第一章石料與集料

第一章石料與集料

本章主要內(nèi)容與目的

闡述石料與集料的巖石學(xué)特性、物理力學(xué)性能、耐久性的評價方法和評價指標(biāo)；介紹集料的級配理論、礦質(zhì)混合料配合比設(shè)計方法和集料的工程應(yīng)用。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)，了解級配理論和礦質(zhì)混合料組成設(shè)計方法。石料定義：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一定形狀和尺寸的石料制品。一、石料的巖石學(xué)特性

巖石是指由各種不同的地質(zhì)作用所形成的天然礦物的集合體。造巖礦物-組成巖石的礦物。1.1石料1、造巖礦物（礦物）

所謂的造巖礦物是具有一定化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)特性的天然化合物或單質(zhì)，簡稱礦物，由一種或兩種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)構(gòu)構(gòu)造，對石料的物理力學(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)晶二氧化硅白色、乳白色或灰色質(zhì)地非常堅硬花崗巖、砂巖長石KAlSi3O8、NaAlSi3O8和CaAl2Si2O8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

巖石的性質(zhì)除了與構(gòu)成巖石的礦物有關(guān)之外，還取決于不同的成巖條件。根據(jù)成巖條件將巖石分成三類：火成巖（巖漿巖）（95%）、沉積巖（～5%）、變質(zhì)巖（<1%）。

火成巖（巖漿巖）據(jù)冷卻條件不同分：

深成巖、噴出巖、火山巖巖漿巖大理巖3、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、長石、云母多種色澤，如深青、淺灰、黃、紅等結(jié)構(gòu)密實、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，少量長石、方解石、云母等灰色、白色或紅色硅質(zhì)砂巖密實、堅硬耐久性好；其它砂巖性能較差質(zhì)地堅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)地堅硬、強(qiáng)度高砌筑工程

根據(jù)石料組成中二氧化硅成分含量的多少，將石料分成不同酸堿性集料。巖石的酸堿性

4、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52~65閃長巖—堿性集料＜52石灰?guī)r0.79二、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)主要指石料的密度和孔隙率，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)計的參數(shù)之一。

（1）密度

定義：在規(guī)定條件下（大多指規(guī)定的溫度），石料礦質(zhì)實體單位體積的質(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和與外界不連通的閉口孔隙，所以石料（包括集料）的密度就有數(shù)種不同形式。1）真實密度

真實密度是指在規(guī)定條件下，烘干石料礦質(zhì)實體單位真實體積（不包括孔隙體積）的質(zhì)量。（1.1）——石料的真實密度，g/cm3；——石料礦質(zhì)實體的質(zhì)量，g；——石料礦質(zhì)實體的體積，cm3。測試方法：密度瓶法或李氏密度瓶法磨細(xì)——過篩——烘干——冷卻密度瓶法李氏密度瓶法2）表觀密度表觀密度是指在規(guī)定條件下，烘干石料礦質(zhì)實體包括閉口孔隙在內(nèi)的單位表觀體積的質(zhì)量。（1.2）——石料礦質(zhì)實體中閉口孔隙的體積，cm3?！系谋碛^密度，g/cm3；——石料礦質(zhì)實體的質(zhì)量，g；——石料礦質(zhì)實體的體積，cm3。測試方法：水中稱量法浸水飽水——水中稱量——烘干石料在空氣中的質(zhì)量——飽水后石料在水中的質(zhì)量3）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?！系V質(zhì)實體的質(zhì)量，g——石料礦質(zhì)實體中閉口孔隙的體積，cm3

——石料礦質(zhì)實體中開口孔隙的體積，cm3

（1.3）——石料礦質(zhì)實體的體積，cm3

——石料的毛體積密度，g/cm3；測試方法：量體法、水中稱量法、蠟封法——烘干石料在空氣中的質(zhì)量——飽水后石料的質(zhì)量水中稱量法——飽水后石料在水中的質(zhì)量——烘干石料在空氣中的質(zhì)量——蠟封石料的質(zhì)量蠟封法——蠟封石料在水中的質(zhì)量（2）孔隙率

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?！系目紫堵?，%；——石料礦質(zhì)實體中閉口孔隙的體積，cm3——石料礦質(zhì)實體中開口孔隙的體積，cm3；——石料的毛體積（含礦質(zhì)實體、開口孔隙和閉口孔隙體積）,cm3。（1.4）將式（1.1）和式（1.3）代入式（1.4）可得式（1.4'），即采用石料的真實密度和毛體積密度計算其孔隙率。n——石料的孔隙率，%；——石料的真實密度，g/cm3；——石料的毛體積密度，g/cm3。（1.4'）

