石料与集料
6-第二章-石料与集料
第二章-石料与集料第二章建筑材料《专业知识》科目考试内容及权重分配表本章历年考试内容及权重分配表第一节石料与集料一、石料1.1 石料的岩石学特性1.造岩矿物造岩矿物是具有一定化学成分和结构的天然化合物或单质，简称矿物。
大多数岩石由两种以上的矿物组成。
表2-1 几种代表性造岩矿物2.岩石的分类根据成岩条件将岩石分成三类:岩浆岩—深成岩、喷出岩、火山岩沉积岩—碎屑岩、粘土岩、化学及生物化学岩变质岩—片理状岩、块状岩表2-2 三种岩石种类的特性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。
表2-3 岩石的酸碱性亲水系数：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。
因此为保证沥青混合料的强度，在选择岩石时必须优先采用碱性岩石1.2 石料的物理性质物理常数吸水性抗冻性1）物理常数岩石的物理常数：是反映材料矿物组成、结构状态和特征的参数，与岩石的技术性质有着密切的关系。
常用指标：密度和孔隙率（1）密度密度是指在规定条件下，岩石矿质实体单位体积的质量，根据体积定义的不同，可以分为真实密度和毛体积密度。
2）吸水性岩石吸水性是岩石在规定条件下吸水的能力。
指标：吸水率和饱和吸水率（1）吸水率：在规定条件（常温常压）下，岩石试样最大的吸水质量与干燥岩石试样质量之比，以百分率表示。
（2）饱和吸水率：在强制条件（常温真空）下，岩石试样最大吸水质量与干燥岩石试样质量之比，以百分率表示。
岩石的吸水性能有效的反映岩石裂隙的发育程度，可用来判断岩石的抗冻性和抗风化性。
3）抗冻性岩石的抗冻性，是指岩石在饱水状态下，经受反复冻融循环而不破坏，并不严重降低岩石强度的能力。
室内试验：抗冻性试验试件尺寸：直径和高为50mm圆柱体，或边长为50mm的正立方体。
（1）抗冻性评价指标：冻融质量损失率、冻融系数、饱水系数。
石料与集料(题)
石料与集料一、填空题1、岩石的物理常数有、、。
2、岩石的吸水率与饱和水率的主要区别是试验条件不同，前者是在条件下测得的，后者是在或条件下测定的。
3、我国现行标准中采用的岩石抗冻性试验方法是，并以或两项指标表示。
4、岩石经若干次冻融试验后的试件饱水抗压强度与未经冻融试验的试件饱水抗压强度之比为岩石的，它是用以评价岩石的指标。
5、岩石的等级由及两项指标来确定。
6、测定岩石的密度，须先将岩粉在温度为的烘箱中烘至恒重。
7、我国现行《公路工程岩石试验规程》规定，岩石毛体积密度的测定方法有、和。
8、我国现行《公路工程岩石试验规程》规定，采用和两项指标来表征岩石的吸水性。
9、岩石吸水率采用法测定，而饱和吸水率采用和法测定。
含量多少划分为、和。
10、岩石按照SiO211、采用蜡封法测定岩石的毛体积密度时，检查蜡封试件浸水后的质量与浸水前相比，如超过，说明试件封蜡不好。
12、石料饱水率是在规定试验条件下，石料试件占烘干石料试件质量的百分率。
13、按克罗斯的分类方法，化学组成中SiO2含量大于65%的石料称为。
14、根据粒径的大小可将水泥混凝土用集料分为两种:凡粒径小于者称为细集料，大于者称为粗集料。
15、粗集料的堆积密度由于颗粒排列的松紧程度不同又可分为与。
16、集料级配的表征参数有、和。
17、集料磨耗值越高，表示其耐磨性越。
二、选择题1、划分岩石等级的单轴抗压强度一般是在（）状态下测定的。
A、干燥B、潮湿C、吸水饱和D、冻结2、岩石的吸水率、含水率、饱和吸水率三者在数值上有如下关系( )。
A、吸水率＞含水率＞饱和吸水率B、吸水率＞含水率＞饱和吸水率C、含水率＞吸水率＞饱和吸水率D、饱和吸水率＞吸水率＞含水率3、岩石的饱和吸水率较吸水率，而两者的计算方法。
（）A、大，相似B、小，相似C、大，不同D、小，不同4、岩石密度试验时，密度精确至 g/cm3，两次平行试验误差为 g/cm3。
（）A、0.001 0.02B、0.01 0.02C、0.01 0.05 C、0.001 0.015、路用石料单轴抗压强度试验标准试件的边长为mm。
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石料与集料 1. 通常将石料与集料统称为砂石材料，它们是道路与桥梁建筑工程中使用的最大的一宗材料。
2. 造岩矿物是具有一定化学成分和结构特征的天然化合物或单质，简称矿物。
3. 石料的主要化学成分分为氧化硅，氧化钙、氧化铁、氧化铝、氧化镁，以及少量的氧锰，三氧化硫等。
4. 在道路工程中，通常按照氧化硅SiO2含量<52%、52%~65%和>65%，将石料分为碱性集料，中性集料，酸性集料。
5. 孔隙率：石料空隙体积占石料总体积（包括开口空隙和闭口空隙）的百分率。
6. 石料吸入水分的能力称为吸水性，其大小可用吸水率和饱水率来表征。
7. 抗冻性是指石料在保水状态下，能够经受反复冻结和融化而不破坏，并不严重降低强度的能力。
测定方法有直接冻融法和硫酸钠坚固性法。
8. 石料应具备一定的抗压、抗剪、抗弯拉强度，以及抵抗荷载冲击、剪切和摩擦作用。
石料的抗压强度和磨耗率用于评价石料技术等级。
9. 石料抗压强度主要取决于其矿物组成、结构及孔隙构造。
10. 磨耗率：砂石材料抵抗撞击、边缘剪力和摩擦的联合总用的能力。
可采用洛杉矶磨耗试验或狄法尔磨耗试验进行测定。
