第2章 砂石材料土木工程材料

1、第第 2 2 章章砂砂 石石 材材 料料2第第 2 章章 砂石材料砂石材料 本章主要內容本章主要內容o2.1 石料的技術性質石料的技術性質o2.2 集料的技術性質集料的技術性質 o2.3 礦質混合料的組成設計礦質混合料的組成設計 32.1 石料的技術性質石料的技術性質 材料性質材料性質 技術要求（技術要求（綜合描述綜合描述）：）： 技術性質（技術性質（定性描述定性描述） 技術指標（技術指標（定量描述定量描述）技術標準：技術標準：針對材料規(guī)格、分類、技術要求、檢驗方針對材料規(guī)格、分類、技術要求、檢驗方法、驗收規(guī)則、標志、運輸和貯存等制定法、驗收規(guī)則、標志、運輸和貯存等制定的統(tǒng)一執(zhí)行的文件。的統(tǒng)一

2、執(zhí)行的文件。42.1 石料的技術性質石料的技術性質 技術性質技術性質 技術經濟性技術經濟性經濟性質經濟性質 52.1 石料的技術性質石料的技術性質 一一 石料的技術性質石料的技術性質石料的石料的技術性質：技術性質： 物理性質、力學性質、化學性質。物理性質、力學性質、化學性質。o 1 物理性質物理性質 p4物理常數(shù)（如密度、表觀密度和孔隙率等）物理常數(shù)（如密度、表觀密度和孔隙率等）吸水性吸水性 （如吸水率、飽水率等）（如吸水率、飽水率等）耐候性耐候性 （如抗凍性、抗腐蝕性等）（如抗凍性、抗腐蝕性等） 62.1 石料的技術性質石料的技術性質 物理常數(shù)物理常數(shù) 石料的物理常數(shù)是石料石料的物理常數(shù)是石

3、料礦物組成礦物組成和和結構狀態(tài)結構狀態(tài)的反映，與石料的技術性質有的反映，與石料的技術性質有著密切的聯(lián)系。著密切的聯(lián)系。 為了反映石料的組成結構與物理為了反映石料的組成結構與物理力學性質間的關系，通常用物理常數(shù)力學性質間的關系，通常用物理常數(shù)來反映。來反映。 72.1 石料的技術性質石料的技術性質 石料可由各種礦物組成不同排列的各種結石料可由各種礦物組成不同排列的各種結構，但從質量和體積的物理觀點出發(fā)，石料構，但從質量和體積的物理觀點出發(fā)，石料的內部組成結構是由礦物的內部組成結構是由礦物實體和孔隙實體和孔隙組成。組成。 孔隙又分為孔隙又分為開口孔隙和閉口孔隙開口孔隙和閉口孔隙。 p682.1 石

4、料的技術性質石料的技術性質 密度密度石料在規(guī)定條件（石料在規(guī)定條件（1055烘干至恒烘干至恒重，溫度重，溫度20）下，單位）下，單位實體體積實體體積（不（不含孔隙）的質量。含孔隙）的質量。 P11 密度試驗密度試驗92.1 石料的技術性質石料的技術性質 毛體積密度毛體積密度石料在規(guī)定條件（石料在規(guī)定條件（1055烘干至恒烘干至恒重）下，單位重）下，單位毛體積毛體積（含礦質實體和（含礦質實體和開口、閉口孔隙的體積）的質量。開口、閉口孔隙的體積）的質量。 102.1 石料的技術性質石料的技術性質 孔隙率孔隙率石料的石料的孔隙體積孔隙體積（包括開口和閉口孔（包括開口和閉口孔隙）占總體積的百分率。隙）

5、占總體積的百分率。 112.1 石料的技術性質石料的技術性質 吸水性吸水性石料在規(guī)定條件下吸水的能力。由吸水石料在規(guī)定條件下吸水的能力。由吸水率和飽水率來反映。率和飽水率來反映。122.1 石料的技術性質石料的技術性質 吸水率吸水率 石料在室內常溫（石料在室內常溫（202）和大氣）和大氣壓力條件下，試件壓力條件下，試件最大的吸水質量最大的吸水質量占烘占烘干（干（1055烘干至恒重）質量的百分烘干至恒重）質量的百分率。率。 132.1 石料的技術性質石料的技術性質 飽水率飽水率石料在室內常溫（石料在室內常溫（202）和真空）和真空（2.67kPa）條件下，試件）條件下，試件最大的吸水最大的吸水質

