第一章 石料与集料
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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
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
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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
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《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。
哈工大威海道路工程材料重点整理(盛洪飞)
第一章 沙石材料砂石材料：石料与集料的统称，是道路工程与桥梁工程使用量最大的一宗材料。
石料：指天热岩石经机械加工制成的或直接开采得到的具有一定形状和尺寸的石料制品。
集料：由不同粒径矿物质组成的混合料，在沥青混合料和水泥混凝土中起骨架和填充作用。
第一节 沙石材料的基本知识一、 沙石材料的岩石学特征1 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。
主要的造岩矿物有：石英、长石、云母、角闪石、方解石、白云石、黄铁矿、石膏、菱镁矿、磁铁矿和赤铁矿等。
2 按岩石的形成条件分：● 岩浆岩（岩浆冷凝而成）深成岩—地表深处的岩浆缓慢冷却而成喷出岩—岩浆喷出地表压力急剧降低冷却而成火山岩—火山爆发时，岩浆喷到空中急速冷却形成● 沉积岩（水成岩）碎屑岩、粘土岩、化学及生物岩● 变质岩 原生的岩浆岩或沉积岩经过地质上的变质作用而形成3 岩石矿物的主要化学成分大部分硅质岩石在水中带有负电荷，亲水性较大。
道路工程中，依据岩石中SiO2的含量将石料划分为三类—碱性石料（钙质），中性石料和酸性石料（硅质），所对应SiO2分别为<52%，52~65%和>65%● 沥青路面工程中——岩石-集料● 水泥路面工程中——碱—骨料反应碱——骨料反应是混凝土中所含的碱（Na2O 或K2O ）与骨料的活性成分反应，在混凝土浇筑成型后数年至数十年逐渐反应，反应生成物吸水膨胀，导致混凝土工程开裂，是影响混凝土耐久性最主要的因素之一。
二、 岩石的物理性质1 密度● 真实密度：在规定条件下，烘干岩石矿质实体单位真实体积的质量（不包括开口和闭口孔隙的体积）。
测试方法：密度瓶法● 毛体积密度：在规定条件下，烘干岩石矿质实体包括孔隙（闭口和开口孔隙）体积在内的单位毛体积的质量。
测试方法：将已知质量的干燥岩石试样，经饱水后，将试样表面擦干求的饱和面质量，再用排水法求得试样在水中的质量，两者之差为试样的毛体积。
2 孔隙率：指岩石孔隙体积占岩石总体积（包括开口孔隙和闭口孔隙体积）的百分率。
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
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、
道路建筑材料1
75 63 53 37.5 31.5 26.5 19 16 单位(mm) 0.075 0.15 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75 9.5 13.2
2.水泥混凝土用粗细集料的界限为2.36mm。
——返回
道路建筑材料·石料与集料
物理性质
物理常数
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
1-2 石料应具备哪些力学性质，采用什么指标来反映这些性质? 1-3 简述道路工程用石料的分类和分级方法? 1-4 什么是集料的装填密度?什么是松装密度?什么是紧装密度? 1-5 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? 1-6 什么是集料的级配?如何确定集料的级配?用哪几项参数表示集料
小结与习题
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 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。
课后习题
1-1 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?
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
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。
2.水泥混凝土用粗细集料的界限为2.36mm。
——返回
道路建筑材料·石料与集料
物理性质
物理常数
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
1-2 石料应具备哪些力学性质，采用什么指标来反映这些性质? 1-3 简述道路工程用石料的分类和分级方法? 1-4 什么是集料的装填密度?什么是松装密度?什么是紧装密度? 1-5 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? 1-6 什么是集料的级配?如何确定集料的级配?用哪几项参数表示集料
小结与习题
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 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。
课后习题
1-1 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?
