同济大学 道路工程材料 1-1砂石材料
同济道路工程材料试验报告
?道路工程材料?实验报告L ENGINEERING专业：土木工程年级：大三理论课教师：孙大权姓名：XXX学号：XXX实验日期 2021 年 5 月 17 日实验名称：细集料表观密度实验〔容量瓶法〕姓名： XXX 学号 XXX1实验目的用容量瓶法测定细集料〔天然砂、石屑、机制砂〕在一定温度下的表观密度。
本方法适用于含有少量大于2.36mm局部的细集料。
2仪器和材料称量1kg、感量1g的天平，500mL的容量瓶，能使温度控制在105℃±5℃范围的烘箱，另有枯燥器、浅盘、料勺、温度计和500mL烧杯等。
3 实验步骤(1)试样准备将缩分至650g左右的试样在105℃~110℃的烘箱内烘至恒量，并在枯燥器内冷却至室温，分成两份备用。
(2)试验步骤①称取烘干的试样300g m0，装入盛有半瓶蒸馏水的容量瓶中。
②摆转容量瓶，使试样在水中充分搅动以排除气泡，塞紧瓶塞，静置24h左右，然后用滴管向瓶内添水，使水面与瓶颈刻度线平齐，再塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称其总质量m2。
③倒出瓶中的水和试样，将瓶的内外洗净，再向瓶中注入温差不超过2℃的蒸馏水至瓶颈刻度线，塞紧瓶塞，擦干瓶外的水分，称其总质量m1。
在砂的表观密度试验过程中应测量并控制水的温度，试验中的各项称量可以在15~25℃的温度范围内进行。
从试样加水静置的最后2h起至试验结束，其温差不应超过2℃。
4 数据计算和分析表1试验数据质量m0m1m2℃300g细集料的表观密度计算公式为：式中：——细集料的表观密度，g/cm3；——试样的烘干质量，g；水和容量瓶总质量，g；试样、水和容量瓶总质量，g；水在4℃时的密度值，1g/cm3；试验时水温对水相对密度影响的修正系数，按照表2取值。
表2 不同水温下的温度修正系数水温〔℃〕15 16~17 18~19 20~21 22~23 24~25 计算得细集料表观密度为：5 结论试验测得该试样细集料表观密度为。
实验名称：细集料堆积密度和空隙率试验姓名： XXX 学号 XXX1实验目的测定砂自然状态下堆积密度、振实密度及空隙率。
道路建筑材料
混凝土的抗压、抗折强度；沥青混合料的稳定度、 流值；石料的磨耗度等。 2、物理性质 （1）物质指标：如材料的密度、孔隙率、含水量 （2）温度稳定性：如沥青软化点、脆点等。 （3）水稳定性等：如沥青混合料的残留稳定度等。
3、化学性质 各种材料的化学成分及其变化规律。如，
1）物理常数
①真密度：是石料在规定条件下，烘干石料矿质 单位体积的质量，用t 表示。
则
t
ms vs
因测定m方s 法M：固李氏比t 重M瓶vs 法测定，将石料磨细至
全部过0.25mm的筛孔，然后将其装入比重瓶
中，利用已知比重的液体置换石料的体积。
②毛体积密度
测定方法：用静水称h 量vs法mv，ns 亦vi 可MV用蜡封法测定。
构的重要材料。
木材较少直接用于修筑桥梁，目前主要用作混凝土工 程的拱架和模板。
（二）课程学习任务：
1、论述材料组成、结构、技术性质与它们之间的关系； 2、论述材料的检验方法（举例水泥凝结时间测定方
法）；
3、利用测验评定其技术性质（举例水泥对初凝、终凝 时间的要求及规范的规定）。
（三）课程学习目的：
（2）半刚性路面材料
3、有机结合料及其混合料
有机结合料主要指沥青类材料
如：石油沥青，煤沥青等。
有机结合料混合料：
（1）沥青混凝土
（2）沥青碎石等
（3）各种新型沥青混合料
4、高分子聚合物材料：
主要包括塑料、合成橡胶、合成纤维等。
功能：主要用以改善软土地基、水泥混凝土、沥青混合料 的性能。
5、钢材和木材 钢材是桥梁结构及钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土结
2、人工砂：由岩石轧碎而成的颗粒，表面有棱角，较洁 净，但价格较高，无特殊情况多不采用。
同济大学_孙立军_铺面材料组成及其力学性质
Er = f1 ⋅ σ 3
f2
荷载-弯沉关系
