道路工程材料第一章砂石材料
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道路工程材料 第一章 砂石材料
例题：1-1
2. 矿质混合料的组成设计
矿质混合料颗粒级配应满足的基本要求： 1、最小空隙率：即使不同粒径的各级矿质集料按 一定的比例搭配后，应有最大密实度。
2、最大磨擦力：各级矿质集料在进行比例搭配时 ，应使各级集料排列紧密，形成一个多级空间骨架 结构，且具有最大的摩擦力。 矿质混合料组成设计内容：
a
ms vs vn
测定方法
⑵毛体积密度
定义：粗集料单位毛体积的质量 表达式：
ms b vs vn vi
测定方法
ห้องสมุดไป่ตู้
⑶ 堆积密度
定义：单位体积物质颗粒的质量。 补充定义 表达式：
ms vs vn vi vv
测定方法： 自然堆积密度、振实密度、捣实密度 、
。
Y=100-（X+Z）
⑷ 校核
（二）图解法
因目前工程单位用的较多的是图解法 又称修正平衡而积法，是目前工程单位用的较多的一 种方法。 步骤 ： 1、绘制级配曲线图
图1-8 图解法用级配曲线坐标图
2、确定各种集料的用量比例：两线相叠、两线相 接、两线相离。
图1-9 组成集料级配曲线和要求
3、校核 需要对矿料的合成级配进行校核，当超出级配 范围时，应调整各集料的用量。
指标： 抗冻标号 直接冻融法 抗冻标号越大 抗冻性越好
根据石料能抵抗的冻融循环次数，将石料分为5、10、15、 25、50等等级。
抗冻标号：根据所能经受得冻融循环次数分
坚固性快速方法
2、力学性质
1）单轴抗压强度：（无侧限抗压强度）
定义：规定的试件在达到极限破坏时，单位面积上所承 受的压力 用于评定岩石强度、划分石料等级 2）磨耗性 定义：岩石抵抗撞击、边缘剪切和摩擦等联合作用的性能 试验方法：
道路建筑材料2PPT课件
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2、力学性质
一般的力学性质：抗压、抗拉、抗剪和抗弯强度等。 强度：材料在外力作用下抵抗破坏的能力。 路用性能特殊要求的力学性质：抗磨光、抗冲击、抗磨耗。 1) 单轴抗压强度R：
R P A
式中：R—岩石的单轴抗压强度（MPa）； P—极限破坏时的荷载（N）； A—试件的受压面积(mm2)。
化学性质：材料的化学成分（如矿物组成）与周围物质进行化学反应或 在外界物质影响下保持其组成结构稳定的能力。
<52%：酸性石料 SiO2 52%~65%：中性石料
>65%：碱性石料
（二）石料的技术要求
1.路用石料的技术分级： 先分四类后分4级，分级依据主要为石料的抗压强度和磨耗率。
2.路用石料的技术标准：T1-1
石料结构的质量与体积关系示意图 2
(1) 真实密度ρt
真实密度ρt：石料在规定的条件（105℃±5℃下烘干至 恒重P230，温度20℃）下，单位矿质实体体积的质量。
ρt =ms/Vs 式中：ρt——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）。 当在空气中称重时，mo=0，ms =M，故
岩石的单轴抗压强度取决于石料的组成结构（如矿物组成、岩石的结构 和构造、裂隙的分布等），同时也取决于试验的条件（如试件的形状、尺寸、 加载速度、温度和湿度等）。 2)磨耗性：石料抵抗磨擦、剪切和撞击等综合作用的性质。 测试方法： （1）洛杉矶磨耗试验。 （2）狄法尔磨耗试验。
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3.化学性质
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二、道路和桥梁用石料制品
(一） 道路路面建筑用石料制品 1.高级铺砌用整齐块石 2.路面铺砌用半整齐块石 3.铺砌用不整齐块石 4.锥形块石 （二）桥梁建筑用石料制品 1.片石 2.块石 3.方块石 4.粗料石 5.细料石 6.镶面石
砂石材料PPT课件
2021 道路桥梁工程系
细集料的堆积密度测定 颗粒材料 空隙
2021 道路桥梁工程系
空隙率 集料颗粒之间空隙体积(含开口孔隙)占集料总体积的百分率。
n
1
a
100
空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒互相填充的致密 程度。空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算含砂率的 依据。
2021 道路桥梁工程系
2.级配
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。 针状颗粒的定义：最大长度大于2.4倍的平均粒径的颗粒。 片状颗粒的定义：最大厚度小于0.4倍的平均粒径的颗 测定方法：针片状规准仪、游标卡尺法
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。
⑵磨光值（PSV） 反映集料抵抗轮胎磨光作用能力的指标，它是采用加速
①吸水率：
岩石吸水率是指在室内常温（20℃±2℃）和大气压 条件下，岩石试样最大的吸水质量占烘干（105 5℃ 干燥至恒重）岩石试件质量的百分率。
Wa
m1 m m
100
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②饱和吸水率：
在室内常温和真空抽气后的条件下，岩石试样最大吸水的质 量占烘干岩石试件质量的百分率。
区别：
Wsa
m2 m100 m
饱水率是在石料抽至真空的条件下测定的，此时
水几乎充满开口孔隙的全部体积，而在常压下测定
的吸水率，通常认为水分只填充部分孔隙。
2021 道路桥梁工程系
饱水率>吸水率 影响吸水性的因素：a、孔隙特征、孔隙率
b、岩石的酸碱性 c、矿物成分组织构造 吸水率、饱和吸水率能有效地反映岩石微裂隙的发育程 度，可用来判断岩石的抗冻性和抗风化等性能。
道路沥青材料第一章砂石材料
不同级配类型的级配曲线如下图所示
*
—矿料颗粒粒径； —通过量；
级配理论 最大密度曲线理论(富勒理论) 观点：混合料级配曲线越接近抛物线，则其密度越大；当混合料级 配曲线为抛物线时，具有最大密实度。 级配曲线公式：
② 离子干涉理论 观点：集料一级级填充，确保下一级颗粒将上级颗粒间形成的空隙填 满，而总几何尺寸不超过该空间，即互不干涉。 Eg：SMA为一级嵌挤；多级嵌挤结构其级配曲线称s型； 良好抗车辙性能；
重点： 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? 2.什么是集料的装填密度?什么是松装密度?什么是紧装密度? 3.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?