11. 集料是由不同粒径矿质颗粒组成的混合料，它包括天然砂、人工砂、卵石和碎石，以及各类工业冶金矿渣。
12. 集料粒径分为粗集料和细集料。
在水泥混凝土中其分界尺寸4.75mm ，在沥青混合料中通常为2.36mm 。
13. 集料的级配是指集料中各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况。
级配对水泥混凝土及沥青混合料的强度、稳定性及施工和易性有显著的影响，级配设计也是水泥混凝土和沥青混合料配合比设计的重要组成成分。
用分级筛余率、累计筛余率、和通过百分率来表示集料的级配。
14. 集料的针片状颗粒为颗粒的最小厚度方向与最大长度方向的尺寸之比小于1:3的颗粒。
15. 集料的表面特征主要是集料的粗糙程度及孔隙特征，它与集料的材质、岩石结构、矿物组成及其冲刷、受腐程度有关。
16. 粗集料起骨架作用，应具备一定的强度、耐磨、抗磨耗和抗冲击性能等，这些利用压碎值、磨光值、磨耗值和冲击值等指标确定。
石料与集料
第一篇基础篇第一章石料和集料石料和集料是道路与桥梁建设中用量最大的一种建筑材料，它们可以用作道路与桥梁工程的圬工材料，也是沥青混合料和水泥混凝土中最重要的基本原料。
因此，全面的认识、合理的选择以及正确的使用石料和集料，对于保证道路建筑工程质量有着重要的意义。
1.1 岩石与石料1.1.1岩石分类与鉴别1.岩石的组成及分类岩石是组成地壳及地幔的主要物质，是指在各种地质作用下按一定方式组合而成的矿物集合体。
由单一矿物组成的岩石称为单矿岩，如石灰岩等；由多种矿物组成的岩石称为复矿岩，如花岗岩等。
岩石按其成因可分为沉积岩、岩浆岩和变质岩三大类。
（1）岩浆岩岩浆岩是岩浆冷凝而成的岩石，它是所有岩石中最原始的岩石。
岩浆岩按冷却条件可分为深成岩（如花岗岩、正长岩等）、喷出岩（如玄武岩、安山岩等）和火山岩（如火山凝灰岩等）。
岩浆岩具有优良的工程性质，在道路工程中用途广泛。
深成岩具有密度大、抗压强度高、吸水性和抗冻性好的优点；火山岩多孔、质轻，是良好的保温建筑材料和水泥混合材料；喷出岩的物理力学性质介于岩浆岩与火山岩之间。
（2）沉积岩沉积岩是由母岩（岩浆岩、变质岩和已形成的沉积岩）在地表风化剥蚀，经过搬运、沉积和石化等作用而形成的岩石，它占地表的66%，是地表的主要岩类。
沉积岩可分为碎屑岩类（如凝灰岩、砾岩等）、粘土岩类（如页岩、泥岩等）和化学及生物化学岩类（如石灰岩、白云岩等）。
沉积岩的物理力学性质与矿物、岩屑的成分以及胶结物质的性能有很大关系，通常表现出各向异性的特点。
与深成岩相比，沉积岩密度小、孔隙率和吸水率大、强度低、耐久性差。
（3）变质岩变质岩是原生的岩浆岩或沉积岩经过地质上的变质作用而形成的岩石。
变质岩可分为片理状岩类（如片岩、千枚岩等）和块状岩类（如大理岩、石英岩等）。
变质岩的物理力学性质不仅与原岩性质有关，而且与变质作用条件及变质程度有关。
由沉积岩的得到的变质岩受高压和重结晶作用，比原岩更加坚固耐久；由深成岩得到的变质岩经变质作用后产生片状结构，耐久性降低。
建筑材料第1章(石料与集料)
——蜡封石料在水中的质量
（2）孔隙率
孔隙率是指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。
Vn Vi n 100% Vh
（1.4）
n
——石料的孔隙率，%；
Vn ——石料矿质实体中闭口孔隙的体积，cm3 V i ——石料矿质实体中开口孔隙的体积，cm3； Vh ——石料的毛体积（含矿质实体、开口孔隙和 3
R2 ——经历若干次冻融循环作用后，石料试件的饱水抗压强度，MPa。
（2）坚固试验法
又称快速冻融法，是评定石料试样经饱和硫酸钠溶液多次
浸泡与烘干循环后，不发生显著破坏或强度降低的性能。
试验方法：
烘干石料试件——饱和硫酸钠溶液中浸泡20h——
105 ±5 ℃烘箱中烘烤4h （第一个循环）—— 试样冷却至室温后即开始第2个循环，以后浸泡和烘烤 时间均为4h。 完成5次循环后，有无破坏现象，将试件洗净烘至恒重， 称其质量，用1.9式计算Q值。
2、磨耗性
指石料抵抗冲击、边缘剪切和摩擦的联合作用的能力。
洛杉矶磨耗试验
一定质量一定级配的石料试样和钢球置于搁板式试验 机中，以30～33r/min的转速转动要求次数（500次）后停 止，取出过1.7mm筛称重。
m1 m2 Q磨 100% m1
（1.8）
磨耗率越高，表示其耐磨性愈差。
四、 石料的耐久性
开口孔隙率：
h ni (1 ) 100% a
（1.5）
ni ——石料的开口孔隙率，%；
a ——石料的表现密度，g/cm3；
h ——石料的毛体积密度，g/cm3。
2、吸水性
吸水性是指石料吸水能力的大小。
这一性质用吸水率和饱水率两种形式表示。分别指常温、
第一章_石料与集料
至达到极限破坏时的单位
承压面积强度。
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二、石料的技术性质
力学性质—单轴压缩变形
意义：测定岩石试件在单轴压缩应力条件下的轴向及径
向应变值，据此计算岩石的弹性模量和泊松比。 测试方法：将石料制成规定的圆柱体标准试件后采用电 阻应变仪或千分表进行测定。
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天然砂 石 屑
