第1章石料和集料

石英岩
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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。
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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
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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%。
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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
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1.1.2 石料：小结
造岩矿物是构成石料的基础，不同矿物会 影响岩石各种性能；
岩石的形成过程是决定石料性能表现的核 心因素之一；
而岩石的结构与构造则是决定石料性能表 现另一核心因素.
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1.1.3 石料——技术性质
物理性质 力学性质 耐久性 化学性质
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1.1.3 石料——物理性质：密度
真实密度：单位石料实体体积 （不包括开口孔隙和闭口孔隙 体积在内）的石料质量。
t

ms Vs
t：石料的真实密度，g/cm3
ms：石料矿质实体质量，g Vs ：石料矿质实体体积，cm3
测试方法：密度瓶法。
课后作业：参阅《公路工程岩
石试验规程》T 0203-2005 密 度试验相关内容，掌握采用密 度瓶法进行岩石密度测试的方
石灰岩
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1.1.2 石料——岩石类型：沉积岩
砂岩（sandstone）：由
石英颗粒和黏土（沙粒含 量超过50%）组成，结构 稳定，通常呈淡褐色或红 色，主要含硅、钙、黏土 和氧化铁。砂岩的性能很 大程度上取决于胶结物种 类，硅质砂岩致密、坚硬 耐久，耐酸，性能接近于 花岗岩，可用于各种构造 物；钙质砂岩质地较软， 易于加工，常用来石雕制 品；而粘土类砂岩性能较 差，易风化。
水中称量法适用于除遇水崩解 、溶解和干缩湿胀外的岩石；
蜡封法适用于不能够用量积法 及水中称量法的各类岩石。
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1.1.3 石料——物理性质：密度
以水中称量法为例，介绍毛体积密度的试验步骤： 5.1 测天然密度时，应取有代表性的岩石制备试件并称量；测干密度时，将试
件放人烘箱，在105℃-110℃下烘至恒量，烘干时间一般为12h-24h。取出试 件置于干燥器内冷却至室温后，称干试件质量。 5.2 将干试件浸人水中进行饱和，饱和方法可依岩石性质选用煮沸法或真空抽 气法。试件的饱和过程和称量，应符合本规程T 0205相关条款的规定。 5.3 取出饱和浸水试件，用湿纱布擦去试件表面水分，立即称其质量。 5.4 将试样放在水中称量装置的丝网上，称取试样在水中的质量（丝网在水中 质量可事先用珐码平衡）。在称量过程中，称量装置的液面应始终保持同一高 度，并记下水温。 5.5 本试验称量精确至0.01g。
课后作业：参阅《公路工程岩石试验规程 》T 0204-2005 毛体积密度试验相关内 容，掌握量积法、蜡封法。
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1.1.3 石料——物理性质：密度
孔隙率：石料全部孔隙体积占整个石料体积的百 分率。(不能实测，可以通过密度换算)
n=(1-ρh/ ρt )*100
ρt :石料的真实密度，g/cm3 ρh：石料的毛体积密度（干密度），g/cm3
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1.1.3 石料——技术性质：物理性质
物理性质
岩石学简易鉴定
物理常数
吸水性
硬度
密度
孔隙率
吸水率
饱水率
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1.1.3 石料——物理性质：硬度
硬度定义：矿物硬度是指矿物抵抗刻划、压入或研磨能力的大小。它 是矿物物理性质中比较固定的性质之一，因而也是矿物的一个重要鉴 定特征；
测试方法：在矿物的肉眼鉴定工作中，通常采用刻划的方法来测定被 鉴定矿物的硬度。度量时，采用下列10种矿物的硬度构成的摩氏硬度 计作为硬度等级标准；
进行硬度鉴定。
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1.1.3 石料——物理性质：密度
密度定义：一定条件下物体单位体积的质量；
= m
VT
闭口孔隙
开口孔隙
密度的常用量纲有 g/cm3 、 g/ml、kg/L，以及kg/m3，其中 kg/m3与前三者相差1000倍；
由于石料上总会分布一些孔隙，而且这些孔隙还分为封闭在内部的 闭口孔隙和与外部相通的开口孔隙，当这些考虑孔隙的范围不同， 则密度会有不同类型.
