《劳动出版社《土质与筑路材料》-B12-98133模块二 集料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《劳动出版社《土质与筑路材料》-B12-98133模块二 集料（83页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.熟悉集料的概念及分类。 2.了解矿质混合料的概念及常用矿质混合料的应用。 3.了解矿质混合料级配的相关知识，能够简单设计矿质混合料的配合比。,任务一 认识集料及矿质混合料,刘汉希望小学震前、震后对比图,2008年汶川地震时，有很多建筑物都被被震塌了，但有一所叫做刘汉希望小学的学校却并无大碍。事后采访该学校投资方汉龙集团时得知，该学校在建设过程中，除了保证水泥的质量外，砂子中的泥土也要保证冲洗干净，同时比较重视碎石的形状，只要接近正方体的碎石，而扁平状的碎石一概不要。 由上述资料可以看出，砂石等材料对工程质量影响很大，包括砂石的形状、大小甚至清洁程度都对工程质量有一定程度的影响。究其原因，无
2、外乎是这些材料自身的物理性质和组合起来以后的性能等对工程质量的影响。,日常生活中人们经常见到砂子和石子，在工程上经常用它们来修筑房屋、桥梁、路面等。其中，砂子和石子就属于集料。什么时候用砂子？什么时候用石子？工程上怎样称呼它们？它们的用量有没有一定的比例关系？什么样的比例关系既能便于施工又能保证工程质量呢？,一、集料,1集料的概念 在混合料中起骨架和填充作用的颗粒材料。 2集料的分类 根据粒径大小，一般将集料分为细集料和粗集料两种； 根据集料来源，又可将集料分为天然集料和人工集料； 3集料粒径两种常用称谓 集料最大粒径和集料的公称最大粒径。,粒径是指集料颗粒尺寸的大小，以集料所通过标准筛的筛孔
3、 尺寸来表示。目前使用的标准筛为方孔筛，筛孔为正方形。,在沥青混合料中，细集料是指粒径小于2.36mm的天然砂、人工砂（包括机制砂）及石屑，粗集料是指粒径大于2.36mm的碎石、破碎砾石、筛选砾石和矿渣等； 在水泥混凝土中，细集料是指粒径小于4.75mm的天然砂、人工砂，粗集料是指粒径大于4.75mm的碎石、砾石和破碎砾石。,二、矿质混合料,矿质混合料的概念 天然集料或人工集料一般无法直接在工程上使用，必须通过设计，把两种或两种以上不同粒径的集料混合在一起，构成矿质混合料（也称集料混合料），简称矿料。 1矿质混合料在公路工程上的应用 用做水泥混凝土的骨料 用于沥青混合料的骨料和填料 用做无机结
4、合料稳定材料混合料的被稳定材料 直接用于路面基层和基础垫层,2.矿料的级配参数 在某种混合料中，各级颗粒的质量占总质量的百分率称为级配。级配常用的参数有分计筛余百分率、累计筛余百分率和通过百分率。,3.矿料级配的表示方法,4.矿质混合料的级配类型 连续级配（见图2-1-4） 矿料颗粒由大到小，逐级粒径均有，并按比例互相搭配组成的矿质混合料。 间断级配（见图2-1-4） 在矿质混合料中剔除一个或几个分级的颗粒，形成一种不连续的混合料。,5.矿质混合料配合比的设计方法 设计矿质混合料配合比的方法很多，但一般都采用试算法和图解法，目前矿质混合料配合比设计普遍采用试算法。 试算法的基本原理：设有几种矿
5、质集料，欲配制某一种一定级配要求的矿质混合料。在决定各组成集料在矿质混合料中的比例时，先假定矿质混合料中某级粒径的颗粒是由某一种对该级粒径占优势的集料来提供，而其他各种集料不含这种粒径的颗粒。如此根据各个主要粒径的颗粒去试算各种集料在矿质混合料中的大致比例。如果比例不合适，则稍加调整，逐步渐进，最终达到符合矿质混合料级配要求的各种集料的配合比例。,（1）对各种集料进行筛分，计算分计筛余百分率、累计百分率及通过百分率。 （2）按技术规范（或理论级配）要求确定矿质混合料的级配范围，并转换成分计筛余百分率。 （3）制作级配计算表，将各种集料筛分结果及混合料要求级配范围录入电子表格，计算级配要求中值。