�
随着荷载（弯沉）的增大，模量在增加
P
破坏点
l
设计中的考虑
�
粒料模量的取值比较困难，因为 E=F（应 力，棱角，纹理，密度），设计中无法考 虑这么详细
第五章
路面材料的力学性能
引言
颗粒材料的工程性质 稳定类材料 沥青混合料 水泥混凝土 Miner定律-线性疲劳叠加率
1、路面材料的类型
一、 引 言
2、应力-应变特性：模量E，这是主要力学分析参 数 3、强度特性：了解其自身的抗力，了解强度的来 源 4、变形特性：变形能力，可恢复的和不可恢复的 变形，对平整度的影响 5、疲劳特性：与寿命有关，与荷载作用次数有关 6、耐久性：自然因素的影响，包括水的作用、水 稳定性、抗剥落特性、抗冻融特性（温度）、自 然老化、抗紫外线。
六、 Miner 定律-线性疲劳迭加律
路面上的荷载轻重不一，怎样考 虑不同荷载的作用？ Miner在研究金属材料的性能时提 出了线性疲劳迭加律，即不同等级荷载产 生的疲劳效应可以直接相加。即
ni D=∑ i =1 N i
k
�
⎛1 N f = k⎜ ⎜ε ⎝ r
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
a
⎛ 1 ⎞ ⎟ ⋅⎜ ⎜S ⎟ ⎝ m⎠
b
五、水泥混凝土
疲劳特性
σ max = α − 0.0724 (1 − R ) ⋅ lg N f σf
或
⎛ σ max lg ⎜ ⎜ σ ⎝ f
⎞ ⎟ = lg A − 0 .0422 (1 − R ) ⋅ lg N f ⎟ ⎠
同济大学 道路工程材料课件 7 复习
第二章 沥青材料
1. 沥青的基础知识 2. 沥青的技术性能、评价方法和技术指标
与路用性能的关系（粘滞性、感温性）
3. 我国现行道路石油沥青技术标准
沥青等级划分指标－针入度 技术指标体系－三大指标
4. 改性沥青基础知识
12
26.5
0.3
0.6
Байду номын сангаас
1.2
9.5
19
2
2010/6/17
1.石油沥青的基础知识
地沥青 沥青 改性沥青 元素组成：C、H、O、S、N → C/H 沥青的 组成与结构 化学组分：饱和分、芳香分、胶质、沥青质 胶体结构：溶胶型、凝胶型、溶凝胶型 天然沥青：湖沥青、岩沥青 石油沥青
2. 沥青的技术性质
粘滞性：沥青抵抗剪切变形的能力 评价指标：粘度——内摩阻力（粘滞系数） 针入度——稠度、粘度 软化点——粘度、感温性 延性：变形而不破坏的能力 评价指标：延度——塑性 感温性：沥青的粘度随温度的不同而产生明显的变化的特性 评价指标：针入度指数——感温性、胶体结构 软化点 热老化性： 质量变化、变硬变脆 评价指标：质量变化、针入度比
三 沥青混合料应具备的路用性能
高温稳定性 低温抗裂性 耐久性（水、疲劳、老化） 表面功能（抗滑、降噪、排水）
25
26
沥青混合料性能评价指标
• 高温稳定性：马歇尔稳定度(KN)、流值(0.1mm) 动稳定度（次/mm） • 水稳定性：残留稳定度（%） 冻融劈裂强度比（%） • 低温抗裂性：破坏应变（ με ）
悬浮式 密实式
44
结合料稳定类混合料技术特性
★强度和刚度介于刚性混凝土和柔性粒料材料之间
材料品种 模量 水泥混凝土 ～4×104 粒料 ～102 半刚性材料 ～103
道路工程材料 1第一章
（1）密度 ） 定义：在规定条件下（大多指规定的温度）， 定义：在规定条件下（大多指规定的温度）， 石料矿质实体单位体积的质量。 石料矿质实体单位体积的质量。
（1）密度 ） 1）表观密度、毛体积密度、表干密度 表观密度、毛体积密度、 表观密度
表观密度，毛体积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。
集料的表干密度又称作饱和面干毛体积密度 饱和面干毛体积密度，它的计 集料的表干密度 饱和面干毛体积密度 算体积与毛体积密度相同，但计算质量为集料颗粒的表干 质量（饱和面干状态，包括了吸入开口孔隙中的水）。
（1-7）
R2 K= × 100% R1
（1-8）
Q K ——经历冻融循环作用后，石料的质量损失率和耐冻系数，%；
