第一章 石料及集料
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第1章石料和集料
石英岩
21
1.1.2 石料——岩石类型：变质岩
片麻岩（gneiss）:是一种
程度深变质岩，具有片麻状 构造或条带状构造，有鳞片 粒状变晶，主要由长石、石 英、云母等组成，其中长石 和石英含量大于50%，长石 多于石英（如果石英多于长 石，就叫做“片岩”而不再 是片麻岩） 。其结构致密
坚固，是良好的建筑石材。
4
1.1.1 石料——引言
石料主要内容
岩石学特征
技术性质
造
岩
岩
石
矿
分
物
类
典
物
力
型
理
学
岩
性
性
石
质
质
耐
化
久
学 性
性
质
5
1.1.2 石料——岩石学特征：造岩矿物
造岩矿物：是具有一定化学成分和结构特性的天然
化长合石物、或 云花单 母岗质 、岩， 角简闪称石矿、物方。解主石要、造白岩 云汉矿 石白物 、玉： 石石 膏英 、、 黄
玄武岩
备注：根据岩石SiO2含量，岩浆岩可分
为四大类：超基性岩：SiO2＜45%；
基性岩：SiO2=45～52%；中性、碱
性岩：SiO2=52～65%；酸性岩：
SiO2＞65%。
12
1.1.2 石料——岩石类型：岩浆岩.
凝灰岩（tuff）：是一 种火山碎屑或火山灰聚 集而成的岩石，成岩矿 物主要是石英和黏土。 其组成的火山碎屑物质 50%以上是直径小于2 毫米的颗粒，外貌疏松 且多孔，粗糙且有层理 ，颜色多样。用途之一 是作为生产水泥的原料.
（汉白玉）和灰色大理岩居
多，是良好的建筑装饰材料 。
大理岩
23
第一章_石料与集料
(2) 饱水率： 在常温（20℃〒2℃）真空（残压2.67kPa） 条件下，石料试件吸水饱和时吸收水的质量占干 燥质量的百分率。 在常压时，水分并非充满孔隙。当抽真空后， 内部空气基本被排除，水充满孔隙。 饱水率更能有效地反映岩石微裂纹的发育程 度，可用来判断岩石的抗冻和抗风化等性能。
3.耐候性
b.狄法尔试验法
将石料破碎后过筛，选出50～75mm的试样 50〒2块，共约5kg，分两份，分别洗净烘干， 装入狄法尔磨耗机的两圆筒中，以30～33r/min 的转速转动10000转，通过2mm筛孔（碎石)或 2.5mm筛孔（砾石），计算质量损失百分率。
两种方法的比较：
狄法尔法采用单一粒径，而洛杉矶法采用
b、表观密度（视密度）
矿质实体体积+ 闭口孔隙体积
指在规定条件下，烘干石料单位表观体积的质量，
a
m V V
s s
n
或
ms a ( )w ms m1
式中：ρa——石料的表观密度，ｇ／ｃｍ３； ｍs、Ｖs——意义同前；m1试样在水中的质量 Ｖn——石料闭口孔隙的体积，ｃｍ３。
c.毛体积密度ρh
第一章 石料与集料
本章主要内容
第一节 石料 岩石的物理、力学性质及技术标准 第二节 集料 集料的物理、力学性质及技术标准 第三节 矿质混合料的组成设计 矿质混合料的级配、配合比设计方法
本章内容要求
• 理解石料与集料主要技术性能及主要评价方法与评价指 标 • 了解集料的级配概念和相关理论 • 掌握矿质混合料的配合比设计方法 • 参考资料：《土木工程材料》陈志源 《道路建筑材料》严家伋 《道路建筑材料》孙凌 《公路工程集料试验规程》
第二节 集
料
• 重点内容：集料的基本状态参数、集料的抗压 强度、磨耗值、冲击值 • 难 • 要 点：集料的物理常数 求：集料的基本状态参数 掌握集料的力学性质
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。
第1章石料与集料.