意义：通过石料的孔隙率和吸水性等性能指标，判断石料耐久 性的状态.
铁矿等。 由一种或两种以上的矿物组成各类不同的岩石。
典型造岩矿物形成的岩石： ——多种矿物（长石、石英等）组合形成的花岗岩； ——单一矿物（方解石）形成的石灰石、大理石.
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1.1.2 石料——岩石学特征：造岩矿物.
不同造岩矿物由于成分和结构不同，具有不同的特征： —定—；石英成分SiO2，属浅云色母矿物，其质地最为坚硬且稳 ——长石成分为结晶的方铝解硅石酸盐，是地壳中最为丰富的 矿——物云，母颜为色结偏晶浅的多、样白片，石云状质英石含地水坚铝硬硅。酸盐，无色透明至黑
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1.1.3 石料——物理性质：吸水性
吸水性：在规定条件下石料吸入水分的能力，该能力可采用石 料的吸水率和饱和吸水率来表示： 吸水率——石料最大吸水质量与干燥石料质量之比。 饱和吸水率——在强制条件下（如煮沸、真空抽气等）石料最 大吸水质量与干燥石料质量之比。
饱水系数：定义为吸水率与饱和吸水率的比值。显然同一石料 的饱水率大于吸水率，饱水系数在0.5-0.8。该值越大，说明常 压下岩石吸水后留余的空间有限，岩石越容易被冻胀破坏，抗 冻性差。
凝灰岩
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1.1.2 石料——岩石类型：沉积岩
形成：由母岩（主要是岩浆岩 、变质岩等）在地表风化剥蚀 产生的物质，经地质搬运、沉 积，再经硬结成岩作用后，最 终形成岩石。
沉积岩特点：因一些沉积岩具 有层理结构而各向异性，所以 其性能表现具有方向性。密度 相对较小、力学性能相对于深 成岩较差。
片麻岩
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1.1.2 石料——岩石类型：变质岩
大理岩（marble）:又称大 理石，因在中国云南省大理 县盛产这种岩石而得名。由 碳酸盐岩经区域变质作用或 接触变质作用形成。主要由 方解石和白云石组成，此外 含有硅灰石、滑石、透闪石 、透辉石、斜长石、石英、 方镁石等。具粒状变晶结构 ，块状（有时为条带状）构 造。 颜色丰富，白色
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1.1.2 石料——岩石分类
岩石分类
形成条件件
岩岩
沉沉
变
浆浆
积积
质
岩岩
岩岩
岩
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1.1.2 石料——岩石类型：岩浆岩
形成：由火山喷发出的岩浆冷凝而形成岩石。由于喷发后冷却过程的不同， 岩浆岩又可分成深成岩、喷出岩和火山岩三种。
岩性特点： ——由于深成岩位于岩浆底部，冷却缓慢，形成的结构致密，具有密度大、 力学性能好的特点； ——位于地表的喷出岩由于冷却速度较快，形成非结晶状态的玻璃质结构； ——喷向高空而急剧冷却形成的火山岩具有多孔的玻璃体构造，表现出密度 小、质轻的特点。
典型的岩浆岩代表：花岗岩、玄武岩、凝灰岩等。
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1.1.2 石料——岩石类型：岩浆岩
花岗岩
玄武岩
凝灰岩
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1.1.2 石料——岩石类型：岩浆岩
花岗岩(Granite)：岩浆在 地表以下冷却凝固形成的 火成岩，主要成岩矿物是 长石和石英。因花岗岩具 有质密坚硬的特点，是所 有岩石中力学性能最高的 岩石种类。另一方面，由 于花岗岩是深成岩，常能 形成发育良好、肉眼可辨 的矿物颗粒，可形成众多 花色，成为当今最具装饰 效果的天然石材.
