建筑材料第1章

1、第第1章章 石料與集料石料與集料本章主要內(nèi)容與目的：本章主要內(nèi)容與目的： 介紹石料的巖石學(xué)特征、闡述石料與集料的主石料與集料的主要技術(shù)性能要技術(shù)性能及主要評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)；討論集料集料的級(jí)配概念的級(jí)配概念和級(jí)配理論級(jí)配理論。 通過學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握石料和集料的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，了解級(jí)配理論。石料定義：石料定義：指由天然巖石經(jīng)機(jī)械加工制成的，或者由指由天然巖石經(jīng)機(jī)械加工制成的，或者由直接開采得到的具有直接開采得到的具有一定形狀和尺寸一定形狀和尺寸的石料制品。的石料制品。1.1.1 巖石的組成與分類巖石的組成與分類 石料的物理力學(xué)性質(zhì)取決于：石料的物理力學(xué)性質(zhì)取決于： 天然巖

2、石的礦物成分天然巖石的礦物成分 礦物在巖石中的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造礦物在巖石中的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造1.1 石石 料料1、造巖礦物（礦物）、造巖礦物（礦物） 所謂的所謂的造巖礦物造巖礦物是具有是具有一定化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)特一定化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)特性性的的天然化合物或單質(zhì)天然化合物或單質(zhì)，簡(jiǎn)稱礦物，由一種或兩種，簡(jiǎn)稱礦物，由一種或兩種以上的礦物組成不同的巖石。以上的礦物組成不同的巖石。 由于各種礦物具有確定的化學(xué)組成與特有的結(jié)由于各種礦物具有確定的化學(xué)組成與特有的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，對(duì)石料的物理力學(xué)特性有著不同的影響。構(gòu)構(gòu)造，對(duì)石料的物理力學(xué)特性有著不同的影響。幾種代表性造巖礦物礦物名稱化學(xué)組成外觀特征特性常見巖石代表石英結(jié)晶二氧化

3、硅白色、乳白色或灰色質(zhì)地非常堅(jiān)硬花崗巖、砂巖長(zhǎng)石結(jié)晶鋁硅酸鹽白、淺灰、紅色、青、暗灰質(zhì)地較石英偏低，易風(fēng)化成高齡土花崗巖云母結(jié)晶片狀含水鋁硅酸鹽無色透明、黑色易解離成片狀，降低巖石的耐久性、強(qiáng)度花崗巖方解石結(jié)晶碳酸鈣白色易溶于含二氧化碳的水中，被酸分解石灰?guī)r2、巖石的分類、巖石的分類 巖石的性質(zhì)巖石的性質(zhì)除了與除了與構(gòu)成巖石的礦物構(gòu)成巖石的礦物有關(guān)之外，有關(guān)之外，還取決于不同的還取決于不同的成巖條件成巖條件。根據(jù)。根據(jù)成巖條件成巖條件將巖石分將巖石分成三類：成三類：火成巖（巖漿巖）火成巖（巖漿巖）、沉積巖、變質(zhì)巖、沉積巖、變質(zhì)巖。 火成巖（巖漿巖）火成巖（巖漿巖）據(jù)冷卻條件不同分： 深成巖、噴

4、出巖、火山巖3 3、常見巖石類型、常見巖石類型 常見巖石類型類型礦物組成外觀色澤性能用途花崗巖石英、長(zhǎng)石、云母多種色澤，如深青、淺灰、黃、紅等結(jié)構(gòu)密實(shí)、密度大、抗壓強(qiáng)高、耐久性好優(yōu)質(zhì)石料，廣泛用于砌筑、裝飾工程和集料石灰?guī)r方解石，少量白云石、粘土大多呈淺灰色質(zhì)地細(xì)密、堅(jiān)硬、抗風(fēng)化砌筑工程、軋制成集料、燒制石灰砂巖石英，少量長(zhǎng)石、方解石、云母等灰色、白色或紅色硅質(zhì)砂巖密實(shí)、堅(jiān)硬耐久性好；其它砂巖性能較差質(zhì)地堅(jiān)硬的砂巖用做建筑材料玄武巖暗色礦物硬度高、脆性大、耐久性好作為承重和飾面材料石英巖結(jié)晶氧化硅色澤較淺質(zhì)地堅(jiān)硬、強(qiáng)度高砌筑工程 根據(jù)石料組成中二氧化硅二氧化硅成分含量的多少，將石料分成不同酸堿

5、性集料。巖石的酸堿性 4 4、礦物的主要化學(xué)組成、礦物的主要化學(xué)組成類型氧化硅含量（%）代表巖石親水系數(shù)酸性集料65石英巖1.06中性集料5265閃長(zhǎng)巖堿性集料52石灰?guī)r0.791.1.2 石料的物理性能石料的物理性能 石料的物理性能是石料礦物組成、結(jié)構(gòu)狀態(tài)和特征的反映，它與石料的技術(shù)性質(zhì)有密切的聯(lián)系。1、物理常數(shù)、物理常數(shù) 物理常數(shù)主要指石料的密度密度和孔隙率孔隙率，此類常數(shù)能夠直接影響到石料的力學(xué)性質(zhì)，也是將石料用于混合料配合比設(shè)計(jì)的參數(shù)之一。（1）密度）密度 定義：在規(guī)定條件下（大多指規(guī)定的溫度），定義：在規(guī)定條件下（大多指規(guī)定的溫度），石料礦質(zhì)實(shí)體單位體積的質(zhì)量。石料礦質(zhì)實(shí)體單位體積的

