第2章 砂石材料 土木工程材料.ppt

1、第 2 章 砂 石 材 料,2,第 2 章 砂石材料,本章主要内容 2.1 石料的技术性质 2.2 集料的技术性质 2.3 矿质混合料的组成设计,3,2.1 石料的技术性质,材料性质 技术要求（综合描述）： 技术性质（定性描述） 技术指标（定量描述） 技术标准： 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 的统一执行的文件。,4,2.1 石料的技术性质,技术性质 技术经济性 经济性质,5,2.1 石料的技术性质,一 石料的技术性质 石料的技术性质： 物理性质、力学性质、化学性质。 1 物理性质 p4 物理常数（如密度、表观密度和孔隙率等） 吸水性 （如吸水率、饱

2、水率等） 耐候性 （如抗冻性、抗腐蚀性等）,6,2.1 石料的技术性质, 物理常数 石料的物理常数是石料矿物组成和 结构状态的反映，与石料的技术性质有 着密切的联系。 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 来反映。,7,2.1 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 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实体和孔隙组成。 孔隙又分为开口孔隙和闭口孔隙。 p6,8,2.1 石料的技术性质, 密度 石料在规定条件（1055烘干至恒 重，温度20）下，单位实体体积（不 含孔隙）的质量。 P11 密度试验,9,2.1 石料的技术性质, 毛

3、体积密度 石料在规定条件（1055烘干至恒 重）下，单位毛体积（含矿质实体和 开口、闭口孔隙的体积）的质量。,10,2.1 石料的技术性质, 孔隙率 石料的孔隙体积（包括开口和闭口孔 隙）占总体积的百分率。,11,2.1 石料的技术性质, 吸水性 石料在规定条件下吸水的能力。由吸水 率和饱水率来反映。,12,2.1 石料的技术性质, 吸水率 石料在室内常温（202）和大气 压力条件下，试件最大的吸水质量占烘 干（1055烘干至恒重）质量的百分 率。,13,2.1 石料的技术性质, 饱水率 石料在室内常温（202）和真空 （2.67kPa）条件下，试件最大的吸水 质量占烘干（1055烘干至恒重）

4、质 量的百分率。,14,2.1 石料的技术性质, 耐候性 石料抵抗大气自然因素作用的性质。用 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。 抗冻性 坚固性,15,2.1 石料的技术性质,2 力学性质 抗压强度 石料的抗压强度值取决于石料的组成结 构（如矿物组成、岩石的结构和构造、 裂隙的分布等），同时也取决于试验条 件（如试件的几何外形、加载速度、温 度和湿度等）。,16,2.1 石料的技术性质, 磨耗性磨耗试验 磨耗性是石料抵抗撞击、剪切和摩擦等 综合作用的性能。以磨耗试验测定磨耗 率来反映磨耗性。 洛杉矶式磨耗试验（洛杉矶法）,17,2.1 石料的技术性质,3 化学性质

5、与沥青的粘附性 在沥青混合料中，由于矿质集料的 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。 碱性石料与沥青的粘附性较好。沥 青混合料最好选用碱性石料配制，以获 得较好的强度性能。,18,2.1 石料的技术性质,二 石料的技术要求分类与分级（分为四类四级） 三 石料的技术标准,19,2.1 石料的技术性质,四 石料制品 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 整齐块石、锥形块石。 桥梁建筑用：片石、块石、方块石、粗 料石、镶面石等。,20,2.2 集料的技术性质,集料的概念： 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。 按粒径大小分为: 粗集料

6、（d 5mm） 细集料（d 5mm）,21,2.2 集料的技术性质,一 粗集料的技术性质 p62 1 物理性质 物理常数,22,2.2 集料的技术性质, 表观密度 p5 在规定条件（1055烘干至恒重） 下，单位表观体积（含矿质实体和闭口 孔隙的体积）的质量。,23,2.2 集料的技术性质, 堆积密度 粗集料处在堆积状态下，单位体积（包 括颗粒内部的孔隙和颗粒之间的空隙体 积）的质量。,24,2.2 集料的技术性质, 空隙率 粗集料处在堆积状态下，颗粒之间的空 隙体积占总体积的百分率。,25,2.2 集料的技术性质, 级配 p63 定义：集料各级颗粒的粒径和分布情 况（搭配比例）称为级配。 可