開口孔隙率：——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）2、吸水性

吸水性是指石料吸水能力的大小。

這一性質(zhì)用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；兩者可采用下試計算：——石料試樣的吸水率或飽水率，%；m1——烘至恒重時的試樣質(zhì)量，g；m2——吸水（或飽水）至恒重時試樣質(zhì)量，g。（1.6）三、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（1）測試方法

單軸加荷的方法對規(guī)則形狀的石料試樣（飽水處理）進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗。（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

試件的大?。ǔ叽纾?/p>

尺寸偏大，R偏低；尺寸偏小，R偏大。

試驗狀態(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

加荷速度快，R偏高；加荷速度慢，R偏低。

溫度

溫度升高，R降低。

2、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

一定質(zhì)量一定級配的石料試樣和鋼球置于擱板式試驗機(jī)中，以30～33r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動要求次數(shù)（500次）后停止，取出過1.7mm篩稱重。

磨耗率越高，表示其耐磨性愈差。（1.8）四、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)和融化而不破壞，并不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的能力。

（1）直接凍融法試驗方法：標(biāo)準(zhǔn)試樣烘干稱重后，

吸水飽和——－15℃凍結(jié)4h——20±5℃融解4h

（一個凍融循環(huán)）——－15℃凍結(jié)4h——20±5℃融解4h…抗凍性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)來表示（質(zhì)量損失不超過5％，抗壓強(qiáng)度降低不超過25％）。（1.9）（1.10）——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。

（2）堅固試驗法又稱快速凍融法，是評定石料試樣經(jīng)飽和硫酸鈉溶液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。試驗方法：

烘干石料試件——飽和硫酸鈉溶液中浸泡20h——105

±5℃烘箱中烘烤4h（第一個循環(huán)）——

試樣冷卻至室溫后即開始第2個循環(huán)，以后浸泡和烘烤時間均為4h。

完成5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1.9式計算Q值。

上述物理性質(zhì)具體表現(xiàn)，在一定程度上都與石料的孔隙率有相應(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，使石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)的了解，可以在一定程度上預(yù)測石料一些工程性質(zhì)的好壞，認(rèn)知石料力學(xué)性質(zhì)的表現(xiàn)。五、石料的工程應(yīng)用1.橋涵用塊狀石料料石毛石2.公路路面鋪砌用塊狀石料方塊石條石拳石（彈石）錐形塊石第一章石料與集料

1.2集料

集料定義：是由不同粒徑礦質(zhì)顆粒組成的混合料。包括天然砂、人工砂、卵石、碎石、工業(yè)冶金礦渣。集料形成過程分為卵石（又稱礫石）和碎石；根據(jù)粒徑大小的不同，分為粗集料和細(xì)集料。1.2集料粗細(xì)集料粒徑的界限

水泥混凝土用集料的粗細(xì)界限尺寸為4.75mm，

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．密度1）表觀密度、毛體積密度、表干密度

表觀密度，毛體積密度與石料相應(yīng)密度在概念上相同，僅在實際的密度測定方法上有所區(qū)別。

——集料的表干密度,g/cm3；——集料顆粒的表干質(zhì)量（礦質(zhì)實體質(zhì)量與吸入開口孔隙水的質(zhì)量之和），g；——集料顆粒礦質(zhì)實體的體積，cm3；

集料的表干密度又稱作飽和面干毛體積密度，它的計算體積與毛體積密度相同，但計算質(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）?！謩e為集料顆粒礦質(zhì)實體中閉口孔隙和開口孔隙的體積，cm3。2）堆積密度該密度是指烘干集料顆粒礦質(zhì)實體的單位裝填體積（包括集料顆粒間空隙體積、集料礦質(zhì)實體及其閉口、開口孔隙體積）的質(zhì)量?！V質(zhì)集料的裝填密度,g/cm3；——集料顆粒礦質(zhì)實體的質(zhì)量，g；——集料顆粒礦質(zhì)實體的體積，cm3；、——分別為集料顆粒礦質(zhì)實體中閉口孔隙和開口孔隙的體積，cm3；——集料顆粒間的空隙體積，cm3；

