道路建筑材料__第一章_砂石材料

道路建筑材料第一章砂石材料郑州交通技师学院交通工程系付丽知识教学点和学习要求知识教学点砂石材料的技术性质和技术要求(石料和集料)矿质混合料的级配理论和组成设计方法学习要求了解并掌握砂石材料的技术性质和技术要求掌握级配理论和组成设计方法，会用图解法和试算法设计矿质混合料的配合比第一节砂石材料的技术性质砂石材料按形状分类1）块状石料：简称石料2）粒状石料：简称集料，又按大小分为：A、粗集料：如碎石、卵石B、细集料：如砂、C、石屑砂石材料按来源分类A、天然石料B、人工轧制的集料C、工业冶金矿渣第一节砂石材料的技术性质石路面中国现存最早，并且保存良好的是隋代赵州安济桥又称赵州桥。桥为敞间圆弧石拱，净跨37.02m。第一节砂石材料的技术性质第一节砂石材料的技术性质碎石砂工业废渣骨料封闭孔隙（体积为）Vn)开口孔隙（体积为Vi）固体物质（体积为Vs）孔隙体积：V0=Vi+Vn材料在自然状态下总体积V=Vs+V0（一）岩石的技术性质1.岩石内部组成结构：A.矿质实体B.开口孔隙C.闭口孔隙石料组成结构外观示意图一、石料的技术性质与技术要求一、岩石的技术性质2.岩石的技术性质物理性质、力学性质、化学性质（1）物理性质：物理常数（真实密度、毛体积密度、孔隙率）吸水性（吸水率、饱和吸水率）抗冻性（耐候性、腐蚀性）1）物理常数（1）真密度：是岩石在规定条件下，烘干岩石矿质实体单位体积的质量，用t表示。因故Vs—固体物质的体积M---岩石的质量（g）ms—岩石矿质实体的质量（g）一、岩石的技术性质stvsmMmsstvM一、岩石的技术性质测定方法：李氏比重瓶法测定，将石料磨细至全部过0.25mm的筛孔，然后将其装入比重瓶中，利用已知比重的液体置换石料的体积。（2）毛体积密度：在规定条件下，烘干岩石（包括孔隙在内）的单位体积的质量。V----岩石的毛体积（g/cm3）其它符号同前一、岩石的技术性质可分为干密度、饱和密度和天然密度相互之间如何换算？一、岩石的技术性质（3)孔隙率：岩石的孔隙率是指孔隙体积占总体积的百分率n----岩石料的孔隙率V0-----岩石的孔隙体积（cm3）。如何推算孔隙率公式？一、岩石的技术性质2）吸水性：（1）吸水率:20℃±2℃和大气压状态下，是岩石在规定条件下，岩石试样最大的吸水质量与烘干岩石试件质量之比。质量吸水率：体积吸水率：W体=（m2-m1）/VρWWx.Vx------石料的质量、体积吸水率（%）m1-------石料试件烘干至恒重时的质量（g）m2--------石料试件吸水至恒重时的质量（g）(2)饱和吸水率：200±20C，在强制条件下，岩石试样最大的吸水质量与烘干岩石试件质量之比，以百分率表示m`2--试件经强制吸水后的质量（g)m1---同前一、岩石的技术性质2）吸水性吸水性—饱水系数定义：岩石吸水率与饱和吸水率之比（0.5~0.8）。意义：一般来说，石料的饱水系数越大，常压下吸水后留余的空间就越少，岩石越容易被冻胀破坏，其抗冻性就越差。吸水性—影响因素影响因素：孔隙大小、孔隙构造特征规律：一般来说，孔隙结构相同的石料，孔隙率越大，吸水率越大；表观密度越大的石料，孔隙越小，吸水率也越小；（一）石料的技术性质—物理性质一、岩石的技术性质吸水率:是指在规定条件下，试件最大吸水质量与烘干石料试件质量之比。（测试方法：将已知质量的干燥试件逐层加水至浸没，用自由吸水法测定其吸水后的质量）饱和吸水率:是指在强制条件下，石料试件最大吸水质量与烘干试件质量之比。（测试方法：将已知质量的干燥试件用煮沸法和真空抽气法强制饱水，测定其饱水后的质量）一、岩石的技术性质3）抗冻性：抵抗大气自然因素目前主要考虑抗冻性，常用抗冻性标号表示，测定经过冻(-150C,4h)、融(200±50C,4h)循环，质量损失不超过5%，抗压强度不超过25%的次数。(1)耐久性（原耐候性）定义：是指石料承受干湿、冻融等环境条件及交通条件的变化不老化、不劣化的抵抗能力。