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1、第一章 石料与集料道路工程材料道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料第一章石料与集料1.1石料1.2集料1.3矿质混合料的组成设计1.4石料与集料的工程应用道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料1.1石料 石料的物理力学性质在很大程度上取决于天然岩石的矿物成分，以及这些矿物在岩石中的结构与构造。 石料是天然岩石经机械加工制成的，或者直接开采得到具有一定形状和尺寸的石料制品。一、石料的岩石学特性1 1造岩矿物造岩矿物造岩矿物造岩矿物岩石岩石地质作用地质作用石英、云母、长石；角闪石、方解石、白云石、黄铁矿、石膏、菱镁矿、赤铁矿灯。道路工程材料道路工程材料
2、 第一章第一章 石料与集料石料与集料1.1石料2 2岩石的分类岩石的分类一、石料的岩石学特性按成岩条件分u岩浆岩u沉积岩u变质岩片理状岩、块状岩深成岩喷出岩火山岩花岗岩、正长岩、辉长石玄武岩、安山岩、辉绿岩石灰岩、页岩、砂岩、石膏，散粒状的粘土、砂、卵石道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料1.1石料二、石料的物理性质l物理常数l吸水性l抗冻性道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料1.1石料二、石料的物理性质物理常数 石料的物理常数是反映材料矿物组成、结构状态和特征的参数。常用物理常数是密度和孔隙率。m0VnMmSViVsVV0闭口孔隙闭口孔隙矿物实
3、体矿物实体开口孔隙开口孔隙图图1-1 石料组成部分的质量与体积关系示意图石料组成部分的质量与体积关系示意图1 1道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料1.1石料二、石料的物理性质物理常数1 1密度 规定条件下，石料矿质实体单位体积的质量。l真实密度l表观密度l毛体积密度道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料1.1石料 规定条件下，烘干石料矿质实体单位真实体积的质量。二、石料的物理性质物理常数1 1密度真实密度m0VnMmSViVsVV0闭口孔隙闭口孔隙矿物实体矿物实体开口孔隙开口孔隙道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料1.1石
4、料二、石料的物理性质物理常数1 1密度表观密度 规定条件下，烘干石料矿质实体单位表观体积（包括闭口孔隙）的质量。m0VnMmSViVsVV0闭口孔隙闭口孔隙矿物实体矿物实体开口孔隙开口孔隙道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料1.1石料二、石料的物理性质物理常数1 1密度毛体积密度 规定条件下，烘干石料矿质实体单位毛体积（包括闭口、开口孔隙）的质量。道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料1.1石料二、石料的物理性质物理常数1 1 石料孔隙体积占石料总体积（包括开口孔隙和闭口孔隙体积）的百分率。孔隙率道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石
5、料与集料 吸吸水水率率：常常温温（202）、标标准准大大气气压压（101.325kPa) ，最最大大的的吸吸水水质质量量占占干干燥试样质量的百分比。燥试样质量的百分比。 饱饱水水率率：常常温温、真真空空抽抽气气（2.67 kPa），最最大大吸吸水水质质量量占占干干燥燥试试样样质质量量的的百百分分比。比。1.1石料二、石料的物理性质吸水性2 2材料吸入水分的能力。包括吸水率和饱水吸水率。道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料1.1石料l直接冻融法l坚固性法二、石料的物理性质二、石料的物理性质抗冻性3 3 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。孔
6、隙构造、吸水性道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料1.1石料直接冻融法（冻融循环试验：（冻融循环试验： 吸水饱和，吸水饱和，-15冰冻冰冻常温融解）常温融解） 循环若干次循环若干次(15、25、50次次) 二、石料的物理性质抗冻性3 3l冻融系数4h石料直径、高50mm圆柱体试件，50mm正方体试件，在1055烘干。l质量损失率道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 道路试件道路试件: 505050 2mm立方体立方体 50H50 2mm的圆柱体的圆柱体 桥梁试件桥梁试件:707070 2 mm立方体立方体1.1石料三、石料的力学性质石料的抗压强度
7、1 1试件类型图图1-2石料抗压试件石料抗压试件道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料1.1石料l材料的矿物成分l结构和构造P试验时石料试件破坏的极限荷载，NA石料试件的受力截面积，mm2三、石料的力学性质石料的抗压强度1 1影响因素l试件尺寸l加荷速率l湿度等内因外因对试件饱水处理后施加荷载直至破坏。道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料1.1石料三、石料的力学性质磨耗率2 2石料抵抗撞击、摩擦的联合作用的能力。l洛杉矶磨耗试验l狄法尔磨耗试验道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 式中：m2试验后2mm筛上烘干石料试样质量；
8、 m1试验前烘干石料试样质量。1.1石料三、石料的力学性质磨耗率狄法尔法（双筒式）2 2 50块石料（5075mm），单一粒径，质量5000g左右，转速3033r/min，转10,000转（5.55.0h）磨耗率计算公式：道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料图1-3双筒式磨耗仪示意图 耗时长达耗时长达5h以上以上 试件尺寸单一（试件尺寸单一（5075mm），与路用实际情况不符合），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石料间相互作用，不同性质石料的磨耗率相差不大狄法尔法（双筒式）道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 试