6、量質量占烘干（占烘干（1055烘干至恒重）質烘干至恒重）質量的百分率。量的百分率。 142.1 石料的技術性質石料的技術性質 耐候性耐候性石料抵抗大氣自然因素作用的性質。石料抵抗大氣自然因素作用的性質。用用抗凍性和堅固性等指標表示，反映石料抗凍性和堅固性等指標表示，反映石料抵抗凍融破壞、抗腐蝕的能力。抵抗凍融破壞、抗腐蝕的能力。 抗凍性抗凍性 堅固性堅固性 152.1 石料的技術性質石料的技術性質 o2 力學性質力學性質 抗壓強度抗壓強度石料的抗壓強度值取決于石料的石料的抗壓強度值取決于石料的組成結組成結構構（如礦物組成、巖石的結構和構造、（如礦物組成、巖石的結構和構造、裂隙的分布等），同時也

7、取決于裂隙的分布等），同時也取決于試驗條試驗條件件（如試件的幾何外形、加載速度、溫（如試件的幾何外形、加載速度、溫度和濕度等）。度和濕度等）。 162.1 石料的技術性質石料的技術性質 磨耗性磨耗性磨耗試驗磨耗試驗磨耗性是石料磨耗性是石料抵抗撞擊、剪切和摩擦抵抗撞擊、剪切和摩擦等等綜合作用的性能。以磨耗試驗測定磨耗綜合作用的性能。以磨耗試驗測定磨耗率來反映磨耗性。率來反映磨耗性。 洛杉磯式磨耗試驗（洛杉磯法）洛杉磯式磨耗試驗（洛杉磯法）172.1 石料的技術性質石料的技術性質 o3 化學性質化學性質與瀝青的粘附性與瀝青的粘附性 在瀝青混合料中，由于礦質集料的在瀝青混合料中，由于礦質集料的化學性

8、質變化，對瀝青混合料的物理化學性質變化，對瀝青混合料的物理力學性質起著極為重要的作用。力學性質起著極為重要的作用。 堿性石料與瀝青的粘附性較好。堿性石料與瀝青的粘附性較好。瀝瀝青混合料最好選用堿性石料配制，以獲青混合料最好選用堿性石料配制，以獲得較好的強度性能。得較好的強度性能。182.1 石料的技術性質石料的技術性質 二二 石料的技術要求石料的技術要求分類與分級分類與分級（分為（分為四類四級四類四級） 三三 石料的技術標準石料的技術標準 192.1 石料的技術性質石料的技術性質 四四 石料制品石料制品道路路面用：高級鋪砌用整齊塊石、路道路路面用：高級鋪砌用整齊塊石、路 面鋪砌用半整齊塊石和不

9、面鋪砌用半整齊塊石和不 整齊塊石、錐形塊石。整齊塊石、錐形塊石。橋梁建筑用：片石、塊石、方塊石、粗橋梁建筑用：片石、塊石、方塊石、粗 料石、鑲面石等。料石、鑲面石等。 202.2 集料的技術性質集料的技術性質 集料的概念：集料的概念： 指以集合形式或者集群形態(tài)使用的指以集合形式或者集群形態(tài)使用的尺寸較小的顆粒狀材料。尺寸較小的顆粒狀材料。 按粒徑大小分為按粒徑大小分為:粗集料（粗集料（d 5mm）細集料（細集料（d 5mm）212.2 集料的技術性質集料的技術性質 一一 粗集料的技術性質粗集料的技術性質 p621 物理性質物理性質 物理常數(shù)物理常數(shù)222.2 集料的技術性質集料的技術性質 表觀