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二、集料的技术性质
按集料内在品质分为：
物理常数
力学性质
化学性质
按集料技术要求分为： 料源特性 加工特性
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二、集料的技术性质 （一）物理性质
物理常数、加工特性 物理常数—密度 （1）毛体积密度 定义：与石料定义相同 测试方法：容量瓶法或 网篮法
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① 双筒式（狄法尔法）: 50块石料 ② 搁板式（洛杉矶法）:试样为 （50～75mm），质量5000g左右 ~5000g有级配的集料，加入钢球 ，转速30～33r/min，转10,000 12个φ48mm，~5000g。转速30～ 转（5.5～5.0h） 33r/min，转500转
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一、石料的技术性质
物理常数—孔隙率
定义：一般提到的岩石孔隙率是指总孔隙率。所谓总孔 隙率是指开口孔隙和闭口孔隙的体积之和占岩石 试样总体积的百分比。 测试方法：石料的孔隙率一般不能实测，可根据岩石的 真实密度和毛体积密度计算
0 V P (1 ) 100% (1 ) 100% V0
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磨耗率计算公式：
m1 m 2 Qab＝ 100% m1
集料
第二章集料（石料）1、集料基本概念了解：集料的定义：在工程中起骨架作用的，大小不同粒径的碎石，砾石等粒状材料的总称。
标准筛的概念：由一组多个规定的大小不同方形孔径的成套筛熟悉：集料（类型）的划分方法；集料的最大粒径和公称最大粒径粗集料为：在沥青混凝土中为粒径大于2.36mm、在水泥混凝土中粒径为大于4.75mm的碎石、砾石等。
细集料为：在沥青混凝土中为粒径小于2.36mm、在水泥混凝土中粒径为小于4.75mm的人工砂、天然砂等。
最大粒径：集料100%通过的最小标准筛筛孔尺寸；公称最大粒径：集料通过90%以上还有少于10%的集料留于此筛之上筛孔尺寸。
2、粗集料密度了解：粗集料（涉及石料）各种密度定义真实密度：单位体积（实体）的质量表观密度：单位体积（实体+闭口）的质量毛体积密度：单位体积（实体+闭口+开口）的质量表干密度：单位体积（实体+闭口+开口）的质量+水堆积密度：单位体积（实体+闭口+开口+空隙）的质量熟悉：密度常用的量纲；不同密度适用条件（1）密度常用的量纲密度是在一定条件下测量的单位体积的质量，单位为：t/m3或g/cm3;（2）不同密度适用条件沥青混合料配比设计时常用表观相对密度、毛体积相对密度、或表干相对密度；水泥混凝土材料常用表干相对密度；灌砂法测密度时，使用的标准砂用堆积密度；矿粉用真实密度。
掌握：表观密度和毛体积密度试验方法、计算结果。
.密度和吸水率试验A.试验目的和适用范围（1）了解集料的物理性能以备配合比之用（2）本方法可以测定集料的表观密度、表干密度、毛体积密度以及相应的相对密度和吸水率B试验仪具（1）天平和浸水天平（2）吊蓝（3）溢流水槽（4）烘箱（5）纯棉干净毛巾（6）标准筛及其他C试验准备（1）较粗集料可以过4.75 mm的筛，偏细的可以过2.36 mm的筛；（2）将每分试样都浸泡在清水中，适当搅动，洗去表面浮尘和石粉，完全清澈为止，清洗时不要丢失集料。
D试验步骤（1）取一份试样浸泡于清水中20 mm以下，轻轻搅动，使气泡逸出，并且在室温下保持24h；（2）安装水中称量装置，溢流水槽加水到要求位置，天平调零；（3）调节水温在15~25℃，试样移入吊蓝水不流动时称石料水中重m w；（4）提起吊蓝控一下水，放淤干净的毛巾上，使之吸去自由水，，无有明显发亮水迹，呈现饱和面干状态，整个过程不能丢失任何细小颗粒，称量m fb（5）将石料置于105±5℃烘箱中烘至恒重，称量m a（6）对于同一种规格材料应平行试验两次，取平均值为试验结果。
第一章 石料与集料
李氏瓶测试石粉密度
道路建筑材料·石料与集料
规则外形材料的表观密度测定
道路建筑材料·石料与集料
（二）石料的物理性质
2、吸水性：材料吸入水分的能力 吸水性： ① 吸水率：常温（20±2℃）、标准大气压（101.325kPa) 吸水率：常温（20± 标准大气压（101.325kPa) ② 饱水率：常温（20±2℃） 、真空抽气（2.67 kPa） 饱水率：常温（20± 真空抽气（ kPa）
道路建筑材料·石料与集料
公路工程水泥混凝土路面、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: :
75 单位(mm) 0.075 63 0.15 53 0.3 37.5 31.5 26.5 2.36 19 4.75 16 9.5 13.2
0.6 1.18
道路建筑材料·石料与集料
道路建筑材料·石料与集料
① 耗时长达5h以上 耗时长达5h以上 ② 试件尺寸单一（50～75mm），与路用实际情况不符合 试件尺寸单一（50～75mm）， ），与路用实际情况不符合 石料间相互作用， ③ 石料间相互作用，不同性质石料的磨耗率相差不大
图1-4 双筒式磨耗仪示意图
道路建筑材料·石料与集料
（四）化学性质