典型变质岩代表：石英岩、片 麻岩、大理岩等。
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1.1.2 石料——岩石类型：变质岩
石英岩
大理岩
片麻岩
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1.1.2 石料——岩石类型：变质岩
石英岩(quartzite): 主 要矿物为石英，含有云 母类矿物及赤铁矿、针 铁矿等。 石英岩是一种
主要由石英组成的变质 岩（石英含量大于85％ ），是石英砂岩及硅质 岩经变质作用形成。石 英岩结构均匀致密，强 度较高，十分耐久，但 因硬度大，加工困难。
色，云母具有层理结角构，闪含石量高时会降低岩石的强度；
——方解石是碳酸钙，呈白色，强度中等，易溶于含二 氧化碳的水中；
——白云石是结晶碳酸钙镁的复盐，呈白色或灰黑色， 物理性质与方解石相近；
——角闪石是结晶的铁长、石镁硅酸盐，颜色暗绿、棕色或 黑色，属暗色矿物。其质地坚固，强度高，耐久，韧性 大。特征相近的有辉石和橄榄石.
页岩
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1.1.2 石料——岩石类型：变质岩
形成：变质岩是岩浆岩和沉积 岩经过地质上的变质作用（地 壳内部高温、高压、炽热气体 渗入等）而形成的岩石。
变质岩特点：不仅受原生岩石 的影响，更与变质条件和变质 程度有关。如石灰岩受到高压 和重结晶作用而形成大理岩、 由砂岩变质形成的石英岩等， 都较原有岩石更加坚固耐久； 而由花岗岩变质形成的片麻岩 因形成片状层理结构而性能变 差。
典型沉积岩代表：石灰岩、砂 岩、页岩等。
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1.1.2 石料——岩石类型：沉积岩
石灰岩
砂岩
页岩
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1.1.2 石料——岩石类型：沉积岩
石灰岩（Limestone）： 是以方解石矿物为主要成 分的碳酸盐岩。有时含有 白云石、粘土矿物和碎屑 矿物。石灰岩结构有散粒 、多孔和致密等类型。硬 度一般，与稀盐酸反应剧 烈。强度较小的石灰岩主 要用作石灰、水泥的生产 原料，而致密型硅质石灰 岩由于有一定的硬度和强 度，可用于结构体。
《道路建筑材料》
第一章 砂石材料（石料与集料）
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主要内容
1.1 第一节 石料 1.2 第二节 集料 1.3 第三节 矿质混合料组成设计
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第一节 石料
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1.1.1 石料——引言
石料定义：是天然岩石经机械加工或者直接开采得到的具 有一定形状和尺寸的石料制品。
石料是一种最古老、最原始的筑路架桥材料：
应用案例：黄铁矿能够轻微刻伤正长石，但不能刻伤石英（这表明黄 铁矿的硬度在6-7之间），而本身却能够被石英轻易刻伤（表明黄铁矿 硬度在6-6.5之间）。
实用测试方法：在实际的野外工作中，用摩氏硬度计中的矿物作为对
比标准不够方便。因此，常借用指甲（硬度大于2），铜具（硬度3），
小刀（硬度5-5.5）、瓷器碎片（硬度6-6.5）来代替标准硬度的矿物
砂岩
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1.1.2 石料——岩石类型：沉积岩.
页岩（Shale）：是一 种典型的沉积岩，成分 复杂，呈现薄页状或片 层状节理，主要是由黏 土沉积经压力和温度形 成的岩石，其中混杂有 石英、长石的碎屑以及 其他化学物质。由于易 形成层间解离，硬度低 ，抗风化能力弱，一般 不用于承重结构，而作 为生产陶粒的原料。
思考题：岩石密度计算公 式的由来。
法。
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1.1.3 石料——物理性质：密度
毛体积密度：烘干岩石矿质实 体包括空隙（闭口空隙、开口 空隙）体积在内的单位毛体积 的质量。
ρh=ms/Vh=ms/(Vs+Vn+Vi)
测试方法：量积法、水中称量 法和ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ封法。
量积法适用于能够制备成规则 试件的岩石；
花岗岩
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1.1.2 石料——岩石类型：岩浆岩
玄武岩(basalt)：是一种基性 喷出岩，SiO2含量变化于 45%～52%之间，主要成岩 矿物是长石、辉石及橄榄石 等。玄武岩的颜色常见多为 黑色、黑褐或暗绿色。因其 质地致密，体积密度为2.8～ 3.3g/cm3，比一般花岗岩、 石灰岩、沙岩、页岩都大。 玄武岩致密、抗压强度很高 ，可达300MPa以上。由于 同时兼顾了高强和中性偏碱 性的特点，玄武岩是拌合沥 青混合料的优质材料.