9、样为5000g有一定级配的集料，加入钢球12个48mm，5000g。转速3033r/min，转500转。1.1石料三、石料的力学性质磨耗率洛杉矶法（搁板式）2 2 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。道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料图1-4搁板式磨耗仪示意图 省时：省时：15min左右左右 使石料受到更严峻的冲击、使石料受到更严峻的冲击、 剪切、摩擦作用，石料级差大剪切、摩擦作用，石料级差大 试样级配较符合路用状况试样级配较符合路用状况洛杉矶法（搁板式）道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料1. 分类：按照
10、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1.1石料四、石料的技术标准道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料物理性质物理常数：密度（真实密度、表观密度、毛体积密度）、孔隙率吸水性：吸水率、饱水率抗冻性力学性质抗压强度：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1.1石料道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料1.2集料 集料是由不同粒径矿质颗粒组成的混合料。包括各种天然砂、人工砂、卵石、碎石
11、以及各类工业冶金矿渣。天然砂、人工砂粒径4.75mm粗集料细集料分界尺寸： 4.75mm(水泥混凝土) 2.36mm(沥青混凝土)道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料1.2集料一、集料的物理性质u物理常数l密度密度l空隙率空隙率u集料的级配u集料的颗粒形状与表面特征u含泥量和泥块含量道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料图1-5集料的体积组成孔隙：矿物之间的空间孔隙：矿物之间的空间Vn+Vi空隙：集料颗粒之间的空间空隙：集料颗粒之间的空间Vv颗粒之间的颗粒之间的空间体积空间体积道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料(1)密度：
12、表观密度、毛体积密度、表干密度、装填密度1.2集料一、集料的物理性质1 1物理常数密度表干密度道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 堆积（松装）密度集料按自由下落方式装样 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1.2集料一、集料的物理性质1 1物理常数密度装填密度道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 空空隙隙率率n：集料空隙体积(含开口孔隙)占集料总体积的百分比。 1.2集料一、集料的物理性质1 1物理常数n_集料的空隙率，%Vf集料颗粒的堆积体积，Vs+Vn+Vi+Vv，cm3Vv集料颗粒孔隙，cm3Vi矿质实体中开口孔隙体
13、积，cm3道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料集料中各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况。 1.2集料一、集料的物理性质2 2集料的级配道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 颗粒形状：蛋圆形、棱角形、针状、片状1.2集料集料的颗粒形状与表面特征一、集料的物理性质3 3 表面特征：表面的粗糙程度及孔隙特征等类型颗粒形状的特点集料品种蛋圆形具有较光滑的表面，无明显棱角，颗粒浑圆天然砂及各种砾石、陶粒棱角形具有粗糙的表面及明显棱边碎石、石屑、破碎矿渣针状长度方向尺寸远大于其他方向尺寸而呈细条形砾石、碎石中均存在片状厚度方向尺寸远小于其他方向而呈薄片形砾石、
14、碎石中均存在道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料含泥量：集料中粒径小于0.075mm的颗粒含量。 1.2集料一、集料的物理性质4 4含泥量和泥块含量 泥块含量：粗集料中原尺寸大于4.75mm，但经水浸洗、手捏后小于2.36mm的颗粒含量。存在类型：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。道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料1.2集料二、集料的力学性质l压碎值l磨光值l冲击值l磨耗值道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 压碎指标值（适用于水泥混凝土用集料） 压碎值（沥青混合料用集料） 式中：m0试
15、验前风干试件的质量，g m1试验后通过2.36mm筛孔的细集料质量，g1.2集料二、集料的力学性质压碎值：石料抵抗压碎的能力。1 1道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料图1-6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 Pmax=200kN，恒压5s后，脱膜后过2.36mm筛。试验集料试验集料压碎值的测试道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料图1-7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。试验集料容器试验集料容器压碎值的测试道路工程材料道路工程材料 第一章第一
16、章 石料与集料石料与集料1.2集料磨光值：石料抵抗轮胎磨光作用能力的，即保持其原有粗糙的能力。 二、集料的力学性质2 2PSV石料的磨光值；石料的磨光值；PSVra试验试件的摩擦系数；试验试件的摩擦系数；PSVbra标准试件的摩擦系数；标准试件的摩擦系数；道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 式中：m0冲击前试样质量，g； m1冲击试验后，通过2.36mm筛的石屑质量，g二、集料的力学性质3 3冲击值：石料抵抗多次连续的重复冲击荷载的能力。1.2集料道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 式中：m1磨耗前的试件质量（g） m2磨耗后的试件质量（g） s集料的表干密度g/cm3二、集料的力学性质4 4磨耗值：石料抵抗表面磨损的能力。1.2集料道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料粗集料的力学性能 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物理性质l 物理常数：密度、空隙率等l 级配l 颗粒形状与表面特征l