1. 酸碱性 二氧化硅（ 和氧化钙（ CaO） 二氧化硅 （ SiO2 ） 和氧化钙 （ CaO ） 是岩石组成 最主要的两种化学成分， 最主要的两种化学成分，两者比例决定了石料的酸碱 性。 通常按二氧化硅含量进行划分： 通常按二氧化硅含量进行划分： SiO2含量>65% 含量>65% 酸性 花岗岩 <52% 52% 碱性 玄武岩 65% 52% 65%~52% 中性 辉绿岩 2. 黏附性 黏附性直接影响石料与沥青粘结性能的好坏。 黏附性直接影响石料与沥青粘结性能的好坏。
石料与集料习题
一、填空题1．同一种材料的真实密度，表观密度和堆积密度中，为最大，为最小。
2．石料的抗压强度主要取决于其、结构及。
3.石料的单轴抗压强度是把石料制成：路面工程用尺寸为的试件，桥梁工程用尺寸为的试件，按标准方法对试件进行处理后测得的单轴抗压强度。
4. 沥青用集料压碎值是指：将粒径为mm的集料试样装入标准量筒里，按规定的方法夯实和加载，然后用筛孔尺寸为mm的筛对其进行筛分，留在筛上的质量与总质量之比的百分率。
水泥用集料压碎值是指：将粒径为mm的集料试样装入标准量筒里，按规定的方法夯实和加载，然后用筛孔尺寸为mm的筛对其进行筛分，留在筛上的质量与总质量之比的百分率。
5. 石料磨耗率的两种试验方法中，我国标准规定以试验法为标准方法。
6. 路用石料的技术等级主要按其测定的和进行划分。
7. 水泥混凝土中粗细集料的分解尺寸为___________mm，沥青混凝土中粗细集料的分解尺寸为___________mm。
8. 称取堆积密度为1400kg／m3的干砂200g，装入广口瓶中，再把瓶子注满水，这时称重为500g。
已知空瓶加满水时的重量为377g，则该砂的表观密度为____________g／cm3，空隙率为____________％。
9. 其他条件相同情况下，在混凝土中使用天然砂与使用人工砂相比，使用_____砂所需水泥用量较多，混凝土拌合物和易性较_____。
10. 花岗岩变质后其性能有所_____，石灰岩变质后，性能有所_____。
11. 材料的密度是指材料在_________状态下单位体积质量；材料的表观密度是指材料在_________状态下单位体积的质量。
12. 量取10L气干状态的卵石，称重为14.5kg；又取500g烘干的该卵石，放入装有500mL水的量筒中，静置24h后，水面升高为685mL。
则该卵石的堆积密度为_________，表观密度为_________，空隙率为_________。
13. 石料的吸水性的大小可以用________和饱水吸水率来表示。
石料与集料总结
石料与集料总结石料和集料的定义在工程建设中，石料和集料被广泛使用。
石料是指从矿山中开采出来的不需要经过加工的天然岩石或其碎块，而集料则是指经过加工处理后用于建筑材料的石料。
石料和集料在混凝土、沥青等建材中起到填充、支撑和强化作用。
石料的分类石料按照行业标准可以分为粗石料和细石料两类。
粗石料一般直径大于5毫米，通常用于混凝土的配料和建筑基础工程。
细石料的直径小于5毫米，用于砂浆、沥青混凝土等工程。
根据石料的来源，可以将其分为天然石料和人工石料。
天然石料是从自然矿石中开采出来的，如河砂、山石等；而人工石料则是通过破碎、筛分等方式加工而成的。
此外，石料还可以根据其物理性质进行分类，如硬度、抗压强度等。
集料的分类根据不同的用途和性质，集料可以分为粗集料和细集料。
粗集料一般指粒径大于5毫米的集料，细集料则为粒径小于5毫米的集料。
集料也可以按照来源进行分类，有天然集料和人造集料两类。
天然集料是指从大自然中获得的集料，如河砂、山石等。
人造集料则是通过加工天然矿石而成的，如砂石、灰砂等。
此外，集料还可以按照其密度和吸水性进行分类。
石料和集料的性能要求在工程建设中，石料和集料应满足一定的性能要求，以确保工程的质量和耐久性。
1.物理性能：石料和集料的物理性能包括颗粒形状、直径、密度等。
颗粒形状应均匀、规整，以便于混凝土的浇筑和流动性。
直径要符合建筑设计的要求。
密度则需要满足混凝土的强度和稳定性要求。
2.强度性能：石料和集料的强度性能通常通过抗压强度来评估。
高强度的石料和集料能够提供更好的工程支撑和抗压能力。
3.堆积性能：石料和集料的堆积性能主要考虑其排水性、稳定性等，以确保在工程中的应用稳定性和可靠性。
石料和集料的应用石料和集料在工程建设中有广泛的应用，其主要包括：1.混凝土工程：石料和集料是混凝土的主要原料之一，用于调整混凝土的强度、密实度和耐久性。
不同种类和规格的石料和集料可以根据需要进行选择和配比。
2.路面工程：石料和集料是常见的路面铺设材料，可以提供路面的强度和稳定性。
第1章石料与集料
m1 m 100 m
m2 m sa 100 m
式中：ω ——岩石的吸水率(％)；
ω sa——岩石的饱和吸水率(％) ； m——烘至恒量时的试样质量，g；
m1——吸水至恒量时的试样质量，g；
m2——强制饱水至恒量时的试样质量，g。
第一节 石料
二、石料的物理性质 石料吸水率测定的方法：
石料的孔隙率是石料的孔隙体积占其总体积的百分率。
Vo V Vs P .100 .100 V V
式中：P——石料的孔隙率(％)；
Vo——石料的孔隙体积(包括开、闭口) (cm3)； V——石料的毛体积(cm3)。
孔隙率亦可由真实密度和毛体积密度计算求得。
第一节 石料
二、石料的物理性质 材料的密实度与孔隙率： h a.孔隙率 P 1 100% t b.密实度：D
