土木工程材料PPT课件 第3章砂石材料

《土木工程材料PPT课件 第3章砂石材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土木工程材料PPT课件 第3章砂石材料（102页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、土木工程系 第三章 砂石材料 第3章砂石材料 砂石材料是土木工程建筑中用量最大的一种建筑 材料，按照用途不同，砂石材料可以分为石料、集料 和矿质混合料。 3.1 石料 3.2 集料 3.3 矿质混合料 1 土木工程系 第三章 砂石材料 3.1 石 料 3.1.1 石料的技术性质 3.1.2 石料的技术标准 3.1.3 石料的制品与应用 2 土木工程系 第三章 砂石材料 3.1 石 料 3.1.1 石料的技术性质 石料主要指可以加工成一定规则形状的块石， 并可以直接用于土木工程建筑。 石料的技术性质 物理性质 力学性质 化学性质 3 土木工程系 第三章 砂石材料 1）石料的物理性质 包括：物理常

2、数、吸水性、耐候性。 （1）物理常数 石料的物理常数是石料矿物组成结构状态的反映。 Vi 开口孔隙 Vn 闭口孔隙 Vs 固体（实体） 4 土木工程系 第三章 砂石材料 密度（真实密度） 石料在规定条件（105110烘干，温度20 （冷却）下，单位实体体积的质量。 公式： 式中：t石料的真实密度，g/cm3； m 石料（矿质实体）的质量，g； vs石料矿质实体的体积，cm3。 5 土木工程系 第三章 砂石材料 试验原理： （1）称量矿粉试样+瓷皿+小匙+漏斗合质量m1。 （2）向比重瓶中注入蒸馏水，至刻度01mL之间，读取比重瓶 中水面的刻度V1。 （3）用小匙将矿粉试样通过 漏斗徐徐加入比重

3、瓶中，至 接近比重瓶最大读数(接近 24mL)止，读取比重瓶的读数V2。 （4）准确称取小匙+漏斗+ 瓷皿+剩余矿粉的合质量m2。 试验方法：采用李氏比重瓶法。 6 土木工程系 第三章 砂石材料 式中： m1牛角匙+瓷皿+漏斗+试验前瓷皿中矿粉的干燥质量，g； m2牛角匙+瓷皿+漏斗+试验后瓷皿中矿粉的干燥质量，g； V1比重瓶加矿粉以前的初读数，mL； V2比重瓶加矿粉以后的终读数，mL； 计算公式：矿粉的密度、相对密度 试验温度时水的密度（常数）。 为计算方便，也可以采用相对密度表示，即矿粉密度与同 温度水的密度之比。 7 土木工程系 第三章 砂石材料 毛体积密度 指在规定条件下，石料单位

4、毛体积（矿质实体+孔隙体积） 的质量。 公式： 式中：m、vs意义同前式； vi石料开口孔隙的体积，cm3； vn石料闭口孔隙的体积，cm3； V石料的毛体积，cm3。 单位：g/cm3 8 土木工程系 第三章 砂石材料 孔隙率 石料的孔隙体积占其总体积的百分率。 定义式为： 式中：石料矿质实体的体积，cm3； V 石料的总体积，cm3。 计算式： 9 土木工程系 第三章 砂石材料 （2）吸水性 石料在规定的试验条件下吸水的能力。 工程上常采用吸水率和饱水率这两项指标表征。 1）吸水率 指在室内常温和常压条件下，石料试件最大的 吸水质量占烘干石料试件质量的百分率。 2）饱水率 采用沸煮法或真空

5、抽气法饱和试件，石料试试件的 最大吸水质质量占烘干石料试试件质质量的百分率。 计计算方法与吸水率相似，但饱饱水率吸水率。 10 土木工程系 第三章 砂石材料 （3）耐侯性 石料抵抗大气等自然因素作用的性能。 试验方法：抗冻性和坚固性。 抗冻性 石料在饱水状态下，能够抵抗多次冻结和融化作用 而不发生显著破坏或强度降低的性能。 采用直接冻融法试验。 表征指标： 质量损失率（抗冻损失率） 冻冻融系数 11 土木工程系 第三章 砂石材料 冻冻融系数 式中：Rf经若干次冻融试验后的试件饱水抗压强度，MPa； Rs未经冻融试验的试件饱水抗压强度，MPa。 式中：ms 试验前烘干试件质量，g； mf 试验后