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
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。
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
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
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
第一章石料与集料
6 集料的体积组成
孔隙：矿物之间的空间—Vn+Vi 空隙：集料颗粒之间的空间—Vv
颗粒之间的空间体积
图1-7 细集料堆积密度试验仪具示意图
（3）粗集料的骨架间隙率VCA 粗集料骨架间隙率通常指4.75mm以上粗集料颗粒间的空隙体积的百分含量，由下式计算。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。
矿质混合料的级配理论 级配研究意义： 探讨级配对集料性能——密度和内摩阻力的影响 最小空隙率：达到最大密实度 最大摩阻力： *增加集料的稳定性和强度； *互相嵌紧、互不干涉，紧密多级空间网络骨架结构。
1、级配：指集料中不同尺寸颗粒的比例 反映了粒径大小不同的矿质颗粒的相互搭配情况 级配的几种情况 ⑴ 筛析试验套筛 圆孔筛(直径)：…40、20、10、5、2.5、1.25、0.63、0.3… 方孔筛(边长)：…13.2、9.5、4.75、2.36、1.18、0.6、0.3… ⑵ 级配参数 ① 分计筛余百分率ai：某号筛上的筛余质量占试样总质量的百分率 ② 累计筛余百分率Ai：等于或大于某号筛上筛余质量之和占总质量的百分率 ③ 通过百分率Pi：通过某号筛的集料质量占试件总质量的百分率
石料体积组成示意图
m0
Vn
M
mS
Vi
Vs
V
V0
开口孔隙
闭口孔隙
矿物实体
2、吸水性：材料吸入水分的能力 ① 吸水率：常温（20±2℃）、标准大气压（101.325kPa) ② 饱水率：常温、真空抽气（2.67 kPa）
3、抗冻性：石料在水饱和状态下，能经受反复冻融而不破坏，并不严重降低强度的能力 ①直接冻融法（冻融循环试验： -15℃冰冻4h←→常温融解） 循环若干次(15、25、50次) ◇质量损失 ◇强度损失：强度降低不大于25％，耐冻系数＞0.75 ② 坚固性法（硫酸钠Na2SO4结晶、体积涨大）
孔隙：矿物之间的空间—Vn+Vi 空隙：集料颗粒之间的空间—Vv
颗粒之间的空间体积
图1-7 细集料堆积密度试验仪具示意图
（3）粗集料的骨架间隙率VCA 粗集料骨架间隙率通常指4.75mm以上粗集料颗粒间的空隙体积的百分含量，由下式计算。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。
矿质混合料的级配理论 级配研究意义： 探讨级配对集料性能——密度和内摩阻力的影响 最小空隙率：达到最大密实度 最大摩阻力： *增加集料的稳定性和强度； *互相嵌紧、互不干涉，紧密多级空间网络骨架结构。
1、级配：指集料中不同尺寸颗粒的比例 反映了粒径大小不同的矿质颗粒的相互搭配情况 级配的几种情况 ⑴ 筛析试验套筛 圆孔筛(直径)：…40、20、10、5、2.5、1.25、0.63、0.3… 方孔筛(边长)：…13.2、9.5、4.75、2.36、1.18、0.6、0.3… ⑵ 级配参数 ① 分计筛余百分率ai：某号筛上的筛余质量占试样总质量的百分率 ② 累计筛余百分率Ai：等于或大于某号筛上筛余质量之和占总质量的百分率 ③ 通过百分率Pi：通过某号筛的集料质量占试件总质量的百分率
石料体积组成示意图
m0
Vn
M
mS
Vi
Vs
V
V0
开口孔隙
闭口孔隙
矿物实体
2、吸水性：材料吸入水分的能力 ① 吸水率：常温（20±2℃）、标准大气压（101.325kPa) ② 饱水率：常温、真空抽气（2.67 kPa）
3、抗冻性：石料在水饱和状态下，能经受反复冻融而不破坏，并不严重降低强度的能力 ①直接冻融法（冻融循环试验： -15℃冰冻4h←→常温融解） 循环若干次(15、25、50次) ◇质量损失 ◇强度损失：强度降低不大于25％，耐冻系数＞0.75 ② 坚固性法（硫酸钠Na2SO4结晶、体积涨大）
道路建筑材料第一章砂石材料
道路建筑材料第一章砂石材料
（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。
关键指标：单轴抗压强度和抗磨耗性
•JGJ E41-2005《公路工程石料试验规程》
道路建筑材料第一章砂石材料
（一）石料的技术性质—力学性质
道路建筑材料第一章砂石材料
（一）石料的技术性质—力学性质
5）点荷载强度（T0225-1994） 意义：点荷载强度反映了石料各向异性的特点，为岩体分级和
抗拉强度计算提供设计参数。
测试方法：将岩石钻芯取样，利用点荷 载试验仪对岩芯试样进行径 向和轴向加载直至破坏，以 点荷载强度指数表征。
道路建筑材料第一章砂石材料
M=80g Vs=(1-P)×V=0.89×31.55 =28.1 cm3
=80/28.1=2.84g/cm3
•=2.54 g/cm3
道路建筑材料第一章砂石材料
（一）石料的技术性质—物理性质
2）吸水性 定义：是指石料在规定条件下吸入水分的能力。 意义：有效的反映石料微裂纹的发育程度，用于判断石料
试验方法：水煮法或水浸法
道路建筑材料第一章砂石材料
（一）石料的技术要求
Ì 工程实际中所采用的石料必须满足一定的技术要求，该 要求就是石料的技术标准。
Ì 标准制定思路是： 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 料物理-力学性能将每种类型岩石划分成四个等级。其 中：I级—最坚强的岩石；II级—坚强的岩石；III级—中 等强度岩石；IV级—较软的岩石。
道路建筑材料第一章砂 石材料
2024/4/13
（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。
关键指标：单轴抗压强度和抗磨耗性
•JGJ E41-2005《公路工程石料试验规程》
道路建筑材料第一章砂石材料
（一）石料的技术性质—力学性质
道路建筑材料第一章砂石材料
（一）石料的技术性质—力学性质
5）点荷载强度（T0225-1994） 意义：点荷载强度反映了石料各向异性的特点，为岩体分级和
抗拉强度计算提供设计参数。
测试方法：将岩石钻芯取样，利用点荷 载试验仪对岩芯试样进行径 向和轴向加载直至破坏，以 点荷载强度指数表征。
道路建筑材料第一章砂石材料
M=80g Vs=(1-P)×V=0.89×31.55 =28.1 cm3
=80/28.1=2.84g/cm3
•=2.54 g/cm3
道路建筑材料第一章砂石材料
（一）石料的技术性质—物理性质
2）吸水性 定义：是指石料在规定条件下吸入水分的能力。 意义：有效的反映石料微裂纹的发育程度，用于判断石料
试验方法：水煮法或水浸法
道路建筑材料第一章砂石材料
（一）石料的技术要求
Ì 工程实际中所采用的石料必须满足一定的技术要求，该 要求就是石料的技术标准。
Ì 标准制定思路是： 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 料物理-力学性能将每种类型岩石划分成四个等级。其 中：I级—最坚强的岩石；II级—坚强的岩石；III级—中 等强度岩石；IV级—较软的岩石。
道路建筑材料第一章砂 石材料
2024/4/13