的方法。有设备条件的单位，应采用直接冻融法 试验评价石料耐候性。
物理性质完。与水有关的性质：吸水性、抗
冻性。
第二节 集料
集料：由不同粒径矿质颗粒组成的混合料，在沥青 混合料或水泥混凝土中起骨架和填充作用。
一、集料分类
1. 集料来源 （1）天然集料：包括天然砂、砾石和卵石等。 河砂：颗粒表面圆滑，比较洁净，质地较好，产源广 山砂：颗粒表面粗糙有棱角，含泥量和含有机质量多 海砂：虽然有河砂的特点，但是其中混有贝壳、碎片 和盐分等有害物质
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：
1）岩浆岩
2）沉积岩 3）变质岩
第一节 石料
一、石料的岩石学特性
第一节 石料
一、石料的岩石学特性 3. 常用岩石种类
第1章 石料与集料
广西工学院土 木 工 程 系
14
第一章
石料与集料
三.力学性质
——主要讨论确定石料等级的抗压强度和磨耗率两项性质。
（1）单轴抗压强度(饱水)
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、建筑工程用石料的单轴抗压强度按下式计算：
Fmax f sc A
式中：fsc——石料的抗压强度，MPa；
广西工学院土 木 工 程 系
28
第一章
石料与集料
表1—1 几种代表性造岩矿物
矿物名称
石英 长石
化学组成
结晶二氧化硅 结晶碳酸岩 结晶片状含水铝硅 酸盐 结晶碳酸钙
外观特征
白色、乳白 色或灰色
特性
质地非常坚硬
常见岩石代 表
花岗岩、砂 岩
花岗岩
白、浅灰、 质地较石英偏 红色、青、 低，易风化成 暗灰 高龄土 易解离成片状， 无色透明、 降低岩石的耐 黑色 久性、强度 白色 易溶于含二氧 化碳的水中， 被酸分解
石料与集料
（3）耐候性
——石料抵抗大气等自然因素作用的性能称为耐候性。
式中： 试验方法：抗冻性和坚固性。
1）抗冻性
不破坏的性能。
(1)直接冻融法 表征指标：
Qfr——抗冻质量损失率％； m1 ——试验前烘干试件质量,g；
2
——石料在饱水状态下，能抵抗多次冻结和融化作用而 m ——试验后烘干试件质量,g。
花岗岩、正长岩
玄武岩、安山岩 石灰岩、砂岩、石 膏 大理岩、石英岩、 片麻岩
变质岩
广西工学院土 木 工 程 系
30
第一章
石料与集料
3．常见岩石种类 路桥工程中常用岩石类型见表1—3。
(完整word版)道路工程材料总结,推荐文档
绪论道路工程材料是研究道路与桥梁建筑用各种材料的组成、性能和应用的一门课程。
土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称，主要包括土工织物、土工膜、土工复合材料、土工特种材料等。
道路工程材料的技术性质：1、物理性质（是材料的基本性质）包括物理常数（密度、孔隙率、空隙率）及吸水率等2、力学性质3、耐久性（自然因素如温度变化、冻融循环、氧化作用、酸碱腐蚀等）4、工艺性（流动性）道路工程材料的技术标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准等。
第一章石料与集料岩石是指在各种地质作用下，按一定方式组合而成的矿物集合体，它是组成地壳及地幔的主要矿物。
分为单矿岩（石灰岩）和复矿岩（花岗岩）。
岩石按成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。
岩浆岩（深成岩花岗岩、喷出岩玄武岩、火山岩火山凝灰岩）是所有岩石中最原始的岩石。
沉积岩，是地表的主要岩类。
变质作用：是指在地壳内部高温、高压和热液的综合作用下，原有岩石的结构和组织改变或部分矿物再结晶，从而生成与原岩结构性质不同的新岩石的过程。
石料的技术性质1、物理性质：物理常数（密度、毛体积密度、孔隙率）、吸水性（吸水率、饱和吸水率、饱水系数）、膨胀性（自由膨胀率、侧向约束膨胀率、膨胀压力）、耐崩解性（崩解指数）。
2、力学性质：（单轴抗压强度、单轴压缩变形、劈裂强度、抗剪强度、点荷载强度、抗折强度）石料的抗压强度和抗磨耗性是考察路用石料性能的两个主要指标。
3、耐久性：采用抗冻性试验和坚固性试验进行评价。
抗冻性试验两个直接指标：冻融系数和质量损失率；坚固性试验采用浸泡前后的质量损失率。
4、化学性质（酸碱性、黏附性）石料的技术标准按技术要求的不同，路用石料分为如下四个岩类：岩浆岩类、石灰岩类、砂岩及片岩类、砾岩。
以上各组按其物理力学性质（主要为饱水状态下的抗压强度和磨耗率）可分为四个等级：1级（最坚强岩石）、2级（坚强岩石）、3级（中等强度岩石）、4级（较软岩石）。
集料是由不用粒径矿质颗粒组成，并在混合料中起骨架和填充作用的粒料。
第2章 土木工程材料_石料与集料
第2章石料与集料本章导学学习目的：石材与集料是土木工程的基本材料，集料由石材加工而成。
通过与地质学的对比学习，了解石材的物理、化学性质与原始岩石之间的关系，工程中如何根据地质学知识进行现场勘查，对岩石进行初选。
同时，对集料的轧制过程有所了解，分析轧制方法、集料的外形特性及集料等级的优选，为工程服务。
教学要求：结合工程地质中有关岩石的形成规律的讲解，分析岩石的种类及其不同的物理、化学性质的成因；重点对比石材与集料的物理、力学性质的概念差异；深刻理解集料的级配的概念，例题讲解级配设计的要求、方法；通过现代教学手段演示石材、集料的基本物理力学试验，并进行实际操作。
