第一章 石料与集料 第一章第一章 砂石材料砂石材料 砂砂石石材材料料是是道道路路与与桥桥梁梁建建筑筑中中用用量量最最大大的的一一种种建建筑筑材材料料，，按按照照用用途途不不同同，，砂砂石石材材料料可可以以分分为为石石料料、、集料和矿质混合料集料和矿质混合料 1.1 1.1 石料、集料的技术性质石料、集料的技术性质 1.2 1.2 矿质混合料矿质混合料1 第一章 石料与集料 本章主要内容与目的：本章主要内容与目的：介绍石料的岩石学特征、阐述石料与集料的主要技术性能石料与集料的主要技术性能及主要评价方评价方法和评价指标法和评价指标；讨论集料的级配概念集料的级配概念和级配理级配理论论，并以此为基础，学习矿料的配合比设计方矿料的配合比设计方法法通过学习，要求学生了解石料和集料的技术性质和技术标准，掌握级配理论和组成设计方法2 第一章 石料与集料 一、一、 石料的技术性质石料的技术性质 石石料料通通常常指指由由天天然然岩岩石石经经机机械械加加工工制制成成的的，，或或者者由由直直接接开开采采得得到到的的具具有有一一定定形形状状和和尺尺寸寸的的石石料料制制品。
品 石料的技术性质石料的技术性质物理性质物理性质力学性质力学性质化学性质化学性质3 第一章 石料与集料 v砌筑用石材v拌合混凝土用石材v装饰用石材4 第一章 石料与集料 几种代表性造岩矿物矿物名称化学组成外观特征特性常见岩石代表石英结晶二氧化硅白色、乳白色或灰色质地非常坚硬花岗岩、砂岩长石结晶碳酸岩白、浅灰、红色、青、暗灰质地较石英偏低，易风化成高龄土花岗岩云母结晶片状含水铝硅酸盐无色透明、黑色易解离成片状，降低岩石的耐久性、强度花岗岩方解石结晶碳酸钙白色易溶于含二氧化碳的水中，被酸分解石灰岩5 第一章 石料与集料 岩石分类岩石分类岩石的性质除了与构成岩石的矿物有关之外，还取决于不同的成岩条件根据成岩条件将岩石分成三类：岩浆岩、沉积岩、变质岩 三种岩石种类的特征类型成因矿物结构与构造常见代表岩石岩浆岩深成岩由地壳深处的岩浆冷凝而成结晶体和块状构造、结构致密花岗岩、正长岩喷出岩由岩浆喷出地面后凝结而成呈隐晶质或玻璃质结构玄武岩、安山岩沉积岩母岩风化后的物质经水流搬运、沉积、硬结而成颗粒物质和胶结物质组成，大多呈现层理构造石灰岩、砂岩、石膏变质岩经地壳内部高温、高压等多种过程综合作用，岩石矿物重新再结晶变质后而形成结构与变质经历有关——如受到高压作用再结晶后的变质岩将质地紧密；相反则变质后形成片状结构大理岩、石英岩、片麻岩6 第一章 石料与集料 常见岩石种类常见岩石种类路桥工程中常用岩石类型见表1—3。
常用岩石类型类型矿物组成外观色泽性能用途花岗岩石英、长石、云母多种色泽，如深青、浅灰、黄、红等结构密实、密度大、抗压强高、耐久性好优质石料，广泛用于砌筑、装饰工程和集料玄武岩暗色矿物硬度高、脆性大、耐久性好作为承重和饰面材料石灰岩方解石，少量白云石、粘土大多呈浅灰色质地细密、坚硬、抗风化砌筑工程、轧制成集料、烧制石灰砂岩石英，少量长石、方解石、云母等灰色、白色或红色硅质砂岩密实、坚硬耐久性好；其它砂岩性能较差质地坚硬的砂岩用做建筑材料石英岩结晶氧化硅色泽较浅质地坚硬、强度高砌筑工程7 第一章 石料与集料 另外，根据石料组成中二氧化硅成分含量的多少，将岩石分成不同酸碱性石料 岩石的酸碱性类型氧化硅含量（%）代表岩石亲水系数酸性石料＞65石英岩1.06中性石料52~65闪长岩—碱性石料＜52石灰岩0.79表中的亲水系数表明石料对水亲和力的大小亲水系数越大，说明石料与水的结合程度越高，相对应与沥青的结合力就越弱，所以石料的酸碱性直接影响到石料和沥青构成的混合料的性质 8 第一章 石料与集料 1.1.物理性质物理性质 石料的物理性质包括：物理常数、吸水性，以及耐候性。
石料的物理性质包括：物理常数、吸水性，以及耐候性1 1））物理常数物理常数 石料的物理常数是石料矿物组成结构状态的反映石料的物理常数是石料矿物组成结构状态的反映矿物实体矿物实体闭口孔隙闭口孔隙开口孔隙开口孔隙三部分组成三部分组成9 第一章 石料与集料 石料体积组成示意图石料体积组成示意图m0VnMmSViVsVV0开口孔隙开口孔隙闭口孔隙闭口孔隙物矿实体物矿实体10 第一章 石料与集料 1 1）（密度）真实密度）（密度）真实密度 ————石石料料在在规规定定条条件件（（105105土土5℃5℃烘烘干干至至恒恒重重，，温温度度20℃20℃））下，单位实体体积（闭口孔隙下，单位实体体积（闭口孔隙+ +矿质实体的体积）的质量矿质实体的体积）的质量 公式：公式：式中：式中： t t————石料的真实密度，石料的真实密度，g/cmg/cm3 3；； m ms s————石料矿质实体的质量，石料矿质实体的质量，g g；； v vs s————石料矿质实体的体积，石料矿质实体的体积，cmcm3 3。
在空气中称量石料质量，在空气中称量石料质量，m m0 0=0=0，，m ms s=M=M1－111 第一章 石料与集料 2）表观密度表表观密度是指在密度是指在规定条件下，烘干石料定条件下，烘干石料矿质实体包括体包括闭口口孔隙在内的孔隙在内的单位表位表观体体积的的质量，量，由公式（1-2）计算——石料的表观密度，g/cm3；——石料矿质实体的体积，g；——石料矿质实体的质量,cm3；——石料矿质实体中闭口孔隙的体积，cm31－212 第一章 石料与集料 3 3）毛体积密度）毛体积密度 ————指在规定条件下，石料单位毛体积（矿质实体指在规定条件下，石料单位毛体积（矿质实体+ +孔隙的孔隙的 体积）的质量体积）的质量 公式：公式：式中：式中： h h————石料的毛体积密度，石料的毛体积密度，g/cmg/cm3 3；； m ms s 、、v vs s————意义同前式；意义同前式； v vi i————石料开口孔隙的体积，石料开口孔隙的体积，cmcm3 3；； v vn n————石料闭口孔隙的体积，石料闭口孔隙的体积，cmcm3 3。
V——V——石料的毛体积，石料的毛体积，cmcm3 31－313 第一章 石料与集料 4 4）孔隙率）孔隙率 ————石料的孔隙体积占其总体积的百分率石料的孔隙体积占其总体积的百分率 定义式为：定义式为： 式中：式中：n——n——石料的孔隙率，％；石料的孔隙率，％； V V0 0————石料的孔隙（开口石料的孔隙（开口+ +闭口孔隙）的体积，闭口孔隙）的体积，cmcm3 3；； V——V——石料的总体积，石料的总体积，cmcm3 3计算式：计算式： 1－41－514 第一章 石料与集料 （（2 2））吸水性吸水性 ————石料在规定的条件下吸水的能力石料在规定的条件下吸水的能力 工程上常采用工程上常采用吸水率吸水率和和饱水率饱水率这两项指标表征这两项指标表征 1 1）吸水率）吸水率 吸水率是指在室内常温和大气压条件下，石料试件最大吸水率是指在室内常温和大气压条件下，石料试件最大的吸水质量占烘干（的吸水质量占烘干（105105土土5℃5℃干燥至恒重）石料试件质量的干燥至恒重）石料试件质量的百分率。