第二节 集料
二、集料的物理性质
2、集料的级配
级配是指集料中个中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，级配设计也是水泥混凝土及沥青混合料配合比设计的重要组 成部分。
集料的筛分试验确定。粗集料：对水泥混凝土用粗集料可采用 干筛法筛分，对沥青混合料及基层用粗集料必须采用水洗法；细集 料：对水泥混凝土用细集料可采用干筛法，如果需要也可采用水洗 法筛分；对沥青混合料及基层用细集料必须用水洗法筛分。
第一节 石料
一、石料的岩石学特性
2、岩石的分类
（1）岩浆岩：是岩浆冷却形
成的岩石。根据冷却条件不同 又分为深成岩、喷出岩及火成 岩三类。
（2）沉积岩：是由母岩（岩
浆岩、变质岩和早已形成的沉 积岩）在地表经风化剥蚀而产 生的物质，经过搬运、沉积和 硬结成岩作用而形成的岩石， 因其多数是经过水流搬运、沉 积而成，又称为水成岩。
第一节 石料
四、石料的技术标准
第一节 石料
五、石料种类
道路路面建筑用岩石制品：包括直接铺砌路面面层用的整齐块石、半 整齐块石和不整齐块石三类；用作路面基层用的锥形块石、片石等。 各种岩石制品的技术要求和规格简要分述如下：高级铺砌用整齐块石
、路面铺砌用半整齐块石、铺砌用不整齐块石、锥形块石。 桥梁建筑所用岩石主要制品：片石、块石、方块石、粗料石、镶面石
水泥混凝土 沥青混合料 中粗细集料 中粗细集料 的分界尺寸 的分界尺寸
4.75mm 2.36mm
粒径小
第二节 集料
二、集料的物理性质
1、物理常数 （1）密度 包括：表观密度、毛体积密度、表干密度及堆积密度。
①表观密度、毛体积密度和表干密度
道路建筑材料_申爱琴_授课教案幻灯片第1章石料与集料(1)
道路建筑材料·石料与集料
a）连续型密集配
b）连续型开级配
c）间断型密集配
道路建筑材料·石料与集料
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。
道路建筑材料·石料与集料
冲击值 ( LSV ) 3. 3.冲击值 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 层用集料非常重要。 磨耗值 ( AAV ) 4. 4.磨耗值 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。
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、 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 在结构层或混合料中，粗集料起骨架作用，其性能用压碎值、 等指标表示。 磨光值、磨耗值和冲击值 磨光值、磨耗值和冲击值等指标表示。 以粗细两种类型的集料分别提出各自的技术要求。 岩石集料的技术要求： 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。
100 单位(mm) 0.075 80 63 0.315 50 0.63 40 31.5 1.25 25 5 20 10 16
0.16
2.5
——返回
道路建筑材料·石料与集料
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 2.表干密度：
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。
青岛理工大学（临沂） 土建工程系
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。
青岛理工大学（临沂）
土建工程系
天然砂 石 屑
土建工程系
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
青岛理工大学（临沂）
土建工程系
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
青岛理工大学（临沂） 土建工程系
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
青岛理工大学（临沂）
土建工程系
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