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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i
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，%
运用工程系
22
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，%
p kD
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 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
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?
运用工程系
8
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
a
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。
运用工程系
21
累计筛余百分率 A ：是指某号筛的分计筛余百分率和大于该号筛的各筛
i
分计筛余百分率之总和。
式中：a1， a2
….a1，…——
各筛的分计筛余百分率，%
通过百分率 p ：是指通过某号筛的试样质量占试样总质量的百分率，即
a）常数坐标 运用工程系
b）半对数坐标
24
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。
第一章 石料与集料
运用工程系
1
第二章 石料与集料
第一节 第二节 第三节 第四节 石 料 集 料 矿质混合料的组成设计 小 结
通过本章的学习使学生了解砂石材料技术性质和技 术要求；掌握矿质混合料级配理论和组成设计方法，会 用图解法和试算法设计矿质混合料的配合比。
运用工程系
2
第一节
石 料
花岗岩
玄武岩
集 料
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。 重要但又容易 引起混淆的概 最大粒径：集料最大粒径和集料公称最大粒径 念 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。
石英岩
砂岩
石灰岩
运用工程系
3
用箭头来表示类别关系
运用工程系
4
常见的岩石基本特征
类型 花岗岩 矿物组成 外观色泽 性能 用途 石英、长石、多种色泽，如深 云母 青、浅灰、黄、 红等 暗色矿物 方解石、少 量白云石、 粘土 石英、少量 长石、方解 石、云母等 结晶氧化硅 大多呈浅灰色 结构密实、密度大、优质石材，广泛 抗压强度高、耐久 应用于砌筑、装 性好 饰工程和集料 硬度高、脆性大、 耐久性好 质地细密、坚硬， 抗风化 作为承重和饰面 材料 砌筑工程、轧制 成集料、烧制石 灰
运用工程系
10
1. 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:
单位(mm) 单位(mm)
75 63 53 37.5 31.5 26.5 19 16
0.075
0.15
0.3
0.6
1.18
2.36
4.75
9.5
13.2
2.水泥混凝土用集料标准筛的孔径当大于或等于2.5mm时，以 圆孔筛为标准；小于2.5mm时以方孔筛为准。相应标准筛的
运用工程系
12
砂石材料密度概念小结
运用工程系
13
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。
运用工程系
14Βιβλιοθήκη 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
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。
运用工程系
7
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
石 料
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。
运用工程系
c）间断型密集配
26
3、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。
运用工程系
27
矿料连续级配的计算
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
(1) 建立基本计算方程 (2) 基本假设 (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
运用工程系
28
1、级配理论 诸多学者提出了关于求得最佳级配的理论，目前常用的有： W· B· 富勒理论；A· N· 泰波公式；我国简化公式，此外还有 O· A· G· 魏茅斯理论等。 ［1］富勒最大密度曲线 W· B· 富勒认为：级配曲线越接 近抛物线时，则其密度越大，空隙率越小，是最理想的级配。 其矿质混合料的通过百分率与粒径的关系为下式
玄武岩 石灰岩
砂岩
灰色、白色或红 色 色泽较浅
硅质砂岩密实坚硬、质地坚硬的材料 耐久性好，其他砂 用作建筑材料 岩性能较差 质地坚硬、强度高 砌筑工程
5
石英岩
运用工程系
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
石 料
的矿物组成不同的岩石。 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
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
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。 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。
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
运用工程系
23
集料的级配曲线
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。
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。
运用工程系
25
不同级配类型的级配曲线如下图所示
a）连续型密集配
b）连续型开级配
破坏，并不严重降低强度的能力
运用工程系
6
密度 物理常数 真实密度 ρ t 孔隙率 吸水率 毛体积密度 ρ
k
表观密度 ρ
a
直接冻融法
抗冻性 硫酸纳法
吸水性
饱水率
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
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。
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，%
运用工程系
22
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，%
p kD
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 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
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?