百分率式中：式中：W——W——石料吸水率，％；石料吸水率，％； m m1 1————石料烘干至恒量时的质量，石料烘干至恒量时的质量，g g；； m m2 2————石料试件吸水至恒量时的质量，石料试件吸水至恒量时的质量，g g1－615 第一章 石料与集料 2 2）饱水率）饱水率 ————在在内内常温（常温（20±2℃20±2℃））和和真空（真空度真空（真空度为2.67kPa2.67kPa））条件条件下，石料下，石料试件的最大吸水件的最大吸水质量占烘干石料量占烘干石料试件件质量的百分率量的百分率 计算方法与吸水率相似，但算方法与吸水率相似，但饱水率水率＞＞吸水率16 第一章 石料与集料 （（3 3））耐候性耐候性 ————石料抵抗大气等自然因素作用的性能称为耐候性石料抵抗大气等自然因素作用的性能称为耐候性 试验方法：抗冻性和坚固性试验方法：抗冻性和坚固性 1 1）抗冻性）抗冻性 ————石料在饱水状态下，能抵抗多次冻结和融化作用而石料在饱水状态下，能抵抗多次冻结和融化作用而 不破坏的性能。
不破坏的性能 (1)(1)直接冻融法直接冻融法 表征指标：表征指标： ① ① 抗冻损失率抗冻损失率（质量损失率）（质量损失率） 按下式计算：按下式计算： 式中：式中： Q Qfrfr————抗冻质量损失率％；抗冻质量损失率％； m m1 1 ————试验前烘干试件质量试验前烘干试件质量,g,g；； m m2 2 ————试验后烘干试件质量试验后烘干试件质量,g,g 1－717 第一章 石料与集料 ② ② 耐耐冻系数系数 计算公式计算公式：： 式中：式中： K Kfrfr————试件的耐冻系数；试件的耐冻系数； f fscsc————试验前石料试件饱水抗压强度，试验前石料试件饱水抗压强度，MPaMPa；； f fsc(frsc(fr) )————经冻融循环试验后石料试件饱水抗压强度，经冻融循环试验后石料试件饱水抗压强度，MPaMPa 公路工程用石料技术要求公路工程用石料技术要求：： 一一般般要要求求其其耐耐冻冻系系数数大大于于0.750.75；；质质量量损损失失率率不不大大于于5%5%。
同时试件应无明显缺损同时试件应无明显缺损( (包括剥落、裂缝和边角损坏等情况包括剥落、裂缝和边角损坏等情况) ) 1－818 第一章 石料与集料 2 2）坚固性）坚固性 测测定定方方法法：：采采用用硫硫酸酸钠钠坚坚固固性性法法，，将将硫硫酸酸钠钠饱饱和和溶溶液液浸浸入入石石料料孔孔隙隙后后，，经经烘烘干干、、硫硫酸酸钠钠结结晶晶体体积积膨膨胀胀，，产产生生有有如如水水结结冻冻相相似似的的作作用用，，使使石石料料孔孔隙隙周周壁壁受受到到张张应应力力，，经经过过多多次次循循，，引引起石料破坏起石料破坏 坚固性坚固性是测定石料耐候性的一种是测定石料耐候性的一种简易简易、、快速快速的方法 有条件者均应采用直接冻融法有条件者均应采用直接冻融法 19 第一章 石料与集料 二二. .力学性质力学性质 ————主要讨论确定石料等级的主要讨论确定石料等级的抗压强度抗压强度和和磨耗率磨耗率两项性质两项性质 （（1 1））单轴抗压强度单轴抗压强度( (饱水饱水) ) 石料的工程用途不同，抗压强度的测试方法也不相同。
石料的工程用途不同，抗压强度的测试方法也不相同 道路工程、建筑工程用石料的道路工程、建筑工程用石料的单轴抗压强度单轴抗压强度按下式计算：按下式计算：式中：式中：f fscsc————石料的抗压强度，石料的抗压强度，MPaMPa；； F Fmaxmax————极限破坏时的荷载，极限破坏时的荷载，N N；； A A ————试件的截面积，试件的截面积，mmmm2 21－920 第一章 石料与集料 50mm±００.５５mm立方体或圆柱体立方体或圆柱体21 第一章 石料与集料 万能材料试验机22 第一章 石料与集料 抗压抗拉23 第一章 石料与集料 抗剪抗弯24 第一章 石料与集料 （（2 2））磨耗性磨耗性 ————石料抵抗石料抵抗冲击、边缘剪切和摩擦冲击、边缘剪切和摩擦等的联合作用的性能等的联合作用的性能 也是评定石料等级的依据之一也是评定石料等级的依据之一 测定方法：可采用测定方法：可采用洛杉矶试验法洛杉矶试验法或或狄法尔试验法狄法尔试验法确定 1 1）洛杉矶试验法）洛杉矶试验法 石料磨耗率计算公式：石料磨耗率计算公式：式中：式中：Q Q磨磨————石料的磨耗率石料的磨耗率, ,％；％； m m1 1————装入磨耗机的试样质量，装入磨耗机的试样质量，g g；； m m2 2————试验后洗后洗净烘干烘干的的试样质量，量，g g。
通过通过2mm圆孔筛或圆孔筛或1.6mm方孔筛方孔筛1-1025 第一章 石料与集料 试样为~5000g有一定级配的集料，加入钢球12个φ48mm，~5000g转速30～33r/min，转500转磨耗率——洛杉矶法（搁板式） 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26 第一章 石料与集料 搁板式磨耗仪示意图搁板式磨耗仪示意图①① 省时：省时：15min左右左右②② 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③③ 试样级配较符合路用状况试样级配较符合路用状况27 第一章 石料与集料 2 2）狄法尔试验法）狄法尔试验法 石料的磨耗率同样是以通过石料的磨耗率同样是以通过2mm2mm圆孔筛或圆孔筛或1.6mm1.6mm方孔方孔筛的质量损失百分率来表示。
筛的质量损失百分率来表示 计算公式同上计算公式同上 28 第一章 石料与集料 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磨耗率——狄法尔法（双筒式） 50块石料（50～75mm），单一粒径，质量5000g左右，转速30～33r/min，转10,000转（5.5～5.0h）磨耗率计算公式：1-1129 第一章 石料与集料 图图1-3 双筒式磨耗仪示意图双筒式磨耗仪示意图 ①① 耗时长达耗时长达5h以上以上 ②② 试件尺寸单一（试件尺寸单一（50～～75mm），），与路用实际情况不符合与路用实际情况不符合 ③③ 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 单一粒径材料单一粒径材料30 第一章 石料与集料 三、三、化学性质化学性质（（1 1））石料化学性质石料化学性质 石料按石料按SiOSiO2 2的含量划分为：的含量划分为：酸性石料：酸性石料：SiOSiO2 2 > 65%> 65%中性石料：中性石料：SiOSiO2 2=52%=52%～～65%65%碱性石料：碱性石料：SiOSiO2 2 < 52% < 52% （（2 2）石料与沥青粘附性测定方法）石料与沥青粘附性测定方法 按照我国按照我国现行行标准，可采用准，可采用水煮法水煮法和和水浸法水浸法。
31 第一章 石料与集料 四、四、 石料的技术标准石料的技术标准 1.1.石料的技术分级石料的技术分级根据公路工程对岩石的不同要求，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：自然界的岩石可划分为四个岩类： 2.2.石料的技术标准石料的技术标准道路建筑用石料按其技术性质（饱水后道路建筑用石料按其技术性质（饱水后的抗压强度和磨耗率）划分为四个等级：的抗压强度和磨耗率）划分为四个等级：ⅠⅠ类类————岩浆岩类岩浆岩类ⅡⅡ类类————石灰岩类石灰岩类ⅢⅢ类类————砂岩和片岩类砂岩和片岩类ⅣⅣ类类————砾石类砾石类1 1级级————最坚硬岩石最坚硬岩石2 2级级————坚硬岩石坚硬岩石3 3级级————中等强度的岩石中等强度的岩石4 4级级————较软的岩石较软的岩石32 第一章 石料与集料 公路工程用石料的技术标准公路工程用石料的技术标准33 第一章 石料与集料 二、二、 集料的技术性质集料的技术性质 集料的分类集料的分类 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，以及工业冶金矿渣。