10、密度表觀密度 p5在規(guī)定條件（在規(guī)定條件（1055烘干至恒重）烘干至恒重）下，單位下，單位表觀體積表觀體積（含礦質實體和閉口（含礦質實體和閉口孔隙的體積）的質量。孔隙的體積）的質量。 232.2 集料的技術性質集料的技術性質 堆積密度堆積密度粗集料處在堆積狀態(tài)下，粗集料處在堆積狀態(tài)下，單位體積單位體積（包（包括顆粒內部的孔隙和顆粒之間的空隙體括顆粒內部的孔隙和顆粒之間的空隙體積）的質量。積）的質量。 242.2 集料的技術性質集料的技術性質 空隙率空隙率粗集料處在堆積狀態(tài)下，粗集料處在堆積狀態(tài)下，顆粒之間的空顆粒之間的空隙體積隙體積占總體積的百分率。占總體積的百分率。252.2 集料的技術性質

11、集料的技術性質 級配級配 p63o定義：定義：集料各級顆粒的粒徑和分布情集料各級顆粒的粒徑和分布情 況（搭配比例）稱為級配。況（搭配比例）稱為級配。o可用分計篩余百分率、累計篩余百可用分計篩余百分率、累計篩余百分率、通過百分率或者級配曲線表示。分率、通過百分率或者級配曲線表示。 262.2 集料的技術性質集料的技術性質 堅固性（抗凍性）堅固性（抗凍性） 272.2 集料的技術性質集料的技術性質 2 力學性質力學性質 （與石料不同）（與石料不同） 集料壓碎值集料壓碎值集料在連續(xù)增加的荷載下，集料在連續(xù)增加的荷載下，抵抗壓碎抵抗壓碎的的能力。能力。282.2 集料的技術性質集料的技術性質 集料沖擊

12、值集料沖擊值集料抵抗連續(xù)重復集料抵抗連續(xù)重復沖擊荷載作用沖擊荷載作用的性能的性能稱為抗沖韌性，用集料沖擊值表示。稱為抗沖韌性，用集料沖擊值表示。292.2 集料的技術性質集料的技術性質 集料磨耗值集料磨耗值集料磨耗值用于評定抗滑表層的集料集料磨耗值用于評定抗滑表層的集料抵抵抗車輪磨耗抗車輪磨耗的能力。的能力。302.2 集料的技術性質集料的技術性質 集料磨光值集料磨光值反映集料在路面使用時，抵抗車輛荷載反映集料在路面使用時，抵抗車輛荷載摩擦作用而摩擦作用而不被磨光不被磨光的能力。的能力。312.2 集料的技術性質集料的技術性質 二二 細集料的技術性質細集料的技術性質1 物理常數(shù)（與粗集料同）物

13、理常數(shù)（與粗集料同）322.2 集料的技術性質集料的技術性質 2 級配級配 p63 集料各級顆粒粒徑和搭配情況。集料各級顆粒粒徑和搭配情況。 通過篩分析試驗可評定集料的級配，可用通過篩分析試驗可評定集料的級配，可用分計篩余百分率、累計篩余百分率、通過百分計篩余百分率、累計篩余百分率、通過百分率等分率等級配參數(shù)級配參數(shù)或者或者級配曲線級配曲線表示集料的級表示集料的級配。用級配參數(shù)與配。用級配參數(shù)與級配范圍級配范圍比對，比對，可評定集可評定集料級配是否良好。料級配是否良好。332.2 集料的技術性質集料的技術性質 篩分試驗：篩分試驗：p64標準篩標準篩: 10.0 5.0 2.5 1.25 0.6

14、3 0.315 0.16先用先用10.0 mm篩過篩，要求全部通過。稱烘干砂篩過篩，要求全部通過。稱烘干砂500g，倒入，倒入5.0 mm篩中，在振動搖篩機上篩篩中，在振動搖篩機上篩10分分鐘，取下，稱各篩及底盤上的剩余質量：鐘，取下，稱各篩及底盤上的剩余質量：m1、 m2、 m3 、m4 、m5 、m6、 m7 。要求要求m=5005 g。342.2 集料的技術性質集料的技術性質 分計篩余百分率分計篩余百分率 p64 (簡稱簡稱分計篩余分計篩余)某篩的篩余量占試樣總質量的百分率。某篩的篩余量占試樣總質量的百分率。分計篩余百分率分計篩余百分率ai=(mi m)100 （）（） 352.2 集料

