《公路工程试验知识讲座ppt培训课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《公路工程试验知识讲座ppt培训课件（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1. 砂石材料 w砂石材料分类w 主要内容w 砂石材料的技术性能w 矿质混合料的级配理论 w 矿质混合料配合比设计方法 w 石料与集料在道路工程中的应用砂石材料分类按来源分类 天然砂石材料：卵石、砾石、漂石；砂(海砂、河砂、山砂等) 人工轧制的砂石料：块料、碎石集料 工业冶金矿渣集料：钢渣、高炉渣、煤渣、粉煤灰等按尺寸和用途分类 石料 集料：粗集料粒径d4.75mm（ 2.36mm）细集料粒径d4.75mm（2.36mm）1.2 砂石材料的技术性能1.2.1石料的技术性质1.2.1.1 物理性质物理常数 吸水性 抗冻性1.2.1石料的技术性质1）物理常数 图1-1 石料体积组成示意图 密度：
2、真实密度 （真实体积 vs 矿物实体体积） 表观密度 （表观体积 vs vn 含闭口孔隙） 毛体积密度 (毛体积 vs +vn+vi闭口与开口孔隙) 孔隙率：石料体积组成示意图m0 VnMmSViVsVV0开口孔隙闭口孔隙矿物实体2）吸水性：材料吸入水分的能力 吸水率：常温（202）、标准大气压（101.325kPa) 饱水率：常温、真空抽气（2.67 kPa）3）抗冻性：石料在水饱和状态下，能经受反复冻融而不破坏 ，并不严重降低强度的能力直接冻融法（冻融循环试验： -15冰冻4h常温融解）循环若干次(15、25、50次) 质量损失强度损失：强度降低不大于25，耐冻系数0.75 坚固性法（硫酸
3、钠Na2SO4结晶、体积涨大）1.2.1.2 1.2.1.2 力学性质力学性质1）抗压强度 道路试件: 505050 mm立方体50H50mm的圆柱体图1-2 石料抗压强度试件 桥梁试件:200200200 mm立方体图1-2 石料抗压强度试件影响石料抗压强度的因素：内因：材料的矿物成分结构和构造外因：试件尺寸加荷速率湿度等2) 磨耗率 搁板式（洛杉矶法）:试样为5000g有级配的集料，加 入钢球12个48mm，5000g。转速3033r/min，转 500转 图1-4 搁板式磨耗仪 双筒式（狄法尔法）: 50块石料（5075mm），质量 5000g左右，转速3033r/min，转10,000
4、转（5.55.0h）图1-3 双筒式磨耗仪磨耗率计算公式：式中：m2试验后2mm筛上烘干石料试样质量；m1试验前烘干石料试样质量。 图1-3 双筒式磨耗仪示意图 耗时长达5h以上 试件尺寸单一（5075mm），与路用实际情况不符合 石料间相互作用，不同性质石料的磨耗率相差不大图1-4 搁板式磨耗仪示意图 省时：15min左右 使石料受到更严峻的冲击、剪切、摩擦作用，石料级差大 试样级配较符合路用状况物理性质物理性质 物理常数：密度（表观密度、毛体积密度）、空隙率吸水性：吸水率、饱水率抗冻性力学性质力学性质抗压强度：单位面积上所能承受的最大荷载磨耗率：石料抵抗撞击、剪切和摩擦综合作用的能力石料的
5、技术性质1. 分类：按照成岩条件、风化程度等 岩浆岩类（火成岩） 石灰岩类（沉积岩） 砂岩与片麻岩类（变质岩） 砾石岩（天然风化）2. 分级指标：饱水抗压强度和磨耗率 最坚强 坚强 中等坚强 较弱软1.3.2 石料的技术标准1.2.2 集料的技术性质图1-5 碎石集料 1.2.2.1 物理性质1）物理常数图1-6 集料的体积组成 密度：表观密度、毛体积密度、装填密度装填密度 堆积（松装）密度集料按自由下落方式装样图1-7 细集料堆积密度试验仪具示意图 振实（紧装）密度集料振摇方式装样 捣实密度集料振摇方式装样 空隙率VG：集料空隙体积占集料总体积的百分比不含开口孔隙含开口孔隙颗粒之间的 空间体
