《道路建筑材料-第三章石料与集料-修改-12-18解析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《道路建筑材料-第三章石料与集料-修改-12-18解析（86页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、*1 道路建筑材料 第三章：石料与集料 *2 主要内容 天然砂石材料概论：造岩矿物、岩石的分 类、常见的岩石 石料的技术性质物理性质、力学性质 集料的技术性质物理性质、力学性质 集料的级配与级配理论 *3 一、天然砂石材料概论 石料的岩石学特征 1. 造岩矿物 2. 岩石的分类 3. 常见的岩石类型 *4 包 括 地 壳 和 地 幔 的 顶 部 岩石圈 *5 造岩矿物 定义：具有一定化学成分和结构特征的天然化合 物或单质 种类：石英、长石、云母、角闪石、方解石、白 云石、黄铁矿、石膏、赤铁矿等； *6 主要成分为结晶SiO2 。 颜色：白、乳白色、浅 灰色 纯净的石英无色透明， 称为水晶；含杂
2、质时呈 各种色调。如含Fe+3呈 紫色，称为紫水晶；含 有细小分散的气态或液 态物质呈乳白色者，称 为乳石英。玛瑙也是石 英的一种。 特点：坚硬、稳定 石英 *7 长石是铝硅酸盐 最广的一类矿物，约占 地壳质量的50%。 颜色：白、浅灰、桃红 、红、青和灰暗色； 包括三个基本类型： 钾长石 KAlSi3O8 钠长石 NaAlSi3O8 钙长石 CaAlSi3O8 强度石英 易风化高岭土 长石 *8 结晶、片状含水铝硅酸盐 颜色：随含Fe量的增高而 变暗，具有珍珠光泽。 易撕成薄片 云母含量高，耐久性、强 度降低 云母 *9 主要成分为结晶CaCO3 颜色：纯净的方解石无 色透明；因含杂 质而常
3、呈白、灰 、黄、浅红、绿 、蓝等色。常分 裂为菱面体。 强度中；易被酸分解； 微溶于水 方解石 *10 主要成分为： FeS2 ，常为致 密的块状、鳞 片状、豆状或 土状集合体， 常为暗红色， 有的具有金属 光泽。不透明 。硬度随含铁 量的增加而增 高。 黄铁矿 *11 岩石的分类 造岩矿物按一定的结构集合而成的地质体称为 岩石，依据其成因可分为： 岩浆岩 沉积岩 变质岩 *12 岩浆岩：侵入岩、喷出岩 1）侵入岩：深成岩、浅成岩 深成岩：岩浆在地表深处受上部覆盖层的压 力作用，缓慢冷却而成。如花岗岩、正长岩 、辉长岩 浅成岩：岩浆侵入到离地表较浅处冷却形成 的。如辉绿岩 性质：密度大、抗压强
4、度大、吸水性小、抗 冻性好。 （一）岩浆岩 *13 2）喷出岩：岩浆喷出地表，压力、温度急剧降 低时形成的。如玄武岩、安山岩 性质：喷出岩形成较厚岩层时，其构造和性 能接近深成岩；当岩层较薄时，呈多孔构造 。 *14 （二）沉积岩 沉积岩是在地表或近地表不太深的地方形成的一 种岩石类型。它是由风化产物、火山物质、有机 物质等碎屑物质在常温常压下经过搬运、沉积和 石化作用，最后形成的岩石。 可分为碎屑岩、粘土岩和生物沉积岩、化学沉积 岩等。 常见岩石：石灰岩、页岩、砂岩、砾岩、硅藻土 形成材料不同，具有明显的层理。密度小、空隙 率和吸水率大，强度低，耐久性差。 *15 （三）变质岩 固态原岩因温
5、度、压力及化学活动性流 体的作用而导致矿物成分、化学结构与 构造的变化，统称变质作用，其形成的 岩石即为变质岩。 温度温度、压力压力与化学活动性流体化学活动性流体是控制变 质作用的三个主要因素。 （三）变质岩 沉积岩在变质过程中受到高压和重结晶作 用，形成的变质岩结构致密，如石灰岩变 质形成大理岩 深成岩经变质作用后，产生片状结构，结 构和性能变得恶化，如花岗岩变质而形成 片麻岩。 *17 岩石的分类 岩浆岩：岩浆冷凝形成 不同条件：深成岩（侵入岩 ）、喷出岩、火山岩 沉积岩：母岩风化 剥蚀，经搬运、沉 积硬结成岩 岩石经变质作用形成岩石 侵入型 岩浆岩 *18 常用岩石类型 岩石种 类 岩类