6、烘干试件质量，g。 质量损失率（抗冻损失率） 12 土木工程系 第三章 砂石材料 抗冻试验的技术要求 试验后，石料试件应无明显缺损（包括裂缝、起层和边角 损坏等情况)，冻融系数应0.75，且质量损失率应2%。 技术标准： 结结构物类别类别大、中桥桥小桥桥及涵洞 镶镶面或表层层5025 一月份平均气温低于-10的地区，除干旱不受冻部位外， 石料的抗冻性经冻融试验应符合以下要求。 一般要求石料试件在-15的冻融循环次数。 桥用石料抗冻性指标 13 土木工程系 第三章 砂石材料 坚固性 测定方法：采用硫酸钠坚固性法。 与直接冻融法相比，硫酸钠饱和溶液代替水溶液； 烘箱代替冰箱。 将硫酸钠饱和溶液浸入

7、石料孔隙后，经烘干、硫酸钠结 晶体积膨胀，产生如水结冻相似的作用，使石料孔隙周壁 受到张应力，经过多次循，引起石料破坏。 坚固性是评价石料抗冻性的一种简易、快速的方法。 有条件者应采用直接冻融法。 14 土木工程系 第三章 砂石材料 2）力学性质 主要讨论抗压强度和磨耗率两项指标。 （1）抗压强度（单轴饱水抗压强度） 石料的抗压强度按下式计算： 式中：R石料的抗压强度，MPa； P试件破坏时的荷载，N； A 试件的截面积，mm2。 15 土木工程系 第三章 砂石材料 注 意 1.测定饱水状态抗压强度； 2.石料的工程用途不同，抗压强度试验的标准试件 尺寸也不相同。 工程用途石料标标准试试件尺寸

8、（mm） 立方体圆圆柱体 建筑工程 直径50mm、 高径比2：1 桥桥梁工程边长边长 70mm 路面工程边长边长 50mm 直径和高均为为 50mm 16 土木工程系 第三章 砂石材料 （2）磨耗性 石料抵抗摩擦、冲击的能力。 测定方法：可采用洛杉矶试验法或狄法尔试验法。 洛杉矶式磨耗机 17 土木工程系 第三章 砂石材料 石料磨耗率计算公式： 式中：m1装入磨耗机的试样质量，g； m2试验试验 后在1.7mm的筛上洗净净烘干的试样质试样质 量，g 。 18 土木工程系 第三章 砂石材料 3）化学性质 岩石按成因分为三类： 岩浆岩、沉积岩和变质岩 按SiO2的含量分为三类： 酸性石料：SiO2

9、含量：65% 中性石料：SiO2含量：65%52% 碱性石料：SiO2含量：52% 三种典型石料的化学组成分析见课本表3-1 19 土木工程系 第三章 砂石材料 3.1.2石料的技术标准 1)公路工程石料的技术标准 根据公路工程对岩石的 不同要求，自然界的岩石可 划分为四个岩类： 每一类石料按饱水 抗压强度和磨耗率划分 为四个强度等级： 类岩浆岩类 类石灰岩类 类砂岩和片岩类 类砾石类 1级最坚硬岩石 2级坚硬岩石 3级中等强度岩石 4级较软的岩石 20 土木工程系 第三章 砂石材料 岩石类类 别别 主要岩石 石料 等级级 饱饱水抗压压 强度/MPa 磨耗率/% 洛杉矶矶式狄法尔式 岩浆浆岩

10、类类 花岗岗岩 玄武岩 安山岩 辉绿辉绿 岩 11202510030100305 280100303557 350803545710 4305045601015 砾砾石类类 1205 2203057 33050712 450601220 22 土木工程系 第三章 砂石材料 2)砌筑石料的技术标准 （1）建筑工程砌筑石料的技术标准 石料按饱水抗压强度分 MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、 MU207个强度等级。 石料耐水性按其软化系数的大小分 高耐水性石料：软化系数0.9 中等耐水性石料：软化系数0.750.9 低耐水性石料：软化系数在0.60.75 软化系数0.6者

11、不允许用于重要建筑物 23 土木工程系 第三章 砂石材料 （2）桥梁工程砌筑石料的技术标准 桥梁工程石料按饱和单轴抗压强度标准值将岩 石的坚硬程度划分为5类。见表3-3 桥梁所用石料的抗冻性要求如表34。 24 土木工程系 第三章 砂石材料 3.1.3石料制品与应用 1）建筑工程石料制品 料石：外形规则。用于装饰勒脚、台 阶、砌体、石拱等。 石料 毛石：形状不规则。用于基础、挡 土墙、毛石混凝土等工程。 25 土木工程系 第三章 砂石材料 2）路面工程石料制品 直接铺砌路面面层用：整齐块石、半整齐块石和不整齐块石 等3类； 用作路面基层的有：锥形块石、片石等。 用途： 整齐块石：用作高级铺砌，

