土木工程材料概述.ppt

n (1 ' f ) 100 't
式中：n ——粗集料的空隙率,％ ； ′t ——粗集料的表观密度，g/cm3 ； ′f ——粗集料的自然（或紧密）堆积密度，g/cm3 。
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2）级配
————指粗集料中各组成颗粒的分级和搭配。 可通过筛析试验来确定。
级配的三参数：① 分计筛余百分率； ② 累计筛余百分率； ③ 通过百分率。
石料磨光值 不小于
42
35
道瑞磨耗值 不大于
14
16
集料冲击值 不大于/%
28
30
精选
30
2.细集料的技术性质
（1）物理常数 ————包括表观密度、堆积密度和空隙率等物理常数，
其含义与粗集料完全相同，但是由于它的粒径较小，测定与 计算的方法稍有不同。 （2）级配 ————各级粒径颗粒的分配情况，可通过砂的筛分试验确定。 筛分试验：将500g试样，置于一套标准筛进行筛分，分别称出
物理性质 力学性质 化学性质
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2
1.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。
（1）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。
三部分组成
矿物实体 闭口孔隙 开口孔隙
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1）密度
——石料在规定条件（105土5℃烘干至恒重，温度20℃） 下，单位实体体积（闭口孔隙+矿质实体的体积）的质量。
分为粗集料和细集料两种。
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集料
粗集料：
在混合料中起骨架作用
（碎石、砾石等）
在水泥混凝土中，粒径＞5mm（以圆孔筛计） 在沥青混合料中，粒径＞2.36mm（以方孔筛计）
细集料：
在水泥混凝土中，粒径＜5mm（以圆孔筛计）
在 （混 天合 然料 砂、中起人填工充砂作和用石屑）在沥青混合料中，粒径＜2.36mm（以方孔筛计）
A0.16） 5 A5
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式中： Mx——细度模数；
A5、A2.5、A1.25、A0.63、A0.316、A0.16 ——
5mm、2.5mm、……、0.16mm各筛累计筛余，％ 。
按细度模数可将砂分为下列三级：
Mx =3.7～3.1为粗砂 Mx =3.0～2.3为中砂 Mx =2.2～1.6为细砂
按照我国现行标准，可采用水煮法和水浸法。
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3.1.2 石料的技术标准
1.石料的技术分级
2.石料的技术标准
根据公路工程对岩石的不同要求， 道路建筑用石料按其技术性质（饱水后 自然界的岩石可划分为四个岩类： 的抗压强度和磨耗率）划分为四个等级：
Ⅰ类——岩浆岩类 Ⅱ类——石灰岩类 Ⅲ类——砂岩和片岩类 Ⅳ类——砾石类
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3.2.2 集料的技术性质 1.粗集料的技术性质
（1）物理性质
1）物理常数
集料的物理常数，要考虑到集料颗粒中的孔隙（开口孔隙 或闭口孔隙），以及颗粒间的空隙。
① 表观密度（简称视密度）
———指在规定条件（105±5℃烘干至恒重）下，单位表观体 积（包括矿质实体和闭口孔隙的体积）的质量。
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（3）粗度
粗度是评价砂粗细程度的一种指标。
指标：细度模数（或细度模量），是各号筛的累计筛余百分率 之和除以100之商。可按下式计算：
Mx
A2.5
A1.25
A0.63 100
A0.315
A0.16
当砂中含有大于5mm的颗粒时，则按下式计算：
Mx
（A2.5
A1.25
A0.63 A0.315 100 A5
第3章 砂石材料
砂石材料是道路与桥梁建筑中用量最大的一种 建筑材料，按照用途不同，砂石材料可以分为石料、 集料和矿质混合料。
3.1 石料 3.2 集料 3.3 矿质混合料
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1
3.1 石 料
3.1.1 石料的技术性质
石料主要指可以加工成一定规则形状的，块石可以直接 用于土木工程建筑。
石料的技术性质
公式：
t
ms vs
M
vs
在空气中称量石料质量， m0=0，ms=M
式中：t——石料的真实密度，g/cm3； ms——石料矿质实体的质量，g； vs——石料矿质实体的体积，cm3。
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2）毛体积密度
——指在规定条件下，石料单位毛体积（矿质实体+孔隙的
体积）的质量。
公式：
h
vs
ms vn
vi
M V
h
vs
ms vn
vi
式中：h——粗集料的毛体积密度，g/cm3； ms——矿质实体质量，g；
vs、vi、vn——分别为粗集料矿质实体、闭口孔隙和开口孔隙 体积，cm3 。
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③ 堆积密度
————将集料装填于容器中包括集料空隙（颗粒之间的）和孔 隙（颗粒内部的）在内的单位体积的质量。
计算公式：
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2）饱水率