土建工程系
磨耗率计算公式：
m1 m 2 Qab＝ 100% m1
第一章 石料与集料
1.桥涵用块状石料
料石
毛石
2.公路路面铺砌用块状石料
方块石 条石 拳石（弹石） 锥形块石
第一章 石料与集料
1.2 集料
1.2
集 料
集料定义：是由不同粒径矿质颗粒组成的混合料。 包括天然砂、人工砂、卵石、碎石、工业冶金矿渣。 集料形成过程分为卵石（又称砾石）和碎石； 根据粒径大小的不同，分为粗集料和细集料。
闭口孔隙体积）,cm 。
将式（1.1）和式（1.3）代入式（1.4）可得式（1.4'）， 即采用石料的真实密度和毛体积密度计算其孔隙率。
h n (1 ) 100% t
n——石料的孔隙率，%；
（1.4'）
t ——石料的真实密度，g/cm3；
h ——石料的毛体积密度，g/cm3。
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。
第一章 石料与集料
本章主要内容与目的
阐述石料与集料的岩石学特性、物理力学性能、 耐久性的评价方法和评价指标；介绍集料的级配理 论、矿质混合料配合比设计方法和集料的工程应用。
通过学习，要求学生掌握石料和集料的技术性质
和技术标准，了解级配理论和矿质混合料组成设计
方法。
1.1
石 料
料石
毛石
2.公路路面铺砌用块状石料
方块石 条石 拳石（弹石） 锥形块石
第一章 石料与集料
1.2 集料
1.2
集 料
集料定义：是由不同粒径矿质颗粒组成的混合料。 包括天然砂、人工砂、卵石、碎石、工业冶金矿渣。 集料形成过程分为卵石（又称砾石）和碎石； 根据粒径大小的不同，分为粗集料和细集料。
闭口孔隙体积）,cm 。
将式（1.1）和式（1.3）代入式（1.4）可得式（1.4'）， 即采用石料的真实密度和毛体积密度计算其孔隙率。
h n (1 ) 100% t
n——石料的孔隙率，%；
（1.4'）
t ——石料的真实密度，g/cm3；
h ——石料的毛体积密度，g/cm3。
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。
第一章 石料与集料
本章主要内容与目的
阐述石料与集料的岩石学特性、物理力学性能、 耐久性的评价方法和评价指标；介绍集料的级配理 论、矿质混合料配合比设计方法和集料的工程应用。
通过学习，要求学生掌握石料和集料的技术性质
和技术标准，了解级配理论和矿质混合料组成设计
方法。
1.1
石 料
第一章 石料与集料
第一章石料与集料河南城建学院《道路建筑材料》课时授课计划课题：砂石材料的技术性质目的要求：1、描述岩石的各种性能2、掌握岩石的技术性质。
重点和难点：重点：密度、表观密度、毛体积密度的异同点难点：在体积状态上的区别编写教师：朱凯§1—1砂石材料的技术性质砂石材料包括石料、集料、矿质混合料一、岩石技术性质一）物理性质 1．与质量相关1）密度：在规定条件下（干燥、试验温度20℃）下烘干石料单位矿质实体体积的质量。
2）表观密度：在规定条件下，石料单位表观）体积（矿质实体+闭口孔隙）的质量。
3）毛体积密度：在规定条件下，烘干石料单位体积（包括孔隙在内）的质量。
相同点：m体积 不同点～体积 ： V=V s +V n + V io = V n + V i※ ：某桥梁用石料如何计算：ρt 、ρt ＇、ρh 从m →体积→计算不含水溶性石粉—蒸馏水测定（方法）V s —置换法含水溶性石粉—用高沸点有机溶剂如煤油。
V s +V n —吊篮法规则的：用精密量具量取 V s +V n + V i不规则的：蜡封法，静水称重法 4）孔隙率：孔隙所含比例，n=%100)1(%1000⨯-=⨯th V V ρρ※ A 、孔隙率的意义即干什么用→致密程度B 、孔隙率对材性的影响 P ↑，ρ？P ↑，P 0？C 、孔隙特征 开口，封闭粗大，连通 吸水性强度抗冻性，耐水性……2．与水有关一滴水 从外观判断：（1）亲（2）增 注：界限→90 从夹角（湿润角）：≤90亲 ＞90增（1） 某材料 （2）1）、吸水性：在室内常温（20±2）℃和常压条件下，石料试件最大吸收水分的性质 2）、吸湿性：潮湿空气中，吸收水分的性质 3）、饱水性：常温（20±2）℃和真空（真空度为20mmHg ）条件下，石料试件最大吸收水分的性质相同点：吸水→吸多少水 不同点：：水哪来的水、 空气、水指标：吸水性→吸水率，率→比例→分式→分子，分母→水？吸湿性→含水率，率→比例→分式→饱水性→饱水率，率→比例→分式→ 吸水率 W 质=m 水m 干W 体=V 水/V 0 提示：什么情况下用W 质式W 体，例：海绵和砼 含水率，W 含=m 水/m 干，问会有体积含水率吗？ ↓ 湿度3．耐候性：石料抵抗在自然因素作用的性能。