6、积图1-5 碎石集料不同粒径、尺寸较小的石料颗粒的集合体图1-6 集料的体积组成孔隙：矿物之间的空间Vn+Vi 空隙：集料颗粒之间的空间Vv颗粒之间的 空间体积图1-7 细集料堆积密度试验仪具示意图2）级配：指集料中不同尺寸颗粒的比例反映了粒径大小不同的矿质颗粒的相互搭配情况级配的几种情况 筛析试验套筛圆孔筛(直径)：40、20、10、5、2.5、1.25、0.63、0.3方孔筛(边长)：13.2、9.5、4.75、2.36、1.18、0.6、0.3 筛分试验参数 分计筛余百分率ai：某号筛上的筛余质量占试样总质量的百分率 累计筛余百分率Ai：等于或大于某号筛上筛余质量之和占总质量 的百分率
7、通过百分率Pi：通过某号筛的集料质量占试件总质量的百分率 级配曲线的绘制图1-10 级配曲线 制表图1-8 级配的几种情况筛析试验用套筛图1-10 级配曲线示意图 作图：纵坐标为通过百分率P ()常数坐标横坐标为筛孔尺寸(mm) 注意：坐标单位注明不同曲线意义 判断集料级配是否符合要求3）粗度细度模数评价砂（0.164.75mm）粗细程度细度模数w粗砂：Mf 3.73.1 w中砂：Mf 3.02.3 w细砂：Mf 2.21.6碎石受压4）集料的颗粒形状与表面特征 颗粒形状：蛋圆形、棱角形、针状、片状 针状：长度大于其平均粒径2.4倍的颗粒 片状：厚度小于其平均粒径0.4倍的颗粒 表面特征：表面
8、的粗糙程度及孔隙特征等砾石受压粗集料的力学性能压碎值：石料抵抗压碎的能力磨光值：石料抵抗磨光的能力，即保持其原有粗糙的能力磨耗值：石料抵抗磨擦、剪切的能力冲击值：石料抵抗多次连续的重复冲击荷载的能力集料的性能及评价指标物理性质物理性质物理常数：密度、空隙率吸水性：吸水率、饱水率抗冻性1）压碎值：石料抵抗压碎的能力 压碎指标值（适用于水泥混凝土用集料）图1-11 压碎值测试仪具尺寸图 压碎值（沥青混合料用集料）图1-12 压碎值测试仪式中：m0试验前风干试件的质量m1试验后2.36mm筛上集料质量1.2.2.2 粗集料力学性质压碎指标值测试仪具尺寸图1020mm集料分二层夯实，在35min加荷至
9、 Pmax=200kN，恒压5s后，脱膜后过2.36mm筛试验集料压碎值测试仪将1216mm碎石分三层夯实，在010min加压至 400kN，立即卸载，过2.36mm筛试验集料容器2) 磨光值：石料抵抗磨光的能力，即保持其原有粗糙的能力图1-13磨光值3) 磨耗值：石料抵抗磨擦、剪切的能力 道瑞 Dorry（英国）磨耗仪式中：m1磨耗前的试件质量（g）m2磨耗后的试件质量（g）t集料的饱和面干密度4）冲击值：石料抵抗多次连续的重复冲击荷载的能力 冲击值仪式中：m0冲击前试样质量；m1冲击后粒径小于2.36mm集料试样质量磨光机磨光值试件试件（金刚砂），经6h磨光后，用摆式仪测摩擦系数（BPN）
10、磨光值图1-15道瑞 Dorry（英国）磨耗仪图1-16 冲击值仪1015mm集料，1kg分三次夯实。 冲击锤至3805mm处自由落下，重复15次。 将受冲击后的集料过筛（2.36mm），称重。1.4 矿质混合料的组成设计v 矿质混合料的级配理论v 矿质混合料的组成设计1.4 矿质混合料的组成设计1.4.1 矿质混合料的级配理论级配研究意义：探讨级配对集料性能密度和内摩阻力的影响 最小空隙率：达到最大密实度 最大摩阻力：*增加集料的稳定性和强度；*互相嵌紧、互不干涉，紧密多级空间网络骨架结构 。1.4.1.1 级配曲线类型图1-17 级配类型示意图 1）连续级配：级配曲线光滑，每一种尺寸的集料