堆積密度的大小取決于顆粒排列的松緊程度，即取決于裝樣方式。根據(jù)裝樣方法的不同可為：自然堆積密度振實密度搗實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)實體單位真實體積的質(zhì)量石料礦質(zhì)實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)實體及全部孔隙體積）的質(zhì)量計算公式主要用途確定石料、水泥及礦粉的密度，計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算計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算計算集料的空隙率砂石材料密度概念小結(jié)2.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?！系目障堵剩?；——集料顆粒的裝填體積，cm3；——分別為集料顆粒間空隙與礦質(zhì)實體中開口孔隙的體積，cm3。將式（1.2）和式（1.12）代入式（1.13），則空隙率可用式（1.13'）計算：——集料的裝填密度，g/cm3；——集料的表觀密度，g/cm3。

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。——粗集料骨架間隙率，%——粗集料的裝填密度，在水泥混凝土中用粗集料的振實密度；在瀝青混合料中用粗集料的搗實密度，g/cm3；——粗集料的表觀密度或毛體積密度，g/cm3。

粗集料骨架間隙率的大小用于確定混合料中細(xì)集料和結(jié)合料的數(shù)量，并評價集料的骨架結(jié)構(gòu)。4.細(xì)集料的棱角性細(xì)集料的棱角性由在一定條件下測定的空隙率表征。當(dāng)空隙率較大時，意味著細(xì)集料有著較大的內(nèi)摩阻角?！?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。5．集料的顆粒形狀與表面特征（1）顆粒形狀

集料中的顆粒形狀四種類型：

集料顆粒形狀的基本類型類型顆粒形狀的特點集料品種蛋圓形具有較光滑的表面，無明顯棱角，顆粒渾圓天然砂及各種礫石、陶粒棱角形具有粗糙的表面及明顯的棱邊碎石、石屑、破碎礦渣針狀長度方向尺寸遠(yuǎn)大于其它方向尺寸而呈細(xì)條形礫石、碎石中均存在片狀厚度方向尺寸遠(yuǎn)小于其它方向而呈薄片形礫石、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)長狀的顆粒不僅增加集料的空隙率，還對施工的和易性和混凝土強(qiáng)度造成不利影響。

《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTGE42-2005）中對水泥混凝土用集料定義其針狀顆粒為長度大于平均粒徑的2.4倍，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

集料表面特征指集料的粗糙程度和孔隙特征。表面粗糙的集料顆粒有較顯著的摩阻力，同時也會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)能力較強(qiáng)。6．含泥量和泥塊含量（1）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?！系暮嗔亢褪酆浚?；——試驗前烘干集料試樣的質(zhì)量，g；——經(jīng)篩洗后，0.075mm篩上烘干試樣的質(zhì)量，g。1）砂當(dāng)量SE砂當(dāng)量用于測定細(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)MB值

“甲基藍(lán)MB值”用于判別人工砂中<0.075mm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。MB—甲基藍(lán)值，g/kg，表示1kg人工砂試樣所消耗的甲基藍(lán)克數(shù)；G—試樣質(zhì)量，g；V—所加入的甲基藍(lán)溶液的總量，ml。“甲基藍(lán)MB值”較小時表明粒徑≤0.075mm顆粒主要是母巖化學(xué)成分相同的石粉。（2）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?！系哪鄩K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0.6mm）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。二、集料的力學(xué)性質(zhì)1．壓碎值

壓碎值是指按規(guī)定的方法測得集料抵抗壓碎的能力，也是集料強(qiáng)度的相對指標(biāo)，用以鑒定集料品質(zhì)。（1）粗集料的壓碎值試驗方法：9.5～13.2mm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?！囼灪笸ㄟ^2.36mm篩孔的細(xì)料質(zhì)量，g。——試驗前試樣的質(zhì)量，g。——集料的壓碎值，％。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)集料壓碎值按單粒級進(jìn)行試驗。試驗方法：

取0.3～0.6mm，0.6～1.18mm，1.18～2.36mm，2.36～4.75mm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?！嚇拥耐ㄟ^量，g?！囼灥暮Y余量，g。——集料的壓碎值，％。取最大單粒級壓碎值為該細(xì)集料的壓碎指標(biāo)值。Yi

磨光值是反映石料抵抗輪胎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)測定儀測得的磨光后集料的摩擦系數(shù)。2．磨光值磨光值PSV越大，表明集料的抗磨光性能越好。試驗方法：