——在内常温（20±2℃）和真空（真空度为2.67kPa）条 件下，石料试件的最大吸水质量占烘干石料试件质量的百分 率。
计算方法与吸水率相似，但饱水率＞吸水率。
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（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。
试验方法：抗冻性和式坚中固：性。
1）抗冻性
Qfr——抗冻质量损失率％；
式中：h——石料的毛体积密度，g/cm3；
ms 、vs——意义同前式；
vi——石料开口孔隙的体积，cm3；
vn——石料闭口孔隙的体积，cm3。
V——石料的毛体积，cm3。
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3）孔隙率
——石料的孔隙体积占其总体积的百分率。
定义式为： n V0 100 V
式中：n——石料的孔隙率，％； V0——石料的孔隙（开口+闭口孔隙）的体积，cm3； V——石料的总体积，cm3。
1级——最坚硬岩石 2级——坚硬岩石 3级——中等强度的岩石 4级——较软的岩石
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公路工程用石料的技术标准
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3.2 集料
3.2.1 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 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
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（2）磨耗性
——石料抵抗冲击、边缘剪切和摩擦等的联合作用的性能。 也是评定石料等级的依据之一。 测定方法：可采用洛杉矾试验法或狄法尔试验法确定。
1）洛杉矶试验法
石料磨耗率计算公式：
Q磨
m1 m2 m1
100
式中：Q磨——石料的磨耗率,％；
m1——装入磨耗机的试样质量，g；
m2——试验后洗净烘干的试样质量，g。
计算式：
n (1 h ) 100 t
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（2）吸水性
——石料在规定的条件下吸水的能力。 工程上常采用吸水率和饱水率这两项指标表征。
1）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 的吸水质量占烘干（105土5℃干燥至恒重）石料试件质量的 百分率。
W m2 m1 100 m1
式中：W——石料吸水率，％； m1——石料烘干至恒量时的质量，g； m2—— 石 料 试 件 吸 水 至 恒 量 时 的 质 量 ， g 。
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由右图体积与质量的关系， 可表示为：
't ms
Vs Vn
式中：
′t——粗集料的表观密度，g/cm3； ms——矿质实体质量，g； Vs——矿质实体体积，cm3； Vn——矿质实体中闭口孔隙体积，cm3。
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② 毛体积密度
粗集料的毛体积密度指在规定的条件下，单位毛体积（包括矿
质实体、闭口孔隙和开口孔隙）的质量。可由下式求得：
结论：细度模数越大，表示细集料越粗。
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3.3 矿质混合料
3.3.1 矿质混合料的级配类型
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：多种集料按照一定的比例搭配起来，以达到
较高的密实度 和 较大的摩擦力。 可采用的级配类型：有连续级配 和 间断级配 两种。如图所示 ：
——石料在饱水状态下mm12 ，— —能— —试 试抵验 验抗前 后多烘 烘次干 干冻试 试件件结质质和量量融,,gg化；。作用而
不破坏的性能。
表征指标：
① 抗冻损失率（质量损失率）
按下式计算：
Q fr
m1 m2 m1
100
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② 耐冻系数
计算公式：
K fr
f sc( fr ) f sc
式中：
3）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 采用规定级配的各粒级集料试验。
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（2）路用粗集料的力学性质
————主要是压碎值和磨耗度；其次磨光值、道瑞磨耗值和 冲击值。
1）集料压碎值
————指集料在连续增加的荷载下，抵抗压碎的能力。 计算公式：
Qa '
m1 m0
100
式中： m0——试验前试样质量，g ； m1——试验后通过2.36mm筛孔 细料质量，g 。
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2）狄法尔试验法
石料的磨耗率同样是以通过2mm圆孔筛或1.6mm方孔 筛的质量损失百分率来表示。
计算公式同上。
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3.化学性质
（1）石料化学性质
石料按SiO2的含量划分为：
酸性石料：SiO2 > 65% 性石料： SiO2=52%～65% 碱性石料：SiO2 < 52%
（2）石料与沥青粘附性测定方法