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。
道路项目工程材料之石料与集料
V0 Vi Vn
Vs
开口孔隙 闭口孔隙
矿物实体
m0 M
mS
1.1 石料
二、石料的物理性质
1 物理常数
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。
a
ms Vs Vn
V0 Vi Vn
a —石料的表观密 g/c度 m3V;，
VmSs— —石 石料 料矿 矿质 质实 实体 体的 的 cg;m体 质 3；积 量， ， Vs
变质岩——片理状岩、块状岩
1.1 石料
二、石料的物理性质
物理常数 吸水性 抗冻性
1.1 石料
二、石料的物理性质
1 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。
V0 Vi Vn
V
Vs
开口孔隙 闭口孔隙
矿物实体
m0 M
mS
图1-1 石料组成部分的质量与体积关系示意图
② 桥梁试件:70×70×70 ±2 立方体
图1-2石料抗压试件
1.1 石料
三、石料的力学性质
1 石料的抗压强度 对试件饱水处理后施加荷载直至破坏。
R P A
影响因素
P——试验时石料试件破坏的极限荷载，N A——石料试件的受力截面积，2
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
KR2 10% 0 R1
m2 —冻融试验后烘干试质样量的，g
K—冻融循环后石料系的数% 耐，冻
R1 —试验前石料试件抗的压饱强水度 M， Pa； R2 —冻融循环作用后试，件石的料饱水抗压M强 Pa。 度，
1.1 石料
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。
第1章石料与集料
28
二、石料的物理性质
①采用经过规定冻融循环后的质量损失百分率表征其抗 冻性。 质量损失百分率：试验前后烘干试件的质量之差除 以试验前烘干试件的质量。常要求质量损失≤5%。 ②抗冻性亦可采用耐冻系数表示。 经若干次冻融循环后的石料试件抗压强度与未经冻 融的石料试件抗压强度比值称为耐冻系数。>0.75 ③抗冻性指标：块状试件经饱水状态在-15℃的条件下， 按书表1—1中所列要求冻融循环次数后，无明显的缺损 (包括：裂缝、缺角、掉边、表面松散等现象)，同时耐 冻系数大于0.75者，则认为抗冻性合格。冰冻地区建桥 石料应符合抗冻性指标。
29
二、石料的物理性质
材料的抗冻性好坏取决于材料的孔隙率大小、孔 结构特征(开口孔、闭口孔及形状大小)和充水程 度。
30
二、石料的物理性质
2. 坚固性试验法：硫酸钠侵蚀法 将烘干并已称量过的规则试件，浸入饱和的硫酸钠溶 液中经20h后，取出置于105 ± 5℃的烘箱中烘4h。 然后取出冷却至室温，这样作为一个循环。从第2个 循环起，浸泡和烘烤时间均为4h。 如此重复5个循环后，最后用蒸馏水沸煮洗净，烘干 至恒重称量其质量，计算质量损失率。
25
二、石料的物理性质
饱水率：石料在常温、真空抽气下最大的吸水质 量占烘干(105 ± 5℃干燥至恒重)石料质量的百 分率。公式同吸水率。 吸水率<饱水率 当真空抽气后，占据石料孔隙内部的空气被排出， 当恢复常压时，则水较容易进入具有稀薄残压的 石料孔隙中，此时水分几乎充满开口孔隙的全部 体积，所以，饱水率较吸水率为大。
36
二、集料的物理性质
（3）堆积密度 装填密度根据装样方法的不同可为松装密度、振实密度和 捣实密度。
ma a VS Vn Vi VV
石 料 与 集 料(一)
第一章
砂石材料
岩石圈
包 括 地 壳 和 地 幔 的 顶 部
第一节
石
料
道路建筑材料· 石料与集料
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。