6、質(zhì)量。 由于石料在組成結(jié)構(gòu)上或多或少存在著孔隙，而孔隙又分為與外界連通的開口孔隙開口孔隙和與外界不連通的閉口孔隙閉口孔隙，所以石料（包括集料）的密度就有數(shù)種不同形式。tsstVm1 1）真實(shí)密度）真實(shí)密度 真實(shí)密度是指在規(guī)定條件下，烘干石料礦質(zhì)真實(shí)密度是指在規(guī)定條件下，烘干石料礦質(zhì)實(shí)體單位真實(shí)體積（不包括孔隙體積）的質(zhì)量。實(shí)體單位真實(shí)體積（不包括孔隙體積）的質(zhì)量。（1.1）石料的真實(shí)密度，g/cm3；石料礦質(zhì)實(shí)體的質(zhì)量，g；石料礦質(zhì)實(shí)體的體積，cm3。smsv測(cè)試方法：測(cè)試方法：密度瓶法或李氏密度瓶法密度瓶法或李氏密度瓶法 磨細(xì)過篩烘干冷卻密度瓶法密度瓶法李氏密度瓶法李氏密度瓶法1221tmm

7、VV2）表觀密度）表觀密度 表觀密度是指在規(guī)定條件下，烘干石料礦質(zhì)表觀密度是指在規(guī)定條件下，烘干石料礦質(zhì)實(shí)體包括閉口孔隙在內(nèi)的單位表觀體積的質(zhì)量實(shí)體包括閉口孔隙在內(nèi)的單位表觀體積的質(zhì)量。nvnssaVVmsv（1.2）石料礦質(zhì)實(shí)體中閉口孔隙的體積，cm3。石料的表觀密度，g/cm3；石料礦質(zhì)實(shí)體的質(zhì)量，g；石料礦質(zhì)實(shí)體的體積，cm3。sma測(cè)試方法：測(cè)試方法：水中稱量法水中稱量法 浸水飽水水中稱量1awmmmm烘干石料在空氣中的質(zhì)量1m飽水后石料在水中的質(zhì)量3）毛體積密度）毛體積密度 毛體積密度是指在規(guī)定條件下，烘干石料礦質(zhì)實(shí)體包括毛體積密度是指在規(guī)定條件下，烘干石料礦質(zhì)實(shí)體包括孔隙（閉口、開

8、口孔隙）體積在內(nèi)的單位毛體積的質(zhì)量孔隙（閉口、開口孔隙）體積在內(nèi)的單位毛體積的質(zhì)量。insshVVVmsm石料礦質(zhì)實(shí)體的質(zhì)量，g sVnV石料礦質(zhì)實(shí)體中閉口孔隙的體積，cm3 iV石料礦質(zhì)實(shí)體中開口孔隙的體積，cm3 （1.3）石料礦質(zhì)實(shí)體的體積，cm3 石料的毛體積密度，g/cm3；h測(cè)試方法：測(cè)試方法：量體法、量體法、水中稱量法、蠟封法水中稱量法、蠟封法12hwmmmm烘干石料在空氣中的質(zhì)量1m飽水后石料的質(zhì)量水中稱量法水中稱量法飽水后石料在水中的質(zhì)量2m烘干石料在空氣中的質(zhì)量1m蠟封石料的質(zhì)量蠟封法蠟封法2m蠟封石料在水中的質(zhì)量m121hwpmmmmm（2）孔隙率）孔隙率 孔隙率是指石料

9、孔隙體積占石料總體積（包括開口孔隙孔隙率是指石料孔隙體積占石料總體積（包括開口孔隙和閉口孔隙體積）的百分率。和閉口孔隙體積）的百分率。%100hinVVVnnnVhV石料的孔隙率，%；石料礦質(zhì)實(shí)體中閉口孔隙的體積，cm3石料礦質(zhì)實(shí)體中開口孔隙的體積，cm3；石料的毛體積（含礦質(zhì)實(shí)體、開口孔隙和 閉口孔隙體積）,cm3。iV（1.4） 將式（1.1）和式（1.3）代入式（1.4）可得式（1.4），即采用石料的真實(shí)密度和毛體積密度計(jì)算其孔隙率。%100)1 (thnthn石料的孔隙率，%；石料的真實(shí)密度，g/cm3；石料的毛體積密度，g/cm3。（1.4） 開口孔隙率：(1) 100%hianah

10、石料的開口孔隙率，%；石料的表現(xiàn)密度，g/cm3；石料的毛體積密度，g/cm3。（1.5）in2、吸水性、吸水性 吸水性是指石料吸水能力的大小。吸水性是指石料吸水能力的大小。 這一性質(zhì)用吸水率吸水率和飽水率兩種形式表示。分別指常溫、常壓（減壓）條件下石料最大吸水質(zhì)量是干燥試樣質(zhì)量的百分率；兩者可采用下試計(jì)算：%100112mmmwxxw石料試樣的吸水率或飽水率，%；m1烘至恒重時(shí)的試樣質(zhì)量，g；m2吸水（或飽水）至恒重時(shí)試樣質(zhì)量，g。（1.6）1.1.3 石料的力學(xué)性質(zhì)石料的力學(xué)性質(zhì) 在結(jié)構(gòu)工程中，石料應(yīng)具備一定的抗壓、抗剪、抗彎、抗磨耗、抗沖擊、壓碎性等。 1、石料的抗壓強(qiáng)度、石料的抗壓強(qiáng)度