m1 m2
R2
——试验前烘干石料试件的质量，g； ——经历若干次冻融循环作用后，烘干石料试件的质量，g； ——经历若干次冻融循环作用后，石料试件的饱水抗压强度，MPa。
R1 ——试验前石料试件的饱水抗压强度，MPa；
ρh n = (1 − ) × 100% ρt
N——石料的孔隙率，%；
（1-5）
ρ t ——石料的真实密度，g/cm3；
ρ 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。 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、 常压（减压）条件下石料最大吸水质量是干燥试样质量的百 分率；两者可采用下试计算：
道路工程材料
道路施工材料道路施工材料泛指用于道路和桥梁工程及其附属造物所用的各类建筑材料，主要包括土、砂石、沥青、水泥、石灰、工业废料、钢铁、工程聚合物、木材等材料及它们组成的混合料。
道路工程材料是道路工程建设于养护的物质基础，其性能直接决定了道路工程质量和服务寿命。
1.砂石材料砂石材料是石料和集料的统称，石料和集料是道路与桥梁工程结构及其附属物中用量最大的一类才材料，石料制品课直接用于砌筑结构物或用于道路铺面，集料也可直接用于铺筑道路路面基层或垫层，但更多的是制备成沥青混合料、水泥混凝土和基层混合料，用于铺筑沥青路面面层或路面基层。
岩石质量主要取决于其造岩矿物和成岩条件，在道路工程中常用岩石品种为石灰岩、花岗岩，玄武岩，辉绿岩等；岩石的主要理学指标为单轴无侧限抗压强度，物理常数为密度，含水率和吸水率，在季节性冰冻地区应考虑所用岩石的抗冻性。
集料是不同粒径矿物组成的混合物，集料的密度对其物理理学性能有这重要的影响，而且是混合料组成设计的重要参数。
用于道路路面结构的粗集料应具备足够的抗压碎性，抗磨耗性和抗冲击性，用于表层的粗集料还应具有足够的抗磨光性，集料的理学性能分别用压碎性磨耗性，磨耗值，冲击值和磨光值等指标表示。
集料的颗粒组成用级配表示，集料级配与集料的密实度和内摩擦阻力有着直接的关系，也是进行矿质混合料组成设计的主要依据。
矿物混合料是由两种或两种以上的集料按一定比例组成的，确定这个比例关系的过程称为配合比设计。
矿质混合料的配合比的计算方法有数解法（计算法，规划求解法）和图解法。
用于建造基础的水泥混凝土拌合料制备用碎石或le石颗粒的最大尺寸不应大于70mm，而用于路面铺筑不能大于40mm。
用于水泥混凝土拌合料制备的碎石或le石不应含有多于25%的板状与针状粒料，二粉状及粘土粒料也不应超过1%。
2.水泥和石灰水泥和石灰石是道路工程建筑中使用较为广泛的无机胶凝材料。
该类材料经物理化学过程能产生强度和胶凝能力，将砂石等散装材料胶凝成整体，或将构件结合成整体。
(完整word版)砂石材料
第二章砂石材料问：什么是石料的密度？毛体积密度？它们之间有什么异同？答：石料的密度是指在规定条件下，测得石料矿质单位体积（不包括孔隙和空隙体积）的质量。
毛体积密度是指在规定条件下，测得石料单位体积（包括石料的孔隙体积）的质量。
它们的共同点：均为矿料的物理常数，都是针对矿料的单位体积的质量而言。
它们的区别：由于矿料的结构状态不同，并且矿料除有本身的实体外还有孔隙或空隙占有部分体积，因此分为密度、毛体积密度。
问：石料的饱水率和吸水率有什么区别？答：石料的饱水率和吸水率属同一物理现象,只是试验条件不同,饱水率试验条件是常温（20 ± 2℃）和真空抽气（抽到真密度为20mm水银柱）的条件,因此在稀薄空气条件下,水分很快进入开口孔隙中，因而水分几乎填满形开口孔隙的全部体积，吸水率试验条件是常温常压的条件下，石料开口孔隙的部分体积仍为空气所占据，水分乃能充满孔隙的部分体积，因此饱水率大于吸水率。
问：M25的含义是什么？在什么情况下必须测定石料的抗冻强度？答：石料在标准试验条件下经受冻融循环25次后，无明显的缺损，强度降低值不超过25%质量损失值不大于5%，以此检验合格的冻融循环次数为抗冻强度，用M25表示。