石 料
岩石学特 性
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。 岩石分类：根据成岩条件分为－－岩浆岩、 沉积岩、变质岩
d
2) 抗渗标号 材料在一定条件下所能承受 的最大水压力，Mpa（常用）
影响因素：孔隙率、孔径、孔的连通性
3、抗冻性 材料在水饱和状态下能经受多次冻 融循环作用而不破坏，强度又不显著降低的 性质 冻坏原因：温差应力 水结冰体积膨胀9%，产生很大内应 力 表示方法：抗冻标号——材料在一定的条件下 所能承受的最大冻融循环次数。 影响因素：孔隙率、孔特征、孔隙充水程度 材料强度 冻结温度
细粒隐晶质 灰石长 大 石橄榄 灰暗色 气孔状或杏 2.9-3.2 石 仁状 长石 辉石
黑绿色 等粒结晶质
硅质 粘土质 白云质
大 2.8-3.1
200-280
耐久性好
粘土多，抗 冻、耐水差
方解 灰色、浅 石、白 黄深灰 云石
2.0-2.6
20-120
岩石 种类
岩类
矿物
颜色
结构
密度 强度 g/cm3 MPa
（1）深成岩
花岗岩——石英、长石、云母和少量暗色矿物 组成。 抗压强度高（120~250MPa） 孔隙率小 吸水率低 耐磨性好，耐久性高 工程应用：基础、地面、墙面、装饰材料
（2）喷出岩
砂石材料
岩石圈
包 括 地 壳 和 地 幔 的 顶 部
第一节
石
料
道路建筑材料· 石料与集料
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。
石 料
岩石学特 性
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。 岩石分类：根据成岩条件分为－－岩浆岩、 沉积岩、变质岩
d
2) 抗渗标号 材料在一定条件下所能承受 的最大水压力，Mpa（常用）
影响因素：孔隙率、孔径、孔的连通性
3、抗冻性 材料在水饱和状态下能经受多次冻 融循环作用而不破坏，强度又不显著降低的 性质 冻坏原因：温差应力 水结冰体积膨胀9%，产生很大内应 力 表示方法：抗冻标号——材料在一定的条件下 所能承受的最大冻融循环次数。 影响因素：孔隙率、孔特征、孔隙充水程度 材料强度 冻结温度
细粒隐晶质 灰石长 大 石橄榄 灰暗色 气孔状或杏 2.9-3.2 石 仁状 长石 辉石
黑绿色 等粒结晶质
硅质 粘土质 白云质
大 2.8-3.1
200-280
耐久性好
粘土多，抗 冻、耐水差
方解 灰色、浅 石、白 黄深灰 云石
2.0-2.6
20-120
岩石 种类
岩类
矿物
颜色
结构
密度 强度 g/cm3 MPa
（1）深成岩
花岗岩——石英、长石、云母和少量暗色矿物 组成。 抗压强度高（120~250MPa） 孔隙率小 吸水率低 耐磨性好，耐久性高 工程应用：基础、地面、墙面、装饰材料
（2）喷出岩
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石灰岩
砂岩 玄武岩 石英岩
4、矿物的主要化学组成 根据石料组成中二氧化硅成分含量的多少，将石 料分成不同酸碱性集料。 岩石的酸碱性
类型
酸性集料 中性集料 碱性集料
氧化硅含量 代表岩石 （%） ＞65 石英岩
52~65 ＜52 闪长岩 石灰岩
亲水系数
1.06 — 0.79
二、石料的物理性能
石料的物理性能是石料矿物组成、结构状态和特 征的反映，它与石料的技术性质有密切的联系。 1、物理常数 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 混合料配合比设计的参数之一。
m1 m
p
m
m1 m2
——烘干石料在空气中的质量 ——蜡封石料的质量
——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
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
测试方法：量体法、水中称量法、蜡封法
水中称量法
m h w m1 m2
m
m1 m2
——烘干石料在空气中的质量 ——饱水后石料的质量
——饱水后石料在水中的质量
蜡封法
h
m m1 m2
w
m
m1
——烘干石料在空气中的质量 ——饱水后石料在水中的质量