11、 （1）測(cè)試方法 單軸加荷的方法對(duì)規(guī)則形狀的石料試樣規(guī)則形狀的石料試樣（飽水處理）進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。PRA（1.7）（2）影響因素 材料礦物的組成、結(jié)構(gòu)與其孔隙構(gòu)造材料礦物的組成、結(jié)構(gòu)與其孔隙構(gòu)造 試件的大小（尺寸）試件的大?。ǔ叽纾?尺寸偏大，R偏低；尺寸偏小，R偏大。 試驗(yàn)狀態(tài)試驗(yàn)狀態(tài) 干燥狀態(tài)，強(qiáng)度最高；凍融循環(huán)后強(qiáng)度最低。 加荷速度加荷速度 加荷速度快，R偏高；加荷速度慢，R偏低。 溫度溫度 溫度升高，R降低。 2、磨耗性、磨耗性 指石料抵抗沖擊、邊緣剪切和摩擦的聯(lián)合作用的能力。洛杉磯磨耗試驗(yàn) 一定質(zhì)量一定級(jí)配的石料試樣和鋼球置于擱板式試驗(yàn)機(jī)中，以3033r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)要求次數(shù)（

12、500次）后停止，取出過1.7mm篩稱重。 121100%mmQm磨 磨耗率越高，表示其耐磨性愈差磨耗率越高，表示其耐磨性愈差。（1.8）1.1.4 石料的耐久性石料的耐久性 抗凍性是指石料在飽水狀態(tài)下，能夠經(jīng)受反復(fù)凍結(jié)和融抗凍性是指石料在飽水狀態(tài)下，能夠經(jīng)受反復(fù)凍結(jié)和融化而不破壞，并不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的能力?；黄茐?，并不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的能力。 （1）直接凍融法）直接凍融法 試驗(yàn)方法：標(biāo)準(zhǔn)試樣烘干稱重后，試驗(yàn)方法：標(biāo)準(zhǔn)試樣烘干稱重后， 吸水飽和吸水飽和15凍結(jié)凍結(jié)4h205 融解融解4h （一個(gè)凍融循環(huán)）（一個(gè)凍融循環(huán)） 15凍結(jié)凍結(jié)4h205 融解融解4h 抗凍性通常用石料在飽水狀態(tài)下能抗凍性

13、通常用石料在飽水狀態(tài)下能 經(jīng)受凍融循環(huán)的次數(shù)經(jīng)受凍融循環(huán)的次數(shù)來表示（質(zhì)量損失不超過來表示（質(zhì)量損失不超過5，抗壓強(qiáng)度降低不超過，抗壓強(qiáng)度降低不超過25）。）。%100121mmmQ凍%10012RRK（1.9）（1.10）K1m2m1R2R經(jīng)歷凍融循環(huán)作用后，石料的質(zhì)量損失率和耐凍系數(shù)，%；試驗(yàn)前烘干石料試件的質(zhì)量，g；經(jīng)歷若干次凍融循環(huán)作用后，烘干石料試件的質(zhì)量，g；試驗(yàn)前石料試件的飽水抗壓強(qiáng)度，MPa；經(jīng)歷若干次凍融循環(huán)作用后，石料試件的飽水抗壓強(qiáng)度，MPa。Q （2）堅(jiān)固試驗(yàn)法）堅(jiān)固試驗(yàn)法 又稱快速凍融法，是評(píng)定石料試樣經(jīng)飽和硫酸鈉溶液多次又稱快速凍融法，是評(píng)定石料試樣經(jīng)飽和硫酸鈉溶液

14、多次浸泡與烘干循環(huán)后，不發(fā)生顯著破壞或強(qiáng)度降低的性能。浸泡與烘干循環(huán)后，不發(fā)生顯著破壞或強(qiáng)度降低的性能。 試驗(yàn)方法：試驗(yàn)方法： 烘干石料試件烘干石料試件飽和硫酸鈉溶液中浸泡飽和硫酸鈉溶液中浸泡20h 105 5 烘箱中烘烤烘箱中烘烤4h （第一個(gè)循環(huán)）（第一個(gè)循環(huán)） 試樣冷卻至室溫后即開始第試樣冷卻至室溫后即開始第2個(gè)循環(huán)，以后浸泡和烘烤個(gè)循環(huán)，以后浸泡和烘烤 時(shí)間均為時(shí)間均為4h。 完成完成5次循環(huán)后，有無破壞現(xiàn)象，將試件洗凈烘至恒重，次循環(huán)后，有無破壞現(xiàn)象，將試件洗凈烘至恒重，稱其質(zhì)量，用稱其質(zhì)量，用1.9式計(jì)算式計(jì)算Q值。值。 上述物理性質(zhì)具體表現(xiàn)，在一定程度上都與上述物理性質(zhì)具體表現(xiàn)，

15、在一定程度上都與石料的石料的孔隙率孔隙率有相應(yīng)的關(guān)系。當(dāng)孔隙率高，特別有相應(yīng)的關(guān)系。當(dāng)孔隙率高，特別是與外界相通且較粗大的開口孔隙發(fā)達(dá)時(shí)，使石是與外界相通且較粗大的開口孔隙發(fā)達(dá)時(shí)，使石料的表觀密度和毛體積密度減小，相應(yīng)的吸水性料的表觀密度和毛體積密度減小，相應(yīng)的吸水性加大，抗凍性能變差。因此通過石料物理指標(biāo)的加大，抗凍性能變差。因此通過石料物理指標(biāo)的了解，可以在一定程度上預(yù)測(cè)石料一些工程性質(zhì)了解，可以在一定程度上預(yù)測(cè)石料一些工程性質(zhì)的好壞，認(rèn)知石料力學(xué)性質(zhì)的表現(xiàn)。的好壞，認(rèn)知石料力學(xué)性質(zhì)的表現(xiàn)。1.1.5 石料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)石料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 按我國公路工程石料試驗(yàn)規(guī)程（JTG E41-2005）的規(guī)