在寒冷地区及经常遭受冻融的地段，地下建筑物的材料需要做冻融试验。
问：什么是天然石料？它在路桥工程中有什么用途？答：天然石料是指地壳表层的岩石经开采加工所得不同尺寸与形状的块状石料（如块石、料石、片石等）或岩石经自然风化而成的不同粒度的散状石料（如砂、砾石或卵石等）。
天然石料可以直接（或经加工后）用于道路水泥混凝土或沥青混合料的集料。
问：什么是石料的吸水性和吸湿性？如何表示？答：石料的吸水性是指石料在水中吸水分的性质。
吸水性常用吸水率来表示。
吸水率：石料在室温（20︒C）和常压下在水中吸水饱和后水分质量占干燥石料质量的百分率。
用下式表示：%100112⨯-=G G G W 吸 式中：W 吸 −− 石料的吸水率； G 1 −− 石料烘二至恒重时的质量；G 2 −− 石料在200C 和常压水中吸水至恒重时的质量。
839《道路建筑材料》考试大纲
839《道路建筑材料》考试内容范围参考教材：《道路工程材料》（第六版），李立寒主编，人民交通出版社，2018 考试内容：一、性质与要求《道路建筑材料》是材料科学与工程学科道路材料科学与工程方向的核心专业课。
该课程主要研究道路建筑材料的技术性能和质量要求、性能影响因素及评价方法、混合料的组成设计方法及其工程应用等。
考试要求：（1）了解道路工程常用建筑材料，掌握道路建筑材料的技术性质、路用性能及其评价方法；（2）掌握混合料的组成设计方法及工程应用。
二、试卷结构试卷采用笔试，试题分为简答题、分析题和计算题三种类型，考察考生对基本概念、基本理论的掌握，以及对主要知识点的分析理解和综合应用能力，试题力争做到全面、难易适当且层次分明。
1．简答题：重点考查考生对基本概念和原理的掌握程度，要求考生概念清晰，回答准确，还要注重专业的一些基本术语和符号。
2．分析题：重点考查学生对核心知识点的理解程度以及实际应用能力。
3．计算题：重点考察学生灵活运用所学的基本理论和专业知识综合分析和解决工程实际问题。
三、考试内容及要点1. 砂石材料内容：石料的技术性质和技术要求、集料的技术性质和技术要求，以及矿质混合料的级配理论和组成设计方法。
要点：石料的技术性质与路用性能的关系；孔隙率、空隙率的物理意义及其对材料技术性质的影响；粗、细集料的划分及其在混合料中的作用；矿质混合料的级配理论；不同组成结构对材料性质的影响；矿质混合料的组成设计方法。
2. 石灰和水泥内容：石灰的消化和硬化过程，质量鉴定指标；硅酸盐水泥的熟料矿物组成、凝结硬化机理和技术性质。
要点：石灰的消化和硬化，质量鉴定指标；硅酸盐水泥熟料矿物组成、凝结硬化机理；硅酸盐水泥的技术性质。
3. 水泥混凝土内容：普通水泥混凝土的组成材料、技术性质、设计方法和质量控制。
要点：新拌水泥混凝土的工作性或施工和易性、其影响因素和改善措施；硬化后混凝土的技术性质及其影响因素和改善措施；水泥混凝土组成材料的技术要求；水泥混凝土的组成设计方法；水泥混凝土的质量控制。
常用道路工程材料
常用道路工程材料简介摘要：道路施工材料泛指用于道路和桥梁工程及其附属造物所用的各类建筑材料，主要包括土、砂石、沥青、水泥、石灰、工业废料、钢铁、工程聚合物、木材等材料及它们组成的混合料。
道路工程材料是道路工程建设于养护的物质基础，其性能直接决定了道路工程质量和服务寿命。
关键词：道路，水泥，岩石，沥青混合料，SMA混合料，OGFC混合料， EPS骨料，橡胶，钢纤维混泥土1.砂石材料砂石材料是石料和集料的统称，石料和集料是道路与桥梁工程结构及其附属物中用量最大的一类才材料，石料制品课直接用于砌筑结构物或用于道路铺面，集料也可直接用于铺筑道路路面基层或垫层，但更多的是制备成沥青混合料、水泥混凝土和基层混合料，用于铺筑沥青路面面层或路面基层。
岩石质量主要取决于其造岩矿物和成岩条件，在道路工程中常用岩石品种为石灰岩、花岗岩，玄武岩，辉绿岩等；岩石的主要理学指标为单轴无侧限抗压强度，物理常数为密度，含水率和吸水率，在季节性冰冻地区应考虑所用岩石的抗冻性。
2.水泥和石灰水泥和石灰石是道路工程建筑中使用较为广泛的无机胶凝材料。
该类材料经物理化学过程能产生强度和胶凝能力，将砂石等散装材料胶凝成整体，或将构件结合成整体。