6、 （4）编写并录入集料合成级配计算公式。 （5）确定各种集料所占比例。 （6） 校核合成级配是否满足级配要求。,试算法的几个步骤,矿质混合料配合比设计示例（略，见教材P90）,1.集料的级配参数有哪些？它们之间有什么关系？ 2.矿质混合料在公路工程上有什么应用？ 3.连续级配类型与间断级配类型有何差别？, 熟悉评价细集料的常用技术指标。 掌握细集料筛分的试验方法。 掌握细集料密度测定的试验方法。 掌握细集料含泥量的试验方法。,任务二 评价细集料的性能,细集料组成混合料的主要材料之一，如砂浆、沥青混合料、水泥稳定土、无机结合料稳定材料等，都要用到大量的细集料。那么，到底什么样的细集料才能满足工程
7、的需要呢？评价细集料的指标有哪些？通过什么方法来评价这些指标？,某沥青混凝土拌和站拟采用砂场天然砂作为细集料，试评价其质量是否满足要求。 对细集料的技术要求，通常考虑以下几个方面：首先是集料的洁净程度；其次是颗粒级配；再者就是集料的密度；其他还有细集料的坚固性、棱角性、含水率等指标。,细集料在公路工程中的主要物理性质包括：表观密度、毛体积密度、堆积密度、颗粒级配、含泥量等。 一、密度及空隙率 一定质量的细集料是由不同粒径的颗粒堆积而成的集合体，其体积组成包括颗粒体积与颗粒间空隙体积，而颗粒体积则由矿质体积、闭口孔隙体积和开口孔隙三部分组成。,矿质实体、闭口孔隙、开口孔隙和颗粒间空隙的示意图 见
8、图2-2-1，它们之间的质量与体积关系见图2-2-2。,表观密度： 毛体积密度： 堆积密度： 空隙率：,相对密度：,二、颗粒级配与粗度 1.颗粒级配 细集料的级配通过筛分试验的方法确定。对于水泥混凝土用细集料可采用干筛法筛分，如果需要也可采用水洗法筛分；对于沥青混合料及基层用细集料必须采用水洗法筛分。,2.粗度 粗度是评价细集料粗细程度的一种指标。通常用细度模数表示。细度模数也称细度模量；,三、有害杂质含量 细集料中的有害杂质，主要包括泥土和泥块、云母、轻物质、硫酸盐和硫化物以及有机质等。 1.含泥量或石粉含量 含泥量是指天然砂中粒径小于0.075mm的颗粒含量；石粉含量是指人工砂中小于0.0
9、75mm的颗粒含量。,测定含泥量的方法有以下几种： 筛洗法 筛洗法仅用于测定天然砂中粒径小于0.075mm的尘屑、淤泥和粘土的含量，不适用于人工砂、石屑等矿粉成分较多的细集料。 砂当量（SE） 砂当量用于测定天然砂、人工砂、石屑等各种细集料中所含的粘性土或杂质的含量。,亚甲蓝值（MBV） 亚甲蓝试验适用于确定细集料中是否存在膨胀性黏土矿物，并测定其含量，以评定集料的洁净程度，以亚甲蓝值MBV表示。且适用于小于2.36mm或小于0.15mm的细集料，也可用于矿粉的质量检验；但是当细集料中的0.075mm通过率小于3%时，可不进行此项试验即作为合格看待。,2.泥块含量 泥块含量是指细集料中原尺寸大
10、于1.18mm（粗集料中4.75mm），但经水浸洗、手捏后小于0.6mm（粗集料中2.36mm）的颗粒含量。 集料中的泥块主要以三种类型存在：由纯泥组成的团块；由砂、石屑与泥组成的团块；包裹在集料颗粒表面的泥。,一、细集料筛分试验测定细集料颗粒级配及粗度 以沥青混凝土用砂为例，此时细集料颗粒级配的检测只能选用水洗法来进行。 1.试验准备 仪器设备 标准筛、天平、摇筛机、烘箱、浅盘和硬、软毛刷等。,试样准备 用4.75筛(沥青路面及基层用天然砂、石屑、机制砂等)筛除其中的超粒径材料然后将样品在潮湿状态下充分拌匀，用分料器法或四分法缩分至每份不少于550g的试样两份，在1055的烘箱中烘干至恒重，
11、冷却至室温后备用。,2.水洗法试验步骤 称取并洗涤试样 反复清洗试样 烘干并称量干燥试样 摇筛机筛分并进行手筛 称量各筛筛余质量,3试验数据记录与处理 计算分计筛余百分率，累计筛余百分率，通过百分率，精确至0.1，及细度模数，精确至O.01，相关公式参考任务一中关于级配参数的计算公式及式（227）。 本实验应进行两次平行试验，以试验结果的算术平均值作为测定值。如果两次试验所得的细度模数之差大于0.2，应重新进行试验。 4.结论 根据砂的粗度按细度模数可分为下列三级： MX=3.73.1为粗砂；MX=3.02.3为中砂；MX=2.21.6为细砂。所以由表2-2-3计算结果可以判定出该砂为粗砂。,