9.5～13.2mm的干凈石料單層緊密排列試件，在道路輪上，先后用30號、280號金剛砂磨蝕，停機(jī)，用擺式摩擦系數(shù)測定儀測定試件的摩擦系數(shù)PSVra?！獦?biāo)準(zhǔn)試件的摩擦系數(shù)。

沖擊值反映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)對道路表層用集料非常重要。3．沖擊值LSV越小，表明集料的抗沖擊能力越好。試驗方法：9.5～13.2mm的干燥集料顆粒，三層裝入料筒，稱重;置于沖擊試驗儀上，搗實25次；錘從高度380±5mm自由落下，連續(xù)錘擊15次，過2.36mm篩，稱量，計算沖擊值?！嚇拥目傎|(zhì)量，g；——沖擊試驗后，通過2.36mm

篩的石屑質(zhì)量，g?！系臎_擊值，％；

磨耗值用于確定石料抵抗表面磨損的能力，適用于對路面抗滑表層所用集料抵抗車輪磨耗值。4．磨耗值A(chǔ)AV越小，表明集料的抗磨耗能力越好。試驗方法：

9.5～13.2mm的石料顆粒單層排列試件，固定于道瑞機(jī)的圓平板上，按28～30r/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，計算磨耗值?！系牡廊鹉ズ穆?；——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。

粗集料的磨耗率測定方法為洛杉磯磨耗試驗法。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，集料堅硬，耐磨，耐久性好。5．磨耗率

集料的耐久性指由于溫度與濕度變化以及凍融作用，集料抵抗產(chǎn)生分解或發(fā)生體積變化的能力。一般問題比較突出的是反復(fù)凍融的影響。1.集料的抗凍性

粗集料的抗凍性可用直接凍融法和堅固性試驗兩種方法測定。

集料的耐久性按照抗凍性將集料分為三級（Q凍≤10%），如下表所示。按照抗凍性粗集料分級M25M35M50凍融循環(huán)次數(shù)不少于253550浸于硫酸鹽溶液中，再取出烘干的反復(fù)次數(shù)不少于51010氣候條件水位變換區(qū)的混凝土外露的混凝土嚴(yán)寒地區(qū)（最冷的月平均溫度在－15℃以下，或者一年中凍融循環(huán)次數(shù)在50以上）M50M35適中地區(qū)（最冷的月平均溫度在－15℃～－5℃之間，或者一年中凍融循環(huán)次數(shù)在20～50次）M35M25溫和地區(qū)（最冷的月平均溫度在－5℃以上，或者一年中凍融循環(huán)次數(shù)少于20次）M25無規(guī)定各級抗凍性集料的適用范圍三、集料的技術(shù)要求只有滿足了一定技術(shù)要求的集料才能確保相關(guān)混合料的各項性能，以粗細(xì)兩種類型的集料分別提出各自的技術(shù)要求。1．粗集料的技術(shù)要求

根據(jù)《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685-2011），將卵石和碎石等粗集料按技術(shù)要求分為Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ類。2．細(xì)集料的技術(shù)要求根據(jù)《建筑用砂》（GB/T14684-2011），將砂分為Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ類。第1章石料與集料

1.3礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計

一、礦質(zhì)混合料的級配

級配是指集料中各種粒徑顆粒的搭配比例或分布情況。它是影響集料空隙率的重要指標(biāo)。

級配對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，級配設(shè)計也是水泥混凝土和瀝青混合料配合比設(shè)計的重要組成部分。（1）級配的測試方法——篩分試驗

采用標(biāo)準(zhǔn)套篩對集料進(jìn)行過篩分析，以確定集料粗細(xì)顆粒的分布即級配就是所謂篩分試驗。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，由一組多個不同大小孔徑的套篩組成。

集料以方孔篩為標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)的篩孔尺寸依次為：90mm、75mm、63mm、53mm、37.5mm、31.5mm、26.5mm、19mm、16mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm。

（2）級配的表示方法

1）級配參數(shù)

通過篩分試驗，求得集料試樣的級配參數(shù)：分計篩余百分率、累計篩余百分率、通過百分率

。分計篩余百分率是指某號篩上的篩余質(zhì)量占試樣總質(zhì)量百分率，按下式計算：——存留在某號篩上的試樣質(zhì)量，g；——集料風(fēng)干試樣的總質(zhì)量，g。