15、的技術性質集料的技術性質 累計篩余百分率累計篩余百分率 (簡稱簡稱累計篩余累計篩余)某篩及以上的分計篩余百分率之和。某篩及以上的分計篩余百分率之和。累計篩余百分率累計篩余百分率Ai=a1a2ai （）（） 362.2 集料的技術性質集料的技術性質 通過百分率通過百分率 (簡稱簡稱通過率通過率)通過某篩的質量通過某篩的質量 占試樣總質量的百分率。占試樣總質量的百分率。通過百分率通過百分率Pi =100Ai （）（） 372.2 集料的技術性質集料的技術性質 例：例：某砂樣的篩分結果如下，計算級配參數(shù)。某砂樣的篩分結果如下，計算級配參數(shù)。 孔徑孔徑 mm 5 2.5 1.25 0.63 0.315

16、 0.16 0.16篩余量篩余量 g 25 80 125 70 75 120 5計算結果：計算結果：分計篩余分計篩余 5 16 25 14 15 24 1累計篩余累計篩余 5 21 46 60 75 99 100通過篩余通過篩余 95 79 54 40 25 1 0382.2 集料的技術性質集料的技術性質 3 細度模數(shù)細度模數(shù) p65評價評價砂砂總體粗細程度的一個指標。總體粗細程度的一個指標。MX=(A2+A3+A4+A5+A6 5A1)(100 A1)MX ：3.7 特粗砂特粗砂 3.7-3.1 粗砂粗砂 3.0-2.3 中砂中砂 2.2-1.6細砂細砂 1.5-0.7 特細砂特細砂 0.7

17、 粉砂粉砂 392.3 礦質混合料的組成設計礦質混合料的組成設計 路橋工程用的砂石材料，大多數(shù)是以路橋工程用的砂石材料，大多數(shù)是以礦質混合料礦質混合料的形式與各種結合料（如水泥的形式與各種結合料（如水泥或瀝青等）組成混合料使用。因此，對礦或瀝青等）組成混合料使用。因此，對礦質混合料必須進行組成設計，以獲得良好的質混合料必須進行組成設計，以獲得良好的級配，內容包括：級配，內容包括：（1）級配理論和級配范圍的確定；）級配理論和級配范圍的確定；（2）基本組成的設計方法。）基本組成的設計方法。 402.3 礦質混合料的組成設計礦質混合料的組成設計 一一 級配理論級配理論1 級配曲線級配曲線2 最大密度

18、曲線公式最大密度曲線公式3 最大密度曲線最大密度曲線n冪公式冪公式 412.3 礦質混合料的組成設計礦質混合料的組成設計 二二 級配曲線與級配范圍級配曲線與級配范圍 p6466 按照按照級配理論公式級配理論公式計算出各級粒徑計算出各級粒徑的通過百分率為縱坐標，以粒徑為橫坐的通過百分率為縱坐標，以粒徑為橫坐標，繪制成曲線即為理論標，繪制成曲線即為理論級配曲線級配曲線。422.3 礦質混合料的組成設計礦質混合料的組成設計 由于礦質混合料（簡稱由于礦質混合料（簡稱礦料礦料）在軋）在軋制過程中的不均勻性，以及混合料配制制過程中的不均勻性，以及混合料配制時的誤差等因素的影響，使所配時的誤差等因素的影響，

19、使所配礦料的礦料的級配級配往往不可能與往往不可能與理論級配理論級配完全符合。完全符合。432.3 礦質混合料的組成設計礦質混合料的組成設計 因此，必須允許組配集料時的合成因此，必須允許組配集料時的合成級配在適當?shù)姆秶鷥炔▌?，這個范圍就級配在適當?shù)姆秶鷥炔▌?，這個范圍就是是級配范圍級配范圍。 設定級配范圍是經濟合理的一種技設定級配范圍是經濟合理的一種技術措施。術措施。442.3 礦質混合料的組成設計礦質混合料的組成設計 三三 組成設計方法組成設計方法1 試算法（計算優(yōu)勢粒徑顆粒）試算法（計算優(yōu)勢粒徑顆粒）設設：由：由 A、B、C 三種集料配制成集料三種集料配制成集料 M 的質量為的質量為R噸，而噸，而A、B、C三種集料的三種集料的分計篩余分別是分計篩余分別是 aAi、aBi、aCi，在集料，在集料M中的含量（百