经机械和人工轧制的各种尺寸的碎石，以及工业冶金矿渣 根据集料在工程混合料中的不同作用，可以按粒径将其划根据集料在工程混合料中的不同作用，可以按粒径将其划 分为分为粗集料粗集料和和细集料细集料两种两种 34 第一章 石料与集料 集料集料粗集料：粗集料：在混合料中起骨架作用在混合料中起骨架作用（碎石、砾石等）（碎石、砾石等） 细集料：细集料：在混合料中起填充作用在混合料中起填充作用（天然砂、人工砂和石屑）（天然砂、人工砂和石屑） 在在水泥混凝土水泥混凝土中，粒径中，粒径＞＞4.75mm（（以圆孔筛计）以圆孔筛计）在在沥青混合料沥青混合料中，粒径＞中，粒径＞2.36mm2.36mm（（以方孔筛计）以方孔筛计） 在在水泥混凝土水泥混凝土中，粒径中，粒径＜＜4.75mm4.75mm（（以圆孔筛计）以圆孔筛计） 在在沥青混合料沥青混合料中，粒径中，粒径＜＜2.36mm2.36mm（（以方孔筛计）以方孔筛计） 35 第一章 石料与集料 图图1-5 碎石集料碎石集料不同粒径、尺寸较小的石料颗粒的集合体不同粒径、尺寸较小的石料颗粒的集合体36 第一章 石料与集料 ( (一一).).粗集料的技术性质粗集料的技术性质 1 1、、物理性质物理性质 1 1））物理常数物理常数 集集料料的的物物理理常常数数，，要要考考虑虑到到集集料料颗颗粒粒中中的的孔孔隙隙（（开开口口孔孔隙隙或或闭口孔隙），以及颗粒间的空隙。
闭口孔隙），以及颗粒间的空隙 ① ① 表观密度表观密度（简称视密度）（简称视密度） ———指指在在规规定定条条件件（（105105±5℃5℃烘烘干干至至恒恒重重））下下，，单单位位表表观观体体 积（包括矿质实体和闭口孔隙的体积）的质量积（包括矿质实体和闭口孔隙的体积）的质量37 第一章 石料与集料 由右图体积与质量的关系，由右图体积与质量的关系，可表示为：可表示为： 式中：式中：′t——粗集料的表观密度，粗集料的表观密度，g/ /cm3；；ms——矿质实体质量，矿质实体质量，g；；Vs——矿质实体体积，矿质实体体积，cm3；；Vn——矿质实体中闭口孔隙体积，矿质实体中闭口孔隙体积，cm3 1-1238 第一章 石料与集料 测定瓶+砂+水的质量m1测定瓶+水的质量m2工程中砂石材料，直接用排水法测定其表观体积39 第一章 石料与集料 ②②表干密度(表干表干毛体积毛体积) 粗粗集集料料的的毛毛体体积积密密度度指指在在规规定定的的条条件件下下，，单单位位毛毛体体积积（（包包括括矿质实体、闭口孔隙和开口孔隙）的质量可由下式求得：矿质实体、闭口孔隙和开口孔隙）的质量。
可由下式求得： 式中：式中： h h————粗集料的毛体积密度，粗集料的毛体积密度，g g/ /cmcm3 3；； m ma a————矿质实体矿质实体表干质量表干质量,即饱和面干状态，包括了吸即饱和面干状态，包括了吸 入开口孔隙中的水的质量入开口孔隙中的水的质量，，g g；； v vs s、、v vi i、、v vn n————分别为粗集料矿质实体、闭口孔隙和开口孔隙分别为粗集料矿质实体、闭口孔隙和开口孔隙 体积，体积，cmcm3 3 1-1340 第一章 石料与集料 ③③ 装填密度装填密度 装填密度根据装样方法的不同可为装填密度根据装样方法的不同可为堆积密度、振实密堆积密度、振实密度和捣实密度度和捣实密度该密度是指烘干集料颗粒矿质实体的单位该密度是指烘干集料颗粒矿质实体的单位装填体积（包括集料颗粒间空隙体积、集料矿质实体及其装填体积（包括集料颗粒间空隙体积、集料矿质实体及其闭口、开口孔隙体积）的质量，按式（闭口、开口孔隙体积）的质量，按式（1-14）计算。
计算——矿质集料的装填密度矿质集料的装填密度,g/cm3；； ——集料颗粒矿质实体的质量，集料颗粒矿质实体的质量，g；；——集料颗粒矿质实体的体积，集料颗粒矿质实体的体积，cm3；； ——分别为集料颗粒矿质实体中闭口孔分别为集料颗粒矿质实体中闭口孔隙和开口孔隙的体积，隙和开口孔隙的体积，cm3；； ——集料集料颗粒粒间的空隙体的空隙体积，，cm3；；1－1441 第一章 石料与集料 ③ ③装填密度装填密度----堆积密度堆积密度 ————将将集集料料装装填填于于容容器器中中包包括括集集料料空空隙隙（（颗颗粒粒之之间间的的））和孔隙（颗粒内部的）在内的单位体积的质量和孔隙（颗粒内部的）在内的单位体积的质量 计算公式：计算公式：式中：式中： f f————粗集料的堆积密度，粗集料的堆积密度，g g/ /cmcm3 3 ；； m ms s————矿质实体质量，矿质实体质量，g g；； v vs s、、v vp p、、v vv v————分别为粗集料矿质实体、孔隙和空隙的体积分别为粗集料矿质实体、孔隙和空隙的体积, ,cmcm3 3。
按堆积的松紧程度不同分类：按堆积的松紧程度不同分类：自然堆积密度自然堆积密度与与振实堆积密度振实堆积密度 1－1442 第一章 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43 第一章 石料与集料 v砂堆积密度的测定砂堆积密度的测定将容量筒内材料刮平，容量筒的容积即为材料堆积体积44 第一章 石料与集料 ④④空隙率空隙率 指指集集料料在在自自然然堆堆积积（（或或紧紧密密堆堆积积））时时空空隙隙体体积积(含开口孔隙)占占总体积的百分率总体积的百分率 计算公式：计算公式： 式中：式中：n n ————粗集料的空隙率粗集料的空隙率,％％ ；； VfVf————集料颗粒的堆积体积，集料颗粒的堆积体积，Vs+Vn+Vi+VvVs+Vn+Vi+Vv，，cm3cm3 Vv—— Vv——集料颗粒空隙体积，集料颗粒空隙体积，cm3cm3 Vi—— Vi——矿质实体中开口孔隙体积，矿质实体中开口孔隙体积，cm3cm31－1545 第一章 石料与集料 比较项目实际密度表观密度体积密度堆积密度材料状态绝对密实近似绝对密实状态自然状态堆积状态材料体积VV0计算公式应用判断材料性质用量计算、体积计算46 第一章 石料与集料 各种密度比较v真实密度：矿粉的密度接近于真实密度，它是规定条件下，材料真实密度：矿粉的密度接近于真实密度，它是规定条件下，材料单位体积单位体积( (全部为矿质材料的体积，不计任何内部孔隙全部为矿质材料的体积，不计任何内部孔隙) )的质量，的质量，也叫真密度。
也叫真密度v毛体积密度：其计算单位体积为表面轮廓线范围内的全部毛体积，毛体积密度：其计算单位体积为表面轮廓线范围内的全部毛体积，包含了材料实体、开口及闭口孔隙当质量以干质量包含了材料实体、开口及闭口孔隙当质量以干质量( (规干规干) )为准为准时，称绝干毛体积密度，即通常所称的毛体积密度时，称绝干毛体积密度，即通常所称的毛体积密度v表干密度：其计算单位体积与毛体积密度相同，但计算质量以表表干密度：其计算单位体积与毛体积密度相同，但计算质量以表干质量干质量( (饱和面干状态，粗集料表面干燥，而开口孔隙中吸饱水饱和面干状态，粗集料表面干燥，而开口孔隙中吸饱水时的质量时的质量) )为准时，称表干毛体积密度，即通常所称的表干密度为准时，称表干毛体积密度，即通常所称的表干密度v表观密度：材料单位体积中包含了材料实体及不吸水的闭口孔隙，表观密度：材料单位体积中包含了材料实体及不吸水的闭口孔隙，但不包括能吸水的开口孔隙在内，也称视密度但不包括能吸水的开口孔隙在内，也称视密度47 第一章 石料与集料 砂石材料密度概念小结砂石材料密度概念小结密度类型真密度表观密度毛体积密度表干密度装填密度定义石料矿质实体单位真实体积的质量石料矿质实体包括闭口孔隙在内的单位表观体积的质量石料矿质实体包括孔隙（闭口、开口孔隙）体积在内的单位毛体积的质量单位毛体积（包括集料矿质实体体积及全部孔隙体积）的饱和面干质量集料颗粒矿质实体的单位装填体积（包括集料颗粒间空隙体积、集料矿质实体及全部孔隙体积）的质量计算公式主要用途确定石料、水泥及矿粉的密度，计算石料的孔隙率和混合料的配合比确定粗细集料的密度，用于混合料的配合比和空隙率的计算计算石料的孔隙率和集料的骨架间隙率可用于集料磨耗值计算计算集料的空隙率48 第一章 石料与集料 2 2））级配级配 ————指粗集料中各组成颗粒的分级和搭配。