检测试验：T0241-1994抗冻性试验：石料在浸水条件下，经多次冻结与融化作用后测定试件的质量损失以及单轴饱水抗压强度的变化。（指标：冻融系数、质量损失率和外观变化）T0241-1994坚固性试验：石料经多次饱和硫酸盐溶液浸泡与干燥作用后，测定试样质量损失的变化。(指标：质量损失率)（一）石料的技术性质—物理性质JGJE41-2005《公路工程石料试验规程》想一想1、孔隙率与真实密度、毛体积密度有何关系？2、干燥状态、饱和状态下的毛体积密度有何关系？技术指标：单轴抗压强度、单轴压缩变形、劈裂强度、抗剪强度、点荷载强度和抗折强度，以及抗压碎、抗冲击、抗磨光和抗磨耗等性能。关键指标：单轴抗压强度和抗磨耗性（一）石料的技术性质—力学性质JGJE41-2005《公路工程石料试验规程》1）单轴抗压强度（T0221-2005）意义：反映石料力学性能的重要指标。测试方法：将石料制成规定标准试件，饱水后处理后用万能试验机（或压力试验机），使试件在按规定加载条件下单轴受压，直至到达极限破坏时的单位承压面积强度。（一）石料的技术性质—力学性质2）单轴压缩变形（T0222-2005）意义：测定岩石试件在单轴压缩应力条件下的轴向及径向应变值，据此计算岩石的弹性模量和泊松比。测试方法：将石料制成规定圆柱体标准试件后采用电阻应变仪或千分表进行测定。（一）石料的技术性质—力学性质3）劈裂强度（T0223-1994）意义：岩石的抗拉能力较弱，并且在工程实践中拉断破坏是工程岩体的主要破坏方式之一，因此需对其进行测定。测试方法：将圆柱体石料试件置于万能试验机上，采用劈裂法在规定条件下加压，直至试件劈裂破坏。（一）石料的技术性质—力学性质4）抗剪强度（T0224-2005）意义：抗剪强度是指石料在剪切面上所能承受的极限剪应力，它是岩体基础设计的基本参数。测试方法：利用直剪仪对岩石试件施加法向荷载和剪切荷载直至试件破坏，并观察破坏形状。（一）石料的技术性质—力学性质5）点荷载强度（T0225-1994）意义：点荷载强度反映了石料各向异性的特点，为岩体分级和抗拉强度计算提供设计参数。测试方法：将岩石钻芯取样，利用点荷载试验仪对岩芯试样进行径向和轴向加载直至破坏，以点荷载强度指数表征。（一）石料的技术性质—力学性质6）抗折强度（T0226-1994）意义：抗折强度是石料在荷载作用下受弯至折断时的极限弯曲应力，它评价岩石板材、条石基础和条石路面等建材的主要力学指标。测试方法：将石料制成规定的标准长方体试件，并在规定条件下施加荷载直至试件折断破坏。（一）石料的技术性质—力学性质一、岩石的技术性质2）磨耗性：指石料抵抗撞击、边缘剪力和磨擦等联合作用的性质。①洛杉矶式磨耗试验（标准方法）m1kg石料+12个5kg的钢球磨500转测定过1.7mm(方筛)后洗净烘干后质量为m2。（一）粗集料的技术性质—力学性能（2）磨耗值测试方法：洛杉矶磨耗试验(T0317-2005)或搁板式磨耗试验道瑞磨耗试验(T0323-2005)将按规定级配组成的集料与一定数目的钢球同时加入洛杉矶磨耗试验机的磨耗鼓中，磨耗鼓在规定条件下旋转摩擦500次后取出集料试样，测试试验后集料1.7mm方孔筛上通过质量百分率。3）化学性能—酸碱性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SiO265%（例花岗岩、石英岩等）②中性岩SiO2含量在52%~65%③碱性岩SiO252%（例石灰岩、玄武岩等）选择石料时应考虑岩石的酸碱性对沥青与岩石粘结的影响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（一）石料的技术性质—化学性质工程实际中所采用的石料必须满足一定的技术要求，该要求就是石料的技术标准。