石灰石一种气硬性胶凝材料，基本成分为活性氧化钙。
石灰硬化后的强度主要依靠氢氧化钙的结晶炭化作用。
3.水泥混凝土与砂浆水泥混凝土是由水泥、水和粗细集料按适当比例混合，必要时掺加适量外加剂、掺和料或其他改性材料配制而成的混合物，是道路路面及其附属物的重要建筑材料。
水泥混凝土铺筑的路面结构具有强度高、刚度大、使用寿命长的特点，能够承受较繁重车轴的作用，其主要缺点是自重大，抗拉强度低韧性低，抗冲击性差，可以通过配制钢筋、掺加纤维材料等方式加以改善，水泥混凝土的强度有抗压强度、抗拉强度及抗折强度等。
影响混凝土强度的主要因素有水灰比和水泥强度，这种关系称为“水灰比定则”。
粉煤灰混凝土和路用水泥混凝土（包括普通路用混凝土、钢纤维混泥土和碾压混泥土）等式在普通混泥土的基上发展的。
同济道路工程材料试验报告
《道路工程材料》实验报告L ENGINEERING 专业：土木工程年级：大三理论课教师：孙大权姓名：XXX学号：XXX实验日期2014 年 5 月17 日实验名称：细集料表观密度实验（容量瓶法）姓名：XXX 学号XXX1实验目的用容量瓶法测定细集料（天然砂、石屑、机制砂）在一定温度下的表观密度。
本方法适用于含有少量大于2.36mm部分的细集料。
2仪器和材料称量1kg、感量1g的天平，500mL的容量瓶，能使温度控制在105℃±5℃范围的烘箱，另有干燥器、浅盘、料勺、温度计和500mL烧杯等。
3 实验步骤(1) 试样准备将缩分至650g左右的试样在105℃~110℃的烘箱内烘至恒量，并在干燥器内冷却至室温，分成两份备用。
(2) 试验步骤①称取烘干的试样300g m0，装入盛有半瓶蒸馏水的容量瓶中。
②摆转容量瓶，使试样在水中充分搅动以排除气泡，塞紧瓶塞，静置24h左右，然后用滴管向瓶内添水，使水面与瓶颈刻度线平齐，再塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称其总质量m2。
③倒出瓶中的水和试样，将瓶的内外洗净，再向瓶中注入温差不超过2℃的蒸馏水至瓶颈刻度线，塞紧瓶塞，擦干瓶外的水分，称其总质量m1 。
在砂的表观密度试验过程中应测量并控制水的温度，试验中的各项称量可以在15~25℃的温度范围内进行。
从试样加水静置的最后2h起至试验结束，其温差不应超过2℃。
4 数据计算和分析表1试验数据质量m0m1m2水温23.1℃300g642.3g839.2g细集料的表观密度计算公式为：式中：——细集料的表观密度，g/cm3；——试样的烘干质量，g；水和容量瓶总质量，g；试样、水和容量瓶总质量，g；水在4℃时的密度值，1g/cm3；试验时水温对水相对密度影响的修正系数，按照表2取值。
表2 不同水温下的温度修正系数水温（℃）1516~1718~1920~2122~2324~250.0020.0030.0040.0050.0060.007计算得细集料表观密度为：5 结论试验测得该试样细集料表观密度为。
道路建筑材料_第一章砂石材料演示精品PPT课件
（一）石料的技术性质—力学性质
2）单轴压缩变形（T0222-2005） 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：将石料制成规定圆柱体标准试件后采用电阻应变 仪或千分表进行测定。
（一）石料的技术性质—力学性质
3）劈裂强度（T0223-1994） 意义：岩石的抗拉能力较弱，并且在工程实践中拉断破坏是
石试样最大的吸水质量与烘干岩石试件质量之比。 质量吸水率：
体积吸水率： W体=（m2-m1）/VρW Wx.Vx------石料的质量、体积吸水率（%） m1-------石料试件烘干至恒重时的质量（g） m2--------石料试件吸水至恒重时的质量（g）
一、岩石的技术性质
(2) 饱和吸水率： 20 0± 2 0 C ，在强制条件下，岩石试样最大的吸水质量与烘干 岩石试件质量之比，以百分率表示
可分为干密度、饱和密度和天然密度
相互之间如何换算？
一、岩石的技术性质
（3)孔隙率：岩石的孔隙率是指孔隙体积占总
