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)性能及主要評價方法和評價指標評價方法和評價指標；討論集料集料的級配概念的級配概念和級配理論級配理論。 通過學習，要求學生掌握石料和集料的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)標準，了解級配理論。石料定義：石料定義：指由天然巖石經(jīng)機械加工制成的，或者由指由天然巖石經(jīng)機械加工制成的，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 石料的物理力學性質(zhì)取決于：石料的物理力學性質(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成分和結(jié)構(gòu)特一定化學成分和結(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)，簡稱礦物，由一種或兩種，簡稱礦物，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組成與特有的結(jié)由于各種礦物具有確定的化學組成與特有的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，對石料的物理力學特性有著不同的影響。構(gòu)構(gòu)造，對石料的物理力學特性有著不同的影響。幾種代表性造巖礦物礦物名稱化學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)地非常堅硬花崗巖、砂巖長石結(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)地細密、堅硬、抗風化砌筑工程、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、礦物的主要化學組成、礦物的主要化學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性質(zhì)，也是將石料用于混合料配合比設計的參數(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)實體單位體積的質(zhì)量。石料礦質(zhì)實體單位體積的

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）真實密度）真實密度 真實密度是指在規(guī)定條件下，烘干石料礦質(zhì)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。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。smsv測試方法：測試方法：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)實體包括閉口孔隙在內(nèi)的單位表觀體積的質(zhì)量實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)實體的質(zhì)量，g；石料礦質(zhì)實體的體積，cm3。sma測試方法：測試方法：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)實體的質(zhì)量，g sVnV石料礦質(zhì)實體中閉口孔隙的體積，cm3 iV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；h測試方法：測試方法：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。iV（1.4） 將式（1.1）和式（1.3）代入式（1.4）可得式（1.4），即采用石料的真實密度和毛體積密度計算其孔隙率。%100)1 (thnthn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：(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；兩者可采用下試計算：%100112mmmwxxw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）1.1.3 石料的力學性質(zhì)石料的力學性質(zhì) 在結(jié)構(gòu)工程中，石料應具備一定的抗壓、抗剪、抗彎、抗磨耗、抗沖擊、壓碎性等。 1、石料的抗壓強度、石料的抗壓強度

11、 （1）測試方法 單軸加荷的方法對規(guī)則形狀的石料試樣規(guī)則形狀的石料試樣（飽水處理）進行抗壓強度試驗。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?。ǔ叽纾┰嚰拇笮。ǔ叽纾?尺寸偏大，R偏低；尺寸偏小，R偏大。 試驗狀態(tài)試驗狀態(tài) 干燥狀態(tài)，強度最高；凍融循環(huán)后強度最低。 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 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中，以3033r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動要求次數(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)受反復凍結(jié)和融化而不破壞，并不嚴重降低強度的能力?；黄茐模⒉粐乐亟档蛷姸鹊哪芰?。 （1）直接凍融法）直接凍融法 試驗方法：標準試樣烘干稱重后，試驗方法：標準試樣烘干稱重后， 吸水飽和吸水飽和15凍結(jié)凍結(jié)4h205 融解融解4h （一個凍融循環(huán)）（一個凍融循環(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，抗壓強度降低不超過，抗壓強度降低不超過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度，MPa。Q （2）堅固試驗法）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又稱快速凍融法，是評定石料試樣經(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)生顯著破壞或強度降低的性能。 試驗方法：試驗方法： 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 （第一個循環(huán)）（第一個循環(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個循環(huán)，以后浸泡和烘烤個循環(huán)，以后浸泡和烘烤 時間均為時間均為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式計算式計算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的關(guān)系。當孔隙率高，特別有相應的關(guān)系。當孔隙率高，特別是與外界相通且較粗大的開口孔隙發(fā)達時，使石是與外界相通且較粗大的開口孔隙發(fā)達時，使石料的表觀密度和毛體積密度減小，相應的吸水性料的表觀密度和毛體積密度減小，相應的吸水性加大，抗凍性能變差。因此通過石料物理指標的加大，抗凍性能變差。因此通過石料物理指標的了解，可以在一定程度上預測石料一些工程性質(zhì)了解，可以在一定程度上預測石料一些工程性質(zhì)的好壞，認知石料力學性質(zhì)的表現(xiàn)。的好壞，認知石料力學性質(zhì)的表現(xiàn)。1.1.5 石料的技術(shù)標準石料的技術(shù)標準 按我國公路工程石料試驗規(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度飽水極限抗壓強度及磨磨耗率耗率指標分為四個等級： 一級為最堅硬的巖石 二級為堅硬的巖石 三級為中等強度的巖石 四級為較軟的巖石第第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，分為粗集料和細集料。1.2 1.2 集集 料料2粗細集