指粗集料中各组成颗粒的分级和搭配 可通可通过筛析试验过筛析试验来确定 级配的三参数：级配的三参数：① ① 分计筛余百分率；分计筛余百分率； ② ② 累计筛余百分率；累计筛余百分率； ③ ③ 通过百分率通过百分率3 3））坚固性坚固性 可参照石料的抗冻性和坚固性试验对已碎石或卵石，可可参照石料的抗冻性和坚固性试验对已碎石或卵石，可采用规定级配的各粒级集料试验采用规定级配的各粒级集料试验 49 第一章 石料与集料 50 第一章 石料与集料 51 第一章 石料与集料 2．集料的颗粒形状与表面特征．集料的颗粒形状与表面特征 集料的性质除了与形成集料的岩石特征和孔隙集料的性质除了与形成集料的岩石特征和孔隙结构等有直接关系之外，还与集料的颗粒形状和表结构等有直接关系之外，还与集料的颗粒形状和表面特征有一定的关系因为集料的形状和表面特征面特征有一定的关系因为集料的形状和表面特征都将影响集料颗粒间的内摩阻力、集料颗粒与结合都将影响集料颗粒间的内摩阻力、集料颗粒与结合料粘结性及吸附性等方面。
料粘结性及吸附性等方面1）理想的集料颗粒形状是）理想的集料颗粒形状是球状或立方体球状或立方体，而扁平、，而扁平、薄片、细长状的颗粒不仅增加集料的空隙率，还对薄片、细长状的颗粒不仅增加集料的空隙率，还对施工的和易性和混凝土强度造成不利影响；施工的和易性和混凝土强度造成不利影响； 针片状：最小厚度与最大长度只比小于针片状：最小厚度与最大长度只比小于1：：352 第一章 石料与集料 （（2）集料表面特征指集料的粗糙程度和孔隙特征集料表面特征指集料的粗糙程度和孔隙特征表面粗糙的集料颗粒有较显著的表面粗糙的集料颗粒有较显著的摩阻力摩阻力，同时也会影响集，同时也会影响集料的施工和易性；粗糙且有吸收水泥浆和沥青轻组分的孔料的施工和易性；粗糙且有吸收水泥浆和沥青轻组分的孔隙特征的集料与结合料的粘结能力较强隙特征的集料与结合料的粘结能力较强3）含泥量和泥块含量）含泥量和泥块含量 存在于集料中或包裹在集料颗粒表面的泥土会降低水存在于集料中或包裹在集料颗粒表面的泥土会降低水泥的水化反应速度，也会妨碍集料与水泥（或沥青）间的泥的水化反应速度，也会妨碍集料与水泥（或沥青）间的粘结能力，显著影响混合料的整体强度与耐久性，应对其粘结能力，显著影响混合料的整体强度与耐久性，应对其含量加以限制。
含量加以限制 泥是指砂中粒径小于泥是指砂中粒径小于0.075mm的颗粒，泥块是指粗集的颗粒，泥块是指粗集料原尺寸大于料原尺寸大于4.75mm（或细集料大于（或细集料大于1.18mm），但经），但经水浸洗、手捏后小于水浸洗、手捏后小于2.36mm（细集料小于（细集料小于0.6mm）的颗）的颗粒含量53 第一章 石料与集料 碎石和卵石技术要求（GB/T14685-2001）技 术 指 标技 术 要 求Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级碎石压碎指标（%） <102030卵石压碎指标（%） <121616针片状颗粒含量（%） <51525含泥量（%） <0.51.01.5泥块含量（%） ≤00.50.7有机物含量（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸盐含量（按SO3质量计）（%）<0.51.01.0坚固性（%） <5812岩石抗压强度（MPa）在饱水状态下，火成岩应不小于80；变质岩应不小于60；水成岩应不小于40密度与空隙率表观密度>2500kg/m3；松散堆积密度>1350kg/m3；空隙率<47%碱集料反应经碱集料反应试验后，由卵石、碎石、碎卵石配制的试件无裂缝，酥裂、胶体溢等现象，在规定试验龄期的膨胀率应小于0.10%54 第一章 石料与集料 细集料技术要求（GB/T 14684-2001）项 目技 术 要 求Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级人工砂 压碎指标（%） <202530 甲基蓝试验MB值<1.4或合格石粉含量（%）<3.05.07.0 泥块含量（%）<01.02.0 MB值<1.4或不合格石粉含量（%）<1.03.05.0 泥块含量（%）<01.02.0 天然砂含泥量（%） <1.02.05.0 泥块含量（%） <01.02.0 有害杂质含量（%）氯化物含量（按氯离子质量计） <0.010.020.06 母含量 <1.02.02.0 有机物含量（比色法）（%） 合格合格合格 硫化物及硫酸盐（按SO3质量计） <0.50.50.5 物质含量 <1.01.01.0 坚固性（%） <8810 密度和空隙率表观密度>2500kg/m3；松散堆积密度>1350kg/m3；空隙率<47% 55 第一章 石料与集料 3 3、粗、粗集料的力学性质集料的力学性质 ————主主要要是是压压碎碎值值和和磨磨耗耗度度；；其其次次磨磨光光值值、、道道瑞瑞磨磨耗耗值值和和冲击值。
冲击值 1 1））集料压碎值集料压碎值 ————指集料在连续增加的荷载下，抵抗压碎的能力指集料在连续增加的荷载下，抵抗压碎的能力 56 第一章 石料与集料 v水泥混凝土路面：取试样：粒径水泥混凝土路面：取试样：粒径10mm—20mm；； 质质量量 2.5kg；在；在3~5min内加压至内加压至200kN，保持，保持5s，将，将试样过试样过2.36mm筛，称其筛余质量筛，称其筛余质量v 压碎指标值计算公式如下：压碎指标值计算公式如下：v式中：式中：Qa‑‑‑‑‑‑压碎指标值压碎指标值 m0‑‑‑‑‑‑试样总质量试样总质量 m1‑‑‑‑‑‑试样筛余质量试样筛余质量1－1657 第一章 石料与集料 式中：式中： m m0 0————试验前试样质量，试验前试样质量，g g ；； m m1 1————试验后通过试验后通过2.36mm2.36mm筛孔筛孔 细料质量，细料质量，g g 公路路面基层、沥青面层粗集料：公路路面基层、沥青面层粗集料： 计算公式计算公式1－1758 第一章 石料与集料 压碎指标值测试仪具尺寸图压碎指标值测试仪具尺寸图10～～20mm集料分二层夯实，在集料分二层夯实，在3～～5min加荷至加荷至 Pmax=200kN，，恒压恒压5s后，脱膜后过后，脱膜后过2.36mm筛筛试验集料试验集料59 第一章 石料与集料 压碎值测试仪压碎值测试仪将将12～～16mm碎石分三层夯实，在碎石分三层夯实，在0～～10min加压至加压至400kN，，立即卸载，过立即卸载，过2.36mm筛筛试验集料容器试验集料容器60 第一章 石料与集料 2 2））集料磨光值集料磨光值 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 高速公路要求的力学性质：集料的抗磨光性。