2.1 常用的天然岩石2.1.1岩浆岩1)岩浆岩的形成及种类岩浆岩的形成岩浆岩又称火成岩，是地壳内的熔融岩浆在地下或喷出地面后冷凝而成的岩石。
根据不同的形成条件，岩浆岩可分为以下三种：（1）深成岩深成岩是地壳深处的岩浆在受上部覆盖层压力的作用下经缓慢冷凝而形成的岩石。
其结晶完整、晶粒粗大、结构致密。
具有抗压强度高、孔隙率及吸水率小、表观密度大、抗冻性好等特点。
土木工程常用的深成岩有花岗岩、正长岩、橄榄岩、闪长岩等。
（2）喷出岩喷出岩是岩浆喷出地表时，在压力降低和冷却较快的条件下而形成的岩石。
由于其大部分岩浆来不及完全结晶，因而常呈隐晶（细小的结晶）或玻璃质（非晶质）结构、当喷出的岩浆形成较厚的岩层时，其岩石的结构与性质类似深成岩；当形成较薄的岩层时，由于冷却速度快及气压作用而易形成多孔结构的岩石，其性质近似于火山岩。
土木工程常用的喷出岩有辉绿岩、玄武岩、安山岩等。
（3）火山岩火山岩是火山爆发时，岩浆被喷到空中而急速冷却后形成的岩石。
有多孔玻璃质结构且表观密度上的散粒状火山岩，如火山灰、火山渣、浮石等；也有因散粒状火山岩堆积而受到覆盖层压力作用并凝聚成大块的胶结火山岩，如火山凝灰岩等。
岩浆岩的种类岩浆岩的矿物成分是岩浆化学成分的反映。
岩桨岩化学成分相当复杂，但含量高、对岩石的矿物成分影响最大的是SiO2。
第一章_石料与集料
第二节 集料
2010~2011学年上 20918231班
《道路建筑材料》
第一章 石料与集料
（3）粗集料骨架间隙率 骨架间隙率通常指4.75mm 以上粗集料在捣实状态下颗粒间空隙体积的百分含量。
粗集料骨架间隙率的大小用于确定混合料中细集料和结合料的数量，并评价集料的骨 架结构。
第二节 集料
2010~2011学年上 20918231班
一般来说，石料的饱水系数为0.5～0.8。饱水系数越大，说明常压下吸水后留余的空 间有限，岩石越容易被冻胀破坏，因而岩石的抗冻性就差。
第一节 石料
2010~2011学年上 20918231班
《道路建筑材料》
第一章 石料与集料
3．抗冻性
抗冻性是指石料在饱水状态下,能够经受反复冻结和融化而不破坏,并不严重降低强度 的能力。抗冻性试验是指试件在浸水条件下，经多次冻结与融化作用后测定试件的质量损 失以及单轴饱水抗压强度的变化。岩石的抗冻性用两个直接指标表示，一个为冻融系数， 另一个为质量损失率。
第二节 集料
2010~2011学年上 20918231班
《道路建筑材料》
1．物理常数
一、集料的物理性质
（1）密度
集料是矿质颗粒的散状混合物，不仅包括矿物及 矿物间的开口孔隙和闭口孔隙，还包括矿质颗粒间的空 隙。集料的体积和质量的关系如图所示。
第一章 石料与集料
①表观密度、毛体积密度、表干密度
与石料相应密度在概念上相同，仅在实际的密度测 定方法上有所区别。
针片状颗粒的定义：最大长度与厚度之比大于3的颗粒。
（2）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 摩阻力，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隙特征 的集料与结合料的粘结能力较强。
问题石料与集料
问题4：矿质混合料配合比设计的常用方法 及主要步骤。
数解法
基本假定
级配曲线坐标图的绘制 确定集料用量
图解法
注意：在进行配合比设计时必须对矿质混合料 的合成级配进行校核，使其满足设计级配范 围要求。
案例：某种集料由A、B、C三种集料混合而成， 筛分试验及级配要求如表所示，试按试算法计算 其配比并校核。
注：由于各集料的用量比例是根据几个筛孔确定的，
不能控制所有的筛孔，所以应对合成级配进行校核。
请确定细集料的细度模数并判断粗细程度。
筛孔尺寸 9.5 (mm) 分级筛余 0 (%)
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
<0.075
0
25.0 22.6 15.8 16.1 8.9
11.1
问题1：某种矿料，烘干质量为1000g，饱水后(即矿质实体+
开口孔隙吸入的水)水中重(即在空气中的重量--排开水的重量（浮力）)为610g，
饱和面干重为1007g，烘干后磨成细粉（0.25mm以下）再称 得水中重为630g，问该石料的真实密度、表观密度、毛 体积密度和孔隙率及吸水率 。 ×ρ =370（ml）； 真实体积 V =（1000-630)
密级配各筛孔通过率可写成：
ædö P = ç ÷ 100 è Dø
n
当n=0.5时可计算得各筛孔通过率为：
P40 =100%； P20=（20/40）0.5×100=70.7% ； P10=(10/40)0.5×100=50%； P5=（5/40）0.5×100=35.4%； P2.5=(2.5/40)0.5×100=25%；
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(3) 计算
(4) 校核调整
2.图解法设计步骤
(1) 准备工作 筛分并计算各自的通过量百分率、明确设计级配要求 (2) 绘制框图 (3) 确定各集料用量 (4) 合成级配的计算与校核
本章小结
本章介绍了石料的岩石学特征、阐述 石料与集料的主要技术性能及主要评价方
重点：1.石料应具备哪些力学性质，采用什么指标来反映这些性质?