17、料粒徑的界限粗細集料粒徑的界限 水泥混凝土水泥混凝土用集料的粗細界限尺寸為4.75mm， 瀝青混合料瀝青混合料用集料粗細界限尺寸為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。 insasVVVmsamsV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；（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）。nViV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。 2）堆積密度）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。vinssVVVVm礦質(zhì)集料的裝填密度,g/cm3； sm集料顆粒礦質(zhì)實體的質(zhì)量，g；sV集料顆粒礦質(zhì)實體的體積，cm3； nViV、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； 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 振實密度振實密度 搗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

20、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密度；在瀝青混合料中用粗集料的搗實密度，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集料和確定混合料中細集料和結(jié)合料的數(shù)量，并評價集料的骨架結(jié)構(gòu)。結(jié)合料的數(shù)量，并評價集料的骨架結(jié)構(gòu)。（1.14）（4）細集料的棱角性）細集料的棱角性 細集料的棱角性由在一定條件下測定的空隙率表征。當空隙率較大時，意味著細集料有著較大的內(nèi)摩阻角。(1) 100%hUU細集料的空隙率，即棱角性，%； 細集料的堆積密度，g/cm3； 細集料的毛體積密度，g/cm3。 （1.15）h2集料的級配集料的級配 級配級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。它是影響集料空隙率的重

23、要指標。 級配對水泥混凝土及瀝青混合料的強度、穩(wěn)定性及施工和易性有著顯著的影響，級配設計也是水泥混凝土和瀝青混合料配合比設計的重要組成部分。（1）級配的測試方法）級配的測試方法篩分試驗篩分試驗 采用標準套篩對集料進行過篩分析，以確定集料粗細顆粒的分布即級配就是所謂篩分試驗。干篩法和水篩法干篩法和水篩法 標準篩統(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。 2003年頒布并實施的新一版公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范采用方孔篩標準。 集料以方孔篩方孔篩為標準，相應的篩孔尺寸依次為：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）級配的表示方法）級配的表示方法 1）級配參數(shù)）級配參數(shù) 通過篩分試驗，求得集料試樣的級配參數(shù)級配參數(shù)：分計篩余百分計篩余百分率分率 、累計篩余百分率累計篩余百分率 、通過百分率通過百分率 。分計篩余百分率分計篩余百分率 是指是指某號篩上的篩余質(zhì)量某號篩上的篩余質(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）計算：%100MmaiiimM存留在某號篩上的試樣質(zhì)量，g；集料風干試樣的總質(zhì)量，g。 iaiAipia（1.16）累計篩余百分率累計篩

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

26、 030. 060. 018. 136. 21005)(AAAAAAAMffM砂的細度模數(shù) 細度模數(shù)愈大，表示細集料愈粗。細度模數(shù)愈大，表示細集料愈粗。砂按細度模數(shù)分為粗、中、細三種規(guī)格砂按細度模數(shù)分為粗、中、細三種規(guī)格，相應的細度模數(shù)分別為：粗砂 ； 中砂 ； 細砂 。（1.19）3.7 3.1fM3.0 2.3fM2.2 1.6fM2）集料的級配曲線）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 （通過百分率） 縱橫坐標 （篩孔尺寸） 橫ipid前疏后密前疏后密iplgid級配曲線示意圖常數(shù)坐標半對數(shù)坐標細度模數(shù)與級配：細度模數(shù)與

27、級配：細度模數(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程度，后者描述的是砂大小顆粒的搭配情況。 細度模數(shù)相同 級配相同 級配區(qū)級配區(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累計篩余（累計篩余（% %）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細集料的顆粒級配范圍細集料的顆粒級配范圍（3）級配的合格性判定）級配的合格性判定 細集料根據(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）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：連續(xù)級配：某一礦料在標準套篩中進行篩分后，礦料的顆粒由大到小連續(xù)分布，每一級都占有適當?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。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。連續(xù)開級配：整個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)個粒級上以連續(xù)的形式出現(xiàn)。 三種類型集料級配曲線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)密級配b）間斷級配c）開級配 集料的級配組成集料的級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瀝青混合料的施工和易性混凝土或瀝青混合料的施工和易性、強度、強度、耐久性。耐久性。 一個良好的級配要求空隙率小，總表面一個良好的級配要求空隙率小，總表面積也不大。積也不大。（5）連續(xù)級配的