6、矿物颜色结构 密度强度特点 g/cm3MPa 花 岗 岩 深 成 岩 石英 长石 灰白 肉红色 密实 质地坚硬 1.5-2.8100-300 孔隙率小 吸水率低 耐久性好 玄 武 岩 喷 出 岩 辉石 长石 橄榄石 灰暗色 细粒隐晶质 气孔状或杏仁 状 2.9-3.2100-500 耐久性好 优质集料 辉 长 岩 深 成 岩 长石 辉石 黑绿色等粒结晶质2.8-3.1200-280耐久性好 石 灰 岩 沉 积 岩 方解石 白云石 灰色 浅黄 深灰 硅质 2.0-2.620-120 粘土多，抗 冻、耐水差 粘土质 白云质 *19 岩石 种类 岩类矿物颜色结构 密度 g/cm3 强度 MPa 特点
7、 砂 岩 沉 积 岩 石英 长石 硅质砂岩-淡灰色 碎屑结 构、层 状构造 密实 1.5-2.2 强度 高 坚硬、耐久， 耐酸花岗岩 钙质砂岩-白色、灰 色 质地软、不耐 酸 铁质砂岩-红色性能差 粘土质砂岩-灰黄色小易风化 石 英 岩 变质岩 硅质砂岩 结晶氧 化硅 均匀 致密 250 -400 耐久、 加工困难 片 麻 岩 变质岩 花岗岩 石英 长石 结晶等粒 或斑状片 状构造 120- 250 岩石样本 花岗岩 玄武岩 辉长岩石灰岩 *21 石料的化学成分及酸碱性 石料的体积组成 石料的物理性质 石料的力学性质 二、石料的技术性质 *22 石料的主要化学成分 氧化硅 SiO2 氧化钙 C
8、aO 氧化铁 Fe2O3 氧化铝 Al2O3 氧化镁 MgO 氧化锰 MnO 三氧化硫 SO3 *23 石料的酸碱性 石料分类：二氧化硅SiO2含量 碱性集料 中性集料 酸性集料 （钙质集料） （硅质集料） 65% 石灰岩 辉绿岩 花岗岩 玄武岩 闪长岩 石英岩 *24 矿质实体 闭口孔隙 开口孔隙 Vs Vn Vi Vo ms m0 M 连通 封闭 孔隙 极细微孔隙 细小孔隙 粗大孔隙 石料的体积组成 *25 石料的物理性质 比重瓶法和李氏密度瓶法 “置换法” 1.物理常数 *26 石料的物理性质 2)表观密度(视密度) 石料在规定条件下（105烘干至恒重）温度20下单位表观体 积（包括矿质
9、实体+闭口孔隙）的质量 测定方法：排水法 浸水、保证开口孔隙吸饱水 干燥质量与水中质量差 *27 石料的物理性质 3)毛体积密度 测定方法： 静水称量法 浸水、保证开口孔隙吸饱水 饱和面干质量与水中质量差 石料在规定条件下单位毛体积（矿质实体+孔隙体积 ）的质量 *28 石料的物理性质 B 孔隙率：石料孔隙体积占总体积的百分率 开口孔隙+闭口孔隙所占体 积比 物理意义： 反映石料内部结构松散程 度。孔隙率大，内部结构 松散，强度低，气候稳定 性差，耐久性差 *29 石料的物理性质 2.吸水性：石料吸入水分的能力 评价指标：吸水率和饱水吸水率 吸水：自由吸水48h 饱水：抽真空后饱水 吸水率与孔
10、隙率的关系，反应岩石裂隙发育程度 *30 石料的物理性质 3. 抗冻性 饱水状态下，经受反复冻融而不破坏，并不严重降 低强度的能力 评价指标：直接冻融法和硫酸钠坚固性法 1）直接冻融法 饱水 -15C下4h 20C下4h 10、15、25、50次冻融循环后的变化情况 *31 石料的物理性质 *32 2）坚固性法： 石料经饱和硫酸钠溶液多次浸泡和烘干循环后质量 或强度变化。 硫酸钠浸泡20h 105C下4h 硫酸钠浸泡4h 5次循环后的变化情况 影响因素：孔隙结构、吸水性 石料的物理性质 利用了硫酸钠结晶体积膨胀 *33 Before After *34 石料的力学性质 A.石料的抗压强度(吸水