2.简述道路工程用石料的分类和分级方法?
第二节
集
料
概述：笼统的说集料就是粒状石质材料。
总分类：包括天然砂、人工砂、卵石、碎石，另有工业冶金矿渣 分类 集料形成的过程不同：分为卵石(又称砾石)和碎石
粒径大小的不同：分为粗集料和细集料
集 料
层用集料非常重要。
4.磨耗值 ( AAV ) 确定石料抵抗表面磨损的能力，适用于对路面抗滑表层所用集料抵
抗车轮磨耗值。该值越小，表明集料的抗磨耗能力越好。
重点：1.石抖的主要物理常数与集料的主要物理常数有哪几项?它们之间
有何异同?
2.什么是集料的装填密度?什么是松装密度?什么是紧装密度? 3.压碎值、磨耗值、磨光值及冲击值分别表征粗集料的什么性质， 对路面工程有何实用意义?
物理常数 百分率 粗集料的骨架间隙率：通常指4.75mm以上粗集料颗粒间的空隙体积的百 分含量。其大小用于确定混合料中细集料和结合 料的数量，评价集料的骨架结构。 细集料的棱角性：由在一定条件下测定的空隙率表征。
集料的级配：
级配是指集料中各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况。级配对水泥 混凝土及沥青混合料的强度、稳定性及施工和易性有着显著的影响，级
….a1，…——
各筛的分计筛余百分率，%
：是指通过某号筛的试样质量占试样总质量的百分率，即 100与某号筛累计筛余百分率之差。
式中：Ai —— 某号筛的累计筛余百分率，%
细集料的细度模数
用于评价细集料粗细程度的指标，是细集料筛分试验中各号筛
上的累计筛余百分率之和（以水泥混凝土用细集料为例）：
式中：Mf —— 砂的细度模数； A4.75 , A2.36,… A0.15 —— 分别为4.75mm、2.36mm、…0.15mm各 筛的累计筛余百分率，%
筛分结果），针对设计要求或技术规范要求，采用一定的方法确定各规格 集料在合成矿料中所占有比例的操作过程。
集料级配的表示方法
筛分试验 细集料的细度模数 集料的级配曲线
采用标准套筛对集料进行过筛分析，以确定集料粗细颗粒的分布即级
配就是所谓筛分试验。通过筛分试验，求得集料试样的级配参数。
以细集料的筛分为例： 在筛分试验中，分别称量500g砂样充分过筛，根据砂样存留在各筛上
2.磨光值 ( PSV )
反映石料抵抗轮胎磨光作用能力的指标。该值越大，表明集料的抗 磨光性能越好。采用加速磨光机磨光石料，并用摆式磨擦系数测定仪浊
得的磨光后集料的磨擦系数。
3.冲击值 ( LSV ) 反映石料抵抗冲击荷载的能力。该值越小，表明集料的抗冲击性能 越好。由于路表集料直接承受车轮荷载的冲击作用，这一指标对道路表
粗细粒径的界限：水泥混凝土4.75mm，沥青混凝土2.36mm，大于或等于 该尺寸的颗粒为粗集料，余为细集料。
最大粒径：集料最大粒径和集料公称最大粒径
物理性质 物理常数 集料的级配 颗粒形状和表面特征 含泥量和泥块含量
力学性质：在结构层或混合料中，粗集料起骨架作用，其性能用压碎值、
磨光值、磨耗值和冲击值等指标表示。 岩石集料的技术要求：以粗细两种类型的集料分别提出各自的技术要求。
最大粒径：集料的最大粒径这一概念由两个不同定义构成
集料最大粒径:指集料100%都要求通过的最小标准筛筛孔尺寸。
集料公称最大粒径:指集料可能全部通过或允许有少量不通过 (一般容许筛余不超过10%)的最小标准筛筛孔尺寸。 这两个定义涉及的粒径有着明显区别，通常集料公称最大 粒径比最大粒径要小一个粒级。但在实际使用过程中、甚至在 一些书本资料上也经常不加严格区别，容易引起混淆。实际工 程中所指的最大粒径往往是指公称最大粒径，这一点在今后的 应用中要加以区分。
细度模数愈大，表示细集料愈粗。砂按细度模数分为粗、中、细三种规
格，相应的细度模数分别为： 粗砂 Mf = 3.7～3.1；中砂Mf = 3.0 ～ 2.3；细砂Mf = 2.2～1.6
1.级配曲线的绘制
以通过量的百分率为纵坐标，筛孔尺寸（也表示矿料不同颗粒的粒
径）为横坐标，将各筛上的通过量绘制在坐标图中，然后用曲线将各点 连接起来，成为所谓的级配曲线。
物理性质 物理常数 集料的级配 颗粒形状和表面特征 含泥量和泥块含量
1.表观密度、毛体积密度、毛体积密度与石料相应密度在概念 密度
上相同，仅在实际的密度测定方法上有所区别。 2.表干密度：又称作饱和面干毛体积密度
3.装填密度：装样方法不同可为堆积密度、振实密度和捣实密度
空隙率：集料在某种装填状态下的空隙体积(含开口孔隙)占装填体积的
级配组成对矿料性能的影响
矿料的级配组成直接决定矿料的两大特点：矿料密实度和矿料颗粒 间内摹阻力。从而影响到水泥混凝土或沥青混合料的强度、耐久性和施 工和易性。
矿料连续级配的计算