体积的百分率
如何推算孔隙率公式？
n----岩石料的孔隙率
V0-----岩石的孔隙体积（cm3）。
一、岩石的技术性质
2） 吸水性：
（1）吸水率:20 ℃± 2 ℃和大气压状态下，是岩石在规定条件下，岩
p T0241-1994 坚固性试验：石料经多次饱和硫酸盐溶液 浸泡与干燥作用后，测定试样质量损失的变化。(指标： 质量损失率)
想一想
1、孔隙率与真实密度、毛体积密度有何关系？ 2、干燥状态、饱和状态下的毛体积密度有何关系？
（一）石料的技术性质—力学性质
技术指标：单轴抗压强度、单轴压缩变形、劈裂强度、抗 剪强度、点荷载强度和抗折强度，以及抗压碎、 抗冲击、抗磨光和抗磨耗等性能。
《道路工程材料》课程教学大纲
《道路工程材料》课程教学大纲课程英文名字：课程编号：021030080总学时及其分配：32学时，授课学时：24，实验学时：8,线上学时0。
实践周数：无。
学分数：2学分适用专业：交通工程专业任课学院、系部：能源学院、交通工程系一、课程简介《道路建筑材料》是道桥工程专业的基础专业课程。
其主要任务是通过对本课程学习,使学生掌握砂石材料的技术性质和矿质混合料的组成设计，石灰、水泥和沥青的生产工艺、组成、技术性质和技术标准，水泥混凝土和沥青混合料的技术性质、技术标准和组成设计，钢材的分类、技术性质和桥梁建筑用钢等基本内容，同时为后续课程的学习打下必要基础。
二、课程教学的目标。
学生学习本课程后，应达到以下基本目标：1、了解道路和桥梁建筑中常用的材料（如：石灰、水泥和沥青）的产源和生产工艺对材料性能的影响，合理的选用、保管及运输；2、了解各种材料的技术性质和检验方法，存在的问题和改善途径；3、掌握各种材料内部组成结构和其技术性能之间的关系；4、熟练掌握矿质混合料的组成设计方法，水泥混凝土的组成设计方法和热拌沥青混合料的配合比设计方法。
三、课程教学的基本内容及教学安排（一）绪论1、教学内容和教学要求教学内容⑴介绍的本课程的研究的内容和任务；⑵建筑材料在路桥工程中的作用及应具备的性质；⑶道路建筑材料的检验方法和技术标准；⑷道路建筑材料质量的变异与控制。
教学要求⑴了解本课程研究的内容，建筑材料在路桥工程中的作用及应具备的性质；⑵道路建筑材料的检验方法和技术标准；⑶道路建筑材料质量的变异与控制。
重点、难点：材料的性质与检验方法。
2、能力培养要求：通过本单元的教学，要求学生明确该课程的基本知识，了解该课程基本框架。
（二）砂石材料1、教学内容和教学要求教学内容：⑴石料的技术性质和要求；⑵粗集料的技术性质；⑶细集料的技术性质；⑷矿质混合料的级配理论和级配范围曲线。
教学要求：⑴了解石料、粗集料和细集料的技术性质；⑵掌握矿质混合料的级配理论和级配范围曲线的绘制；⑶熟练应用数解法和图解法进行矿质混合料的组成设计。
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砂石材料分类
主要内容
◇ 石料与集料的技术性能 ◇ 矿质混合料的级配理论 ◇ 矿质混合料配合比设计方法
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砂石材料分类
☆按来源分类 ① 天然砂石材料：卵石、砾石、漂石；砂(海砂、河砂、山砂等) ② 人工轧制的砂石材料：块料、碎石集料图 ③ 工业冶金矿渣集料：钢渣、高炉渣、煤渣、粉煤灰等 ☆按成岩条件 ① 岩浆岩：花岗岩、辉绿岩、玄武岩 ② 沉积岩：石灰岩、砂岩 ③ 变质岩：片麻岩、石英岩、大理岩
m1 m2 100% m1
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双筒式磨耗仪示意图
① 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 ③ 石料间相互作用，不同性质石料的磨耗率相差不大
22
搁板式磨耗仪示意图
① 省时：15min左右 ② 使石料受到更严峻的冲击、 剪切、摩擦作用，石料级差大 ③ 试样级配较符合路用状况
表观密度体积
毛体积密度体积
14