高速公路要求的力学性质：集料的抗磨光性 按按我我国国现现行行试试验验规规程程，，是是采采用用石石料料磨磨光光值值（（Polished Polished Stone Stone ValueValue简称简称PSVPSV））来表示 意义：意义：石料磨光值愈高，表示其抗滑性愈好石料磨光值愈高，表示其抗滑性愈好 抗抗滑滑面面层层应应选选用用磨磨光光值值高高的的集集料料，，如如玄玄武武岩岩、、安安山山岩岩、、砂砂岩岩和花岗岩等和花岗岩等 61 第一章 石料与集料 磨光机磨光机磨光值试件磨光值试件试件试件→（金刚砂），经（金刚砂），经6h磨光后，磨光后，用摆式仪测摩擦系数（用摆式仪测摩擦系数（BPN））→磨光值磨光值62 第一章 石料与集料 磨光值：PSV——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；1－1863 第一章 石料与集料 3 3））集料冲击值集料冲击值集料抵抗多次连续重复冲击荷载作用的性能，称为抗冲击韧性集料抵抗多次连续重复冲击荷载作用的性能，称为抗冲击韧性指标：指标：冲击值。
冲击值计算公式：计算公式： 式中：式中： LSV ——LSV ——集料的冲击值，集料的冲击值，% % m m1 1————试验后通过试验后通过2.36mm2.36mm的试样质量，的试样质量，g g ；； m ——m ——原试样质量，原试样质量，g g 1－1964 第一章 石料与集料 9.5～～13.2mm集料，集料，1kg分三次夯实分三次夯实冲击锤至冲击锤至380±5mm处自由落下，重复处自由落下，重复15次将受冲击后的集料过筛（将受冲击后的集料过筛（2.36mm），），称重65 第一章 石料与集料 4 4））集料磨耗值（道瑞试验）集料磨耗值（道瑞试验）————用用于于评评定定抗抗滑滑表表层层所所用用粗粗集集料料抵抵抗抗车车轮轮撞撞击击及及磨磨耗耗的的能能力 磨耗值的磨耗值的计算公式：计算公式： 式中：式中： AAV ——AAV ——集料磨耗值；集料磨耗值； m m1 1————磨耗前试件的质量，磨耗前试件的质量，g g；； m m2 2————磨耗后试件的质量，磨耗后试件的质量，g g；； s s————集料表干密度集料表干密度, ,g/cmg/cm3 3。
1－2066 第一章 石料与集料 道瑞道瑞 Dorry（（英国）磨耗仪英国）磨耗仪67 第一章 石料与集料 意义：意义：磨耗值愈高，表示集料耐磨性愈差磨耗值愈高，表示集料耐磨性愈差 要要求求：：不不同同道道路路等等级级对对抗抗滑滑表表层层集集料料的的磨磨光光值值、、道道瑞瑞磨磨耗耗值值和冲击值的技术要求见下表和冲击值的技术要求见下表 抗滑表层用集料技术要求抗滑表层用集料技术要求指指 标标高速公路、一级公路高速公路、一级公路其他公路其他公路石料磨光值石料磨光值 不小于不小于4235道瑞磨耗值道瑞磨耗值 不大于不大于1416集料冲击值集料冲击值 不大于不大于/% %283068 第一章 石料与集料 v1 1 物理常数物理常数v2 集料级配的表示方法集料级配的表示方法v（1）筛分试验 筛分试验：筛分试验：将将500g500g试样，置于一套标准筛进行筛分，试样，置于一套标准筛进行筛分，分别称出试样存留在各筛上质量，并计算其级配有关分别称出试样存留在各筛上质量，并计算其级配有关参数：参数：(二二) 细集料的技术性质细集料的技术性质69 第一章 石料与集料 沥青路面及各类基层集料用标准筛均以方孔筛为准，相应的筛孔沥青路面及各类基层集料用标准筛均以方孔筛为准，相应的筛孔尺寸依次为尺寸依次为75mm、、63mm、、53mm、、37.5mm、、31.5mm、、26.5mm、、19mm、、16mm、、13.2mm、、9.5mm、、4.75mm、、2.36mm、、1.18mm、、0.6mm、、0.3mm、、0.15mm、、0.075mm；；水泥混凝土用集料标准筛的孔径当大于或等于水泥混凝土用集料标准筛的孔径当大于或等于2.5mm时，以圆孔时，以圆孔筛为标准；小于筛为标准；小于2.5mm时以方孔筛为准。
相应标准筛的筛孔尺寸时以方孔筛为准相应标准筛的筛孔尺寸依次为依次为100mm、、80mm、、63mm、、50mm、、40mm、、31.5mm、、25mm、、20mm、、16mm、、10mm、、5mm、、2.5mm、、1.25mm、、0.63mm、、0.315mm、、0.16mm、、0.075mm不同用途采用不同规格标准套筛，是我国多年以来的一种特有的不同用途采用不同规格标准套筛，是我国多年以来的一种特有的做法随着与国际通用方式的接轨，全部采用方孔筛成为一种必做法随着与国际通用方式的接轨，全部采用方孔筛成为一种必然趋势2003年颁布并实施的新一版年颁布并实施的新一版《《公路水泥混凝土路面施工公路水泥混凝土路面施工技术规范技术规范》》就已开始采用方孔筛标准就已开始采用方孔筛标准70 第一章 石料与集料 1 1））分计筛余百分率分计筛余百分率 ————某号筛上的筛余质量占试样总质量的百分率某号筛上的筛余质量占试样总质量的百分率 计算公式：计算公式：式中：式中：a ai i————某号筛的分计筛余，％；某号筛的分计筛余，％； m mi i————存留在某号筛上的质量，存留在某号筛上的质量，g g；； M M ————试样总质量，试样总质量，g g。
71 第一章 石料与集料 2 2））累计筛余百分率累计筛余百分率 ————某某号号筛筛的的分分计计筛筛余余百百分分率率和和大大于于某某号号筛筛的的各各筛筛分分计计筛余百分率之总和筛余百分率之总和 计算公式：计算公式：式中：式中：A Ai i————累计筛余，％；累计筛余，％； a a1 1、、 a a2 2、、… … a ai i————从从5mm5mm、、2.5mm2.5mm、、…………至计算的至计算的 某号筛的分计筛余（圆孔筛），％某号筛的分计筛余（圆孔筛），％ 72 第一章 石料与集料 3 3））通过百分率通过百分率 ————通通过过某某筛筛的的质质量量占占试试样样总总质质量量的的百百分分率率，，即即100100与与累计筛余百分率之差累计筛余百分率之差 计算公式：计算公式： 式中：式中： P Pi i————通过百分率，％；通过百分率，％； A Ai i————累计筛余，％累计筛余，％ 73 第一章 石料与集料 （（2 2））细度模数度模数 细度模数度模数是评价砂粗细程度的一种指标。
是评价砂粗细程度的一种指标 指指标：：细度度模模数数（（或或细度度模模量量）），，是是各各号号筛的的累累计筛余百分率之和除以余百分率之和除以100100之商可按下式之商可按下式计算：算： 74 第一章 石料与集料 按细度模数可将砂分为下列三级：按细度模数可将砂分为下列三级：M Mx x =3.7 =3.7～～3.13.1为粗砂为粗砂M Mx x =3.0 =3.0～～2.32.3为中砂为中砂M Mx x =2.2 =2.2～～1.61.6为细砂为细砂结论：结论：细度模数越大，表示细集料越粗细度模数越大，表示细集料越粗75 第一章 石料与集料 矿质混合料：两种或两种以上的集料混合而成，简称矿料组成设计的目的：根据目标级配范围要求，确定各种集料在矿质混合料中的合理比例 级配的几种情况级配的几种情况第二节第二节 矿质混合料矿质混合料76 第一章 石料与集料 砂石集料在土木工程中，主要以矿质混合料的形式与结合料组砂石集料在土木工程中，主要以矿质混合料的形式与结合料组配使用 组配要求：组配要求：多种集料按照一定的比例搭配起来，以达到多种集料按照一定的比例搭配起来，以达到 较高的密实度较高的密实度 和和 较大的摩擦力较大的摩擦力。