11、饱和，单轴受压) 与组成结构、试验条件有关 P p *35 石料的力学性质 B.石料的磨耗性：抵抗撞击、剪切、摩擦联合作用的 能力，500次，隔板式 试验方法：洛杉矶磨耗试验和狄法尔磨耗试验(单一粒径 ) *36 狄法尔磨耗试验：双筒式，单粒径，100块（50- 70mm,只有剪切和摩擦作用，磨耗率低，差别不大 ） 石料的力学性质 *37 石料的力学性质 饱水状态下的抗压强度 石料的等级 磨耗率 岩石等级分类 等级I岩浆岩类II石灰岩类III砂岩片岩类IV砾石类 岩石花岗岩 辉绿岩 玄武岩 安山岩 正长岩 石灰岩石灰岩 砂岩 片麻岩 砾岩 *38 石料的化学性质 1.石料与沥青的粘附性：评价沥
12、青与石料之间相互 粘结能力。 取决于沥青的性质和石料的性质： 沥青稠度和沥青中酸含量增加，沥青与石料的粘 附性提高。 碱性石料与沥青的粘附性较好。 评价方法：水煮法 *39 石料的化学性质 石料分类：二氧化硅SiO2含量 碱性集料 中性集料 酸性集料 （钙质集料） （硅质集料） 65% 石灰岩 辉绿岩 花岗岩 玄武岩 闪长岩 石英岩 (粘附性好） (粘附性中） (粘附性差） 水煮法 4-5级 3-4 2-3 *40 p 定义：不同粒径矿质颗粒组成的混合料，包括天 然砂、人工砂、卵石、碎石以及工业冶金 的矿渣 分类：粗集料和细集料粗集料和细集料 分界尺寸一般为4.75mm（5mm） 作用：骨架和
13、填充 三、集料的技术性质 (Aggregate) *41 p 工程中集料的规格 p1015mm碎石 p510mm碎石 p05mm石屑 p05mm砂 （包括:4.75；2.36;1.18；0.6；0.3；0.15；0.075） p 工程中集料的生产方式 采用破碎的方法 集料的规格 *42 集料的体积组成结构 矿质实体 闭口孔隙 开口孔隙 Vs Vn Vi Vo ms m0 M 空隙Vv Vf 集料的物理性质 *43 1. 密度 1）表观密度（视密度） 集料的物理性质 *44 ）毛体积密度 集料的物理性质集料的物理性质 *45 ）饱和面干密度，又称表干密度 集料的物理性质集料的物理性质 *46 ）
14、堆积密度，单位装填体积（颗粒间空隙、 集料矿质实体、闭口和开口孔隙）的质量 集料的物理性质集料的物理性质 *47 集料的堆积密度由于颗粒排列的松紧程度不 一，其值也不相同，分为： 自然堆积密度，松装密度 振实密度，振动3min 捣实密度，3次/25捣实 紧装密度 集料的物理性质集料的物理性质 *48 ）空隙率，某种堆积状态下的空隙体积（含 开口孔隙）占堆积体积的百分率。 颗粒间相互填充的致密程度 集料的物理性质集料的物理性质 *49 ）粗集料骨架间隙率，4.75mm以上粗集料 捣实状态下颗粒间空隙体积的百分率。 用途：估计细集料和结合料数量，评价骨架结构 集料的物理性质集料的物理性质 *50
15、）含水率，自然状态下含水量的大小。 用途：控制拌和温度 集料的物理性质集料的物理性质 *51 8）吸水率，饱水情况下，石料吸收水分的 大小。 集料的物理性质集料的物理性质 *52 集料的物理性质集料的物理性质 2.集料的颗粒形状 集料的物理性质集料的物理性质 1）细集料棱角性，由在一定条件下测定的空隙率表 征（间隙率法）。 用途：反映沥青混合料的内摩擦角和抗流动变形能力 水泥砼的和易性 集料的物理性质集料的物理性质 1）细集料棱角性，测定一定体积的细集料(机制砂、 石屑、天然砂)全部通过标准漏斗所需要的时间，流动 时间（流动时间法）。 0.075 2.36 的细集料漏出孔径 为12 的漏斗 0.075 4.75 的细集料漏出孔径 为16 的漏斗 细集料全部流完所需要的时间即为 流动时间（0.1s） *55 2)粗集料的棱角性：针片状颗粒：颗粒形状中的诸方 向中的最小厚度（直径）与最大长度（宽度）的尺寸 指标小于规定值时。 集料的物理性质集料的物理性质 试验方法试验方法 *56 集料的物理性质集料的物理性质 3.集料的含泥量：粒径小于0.075mm的颗粒含量 p影响集料与沥青之间的粘结能力，影响沥青混合料 的耐久性 p采用筛洗法，粒径小于0.075mm颗粒包含矿粉、细 砂和粘土等成分 *57 3.细集料的含泥量： 评价指标：砂当量SE和亚甲蓝MBV值 砂