12、二、容量瓶法测定细集料的表观密度试验 1. 试验准备 仪器设备 天平、容量瓶、烘箱、烧杯、洁净水、干燥器、浅盘、铝制料勺、温度汁等。,试样准备及用水 将缩分至650g左右的试样在温度为1055的烘箱中烘干至恒重，并在干燥器内冷却至室温，分成两份备用。 试验用水要求洁净水：可以用蒸馏水，也可以用纯净水。,2容量瓶法试验步骤 称量瓶、试样和水的质量（m2） 称量瓶和水的质量（ m1 ）,3试验数据记录与处理,4.质量评定 试验测定的细集料的表观密度为（2.644 g/cm3），符合（水泥混凝土要求不小于2.500 g/cm3）沥青混合料用细集料对质量技术的要求不小于2.500 g/cm3的规定，可
13、以为后续细集料的空隙率和混凝土配合比设计提供依据。,三、砂当量试验测定细集料洁净程度 砂当量用于测定天然砂、人工砂、石屑等各种细集料中所含的粘性土或杂质的含量 ,用SE表示，砂当量值越大，表明在小于0.075mm部分所含的矿粉和细砂比例越高，细集料越洁净。 1试验准备 仪器设备 透明圆柱形试筒、冲洗管、透明玻璃或塑料桶、橡胶管(或塑料管）、配重活塞、机械振荡器等,试样准备 1）将样品通过孔径4.75mm筛，去掉筛上的粗颗粒部分，试样数量不少于1000g。 2）采用烘干法测定试样含水率，试验用的样品，在测定含水率和取样试验期间不要丢失水分。 3）称取试样的湿重：根据测定的含水率按式(2-2-12
14、)计算相当于120g干燥试样的样品湿重，准确至0.1g。,2试验步骤 添加冲洗液和试样 振荡试筒 冲洗集料 量取h1和h2,3试验数据记录与处理,4.质量评定 最终测定的砂当量SE为62%，而沥青混合料用细集料质量要求，对于高速公路和一级公路，要求细集料的砂当量不小于60%，因而测定结果是满足要求的。,1.什么叫细集料的细度模数？如何判定细集料的粗度？ 2.什么是集料的表观密度、堆积密度？ 3.集料中有害杂质有哪些？各有何危害？, 熟悉评价粗集料的常用技术指标。 掌握粗集料密度测定的试验方法。 掌握粗集料压碎值的试验方法。 掌握粗集料磨耗值的试验方法。,任务三 评价粗集料的性能,一、密度与空隙
15、率,二、级配 参见本模块任务二 三、粗集料的力学性质 粗集料力学性质的主要指标是压碎值和磨耗值，其次是新近发展起来的抗滑表层用集料的三项试验，即磨光值、道瑞磨耗值和冲击值。,压碎值 集料压碎值用于衡量石料在逐渐增加的荷载下抵抗压碎的能力。 碎石的压碎值为：,磨耗值 磨耗值是指按规定的方法测得的石料抵抗磨耗作用的能力，以磨耗损失()表示。 洛杉矶磨耗损失按式计算：,磨光值 磨光值是指按规定试验方法测得的石料抵抗轮胎磨光作用的能力，即石料被磨光后用摆式摩擦系数测定仪测得的摩擦系数，用PSV表示。 道瑞磨耗值 道瑞法磨耗试验适用于评定公路路面表面层所用粗集料抵抗车轮撞击及磨耗的能力。,冲击值 冲击值
16、反映岩石抵抗多次连续重复冲击荷载作用的能力。 粗集料冲击值是指按规定试验方法测得的石料抵抗冲击荷载的能力，以击碎试验后小于2.36mm粒径的石料质量百分率表示。,四、粗集料的其他性质 针片状颗粒含量 对于水泥混凝土用的粗集料，颗粒的最大长度（或宽度）方向与最小厚度（或直径）方向的尺寸之比大于6倍的颗粒为针片状颗粒； 对于沥青混合料用的粗集料，颗粒的最大长度（或宽度）方向与最小厚度（或直径）方向的尺寸之比大于3倍的颗粒为针片状颗粒。,坚固性 粗集料的坚固性是指集料在气候、环境变化或其他物理因素作用下抵抗碎裂的能力。其测定方法为硫酸钠溶液法。 含泥量与泥块含量 含泥量与泥块含量与泥块含量的概念与测定方法与细集料相同，详见本模块任务二。,一、用游标卡尺法检测粗集料针片状颗粒含量试验 沥青混合料用粗集料针片状颗粒含量的测定方法采用游标卡尺法，水泥混凝土用粗集料针片状含量测定采用规准仪法。 1.试验准备 仪器设备 标准筛、游标卡尺、天平。,试样准备 按照现行集料随机取样的方法，采集集料试样，将