主要主要级配类型：级配类型：有有连续级配连续级配 和和 间断级配间断级配 两种如图两种如图所示所示 ：：77 第一章 石料与集料 一、矿质混合料的级配集料级配的表示方法-级配曲线级配曲线v①① 作图：纵坐标为通过百分率作图：纵坐标为通过百分率P (％％)常数坐标；横坐标为筛孔尺寸常数坐标；横坐标为筛孔尺寸(mm) v②② 注意：坐标单位；注明不同曲线意义注意：坐标单位；注明不同曲线意义v③③ 判断集料级配是否符合要求判断集料级配是否符合要求78 第一章 石料与集料 一、矿质混合料的级配l连续级配：级配曲线光滑，每一种尺寸的集料都有l间断级配：剔除一个或几个分级，曲线形成折线形l单粒径：单单粒径粒径79 第一章 石料与集料 一、矿质混合料的级配级配组成对矿料性能的影响矿质混合料的级配组成与其密度及颗粒间内摩阻力有关，从而对水泥混凝土或沥青混凝土的强度、耐久性及施工和易性有显著影响最小空隙率：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80 第一章 石料与集料 级配类型级配类型筛孔尺寸筛孔尺寸( (方孔筛方孔筛)/mm)/mm16.O16.O13.213.29.59.54.754.752.362.361.181.180.60.60.30.30.150.150.0750.075细粒式沥青混细粒式沥青混凝土（凝土（AC-AC-1313））1001009595～～1001007070～～88884848～～68683636～～53532424～～41411818～～30301212～～22228 8～～16164 4～～8 881 第一章 石料与集料 82 第一章 石料与集料 二、二、 矿质混合料的级配理论矿质混合料的级配理论 1.1.最大密度曲线理论（富勒理论）最大密度曲线理论（富勒理论） 观点：观点：矿质混合料的颗粒级配曲线愈接近抛物线，则其密度愈大。
矿质混合料的颗粒级配曲线愈接近抛物线，则其密度愈大 当矿质混合料的级配曲线为抛物线时，具有最大密实度当矿质混合料的级配曲线为抛物线时，具有最大密实度a a）） b b））a a））常坐标；常坐标； b b））半对数坐标半对数坐标理想最大密度级配曲线理想最大密度级配曲线83 第一章 石料与集料 最大密度级配曲线公式：最大密度级配曲线公式： 可用矿料颗粒粒径可用矿料颗粒粒径（（d d））与通过量与通过量（（p p））表示表示 式中：式中：d d ————矿质混合料各级颗粒粒径，矿质混合料各级颗粒粒径，mmmm；； p p ————各级颗粒粒径集料的通过量，各级颗粒粒径集料的通过量，% %；； k k ————常数 当d=D时，p=100→1002=k·D → 式中：d — 集料中颗粒的筛孔尺寸，mm D— 矿质混合料最大粒径，mm84 第一章 石料与集料 2.2.最大密度曲线最大密度曲线n n幂公式（泰波理论）幂公式（泰波理论） 观点：观点：最大密度曲线是一种理论的级配曲线，实际上，级配最大密度曲线是一种理论的级配曲线，实际上，级配 曲线应该有一定的波动范围。
曲线应该有一定的波动范围 公式：公式： 式中：式中： p p、、d d 和和 D D ————意义同前；意义同前；n n ————级配指数级配指数 实际研究研究认为：：在在沥青混合料中青混合料中应用，当用，当n=0.45n=0.45时密度最大；密度最大； 在水泥混凝土中在水泥混凝土中应用，当用，当n=0.35n=0.35～～0.450.45时工作性工作性较好 通常使用的通常使用的矿质混合料的混合料的级配范配范围（（包括密包括密级配和开配和开级配配））n=0.3n=0.3～～0.70.7 85 第一章 石料与集料 级配指数与级配曲线的关系图级配指数与级配曲线的关系图 n=0.45～～0.5，，密实度密实度最大最大n=0.3～～0.7，，密实度密实度尚可尚可n=0.35～～0.45，，工作工作性较好（工艺性能）性较好（工艺性能）86 第一章 石料与集料 级配类型级配类型筛孔尺寸筛孔尺寸( (方孔筛方孔筛)/mm)/mm16.O16.O13.213.29.59.54.754.752.362.361.181.180.60.60.30.30.150.150.0750.075细粒式沥青混细粒式沥青混凝土（凝土（AC-AC-1313））1001009595～～1001007070～～88884848～～68683636～～53532424～～41411818～～30301212～～22228 8～～16164 4～～8 8 级配中值级配中值10098795745 3324 17 12 687 第一章 石料与集料 3.3.粒子干涉理论粒子干涉理论 式中：式中：t t ————前粒级的间隙距离，即等于次粒级的粒径；前粒级的间隙距离，即等于次粒级的粒径； D D ————前粒级的粒径；前粒级的粒径； 0 0 ————次粒级的理论实积率（即堆积密度与表观密度之比）；次粒级的理论实积率（即堆积密度与表观密度之比）； s s ————次粒级的实用实积率。
次粒级的实用实积率公式：公式：88 第一章 石料与集料 目的：确定矿质混合料中各档集料的比例已知条件： ① 各档集料级配 P~d ② 设计级配范围 P~d方法： ① 数解法 ② 图解法三、三、 矿质混合料的配合比设计方法矿质混合料的配合比设计方法89 第一章 石料与集料 目前矿质混合料的组成设计方法主要有目前矿质混合料的组成设计方法主要有数解法数解法与与图解法图解法两大类1.1.数解法数解法 用数解法解矿质混合料组成的方法很多，最常用的方法有用数解法解矿质混合料组成的方法很多，最常用的方法有试算法和正规方程法试算法和正规方程法 试算法适用于试算法适用于3 3～～4 4种矿料组配，正规方程法可用于多种矿种矿料组配，正规方程法可用于多种矿料组成，所得结果准确，但计算较为繁杂，不如图解法简便料组成，所得结果准确，但计算较为繁杂，不如图解法简便 下面下面主要介绍试算法主要介绍试算法 l 基本假定• 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• 该粒径的颗粒在该集料中是占优势的90 第一章 石料与集料 （（1 1）试算法）试算法 1 1）按题意作下列）按题意作下列两点假设两点假设：： ①① 设设A A、、B B、、C C三种集料在混合料三种集料在混合料M M中的用量比例分别为中的用量比例分别为X X、、Y Y、、Z Z，，则则 ②② 又设混合料又设混合料M M中某一级粒径（中某一级粒径（i i））要求的含量为要求的含量为M M（（i i）），，A A、、B B、、C C三种集料三种集料 中该粒径的含量分别为中该粒径的含量分别为 A(i)A(i)、、 B(i)B(i) 、、 C(i)C(i) 。