16、定，路用石料按其所屬巖石類型分為四類：巖漿巖類，石灰?guī)r類，砂巖與片麻巖類，礫巖。 以上每一類巖石又按其飽水極限抗壓強(qiáng)度飽水極限抗壓強(qiáng)度及磨磨耗率耗率指標(biāo)分為四個(gè)等級(jí)： 一級(jí)為最堅(jiān)硬的巖石 二級(jí)為堅(jiān)硬的巖石 三級(jí)為中等強(qiáng)度的巖石 四級(jí)為較軟的巖石第第1章章 石料與集料石料與集料1.2 集料集料集料定義：是由不同粒徑礦質(zhì)顆粒組成的混合料。集料定義：是由不同粒徑礦質(zhì)顆粒組成的混合料。1集料分類集料分類（1）總分類：包括天然砂、人工砂、卵石、碎石，另有工業(yè)冶金礦渣。（2）根據(jù)集料形成的過程不同，分為卵石（又稱礫石）和碎石；（3）根據(jù)粒徑大小的不同，分為粗集料和細(xì)集料。1.2 1.2 集集 料料2粗細(xì)集

17、料粒徑的界限粗細(xì)集料粒徑的界限 水泥混凝土水泥混凝土用集料的粗細(xì)界限尺寸為4.75mm， 瀝青混合料瀝青混合料用集料粗細(xì)界限尺寸為2.36mm。 大于或等于該尺寸大于或等于該尺寸的顆粒為粗集料，余為細(xì)集料。1.2.1 集料的物理性質(zhì)1物理常數(shù)物理常數(shù)（1）密度）密度1）表觀密度、毛體積密度、表干密度表觀密度、毛體積密度、表干密度 表觀密度，毛體積密度與石料相應(yīng)密度在概念上相同，僅在實(shí)際的密度測(cè)定方法上有所區(qū)別。 insasVVVmsamsV集料的表干密度,g/cm3；集料顆粒的表干質(zhì)量（礦質(zhì)實(shí)體質(zhì)量與吸入 開口孔隙水的質(zhì)量之和），g；集料顆粒礦質(zhì)實(shí)體的體積，cm3；（1.11） 集料的表干密度

18、集料的表干密度又稱作飽和面干毛體積密度飽和面干毛體積密度，它的計(jì)算體積與毛體積密度相同，但計(jì)算質(zhì)量為集料顆粒的表干質(zhì)量（飽和面干狀態(tài)，包括了吸入開口孔隙中的水）。nViV分別為集料顆粒礦質(zhì)實(shí)體中閉口孔隙和開口孔隙的 體積，cm3。 2）堆積密度）堆積密度 該密度是指烘干集料顆粒礦質(zhì)實(shí)體的單位裝填體積（包括集料顆粒間空隙體積、集料礦質(zhì)實(shí)體及其閉口、開口孔隙體積）的質(zhì)量。vinssVVVVm礦質(zhì)集料的裝填密度,g/cm3； sm集料顆粒礦質(zhì)實(shí)體的質(zhì)量，g；sV集料顆粒礦質(zhì)實(shí)體的體積，cm3； nViV、分別為集料顆粒礦質(zhì)實(shí)體中閉口孔隙和開口孔隙的體積，cm3； vV集料顆粒間的空隙體積，cm3；（

19、1.12） 堆積密度的大小堆積密度的大小取決于取決于顆粒排列的松緊程度顆粒排列的松緊程度，即取決于即取決于裝樣方式裝樣方式。根據(jù)裝樣方法的不同可為：。根據(jù)裝樣方法的不同可為： 自然堆積密度自然堆積密度 振實(shí)密度振實(shí)密度 搗實(shí)密度搗實(shí)密度密度類型真密度表觀密度毛體積密度表干密度裝填密度定義石料礦質(zhì)實(shí)體單位真實(shí)體積的質(zhì)量石料礦質(zhì)實(shí)體包括閉口孔隙在內(nèi)的單位表觀體積的質(zhì)量石料礦質(zhì)實(shí)體包括孔隙（閉口、開口孔隙）體積在內(nèi)的單位毛體積的質(zhì)量單位毛體積（包括集料礦質(zhì)實(shí)體體積及全部孔隙體積）的飽和面干質(zhì)量集料顆粒礦質(zhì)實(shí)體的單位裝填體積（包括集料顆粒間空隙體積、集料礦質(zhì)實(shí)體及全部孔隙體積）的質(zhì)量計(jì)算公式主要用途確

20、定石料、水泥及礦粉的密度，計(jì)算石料的孔隙率和混合料的配合比確定粗細(xì)集料的密度，用于混合料的配合比和空隙率的計(jì)算計(jì)算石料的孔隙率和集料的骨架間隙率可用于集料磨耗值計(jì)算計(jì)算集料的空隙率sstVmnssaVVminsshVVVminsasVVVmvinssVVVVm 砂石材料密度概念小結(jié)砂石材料密度概念小結(jié)（2）空隙率）空隙率 空隙率是指集料在某種裝填狀態(tài)下的空隙體積（含開口孔隙）占堆積體積的百分率。%100fivVVVnn集料的空隙率，%； fV集料顆粒的裝填體積 vinsfVVVVV ，cm3； nViV分別為集料顆粒間空隙與礦質(zhì)實(shí)體中開口孔隙的 體積，cm3。 （1.13） 將式（1.2） 和