标准制定思路是：首先根据石料所属岩石类型，将石料分成四大类——岩浆岩、石灰岩、砂岩或片麻岩以及砾岩；再依据石料物理-力学性能将每种类型岩石划分成四个等级。其中：I级—最坚强的岩石；II级—坚强的岩石；III级—中等强度岩石；IV级—较软的岩石。（一）石料的技术要求（一）石料的技术要求—技术标准（一）道路用石料制品分类？（二）桥梁建筑用主要岩石制品有那些？第二节道路和桥涵用石料制品（自学）第三节集料的技术性质概述：集料是指在混合料中起骨架或填充作用的粒料，包括岩石天然风化而成的砾石（卵石）和砂等，以及由岩石经人工轧制和各种尺寸的碎石、石屑、另有工业冶金矿渣等。1.集料分类根据集料形成的过程不同，分为卵石（又称砾石）和碎石；根据粒径大小的不同，分为粗集料和细集料。工程上分为粗骨料和细骨料。2.粗细集料粒径的界限水泥混凝土用集料的粗细界限尺寸为4.75mm，沥青混合料用集料粗细界限尺寸为2.36mm。大于或等于该尺寸的颗粒为粗集料，余为细集料。3.最大粒径这是一个较为重要但又容易引起混淆的概念，集料的最大粒径这一概念由两个不同定义构成，即集料最大粒径和集料公称最大粒径。集料最大粒径：指集料100%都要求通过的最小标准筛筛孔尺寸。集料公称最大粒径：指集料可能全部通过或允许有少量不通过（一般容许筛余不超过10%）的最小标准筛筛孔尺寸。这两个定义涉及的粒径有着明显区别，通常集料公称最大粒径比最大粒径要小一个粒级。但在实际使用过程中、甚至在一些书本资料上也经常不加严格区别，容易引起混淆。实际上工程中所指的最大粒径往往是指公称最大粒径，这一点在今后的应用中要加以区分。第三节集料的技术性质（一）粗集料的技术性质路用粗集料的物理性质：物理常数（表观密度、毛体积密度、堆积密度及空隙率等）、级配和坚固性。路用粗集料的力学性质：压碎性磨光性冲击性磨耗性（一）粗集料的技术性质—物理性能1）物理常数（1）表观密度定义：是指在规定条件下，烘干石料矿质单位表观体积（含括矿物实体和闭口孔隙体积）集料的质量。测试方法：网篮法三、集料的技术性质Vs、Vn、Vi、Vv--分别为矿质实体、闭口孔隙、开口孔隙和空隙的体积其中：V0=Vi+Vn各种密度都是在规定条件下，单位体积（体积不同，所对应的密度值不同，注意区分。封闭孔隙（体积为Vn)开口孔隙（体积为Vi）固体物质（体积为Vs）孔隙体积：V0=Vi+Vn材料在自然状态下总体积V=Vs+V0（一）粗集料的技术性质—物理性能（1）物理常数—毛体积密度定义：是指在规定条件下，单位毛体积（含括矿物实体、开口孔隙体积和闭口孔隙体积）的质量。测试方法：容量瓶法三、集料的技术性质（3）堆积密度粗集料的堆积密度包括：α、堆积状态B、振实密度--用于水泥混凝土C、捣实密度--用于沥青混合料在一定条件下(自然堆积、振实和捣实)，单位体积(包括矿物实体、开口孔隙体积、闭口孔隙体积及颗粒间空隙体积)集料的质量式中v0=vi+vn（4）空隙率集料在某种装填状态下的空隙体积（含开口隙）占装填体积的百分率一、集料的技术性质材料的各种密度与体积之间的关系几种密度的比较比较项目实际密度表观密度堆积密度材料状态绝对密实近似绝对密实状态堆积状态材料体积Vs计算公式应用判断材料性质用量计算、体积计算''00Vm''VmsVmnsVVV0VvinsVVVV封闭孔隙（体积为Vn)开口孔隙（体积为Vi）固体物质（体积为Vs）孔隙体积：V0=Vi+Vn材料在自然状态下总体积V=Vs+V0复习stVmnshVVminshVVVm%100)1(thinvVvvP石料组成结构外观示意图孔隙：矿物之间的空间—Vn+Vi空隙：集料颗粒之间的空间—Vv颗粒之间的空间体积集料的体积组成复习三、集料的技术性质2）级配（1）筛分试验标准及取样量公称最大粒径（mm）方孔756337.531.526.519169.54.75圆孔80634031.5252016105.1试样质量不少于（kg）108542.52110.5三、集料的技术性质(2)筛分试样须备两份：水洗