7、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。,26,2.2 集料的技术性质, 坚固性（抗冻性）,27,2.2 集料的技术性质,2 力学性质 （与石料不同） 集料压碎值 集料在连续增加的荷载下，抵抗压碎的 能力。,28,2.2 集料的技术性质, 集料冲击值 集料抵抗连续重复冲击荷载作用的性能 称为抗冲韧性，用集料冲击值表示。,29,2.2 集料的技术性质, 集料磨耗值 集料磨耗值用于评定抗滑表层的集料抵 抗车轮磨耗的能力。,30,2.2 集料的技术性质, 集料磨光值 反映集料在路面使用时，抵抗车辆荷载 摩擦作用而不被磨光的能力。,31,2.2 集料的技术性质,二 细集料的技术

8、性质 1 物理常数（与粗集料同）,32,2.2 集料的技术性质,2 级配 p63 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 分计筛余百分率、累计筛余百分率、通过百 分率等级配参数或者级配曲线表示集料的级 配。用级配参数与级配范围比对，可评定集 料级配是否良好。,33,2.2 集料的技术性质,筛分试验：p64 标准筛: 10.0 5.0 2.5 1.25 0.63 0.315 0.16 先用10.0 mm筛过筛，要求全部通过。称烘干砂 500g，倒入5.0 mm筛中，在振动摇筛机上筛10分 钟，取下，称各筛及底盘上的剩余质量：m1、 m2、 m3 、m4 、m5 、m6

9、、 m7 。 要求m=5005 g。,34,2.2 集料的技术性质, 分计筛余百分率 p64 (简称分计筛余) 某筛的筛余量占试样总质量的百分率。 分计筛余百分率 ai=(mi m)100 （）,35,2.2 集料的技术性质, 累计筛余百分率 (简称累计筛余) 某筛及以上的分计筛余百分率之和。 累计筛余百分率 Ai=a1a2ai （）,36,2.2 集料的技术性质, 通过百分率 (简称通过率) 通过某筛的质量 占试样总质量的百分率。 通过百分率 Pi =100Ai （）,37,2.2 集料的技术性质,例：某砂样的筛分结果如下，计算级配参数。 孔径 mm 5 2.5 1.25 0.63 0.31

10、5 0.16 0.16 筛余量 g 25 80 125 70 75 120 5 计算结果： 分计筛余 5 16 25 14 15 24 1 累计筛余 5 21 46 60 75 99 100 通过筛余 95 79 54 40 25 1 0,38,2.2 集料的技术性质,3 细度模数 p65 评价砂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 3.7-3.1 粗砂 3.0-2.3 中砂 2.2-1.6细砂 1.5-0.7 特细砂 0.7 粉砂,39,2.3 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 矿质混合料的形式

11、与各种结合料（如水泥 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 级配，内容包括： （1）级配理论和级配范围的确定； （2）基本组成的设计方法。,40,2.3 矿质混合料的组成设计,一 级配理论 1 级配曲线 2 最大密度曲线公式 3 最大密度曲线n幂公式,41,2.3 矿质混合料的组成设计,二 级配曲线与级配范围 p6466 按照级配理论公式计算出各级粒径 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级配曲线。,42,2.3 矿质混合料的组成设计,由于矿质混合料（简称矿料）在轧 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，使所配矿

12、料的 级配往往不可能与理论级配完全符合。,43,2.3 矿质混合料的组成设计,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 是级配范围。 设定级配范围是经济合理的一种技 术措施。,44,2.3 矿质混合料的组成设计,三 组成设计方法 1 试算法（计算优势粒径颗粒） 设：由 A、B、C 三种集料配制成集料 M 的质量为R吨，而A、B、C三种集料的分计筛余分别是 aAi、aBi、aCi，在集料M中的含量（百分数）分别为X、Y、Z，集料M的分计筛余是 aMi。,45,2.3 矿质混合料的组成设计,则有： X + Y + Z = 100 aAiXR + aBiYR + aCiZR = aMiR 即 aAiX + aBiY + aCiZ = aMi aAiX = aMi,46,2.3 矿质混合料的组成设计,aCjZ = aMj Y = 100XZ 校核计算结果 （如符合级配范围要求，组成设计完成）,47,2.3 矿质混合料的组成设计,2 正规方程法 建立一组n元一次方程组，求解。,48,2.