各档集料的密度与吸水率
集料编号 粒径范围(mm) 毛体积相对密度 表观相对密度 吸水率(%) 1# 2# 3# 5# 20~25 15～20 5~15 0～ 3 2.738 2.730 2.769 2.613 2.756 2.756 2.809 2.613 0.6 0.6 0.5
图1-2 石料抗压强度试件
② 桥梁试件: 200×200×200 mm立方体
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影响石料抗压强度的因素
道路用石料抗压强度试件 内因：材料的矿物成分 结构和构造 外因：试件尺寸 加荷速率 湿度等
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2、磨耗率
定义：石料抵抗撞击、摩擦综合作用的能力 ① 双筒式（狄法尔法）: 50块石料（50~75mm），质量 5000g左右，转速30~33r/min，转10,000转（5.5~5.0h） ② 搁板式（洛杉矶法）:试样为~5000g有级配的集料，钢 球12个φ48mm，~5000g。转速30~33r/min，转500转 磨耗率计算公式： Qab＝
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岩石的技术性质
物理性质 物理常数：密度（真实密度、毛体积密度）、孔隙率
吸水性：吸水率、饱水率
抗冻性：坚固性 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、摩擦综合作用的能力
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第二节 集料
集料：大小不同粒径的矿质颗粒 粗、细集料
的集合料（混合体、松散体）
粗集料 —— 粒径d＞4.75mm（ ＞2.36mm） 细集料 —— 粒径d≤4.75mm（≤2.36mm）
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第一节 石料（岩石）
岩石的物理性质 岩石的耐久性 岩石的力学性质
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二、岩石的物理性质
1. 物理常数 石料体积组成示意图
⑴ 密度：
m t vs （真实体积 vs —矿物实体体积） ① 真实密度
m ② 毛体积密度 h v v v s n i
表观密度 h
(毛体积 vs +vn+vi—含闭口与开口孔隙)
压缩型碎石机
弹簧圆锥式碎石机 圆锥式碎石机
辊式碎石机 旋盘式碎石机 液压圆锥式碎石机
破碎机械 冲击型碎石机
反击式碎石机 锤式碎石机
联合碎石设备
集料整形
不同粒径的碎石集料
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碎石集料
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集料堆放
场地硬化问题
一、集料的物理性质
1. 物理常数 集料的体积组成
⑴ 密度
① 表观密度、毛体积密度
ms ② 堆积（装填）密度 f vs vn vi vv
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细集料密度测试
m （表观体积 vs ＋ vn —含闭口孔隙） vs vn
⑵ 孔隙率： Pv
vn vi (1 h ) 100% V t
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岩石体积组成示意图
V0 V
Vi Vn Vs
开口孔隙 闭口孔隙 矿物实体 m0 M mS
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石料体积示意图
V0 m0 M mS
工程集料
≤0.075mm、0~5mm（0~3/3~5mm） 5~10mm（5~15mm）、10~15mm、（10~20mm） 20~40mm、……