则：则： 2 2））计算步骤计算步骤 ①① 计算计算A A集料在矿质混合料中的用量比例集料在矿质混合料中的用量比例 首先，找出首先，找出A A集料占优势含量的某一粒径，如粒径（集料占优势含量的某一粒径，如粒径（i i），），而忽略而忽略B B、、C C 集料在此粒径的含量，即集料在此粒径的含量，即B B集料和集料和C C集料该粒径的含量集料该粒径的含量a aB(iB(i) )和和a aC(iC(i) )均等于零均等于零 A A集料在混合料中的用量：集料在混合料中的用量： 91 第一章 石料与集料 ②② 计算计算C C集料在矿质混合料中的用量比例集料在矿质混合料中的用量比例 原理同前，设原理同前，设C C集料的优势粒径为集料的优势粒径为j j（（mmmm），则），则A A集料和集料和B B集料在该粒径的集料在该粒径的含量含量a aA(jA(j) )和和a aB(jB(j) )均等于零均等于零 C C集料在混合料中的用量：集料在混合料中的用量： ③③ 计算计算B B集料在矿质混合料中的用量比例集料在矿质混合料中的用量比例 由前式得出由前式得出B B集料在矿质混合料中的用量：集料在矿质混合料中的用量： ④④ 校核调整校核调整 按以上计算的配合比计算合成级配，如不在要求的级配范围内，应调整。
按以上计算的配合比计算合成级配，如不在要求的级配范围内，应调整 重新计算和复核配合比，经几次调整，直到符合要求为止重新计算和复核配合比，经几次调整，直到符合要求为止 如经计算确不能满足级配要求时，可掺加某些单粒级集料，或调换其它如经计算确不能满足级配要求时，可掺加某些单粒级集料，或调换其它 原始集料原始集料92 第一章 石料与集料 实例：步骤步骤①①：： 计算计算A集料在矿质混合料中的用量集料在矿质混合料中的用量Xv确定A集料中占优势含量的粒径：v A集料中含量占优势粒径 i=4.75mm: aA(4.75) =49.9%v忽略其它集料在此粒径含量 aB(i) =0、aC(i) =0，代入式（2）v A集料用量X为： 93 第一章 石料与集料 步骤步骤②②：： 计算计算C集料在矿质混合料中的用量集料在矿质混合料中的用量Zv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: j<0.075mm aZ(<0.075mm) =85.3%v忽略A、B集料同一粒径含量: aA(j) =0、aB(j) =0 v C料用量Z为：94 第一章 石料与集料 步骤③： 计算B集料在矿质混合料中的用量Y由公式(1) ：Y＝100－(X＋Z）＝100－(42.1＋7.0）＝50.9%95 第一章 石料与集料 步骤④ 校核调整v 计算合成矿质混合料的通过百分率PM(i) ——合成级配 X .PA(i) + Y .PB(i) +Z .PC(i)＝PM(i)v要求：①合成级配aM(i) 或PM(i) 应在规定的级配范围内②调整配合比后还应重新进行校核，直至符合要求为止③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96 第一章 石料与集料 筛孔尺寸筛孔尺寸di （（mm）） 集料集料A集料集料B集料集料C碎石分计筛余碎石分计筛余 aA(i) （（%））石屑分计筛石屑分计筛余余aB(i) （（%））矿粉分计筛矿粉分计筛余余 aC(i) （（%））13.20.8——9.543.6——4.7549.9——2.364.42.0—1.181.322.6—0.6—23.7—0.3—18.4—0.15—13.04.00.075—10.910.7<0.075— 9.5 85.3 所选择的粒径应在该集料中占有较大的优势97 第一章 石料与集料 98 第一章 石料与集料 （（2 2）正规方程法）正规方程法 基本原理：基本原理：根据各种集料的筛分数据和规范要求的级配中值根据各种集料的筛分数据和规范要求的级配中值 列出正规方程，然后用数学回归的方法或电算的方法求解。
列出正规方程，然后用数学回归的方法或电算的方法求解 方法：方法：① ① 设有设有k k种集料种集料, ,各集料在各集料在n n级筛分的通过百分率为级筛分的通过百分率为P Pi i（（j j））, , 欲配制为符合级配范围中值要求的矿质混合料欲配制为符合级配范围中值要求的矿质混合料 ② ② 设矿质混合料任何一级筛孔的通过率为设矿质混合料任何一级筛孔的通过率为P P（（j j））, ,它等于它等于 由各种组成集料在该级的通过百分率由各种组成集料在该级的通过百分率P Pi i乘各种集料在乘各种集料在 混合料中的用量（混合料中的用量（x xi i））之和，即之和，即 式中式中: :i i————集料种类集料种类,=1,=1，，2 2，，…k…k；；j j————筛孔数筛孔数,=1,=1，，2 2，，…n…n 99 第一章 石料与集料 ③ ③ 按按下下式列出方程组式列出方程组 方程组可用数学回归法或电算法求解方程组可用数学回归法或电算法求解………………100 第一章 石料与集料 2.2.图解法图解法 （（1 1）基本原理）基本原理 通常级配曲线图采用半对数坐标图绘制，所绘出的级配范围中值为一通常级配曲线图采用半对数坐标图绘制，所绘出的级配范围中值为一 抛物线。
图解法中，为使要求级配中值呈一直线，采用纵坐标的通过量（抛物线图解法中，为使要求级配中值呈一直线，采用纵坐标的通过量（P Pi i）） 为算术坐标，而横坐标的粒径采用为算术坐标，而横坐标的粒径采用(d/D)(d/D)n n表示，则绘出的级配曲线中值为直线表示，则绘出的级配曲线中值为直线 如如图：图：a a）） b b）） 图解法级配曲线坐标图图解法级配曲线坐标图101 第一章 石料与集料 （（2 2））计算步骤计算步骤 1 1））绘制级配曲线坐标图绘制级配曲线坐标图 2 2））确定各种集料用量确定各种集料用量 ① ① 两相邻级配曲线重叠，等分；两相邻级配曲线重叠，等分； ② ② 两相邻级配曲线相接，连分；两相邻级配曲线相接，连分； ③ ③ 两相邻级配曲线相离，平分两相邻级配曲线相离，平分 3 3））校核校核 按图解所得的各种集料用量，校核计算所得合成级配是否按图解所得的各种集料用量，校核计算所得合成级配是否 符合要求。
如不能符合要求，即超出级配范围，应调整各集料符合要求如不能符合要求，即超出级配范围，应调整各集料 的用量102 第一章 石料与集料 矿质混合料配合比设计工程实例矿质混合料配合比设计工程实例 试采用图解法设计某高速公路用细粒式沥青混凝土的矿质混合料配合比试采用图解法设计某高速公路用细粒式沥青混凝土的矿质混合料配合比 1.1.原始资料原始资料（（1 1）现有碎石、石屑、砂和矿粉四种矿质集料，现场取样进行筛分如下表：）现有碎石、石屑、砂和矿粉四种矿质集料，现场取样进行筛分如下表：材料名称材料名称筛孔尺寸（方筛孔）筛孔尺寸（方筛孔）/mm/mm16.O16.O 13.213.29.59.54.754.75 2.362.36 1.181.180.60.60.30.30.150.150.0750.075通过百分率通过百分率/%/%碎碎 石石10010094942626O OO OO OO OO OO OO O石石 屑屑100100100100100100808040401717O OOO OO O砂砂10010010010010010010010094949090767638381717O O矿矿 粉粉1001001001001001001001001001001001001001001001001001008383103 第一章 石料与集料 （（2 2）确定矿质混合料的工程级配范围如）确定矿质混合料的工程级配范围如下下表：表： 级配类型级配类型筛孔尺寸筛孔尺寸( (方孔筛方孔筛)/mm)/mm16.O16.O13.213.29.59.54.754.752.362.361.181.180.60.60.30.30.150.150.0750.075细粒式沥青混细粒式沥青混凝土（凝土（AC-AC-1313））1001009595～～1001007070～～88884848～～68683636～～53532424～～41411818～～30301212～～22228 8～～16164 4～～8 8 级配中值级配中值10098795745 3324 17 12 6104 第一章 石料与集料 105 第一章 石料与集料 2.2.设计步骤设计步骤（（1 1）绘制级配曲线图，在纵坐标上按算术坐标绘出通过百分率）绘制级配曲线图，在纵坐标上按算术坐标绘出通过百分率P Pi i，，如下图如下图。