21、式（1.12） 代入式（1.13） ，則空隙率可用式（1.13）計(jì)算：%100)1 (an集料的裝填密度，g/cm3； a集料的表觀密度，g/cm3。 （1.13）nssaVVmvinssVVVVm%100fivVVVn 空隙率反映了集料的顆粒間相互填充的致密程度。（3）粗集料的骨架間隙率）粗集料的骨架間隙率 粗集料骨架間隙率通常指4.75mm以上粗集料顆粒間的空隙體積的百分含量。%100)1 (bcVCAVCA粗集料骨架間隙率，% c粗集料的裝填密度，在水泥混凝土中用粗集料的振實(shí)密度；在瀝青混合料中用粗集料的搗實(shí)密度，g/cm3； b粗集料的表觀密度或毛體積密度，g/cm3。 粗集料骨架間隙

22、率的大小粗集料骨架間隙率的大小用于用于確定混合料中細(xì)集料和確定混合料中細(xì)集料和結(jié)合料的數(shù)量，并評(píng)價(jià)集料的骨架結(jié)構(gòu)。結(jié)合料的數(shù)量，并評(píng)價(jià)集料的骨架結(jié)構(gòu)。（1.14）（4）細(xì)集料的棱角性）細(xì)集料的棱角性 細(xì)集料的棱角性由在一定條件下測(cè)定的空隙率表征。當(dāng)空隙率較大時(shí)，意味著細(xì)集料有著較大的內(nèi)摩阻角。(1) 100%hUU細(xì)集料的空隙率，即棱角性，%； 細(xì)集料的堆積密度，g/cm3； 細(xì)集料的毛體積密度，g/cm3。 （1.15）h2集料的級(jí)配集料的級(jí)配 級(jí)配級(jí)配是指集料中是指集料中各種粒徑顆粒的搭配比例各種粒徑顆粒的搭配比例或或分布情況分布情況。 它是影響集料空隙率的重要指標(biāo)。它是影響集料空隙率的重

23、要指標(biāo)。 級(jí)配對(duì)水泥混凝土及瀝青混合料的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及施工和易性有著顯著的影響，級(jí)配設(shè)計(jì)也是水泥混凝土和瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的重要組成部分。（1）級(jí)配的測(cè)試方法）級(jí)配的測(cè)試方法篩分試驗(yàn)篩分試驗(yàn) 采用標(biāo)準(zhǔn)套篩對(duì)集料進(jìn)行過篩分析，以確定集料粗細(xì)顆粒的分布即級(jí)配就是所謂篩分試驗(yàn)。干篩法和水篩法干篩法和水篩法 標(biāo)準(zhǔn)篩統(tǒng)一規(guī)定篩孔規(guī)格及篩孔大小變化要求的套篩，由一組多個(gè)不同大小孔徑的套篩組成。 2003年頒布并實(shí)施的新一版公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范采用方孔篩標(biāo)準(zhǔn)。 集料以方孔篩方孔篩為標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)的篩孔尺寸依次為：90mm、75mm、 63mm、53mm、37.5mm、31.5mm、26.5mm、19

24、mm、16mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm。 （2）級(jí)配的表示方法）級(jí)配的表示方法 1）級(jí)配參數(shù)）級(jí)配參數(shù) 通過篩分試驗(yàn)，求得集料試樣的級(jí)配參數(shù)級(jí)配參數(shù)：分計(jì)篩余百分計(jì)篩余百分率分率 、累計(jì)篩余百分率累計(jì)篩余百分率 、通過百分率通過百分率 。分計(jì)篩余百分率分計(jì)篩余百分率 是指是指某號(hào)篩上的篩余質(zhì)量某號(hào)篩上的篩余質(zhì)量占占試樣總質(zhì)量試樣總質(zhì)量百分率百分率，按式（1.16）計(jì)算：%100MmaiiimM存留在某號(hào)篩上的試樣質(zhì)量，g；集料風(fēng)干試樣的總質(zhì)量，g。 iaiAipia（1.16）累計(jì)篩余百分率累計(jì)篩

25、余百分率 是指是指某號(hào)篩的分計(jì)篩余百分率和大于該某號(hào)篩的分計(jì)篩余百分率和大于該號(hào)篩的各篩分計(jì)篩余百分率之總和號(hào)篩的各篩分計(jì)篩余百分率之總和，可按式（1.17）求得：各篩的分計(jì)篩余百分率，%。ip通過百分率通過百分率 是指是指通過某號(hào)篩的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的通過某號(hào)篩的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分率百分率，即，即100與某號(hào)篩累計(jì)篩余百分率之差與某號(hào)篩累計(jì)篩余百分率之差，按式（1.18）求得： iiAp10012iiAaaa12,ia aa（1.17）iAiA某號(hào)篩累計(jì)篩余百分率，%。（1.18）細(xì)集料的細(xì)度模數(shù)細(xì)集料的細(xì)度模數(shù) 細(xì)度模數(shù)是用于評(píng)價(jià)細(xì)集料粗細(xì)程度的指標(biāo)。75. 475. 415.