累計篩余百分率是指某號篩的分計篩余百分率和大于該號篩的各篩分計篩余百分率之總和，可按下式求得：——各篩的分計篩余百分率，%。通過百分率

是指通過某號篩的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分率，即100與某號篩累計篩余百分率之差，按下式求得：

——某號篩累計篩余百分率，%。細(xì)集料的細(xì)度模數(shù)

細(xì)度模數(shù)是用于評價細(xì)集料粗細(xì)程度的指標(biāo)?！暗募?xì)度模數(shù)

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，相應(yīng)的細(xì)度模數(shù)分別為：粗砂——；

中砂——；

細(xì)砂——。（1.19）2）集料的級配曲線為了直觀形象地表示礦料各粒徑的顆粒分布狀況，常常采用級配曲線的方式來描述礦料級配?？v坐標(biāo)——（通過百分率）縱——橫坐標(biāo)——（篩孔尺寸）橫——前疏后密級配曲線示意圖常數(shù)坐標(biāo)半對數(shù)坐標(biāo)細(xì)度模數(shù)與級配：細(xì)度模數(shù)與級配是兩個不同的概念，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)相同級配相同

級配區(qū)

篩孔尺寸（mm）9.5

4.752.361.180.60.30.15累計篩余（%）1區(qū)00～105～3535～6571～8580～9590～1002區(qū)00～100～2510～5041～7070～9290～1003區(qū)00～100～15

0～2516～4055～8590～100細(xì)集料的顆粒級配范圍（3）級配的合格性判定

細(xì)集料根據(jù)0.6mm篩上的累計篩余百分率，分成3個級配區(qū)，使用時以級配區(qū)域或級配曲線圖判定集料級配的合格性。（4）級配曲線類型根據(jù)礦料級配曲線的形狀，有以下幾種不同級配形式：①連續(xù)級配：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，每一級都占有適當(dāng)?shù)谋壤?。這種由大到小逐級粒徑都有，并按比例互相搭配組成的礦質(zhì)混合料。②間斷級配：在礦料顆粒分布的整個區(qū)間里，從中間剔除一個或連續(xù)幾個粒級，形成一種不連續(xù)的級配。③連續(xù)開級配：整個礦料顆粒分布范圍較窄，從最大粒徑到最小粒徑僅在數(shù)個粒級上以連續(xù)的形式出現(xiàn)。

三種類型集料級配曲線

集料的級配組成直接決定礦物集料的密度及顆粒間的內(nèi)摩擦阻力，從而影響到水泥混凝土或瀝青混合料的施工和易性、強(qiáng)度、耐久性。

一個良好的級配要求空隙率小，總表面積也不大。（5）連續(xù)級配的計算1）最大密度級配計算公式最大密度曲線理論認(rèn)為當(dāng)?shù)V料的顆粒級配曲線愈接近拋物線，則其密度越大，空隙率越小。

——集料顆粒在篩孔尺寸d上的通過百分率（%）——篩孔尺寸（mm）；——統(tǒng)計參數(shù)?！系淖畲罅剑╩m）；2）級配曲線范圍公式在工程實踐中，集料級配通常是在一定范圍內(nèi)波動，對上式修正給同級配曲線范圍的計算公式：

——級配指數(shù)。對于瀝青混合料，n=0.45時的密度最大；對于水泥混凝土指數(shù)在n=0.25~0.45時工作性更好。

常用礦料的級配指數(shù)一般在0.3~0.7之間。（1.22）礦料配合比設(shè)計常用的方法有：數(shù)解法、圖解法（修正平衡面積法）

1.數(shù)解法——試算法設(shè)計步驟

(1)建立基本計算方程

(2)基本假設(shè)

(3)計算

(4)校核調(diào)整2.圖解法設(shè)計步驟

(1)準(zhǔn)備工作篩分并計算各自的通過量百分率、明確設(shè)計級配要求

(2)繪制框圖

(3)確定各集料用量

(4)合成級配的計算與校核3.規(guī)劃求解方法設(shè)計見P35例1-3.二、礦質(zhì)混合料的配合比設(shè)計方法1）數(shù)解法原理：將幾種已知級配的集料i配制成滿足目標(biāo)級配要求的礦料M，混合料M在某一篩孔j上的顆粒由這幾種集料提供。①試算法設(shè)計步驟a.建立基本計算方程設(shè)有A、B、C三種集料在某一篩孔上的分計篩余百分率分別為，配制礦質(zhì)混合料M，混合料M在相應(yīng)篩孔上的分計篩余百分率為