3）毛体积密度
毛体积密度是指在规定条件下，烘干石料矿质实体包括
孔隙（闭口、开口孔隙）体积在内的单位毛体积的质量。
ms h Vs Vn Vi
（1.3）
h
——石料的毛体积密度，g/cm3；
m s ——石料矿质实体的质量，g
V s ——石料矿质实体的体积，cm3
几种代表性造岩矿物
矿物名称
石英 长石
KAlSi3O8、 NaAlSi3O8和 CaAl2Si2O8
化学组成
结晶二氧化硅
外观特征
白色、乳白 色或灰色
特性
质地非常坚硬 质地较石英偏 低，易风化成 高龄土 易解离成片状， 降低岩石的耐 久性、强度 易溶于含二氧 化碳的水中， 被酸分解
常见岩石代表
花岗岩、砂岩 花岗岩
直接开采得到的具有一定形状和尺寸的石料制品。
一、石料的岩石学特性 岩石是指由各种不同的地质作用所形成的天然 矿物的集合体。 造岩矿物-组成岩石的矿物。
1、造岩矿物（矿物）
所谓的造岩矿物是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。 由于各种矿物具有确定的化学组成与特有的结 构构造，对石料的物理力学特性有着不同的影响。
白、浅灰、 结晶铝硅酸盐 红色、青、 暗灰 结晶片状含水 铝硅酸盐 无色透明、 黑色
云母
花岗岩
方解石
结晶碳酸钙
白色
石灰岩
2、岩石的分类
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：火成岩（岩浆 岩）（95%）、沉积岩（～5%）、变质岩（<1%）。 火成岩（岩浆岩）据冷却条件不同分： 深成岩、喷出岩、火山岩
第一章 石料与集料
本章主要内容与目的
阐述石料与集料的岩石学特性、物理力学性能、 耐久性的评价方法和评价指标；介绍集料的级配理 论、矿质混合料配合比设计方法和集料的工程应用。
通过学习，要求学生掌握石料和集料的技术性质
和技术标准，了解级配理论和矿质混合料组成设计
方法。
1.1
石 料
石料定义：指由天然岩石经机械加工制成的，或者由
闭口孔隙体积）,cm 。
将式（1.1）和式（1.3）代入式（1.4）可得式（1.4'）， 即采用石料的真实密度和毛体积密度计算其孔隙率。
h n (1 ) 100% t
n——石料的孔隙率，%；
（1.4'）
t ——石料的真实密度，g/cm3；
h ——石料的毛体积密度，g/cm3。
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、
ms t Vs
（1.1）
t
——石料的真实密度，g/cm3；
ms ——石料矿质实体的质量，g；
v s ——石料矿质实体的体积，cm3。
测试方法：密度瓶法或李氏密度瓶法 磨细——过筛——烘干——冷却 密度瓶法
李氏密度瓶法
m1 密度是指在规定条件下，烘干石料矿质
实体包括闭口孔隙在内的单位表观体积的质量。
ms a Vs Vn
a
ms vs
（1.2）
——石料的表观密度，g/cm3；
——石料矿质实体的质量，g；
——石料矿质实体的体积，cm3。 ——石料矿质实体中闭口孔隙的体积，cm3。
vn
测试方法：水中称量法 浸水饱水——水中称量
m a w m m1
岩浆岩
大理岩
3、常见岩石类型
常见岩石类型
类型 花岗岩 矿物组成 石英、长石、 云母 方解石，少量 白云石、粘土 石英，少量长 石、方解石、 云母等 暗色矿物 结晶氧化硅 色泽较浅 外观色泽 性能 用途
多种色泽，如 结构密实、密度大、 优质石料，广泛用 深青、浅灰、 抗压强高、耐久性 于砌筑、装饰工程 黄、红等 好 和集料 大多呈浅灰色 灰色、白色或 红色 质地细密、坚硬、 抗风化 硅质砂岩密实、坚 硬耐久性好；其它 砂岩性能较差 硬度高、脆性大、 耐久性好 质地坚硬、强度高 砌筑工程、轧制成 集料、烧制石灰 质地坚硬的砂岩用 做建筑材料 作为承重和饰面 材料 砌筑工程
（1）密度
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。
由于石料在组成结构上或多或少存在着孔隙，而孔隙又 分为与外界连通的开口孔隙和与外界不连通的闭口孔隙，所 以石料（包括集料）的密度就有数种不同形式。
1）真实密度
真实密度是指在规定条件下，烘干石料矿质
实体单位真实体积（不包括孔隙体积）的质量。