26、 030. 060. 018. 136. 21005)(AAAAAAAMffM砂的細(xì)度模數(shù) 細(xì)度模數(shù)愈大，表示細(xì)集料愈粗。細(xì)度模數(shù)愈大，表示細(xì)集料愈粗。砂按細(xì)度模數(shù)分為粗、中、細(xì)三種規(guī)格砂按細(xì)度模數(shù)分為粗、中、細(xì)三種規(guī)格，相應(yīng)的細(xì)度模數(shù)分別為：粗砂 ； 中砂 ； 細(xì)砂 。（1.19）3.7 3.1fM3.0 2.3fM2.2 1.6fM2）集料的級(jí)配曲線）集料的級(jí)配曲線 為了直觀形象地表示礦料各粒徑的顆粒分布狀況，常常采用級(jí)配曲線的方式來描述礦料級(jí)配?？v坐標(biāo) （通過百分率） 縱橫坐標(biāo) （篩孔尺寸） 橫ipid前疏后密前疏后密iplgid級(jí)配曲線示意圖常數(shù)坐標(biāo)半對(duì)數(shù)坐標(biāo)細(xì)度模數(shù)與級(jí)配：細(xì)度模數(shù)與

27、級(jí)配：細(xì)度模數(shù)與級(jí)配是兩個(gè)不同的概念，分別反映砂的不同性質(zhì)。前者描述的是砂的粗細(xì)程度，后者描述的是砂大小顆粒的搭配情況。 細(xì)度模數(shù)相同 級(jí)配相同 級(jí)配區(qū)級(jí)配區(qū) 篩孔尺寸（篩孔尺寸（mmmm）9.59.5 4.754.752.362.361.181.180.60.60.30.30.150.15累計(jì)篩余（累計(jì)篩余（% %）1區(qū)區(qū)0 00 010105 5353535356565717185858080959590901001002區(qū)區(qū)0 00 010100 0252510105050414170707070929290901001003區(qū)區(qū)0 00 010100 01515 0 025251616

28、4040555585859090100100細(xì)集料的顆粒級(jí)配范圍細(xì)集料的顆粒級(jí)配范圍（3）級(jí)配的合格性判定）級(jí)配的合格性判定 細(xì)集料根據(jù)0.6mm篩上的累計(jì)篩余百分率，分成3個(gè)級(jí)配區(qū)，使用時(shí)以級(jí)配區(qū)域或級(jí)配曲線圖判定集料級(jí)配的合格性。（4）級(jí)配曲線類型）級(jí)配曲線類型根據(jù)礦料級(jí)配曲線的形狀，有以下幾種不同級(jí)配形式：連續(xù)級(jí)配：某一礦料在標(biāo)準(zhǔn)套篩中進(jìn)行篩分后，礦料的顆粒由大到小連續(xù)分布，每一級(jí)都占有適當(dāng)?shù)谋壤?。這種由大到小逐級(jí)粒徑都有，并按比例互相搭配組成的礦質(zhì)混合料。間斷級(jí)配：在礦料顆粒分布的整個(gè)區(qū)間里，從中間剔除一個(gè)或連續(xù)幾個(gè)粒級(jí)，形成一種不連續(xù)的級(jí)配。連續(xù)開級(jí)配：整個(gè)礦料顆粒分布范圍較窄，從最

29、大粒徑到最小粒徑僅在數(shù)個(gè)粒級(jí)上以連續(xù)的形式出現(xiàn)。 三種類型集料級(jí)配曲線0102030405060708090100通過百分率（）0.0750.150.30.61.182.369.5 13.219164.75篩孔尺寸（mm）a）連續(xù)密級(jí)配b）間斷級(jí)配c）開級(jí)配 集料的級(jí)配組成集料的級(jí)配組成直接決定礦物集料的密直接決定礦物集料的密度及顆粒間的內(nèi)摩擦阻力，從而影響到水泥度及顆粒間的內(nèi)摩擦阻力，從而影響到水泥混凝土或?yàn)r青混合料的施工和易性混凝土或?yàn)r青混合料的施工和易性、強(qiáng)度、強(qiáng)度、耐久性。耐久性。 一個(gè)良好的級(jí)配要求空隙率小，總表面一個(gè)良好的級(jí)配要求空隙率小，總表面積也不大。積也不大。（5）連續(xù)級(jí)配的

30、計(jì)算）連續(xù)級(jí)配的計(jì)算1）最大密度級(jí)配計(jì)算公式）最大密度級(jí)配計(jì)算公式 最大密度曲線理論認(rèn)為當(dāng)?shù)V料的顆粒級(jí)配曲線愈接近拋物線，則其密度越大，空隙率越小。kdp 2 p集料顆粒在篩孔尺寸d上的通過百分率（%） d篩孔尺寸（mm）； k統(tǒng)計(jì)參數(shù)。 Dd 100pDdp100（1.20）（1.21）集料的最大粒徑（mm）； D2）級(jí)配曲線范圍公式）級(jí)配曲線范圍公式 在工程實(shí)踐中，集料級(jí)配通常是在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，對(duì)上式修正給同級(jí)配曲線范圍的計(jì)算公式： 級(jí)配指數(shù)。 n 對(duì)于瀝青混合料，n=0.45時(shí)的密度最大； 對(duì)于水泥混凝土指數(shù)在n=0.250.45時(shí)工作性更好。 常用礦料的級(jí)配指數(shù)一般在0.30.7之間