12、要求石料高强、硬质、耐磨精凿加 工，费用昂贵 半整齐块石：平整性较差，一般只在特殊路段使用。 不整齐块石：由粗打加工而成的块石，铺砌路面，造价不高， 不受天气影响，经久耐用，但平整度差，行车震动大 锥形块石：用作路面底基层 26 土木工程系 第三章 砂石材料 3） 桥梁工程石料制品 片石、块石、粗料石、拱石等 用途： 桥涵拱圈、墩台、挡土墙、浆砌片 石护坡及其附属工程等。 27 土木工程系 第三章 砂石材料 桥墩用条石 干砌 28 土木工程系 第三章 砂石材料 3.2 集 料 3.2.1 集料的分类 集料包括岩石天然风化而成的砾石（卵石）和 砂等、岩石经机械和人工轧制的各种尺寸的碎石，砂 以及

13、工业冶金矿渣。 根据集料在工程混合料中的不同作用，按粒径 可将其划分为粗集料和细集料两种。 29 土木工程系 第三章 砂石材料 集料 在混合料中起骨架作用 （碎石、砾石等） 在混合料中起填充作用 （天然砂、人工砂和石屑） 粒径 粗集料细集料 在水泥混凝土中，为4.75mm 在沥青混合料中，为2.36mm 起填充作用，粒径0.075mm的矿物质粉末。 主要在沥青混合料中应用。 （石灰石矿粉、消石灰粉、水泥、粉煤灰） 填料 30 土木工程系 第三章 砂石材料 3.2.2 集料的技术性质 1）粗集料的技术性质 （1）物理性质 物理常数 集料的物理常数，要考虑到集料颗粒中的孔隙 （开口孔隙或闭口孔隙）

14、，以及颗粒间的间隙。 主要有：表观密度（简称视密度）、表干密度、 毛体积密度、堆积密度、空隙率。 31 土木工程系 第三章 砂石材料 粗集料表观密度、表干密度、毛体积密度的测定 试验方法：网篮法。 试验目的：1.评定粗集料的工程性质； 2.为水泥混凝土及沥青混合料的组成设计 提供必要的技术数据。 32 土木工程系 第三章 砂石材料 称量三个质量： ma集料的烘干质量，g mw集料的水中质量，g mf集料的表干质量，g 试验原理： 表干状态（饱和面干状态） 集料开口孔隙吸水饱和，而集料 表面又没有多余的水分。 获得两种体积： 表观体积： 毛体积： 试验温度水的密度，常数。 33 土木工程系 第三

15、章 砂石材料 a.表观密度 b.表干密度 c.毛体积密度 定义：即饱和面干毛体积密度，指在规定条件下，集料单位 毛体积的表干质量。 或 表观相对密度 或 表干相对密度 或 毛体积相对密度 34 土木工程系 第三章 砂石材料 d.堆积密度 试验方法：采用容量筒（体积一定）。 式中：m1容量筒的质量，g： m2容量筒与试样的总质量，g； V容量筒的体积，cm3。 计算公式： 按堆积的松紧程度不同分类：自然堆积密度 振实堆积密度 35 土木工程系 第三章 砂石材料 e. 空隙率 指集料在自然堆积（或紧密堆积）时空隙体 积 占试样总体积的百分率。 式中： 粗集料的振实堆积密度，g/cm3； a粗集料的

16、表观密度，g/cm3 。 计算公式： 适于水泥混凝土 n 捣实状态下粗集料的骨架间隙率 粗集料的自然堆积密度，g/cm3； b粗集料的毛体积密度，g/cm3 。 适于沥青混凝土 36 土木工程系 第三章 砂石材料 级配 指集料中各组成颗粒的分级和搭 配。 可以通过筛分试验来确定。 级配的三参数： a. 分计筛余百分率 b. 累计筛余百分率 c. 通过百分率 37 土木工程系 第三章 砂石材料 a.分计筛余百分率 某号筛上的筛余质量占试样总质量的百分率 b.累计筛余百分率 某号筛的分计筛余百分率和大于该号筛的各筛分计筛 余百分率的总和 c.通过百分率 通过某筛的质量占试样总质量的百分率 38 土木工程系 第三章 砂石材料 例题3.1粗集料级配计算示例 某实验室欲使用520mm连续粒级碎石配制水 泥混凝土，经设计组配后，其筛分试验获得各 筛的筛余质量如表3-5，试计算该碎石的级配参 数，并确定其工程适应性？ 39 土木工程系 第三章 砂石材料 级配参数：分计筛余百分率、累计筛余百分率和通 过百分率如上表所示 40 土木工程系 第三章 砂石材料 补充：绘绘制级级配曲线线 采用半对数坐标 横坐