运用工程系
8
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
a
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。
运用工程系
21
累计筛余百分率 A ：是指某号筛的分计筛余百分率和大于该号筛的各筛
i
分计筛余百分率之总和。
式中：a1， a2
….a1，…——
各筛的分计筛余百分率，%
通过百分率 p ：是指通过某号筛的试样质量占试样总质量的百分率，即
a）常数坐标 运用工程系
b）半对数坐标
24
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。
第一章 石料与集料
运用工程系
1
第二章 石料与集料
第一节 第二节 第三节 第四节 石 料 集 料 矿质混合料的组成设计 小 结
通过本章的学习使学生了解砂石材料技术性质和技 术要求；掌握矿质混合料级配理论和组成设计方法，会 用图解法和试算法设计矿质混合料的配合比。
运用工程系
2
第一节
石 料
花岗岩
玄武岩
集 料
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。 重要但又容易 引起混淆的概 最大粒径：集料最大粒径和集料公称最大粒径 念 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。
石英岩
砂岩
石灰岩
运用工程系
3
用箭头来表示类别关系
运用工程系
4
常见的岩石基本特征
类型 花岗岩 矿物组成 外观色泽 性能 用途 石英、长石、多种色泽，如深 云母 青、浅灰、黄、 红等 暗色矿物 方解石、少 量白云石、 粘土 石英、少量 长石、方解 石、云母等 结晶氧化硅 大多呈浅灰色 结构密实、密度大、优质石材，广泛 抗压强度高、耐久 应用于砌筑、装 性好 饰工程和集料 硬度高、脆性大、 耐久性好 质地细密、坚硬， 抗风化 作为承重和饰面 材料 砌筑工程、轧制 成集料、烧制石 灰
运用工程系
10
1. 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:
单位(mm) 单位(mm)
75 63 53 37.5 31.5 26.5 19 16
0.075
0.15
0.3
0.6
1.18
2.36
4.75
9.5
13.2
2.水泥混凝土用集料标准筛的孔径当大于或等于2.5mm时，以 圆孔筛为标准；小于2.5mm时以方孔筛为准。相应标准筛的
运用工程系
12
砂石材料密度概念小结
运用工程系
13
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。
运用工程系
14Βιβλιοθήκη 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
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。
运用工程系
7
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
石 料
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。
运用工程系
c）间断型密集配
26
3、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。
运用工程系
27
矿料连续级配的计算
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
(1) 建立基本计算方程 (2) 基本假设 (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
运用工程系
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1、级配理论 诸多学者提出了关于求得最佳级配的理论，目前常用的有： W· B· 富勒理论；A· N· 泰波公式；我国简化公式，此外还有 O· A· G· 魏茅斯理论等。 ［1］富勒最大密度曲线 W· B· 富勒认为：级配曲线越接 近抛物线时，则其密度越大，空隙率越小，是最理想的级配。 其矿质混合料的通过百分率与粒径的关系为下式
玄武岩 石灰岩
砂岩
灰色、白色或红 色 色泽较浅
硅质砂岩密实坚硬、质地坚硬的材料 耐久性好，其他砂 用作建筑材料 岩性能较差 质地坚硬、强度高 砌筑工程
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石英岩
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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
石 料
的矿物组成不同的岩石。 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
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
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。 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。
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
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集料的级配曲线
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。
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。
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不同级配类型的级配曲线如下图所示
a）连续型密集配
b）连续型开级配
破坏，并不严重降低强度的能力
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密度 物理常数 真实密度 ρ t 孔隙率 吸水率 毛体积密度 ρ
k
表观密度 ρ
a
直接冻融法
抗冻性 硫酸纳法
吸水性
饱水率
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
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。