31、。nDdp100（1.22）3集料的顆粒形狀與表面特征集料的顆粒形狀與表面特征（1）顆粒形狀）顆粒形狀 集料中的顆粒形狀四種類型：集料中的顆粒形狀四種類型： 集料顆粒形狀的基本類型集料顆粒形狀的基本類型 類型類型顆粒形狀的特點(diǎn)顆粒形狀的特點(diǎn)集料品種集料品種蛋圓形蛋圓形具有較光滑的表面，無明顯棱角，具有較光滑的表面，無明顯棱角，顆粒渾圓顆粒渾圓天然砂及各種礫石、陶粒天然砂及各種礫石、陶粒棱角形棱角形具有粗糙的表面及明顯的棱邊具有粗糙的表面及明顯的棱邊碎石、石屑、破碎礦渣碎石、石屑、破碎礦渣針狀針狀長(zhǎng)度方向尺寸遠(yuǎn)大于其它方向尺寸長(zhǎng)度方向尺寸遠(yuǎn)大于其它方向尺寸而呈細(xì)條形而呈細(xì)條形礫石、碎石中均存在礫

32、石、碎石中均存在片狀片狀厚度方向尺寸遠(yuǎn)小于其它方向而呈厚度方向尺寸遠(yuǎn)小于其它方向而呈薄片形薄片形礫石、碎石中均存在礫石、碎石中均存在 理想的集料顆粒形狀是球狀或立方體，而扁平、薄片、細(xì)長(zhǎng)狀的顆粒不僅增加集料的空隙率，還對(duì)施工的和易性和混凝土強(qiáng)度造成不利影響。 公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程（JTG E42-2005）中對(duì)水泥混凝土用集料定義其針狀顆粒針狀顆粒為長(zhǎng)度大于平均粒徑的2.4倍，片狀顆粒片狀顆粒為厚度小于平均粒徑的0.4倍；用于瀝青混合料的細(xì)長(zhǎng)扁平顆粒細(xì)長(zhǎng)扁平顆粒是指顆粒最大尺寸與最小尺寸之比大于3的顆粒。（2）表面特征）表面特征 集料表面特征集料表面特征指指集料的粗糙程度和孔隙特征集料的粗糙程

33、度和孔隙特征。表面粗糙的集料顆粒有較顯著的摩阻力，同時(shí)也表面粗糙的集料顆粒有較顯著的摩阻力，同時(shí)也會(huì)影響集料的施工和易性；粗糙且有吸收水泥漿會(huì)影響集料的施工和易性；粗糙且有吸收水泥漿和瀝青輕組分的孔隙特征的集料與結(jié)合料的粘結(jié)和瀝青輕組分的孔隙特征的集料與結(jié)合料的粘結(jié)能力較強(qiáng)。能力較強(qiáng)。4含泥量和泥塊含量含泥量和泥塊含量（1）含泥量與石粉含量）含泥量與石粉含量 含泥量是指集料中粒徑小于0.075mm的顆粒的含量， 石粉含量是指人工砂中小于0.075mm的顆粒的含量。010100%ammQmaQ0m1m集料的含泥量和石粉含量，%； 試驗(yàn)前烘干集料試樣的質(zhì)量，g； 經(jīng)篩洗后，0.075mm篩上烘干試

34、樣的質(zhì)量，g。 （1.23）1）砂當(dāng)量）砂當(dāng)量SE 砂當(dāng)量用于測(cè)定細(xì)集料中所含黏性土和雜質(zhì)含量，判定集料的潔凈程度，對(duì)集料中小于0.075mm的礦粉、細(xì)砂與泥土加以區(qū)別，砂當(dāng)量值越大表明在小于0.075mm部分所含的礦粉和細(xì)砂比例越高。2）甲基藍(lán)）甲基藍(lán)MB值值 “甲基藍(lán)甲基藍(lán)MB值值”用于判別人工砂中用于判別人工砂中0.075mm顆粒含量主顆粒含量主要是泥土還是與被加工母巖化學(xué)成分相同的石粉。要是泥土還是與被加工母巖化學(xué)成分相同的石粉。10VMBG（1.24）MB甲基藍(lán)值，甲基藍(lán)值，g/kg，表示表示1kg人工砂試樣人工砂試樣所消耗的甲基藍(lán)克數(shù)；所消耗的甲基藍(lán)克數(shù)；G試樣質(zhì)量，試樣質(zhì)量，g；

35、V所加入的甲基藍(lán)溶液的總量，所加入的甲基藍(lán)溶液的總量，ml?！凹谆{(lán)甲基藍(lán)MB值值”較小時(shí)表明粒徑較小時(shí)表明粒徑0.075mm顆粒主要是母巖顆粒主要是母巖化學(xué)成分相同的石粉?；瘜W(xué)成分相同的石粉。（2）泥塊含量）泥塊含量 泥塊含量是指粗集料原尺寸大于4.75mm（或細(xì)集料大于1.18mm），但經(jīng)水浸洗、手捏后小于2.36mm（細(xì)集料小于0.6mm）的顆粒含量。121100%bGGQGbQ1G2G（1.25）集料的泥塊含量，%； 粗集料為4.75mm（細(xì)集料為1.18mm）篩上試樣的質(zhì)量，g; 粗集料為4.75mm（細(xì)集料為1.18mm）篩上試樣經(jīng)水洗 后， 粗集料的質(zhì)量2.36mm（細(xì)集料為0.