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公路用石料开采与集料加工
矿山
开采
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人工集料的生产工艺
轧制设备 振动喂料 鄂式粗破
筛选设备 反击式细破
筛分
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破碎机械分类
复摆颚式碎石机 颚式碎石机 旋回式碎石机 简摆颚式碎石机
1、抗冻性试验法（直接冻融法）
冻融循环：-15℃冰冻4h←→常温融解）
循环若干次（15、25、50次等）
◇质量损失 ◇强度损失：强度降低不大于25％，耐冻系数＞0.75 ② 坚固性试验法（硫酸钠Na2SO4结晶、体积涨大）
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冻融前后石料状态
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三、岩石的力学性质
1、抗压强度
① 道路试件: 50×50×50 mm立方体 φ50×H 50mm的圆柱体
颗粒之间的 空间体积
堆积（松装）密度——按自由下落方式装样 振实（紧装）密度——振动方式装样 捣实密度——捣实方式装样
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孔隙：矿物之间的空间—Vn+Vi
空隙：集料颗粒之间的空间—Vv
Vv 空隙
Vi
V0
开口孔隙
闭口孔隙 矿物实体
m0
M mS
颗粒之间的 空间体积Vv
V
Vn Vs
集料体积组成示意图
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道路工程材料的主要类型
面层：沥青混合料、水泥混凝土、碎（砾）石、块石
基层：碎（砾）石、半刚性材料、沥青稳定碎石
垫层：碎（砾）石、半刚性材料
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道路工程材料的研究内容
材料基本组成与结构 材料的技术性质
材料的组成设计
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本节课内容
石料（岩石）的技术性质（第一节）
集料的技术性质（第二节）
集料的级配组成（第三节）
矿粉
2.713
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2. 吸水性
定义：岩石吸入水分的能力 ① 吸水率：常温（20±2℃）、标准大气压（101.325kPa)
② 饱和吸水率：常温、真空抽气（2.67 kPa）
最大吸水质量 吸水率（饱和吸水率）＝ 干燥试样质量
含水率：材料在天然状态下的含水率
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二、岩石的耐久性－抗冻性
定义：岩石能经受反复冻融而不破坏，并不严重降低岩石 强度的能力
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路面材料：砂石材料和结合料
砂石材料性能的影响不可忽视
砂石材料是天然材料
砂石材料具有很强的地域性（地方性）
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天然砂
4
料源
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上节课内容
概述 道路工程材料类型 研究内容 石料与集料 研究内容
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道路工程材料的主要类型
• 道路工程结构（面层、基层、垫层）用材料
面层 基层 垫层
土基（路基）