基层。锥形块石是由片石进一步加工而得的粗2打集料，要求上小下大，接近于截锥形。其底面积不宜小于100cm，以便砌摆稳定。通常底基层边长应为石块高的1.1～1.4倍。