36、6mm）篩上烘干試樣的 質(zhì)量，g。 在結(jié)構(gòu)層或混合料中，粗集料起骨架作用，應(yīng)具備一定的強(qiáng)度、耐磨、抗磨耗和抗沖擊性能等，這些性能用壓碎值、磨光值、磨耗值和沖擊值等指標(biāo)表示。1.2.2 集料的力學(xué)性質(zhì)1壓碎值壓碎值 壓碎值是指按規(guī)定的方法測(cè)得集料抵抗壓碎的能力，也是集料強(qiáng)度的相對(duì)指標(biāo)，用以鑒定集料品質(zhì)。/10100%amQm（1）粗集料的壓碎值）粗集料的壓碎值試驗(yàn)方法： 9.513.2mm的顆粒3kg裝入壓碎筒中，置于壓力機(jī)上，10min加荷至400kN，取出試樣，過2.36mm篩，稱量。（1.26）試驗(yàn)后通過2.36mm篩孔的細(xì)料質(zhì)量，g。1m0m試驗(yàn)前試樣的質(zhì)量，g。集料的壓碎值，。/aQ壓

37、碎值越小，表明粗集料抵抗壓碎能力越好。壓碎值越小，表明粗集料抵抗壓碎能力越好。（2）細(xì)集料的壓碎值）細(xì)集料的壓碎值 細(xì)集料壓碎值按單粒級(jí)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)方法： 取0.30.6mm，0.61.18mm，1.182.36mm，2.364.75mm試樣330g裝入試模中，以500N/s的加荷速度加壓到25kN，穩(wěn)壓5s，以同樣的速度卸荷，過下限篩，稱量。（1.27）試樣的通過量，g。1m2m試驗(yàn)的篩余量，g。集料的壓碎值，。取最大單粒級(jí)壓碎值為該細(xì)集料的壓碎指標(biāo)值。取最大單粒級(jí)壓碎值為該細(xì)集料的壓碎指標(biāo)值。%100211mmmYiYi 磨光值是反映磨光值是反映石料抵抗輪胎磨光作用能力的指標(biāo)石料抵抗輪胎

38、磨光作用能力的指標(biāo)，它是采用加速磨光機(jī)磨光石料，并用擺式摩擦系數(shù)測(cè)定儀測(cè)得的磨光后集料的摩擦系數(shù)。2磨光值磨光值磨光值磨光值PSV越大，表明集料的抗磨光性能越好。越大，表明集料的抗磨光性能越好。試驗(yàn)方法： 9.513.2mm的干凈石料單層緊密排列試件，在道路輪上，先后用30號(hào)、280號(hào)金剛砂磨蝕，停機(jī)，用擺式摩擦系數(shù)測(cè)定儀測(cè)定試件的摩擦系數(shù)PSVra。49rabraPSVPSVPSV（1.28）braPSV標(biāo)準(zhǔn)試件的摩擦系數(shù)。 沖擊值反映沖擊值反映石料抵抗沖擊荷載的能力石料抵抗沖擊荷載的能力。由于路表集料直接承受車輪荷載的沖擊作用，這一指標(biāo)對(duì)道路表層用集料非常重要。3沖擊值沖擊值LSV越小，表

39、明集料的抗沖擊能力越好。越小，表明集料的抗沖擊能力越好。試驗(yàn)方法： 9.513.2mm的干燥集料顆粒，三層裝入料筒，稱重;置于沖擊試驗(yàn)儀上，搗實(shí)25次；錘從高度3805mm自由落下，連續(xù)錘擊15次，過2.36mm篩，稱量，計(jì)算沖擊值。10100%mLSVm（1.29）試樣的總質(zhì)量，g； LSV沖擊試驗(yàn)后，通過2.36mm 篩的石屑質(zhì)量，g。集料的沖擊值，； 1m0m 磨耗值用于確定磨耗值用于確定石料抵抗表面磨損的能力石料抵抗表面磨損的能力，適用于對(duì)，適用于對(duì)路面抗滑表層所用集料抵抗車輪磨耗值。路面抗滑表層所用集料抵抗車輪磨耗值。4磨耗值磨耗值A(chǔ)AV越小，表明集料的抗磨耗能力越好。越小，表明集料

40、的抗磨耗能力越好。試驗(yàn)方法： 9.513.2mm的石料顆粒單層排列試件，固定于道瑞機(jī)的圓平板上，按2830r/min旋轉(zhuǎn)100轉(zhuǎn)，停機(jī)觀察，再磨400轉(zhuǎn)，停機(jī)后稱取試件質(zhì)量，計(jì)算磨耗值。123()smmAAV（1.30）sAAV1m2m集料的道瑞磨耗率； 磨耗前試樣的質(zhì)量,g； 磨耗后試樣的質(zhì)量,g； 集料的表干密度，g/cm3。 粗集料的磨耗率測(cè)定方法為洛杉磯磨耗試驗(yàn)法。粗集料的磨耗率測(cè)定方法為洛杉磯磨耗試驗(yàn)法。粗集料的洛杉磯磨耗率是集料使用性能的重要指標(biāo)，粗集料的洛杉磯磨耗率是集料使用性能的重要指標(biāo)，尤其是瀝青混合料和基層集料，它與瀝青路面的抗尤其是瀝青混合料和基層集料，它與瀝青路面的抗車轍能力、耐磨性，耐久性密切相關(guān)，一般磨耗損車轍能力、耐磨性，耐久性密切相關(guān)，一般磨耗損失小的集料，集料堅(jiān)硬，耐磨，耐久性好。失小的集料，集料堅(jiān)硬，耐磨，耐久性好。5磨耗率磨耗率 集料的耐久性集料的耐久性指由于溫度與濕度變化以及凍融作