了解了矿质混合料级配的概念，接下来学习矿质混合 料的配合比设计方法。
矿料配合比设计常用的方法有：
数解法、图解法（修正平衡面积法） 1.数解法——试算法设计步骤
的筛余质量，分别计算出分计筛余百分率、累计筛余百分率、通过百率。
分计筛余百分率 a ：是指某号筛上的筛余质量占试样总质量百分率
i
式中：mi —— 存留在某号筛上的试样质量，g；
M —— 集料风干试样的总质量，g。
累计筛余百分率
：是指某号筛的分计筛余百分率和大于该号筛的各筛 分计筛余百分率之总和。
式中：a1， a2 通过百分率
配设计也是水泥混凝土和沥青混合料配合比设计的重要组成部分。
集料的颗粒形状与表面特征 ：
集料的形状和表面特征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。 1.理想集料颗粒形状是球状或立方体。不取用扁平、薄片、细长状的颗粒。 针片状颗粒的定义：最大长度与厚度之比大于3的颗粒。 2.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 显著的摩阻力，同时也会影响集料的施工和易性；粗糙且有吸收水泥浆 和沥青轻组分的孔隙特征的集料与结合料的粘结能力较强。
石料与集料
第一节
石
料
定义：在建筑结构工程中，所使用的石料通常指由天然岩石经机械加 工制成的，或者由直接开采得到的具有一定形状和尺寸的石料制品。 造岩矿物：具有一定化学成分和结构特性的天然化合 物或单质，简称矿物，由一种或两种以上 的矿物组成不同的岩石。
石 料Leabharlann 岩石学特性岩石分类：根据成岩条件分为－－岩浆岩、沉积岩、变质岩 常见岩石种类&岩石的酸碱性 物理常数：主要指石料的密度和孔隙率，此类常数能够直 接影响到石料的力学性质，也是将石料用于混
2.级配曲线类型
粗细不同的粒径按照一定的比例组合搭配在一起，以达到较高的密
实程度，根据搭配组成的结果，可得到以下几种不同级配形式。 连续级配：连续级配是某一矿料在标准套筛中进行筛分后，矿料的 颗粒由大到小连续分布，每一级都占有适当的比例。这种由大到小逐级 粒径都有，并按比例互相搭配组成的矿质混合料，称为连续级配混合料。 间断级配：在矿料颗粒分布的整个区间里，从中间剔除一个或连续 几个粒级，形成一种不连续的级配，成为所谓的间断级配。 连续开级配：整个矿料颗粒分布范围较窄，从最大粒径到最小粒径 仅在数个粒级上以连续的形式出现，形成所谓的连续开级配。
法和评价指标；讨论集料的级配概念和级
配理论，并以此为基础，学习矿料的配合
比设计方法。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。
第三节
矿质混合料的组成设计
矿质混合料的组成设计
矿质混合料就是能够满足级配要求的各种粒径材料的集合体，简称矿 料。确定几种集料混合时各自比例的过程就是矿料的组成设计。
一、矿料的级配
集料级配的表示方法
级配组成对矿料性能的影响
矿料连续级配的计算
二、矿料配合比设计方法
矿料配合比设计就是根据实际工程中现有的各种集料的级配参数（即
石 料
力学性质：石料在工程应用中，所表现出的抗压、抗剪、抗弯拉强度的能 力，以及抵抗荷载冲击、剪切和摩擦作用的能力。实践中石料 的这一性质常用抗压强度和磨耗率两项指标来表示。 技术标准：首先根据石料所属岩石类型，将石料分成四大类——岩浆岩、 石灰岩、砂岩或片麻岩以及砾岩；再依据石料的抗压强度的高 低和磨耗率的大小将每种类型岩石划分成四个等级。
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
妨碍 降低 影响
集料与水泥（或沥青）间的粘结能力
水泥的水化速度
混合料的整体强度和耐久性
力学性质
1.压碎值 指按规定的方法测得石料抵抗压碎的能力，也是集料强度的相对指 标，用以鉴定集料品质。压碎值是对石料的标准试样在标准条件下进行 加荷，测试石料被压碎后，标准筛上筛余质量的百分率。
合料配合比设计的参数之一。
物理学性质 吸水性：石料吸水能力的大小，用吸水率和饱水率形式表示 抗冻性：石料在饱水状态下，能够经受反复冻结和融化而不
破坏，并不严重降低强度的能力
密度 物理常数 真实密度 孔隙率 吸水率 吸水性 饱水率 抗冻性 直接冻融法 毛体积密度 表观密度
硫酸纳法
这些物理性质具体表现，在一定程度上都与石料的孔隙率有相应的关 系。当孔隙率高，特别是与外界相通且较粗大的开口孔隙发达时，使石料 的表观密度和毛体积密度减小，相应的吸水性加大，抗冻性能变差。因此 通过石料物理指标的了解，可以在一定程度上预测石料一些工程性质的好 坏，认知石料力学性质的表现。