11、都有2）间断级配：剔除一个或几个分级，曲线形成折线形3）单粒径：图1-17 级配类型示意图 单粒径1.4.1.2典型的级配理论连续级配1）最大密度曲线富勒理论p2=kd当d=D时，p=1001002=kD 式中：d 欲计算通过百分率的粒径D 矿质混合料最大粒径2）级配范围曲线泰波公式（最大密度曲线n幂公式 ）式中：n级配指数级配范围曲线 n=0.450.5，密实度最大n=0.30.7，密实度尚可n=0.350.45，工作性较好（工艺性能 ）Superpave级配要求控制点 禁区禁区控制点n=0.451.4.2 矿质混合料的组成设计目的：确定矿质混合料中各档集料的比例已知条件： 各档集料级配 P
12、d 设计级配范围 Pd方法： 数解法 图解法1.4.2 矿质混合料的组成设计1.4.2.1 数解法试算法需要根据集料的分计筛余进行计算1）基本假定w 某一粒径的颗粒由一种集料提供，其它集料中不含此粒径的颗粒 w 该粒径的颗粒在该集料中是占优势的2）计算过程已知：集料 混合料 准备工作：PiAiai ;参数集料A集料B集料C混合料M筛筛孔i的分计筛计筛 余/%aA(i)aB(i)aC(i)aM(i)在混合料中的比例/%XYZ100 计算方程：XYZ100 (1) d=i时： X .aA(i) + Y .aB(i) +Z .aC(i) aM(i) (2)ABCM+ 确定各集料用量步骤： 计算A集料
13、在矿质混合料中的用量Xw确定A集料中占优势含量的粒径：由表A集料中含量占优势粒径 i=4.75mm: aA(4.75) =49.9%w忽略其它集料在此粒径含量aB(i) =0、aC(i) =0，代入式（1）w A集料用量X为：步骤： 计算C集料在矿质混合料中的用量Zw确定C料中占优势的粒径由表C集料中含量占优势粒径为: j0.075mm aZ(0.075mm) =85.3%w忽略A、C集料同一粒径含量: aA(j) =0、aB(j) =0 w C料用量Z为：步骤： 计算B集料在矿质混合料中的用量Y由公式(2) ：Y100(XZ）100(42.17.0）50.9% 校核调整w 计算合成矿质混合料
14、的通过百分率PM(i) 合成级配X .PA(i) + Y .PB(i) +Z .PC(i)PM(i)w要求：合成级配aM(i) 或PM(i) 应在规定的级配范围内调整配合比后还应重新进行校核，直至符合要求为止经调整后仍不能满足级配要求时，可掺加单粒级集料或调换集料筛筛孔尺寸di （mm） 集料A集料B集料C碎石分计筛计筛 余 aA(i) （%）石屑分计筛计筛 余 aB(i) （%）矿矿粉分计筛计筛 余 aC(i) （%）13.20.89.543.64.7549.92.364.42.01.181.322.60.623.70.318.40.1513.04.00.07510.910.70.075 9.5 85.3 所选择的粒径应在该集料中占有较大的优势所选择的粒径应在该集料中占有较大的优势对于闪光灯，很多人是恐惧的。同时驾驭两三灯，甚至五灯，的确是很难。但是如果仅仅只是一灯的话，问题就简单很多。更何况即便是，一人一灯1.4.2.2 图解法修正平衡面积法按通过百分率计算并制图1）绘制图解法坐标图 计算设计级配范围中值见表 绘制图框并作对角线（为设计级配中值） 确定纵坐标： 通过百分率（）算术坐标 确定横坐标：根据设计级配中值，Pd，确定筛孔尺寸位置 将各种集料的级配（通过量）绘在图中见图 2）确定各集料的用量作图原则 3）合成级配的校核与调整 计算合成