2 2）连对角线）连对角线OO′OO′作为级配范围通过率中值在纵坐标上找出各个筛孔通过作为级配范围通过率中值在纵坐标上找出各个筛孔通过率中值作水平线，通过与对角线率中值作水平线，通过与对角线OO′OO′的交点作垂线，与横坐标的交点，即的交点作垂线，与横坐标的交点，即为相应的筛孔在横坐标上的位置为相应的筛孔在横坐标上的位置3 3）将碎石、石屑、砂和矿粉四种集料的级配曲线绘于下图将碎石、石屑、砂和矿粉四种集料的级配曲线绘于下图4 4）从碎石、石屑、砂和矿粉四条级配曲线依次分析，均为重叠的位置关系从碎石、石屑、砂和矿粉四条级配曲线依次分析，均为重叠的位置关系在其重叠部分分别作垂线在其重叠部分分别作垂线AA′AA′、、BB′BB′、、CC′CC′与对角线与对角线OO′OO′依次相交于依次相交于M M、、N N、、R R；过；过M M、、N N、、R R分别引水平线，可以确定分别引水平线，可以确定 碎石碎石: :石屑石屑: :砂砂: :矿粉矿粉 = 36%:31%:25%:8%= 36%:31%:25%:8%106 第一章 石料与集料 1001009090808070706060505040403030202010100 0Pi(%)didi（（mmmm））989879795757454533332424171712126 616.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075碎石碎石石屑石屑砂砂矿粉矿粉碎石碎石 36%石屑石屑 31%砂砂 25%矿粉矿粉 8%A AA′A′B BB′B′C CC′C′M MN NR R级配中值线级配中值线107 第一章 石料与集料 相叠等分纵距：两相邻级配曲线头尾重叠相叠等分纵距：两相邻级配曲线头尾重叠a’=a相接重线连分；两相邻级配曲线头尾相离相接重线连分；两相邻级配曲线头尾相离 相离等分平距：两相邻级配曲线头尾相分相离等分平距：两相邻级配曲线头尾相分b’=bX（（A用量）用量）W（（D用量）用量）Z（（C用量）用量）Y（（B用量）用量）108 第一章 石料与集料 3.3.校核校核 （（1 1）计算得合成级配结果）计算得合成级配结果，并绘制合成级配曲线；，并绘制合成级配曲线； （（2 2）调整配合比。
调整配合比合成级配曲线应尽可能光滑，靠近级配范围合成级配曲线应尽可能光滑，靠近级配范围 中值线中值线 配合比调整原则：配合比调整原则： 对高速公路和一级公路，宜在工程设计级配范围内计算对高速公路和一级公路，宜在工程设计级配范围内计算 1 1～～3 3组粗细不同的配合比，绘制设计级配曲线，分别位于工程组粗细不同的配合比，绘制设计级配曲线，分别位于工程设计级配范围的上方、中值及下方设计合成级配不得有太多设计级配范围的上方、中值及下方设计合成级配不得有太多 的锯齿形交错，且在的锯齿形交错，且在0.30.3～～0.6mm0.6mm范围内不出现范围内不出现““鸵峰鸵峰””当反复调整不能满意时，宜更换材料设计复调整不能满意时，宜更换材料设计109 第一章 石料与集料 计算合成级配结果表计算合成级配结果表 110 第一章 石料与集料 （（2 2）绘制级配曲线，并调整配合比）绘制级配曲线，并调整配合比 从从图中可以看出，计算的合成级配曲线接近级配范围中值由于高速公路图中可以看出，计算的合成级配曲线接近级配范围中值。
由于高速公路交通量大、轴载重，为使沥青混合料具有较高的高温稳定性，合成级配曲线应交通量大、轴载重，为使沥青混合料具有较高的高温稳定性，合成级配曲线应偏向级配曲线范围的下限，因此需要调整偏向级配曲线范围的下限，因此需要调整 111 第一章 石料与集料 经调整，各种材料用量为碎石经调整，各种材料用量为碎石: :石屑石屑: :砂砂: :矿粉矿粉=41%:36%:15%:8%=41%:36%:15%:8%按此结果重新计算合成级配，计算结果如表按此结果重新计算合成级配，计算结果如表3.4(3.4(表中括号部分表中括号部分) )并绘图，可见调整后的合成级配曲线光滑、平顺，且接近级配并绘图，可见调整后的合成级配曲线光滑、平顺，且接近级配曲线的下限曲线的下限结结 论论112 第一章 石料与集料 习题v某道路工程沥青混合料用细集料的筛分试验结果见某道路工程沥青混合料用细集料的筛分试验结果见下表请计算该细集料的下表请计算该细集料的“分计筛余百分率分计筛余百分率”、、“累计筛余百分率累计筛余百分率”、、“通过百分率通过百分率”及其细度模数，及其细度模数，绘制该细集料的级配曲线图，判断该细集料的粗度绘制该细集料的级配曲线图，判断该细集料的粗度并分析其级配是否符合设计级配范围的要求。
并分析其级配是否符合设计级配范围的要求 表 某细集料的筛分结果 筛孔尺寸孔尺寸 /mm /mm 9.5 9.5 4.75 4.75 2.36 2.36 1.18 1.18 0.6 0.6 0.3 0.3 0.15 0.15 0.075 0.075 筛底底 筛余余质量量 /g /g 0 0 13 13 160 160 100 100 75 75 50 50 39 39 25 25 38 38 设计级配范配范围 / / ％％ 100 100 95 ~100 95 ~100 55~75 55~75 35~55 35~55 20~40 20~40 12~28 12~28 7~18 7~18 5~10 5~10 - - 113 第一章 石料与集料 第三节第三节 石料与集料的工程应用石料与集料的工程应用一、石料v1、料石v2、毛石(1)细料石和半料石和半细料石料石 (2)粗料石粗料石(3)毛料石毛料石二、集料1、级配型集料2、填隙碎石114 二、道路和桥梁用石料制品 ( (一）一） 道路路面建筑用石料制品道路路面建筑用石料制品 1.1.高级铺砌用整齐块石高级铺砌用整齐块石 2.2.路面铺砌用半整齐块石路面铺砌用半整齐块石 3.3.铺砌用不整齐块石铺砌用不整齐块石 4.4.锥形块石锥形块石（二）桥梁建筑用石料制品（二）桥梁建筑用石料制品 1.1.片石片石 2.2.块石块石 3.3.方块石方块石 4.4.粗料石粗料石 5.5.细料石细料石 6.6.镶面石镶面石115 第一章 石料与集料 常用石料制品的特点、规格尺寸和用途名称特 点规 格 尺 寸用 途片石由爆破或人工开采直接得到的不规则的石料。
最小边长15cm，体积不小于0.01m3，重量30Kg以上砌筑挡土墙、护坡、边沟和混凝土基础等块石由成层岩石中打眼放炮开采获得形状大体方正，无尖角，有两个较大的平行面，边角可不加工厚度不小于20cm，宽度为厚度的1.5~2.0倍，长度为厚度的1.5~3.0倍桥涵基础料石人工或机械开采的较规则的六面体或其它形状经过加工琢凿而成有三对平行面按其表面平整程度分为粗料石和细料石两种粗料石：表面凹凸不大于10mm细料凹凸不大于5mm砌筑拱圈、纪念碑和石柱等116 。