30、計算）連續(xù)級配的計算1）最大密度級配計算公式）最大密度級配計算公式 最大密度曲線理論認為當?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。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)計參數(shù)。 Dd 100pDdp100（1.20）（1.21）集料的最大粒徑（mm）； D2）級配曲線范圍公式）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)。 n 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=0.250.45時工作性更好。 常用礦料的級配指數(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顆粒形狀的特點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度方向尺寸遠大于其它方向尺寸長度方向尺寸遠大于其它方向尺寸而呈細條形而呈細條形礫石、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小于其它方向而呈厚度方向尺寸遠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度造成不利影響。 公路工程集料試驗規(guī)程（JTG E42-2005）中對水泥混凝土用集料定義其針狀顆粒針狀顆粒為長度大于平均粒徑的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長扁平顆粒細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）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，同時也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)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。能力較強。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）砂當量）砂當量SE 砂當量用于測定細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、細砂與泥土加以區(qū)別，砂當量值越大表明在小于0.075mm部分所含的礦粉和細砂比例越高。2）甲基藍）甲基藍MB值值 “甲基藍甲基藍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成分相同的石粉。要是泥土還是與被加工母巖化學成分相同的石粉。10VMBG（1.24）MB甲基藍值，甲基藍值，g/kg，表示表示1kg人工砂試樣人工砂試樣所消耗的甲基藍克數(shù)；所消耗的甲基藍克數(shù)；G試樣質(zhì)量，試樣質(zhì)量，g；

35、V所加入的甲基藍溶液的總量，所加入的甲基藍溶液的總量，ml?！凹谆{甲基藍MB值值”較小時表明粒徑較小時表明粒徑0.075mm顆粒主要是母巖顆粒主要是母巖化學成分相同的石粉?；瘜W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（或細集料大于1.18mm），但經(jīng)水浸洗、手捏后小于2.36mm（細集料小于0.6mm）的顆粒含量。121100%bGGQGbQ1G2G（1.25）集料的泥塊含量，%； 粗集料為4.75mm（細集料為1.18mm）篩上試樣的質(zhì)量，g; 粗集料為4.75mm（細集料為1.18mm）篩上試樣經(jīng)水洗 后， 粗集料的質(zhì)量2.36mm（細集料為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，應具備一定的強度、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表示。1.2.2 集料的力學性質(zhì)1壓碎值壓碎值 壓碎值是指按規(guī)定的方法測得集料抵抗壓碎的能力，也是集料強度的相對指標，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方法： 9.513.2mm的顆粒3kg裝入壓碎筒中，置于壓力機上，10min加荷至400kN，取出試樣，過2.36mm篩，稱量。（1.26）試驗后通過2.36mm篩孔的細料質(zhì)量，g。1m0m試驗前試樣的質(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）細集料的壓碎值）細集料的壓碎值 細集料壓碎值按單粒級進行試驗。試驗方法： 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試驗的篩余量，g。集料的壓碎值，。取最大單粒級壓碎值為該細集料的壓碎指標值。取最大單粒級壓碎值為該細集料的壓碎指標值。%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石料抵抗輪胎

38、磨光作用能力的指標，它是采用加速磨光機磨光石料，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、280號金剛砂磨蝕，停機，用擺式摩擦系數(shù)測定儀測定試件的摩擦系數(shù)PSVra。49rabraPSVPSVPSV（1.28）braPSV標準試件的摩擦系數(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，這一指標對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;置于沖擊試驗儀上，搗實25次；錘從高度3805mm自由落下，連續(xù)錘擊15次，過2.36mm篩，稱量，計算沖擊值。10100%mLSVm（1.29）試樣的總質(zhì)量，g； LSV沖擊試驗后，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，適用于對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。試驗方法： 9.513.2mm的石料顆粒單層排列試件，固定于道瑞機的圓平板上，按2830r/min旋轉(zhuǎn)100轉(zhuǎn)，停機觀察，再磨400轉(zhuǎn)，停機后稱取試件質(zhì)量，計算磨耗值。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。 粗集料的磨耗率測定方法為洛杉磯磨耗試驗法。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，粗集料的洛杉磯磨耗率是集料使用性能的重要指標，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，集料堅硬，耐磨，耐久性好。失小的集料，集料堅硬，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