*
1.3 矿料的级配组成
道路建筑材料·砂石材料
集料分类：
定义：
笼统的说集料就是粒状石质材料。
*
集料的物理性质
道路建筑材料·砂石材料
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
物 理 常 数
密度
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 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
范围：设计连续和间断级配
(4) 级配组成对矿料性能的影响
道路建筑材料·砂石材料
矿料的级配组成直接决定矿料的矿料密实度和矿料颗粒间内摩阻力。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。
*
二 矿料配合比设计
*
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。
*
—矿料颗粒粒径； —通过量；
级配理论 最大密度曲线理论(富勒理论) 观点：混合料级配曲线越接近抛物线，则其密度越大；当混合料级 配曲线为抛物线时，具有最大密实度。 级配曲线公式：
② 离子干涉理论 观点：集料一级级填充，确保下一级颗粒将上级颗粒间形成的空隙填 满，而总几何尺寸不超过该空间，即互不干涉。 Eg：SMA为一级嵌挤；多级嵌挤结构其级配曲线称s型； 良好抗车辙性能；
重点： 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? 2.什么是集料的装填密度?什么是松装密度?什么是紧装密度? 3.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?
*
1.3 矿料的级配组成
道路建筑材料·砂石材料
集料分类：
定义：
笼统的说集料就是粒状石质材料。
*
集料的物理性质
道路建筑材料·砂石材料
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
物 理 常 数
密度
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 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
范围：设计连续和间断级配
(4) 级配组成对矿料性能的影响
道路建筑材料·砂石材料
矿料的级配组成直接决定矿料的矿料密实度和矿料颗粒间内摩阻力。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。
*
二 矿料配合比设计
*
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。
1第1章砂石材料1石料
《道 路 建 筑 材 料》
第一章 砂石材料
第一章 砂石材料
石料是一种最古老、最原始的筑路架桥材料：
即使今日石料仍是特殊路段的铺路材料.
砂石材料是道路与桥梁建筑中用量最大的一种建
筑材料。
石料：通常是指天然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。
按照用途不同，砂石材料可以分为石料、集料和
石料的抗压强度受多种因素的影响，其中包括矿物组
成、结构及其孔隙构造，以及石料试件的尺寸和吸水率等。
如石料结构疏松及孔隙率较大，其质点间的联系较弱，有
效面积较小，故强度值较低；试件尺寸较小时，由于高度
小，承压板与试件端面之间的摩军长较大，使得试件内应
力分布极不均匀，试验结果的真实性受到影响；当岩石的
① 抗冻损失率（质量损失率）
按下式计算：
m1 m2 L 100 m1
② 耐冻系数
计算公式： 式中：
R2 K R1
K——试件的耐冻系数； R1——试验前石料试件饱水抗压强度，MPa；
R2——经冻融循环试验后石料试件饱水抗压强度，MPa。 公路工程用石料技术要求：
一般要求其耐冻系数大于 0.75 ；质量损失率不大于 5%。 同时试件应无明显缺损(包括剥落、裂缝和边角损坏等情况)
不同造岩矿物和成岩条件使得各类天然岩石具有不同的结 构和构造特征。石料的物理力学性质在很大程度上取决于天然 岩石的矿物成分，以及这些矿物在岩石中的结构与构造。
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：岩浆岩、沉积
岩、变质岩。
岩 岩 浆 浆 岩 岩
浮力定律毛体积密度检测
第一章 砂石材料
第一章 砂石材料
石料是一种最古老、最原始的筑路架桥材料：
即使今日石料仍是特殊路段的铺路材料.
砂石材料是道路与桥梁建筑中用量最大的一种建
筑材料。
石料：通常是指天然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。
按照用途不同，砂石材料可以分为石料、集料和
石料的抗压强度受多种因素的影响，其中包括矿物组
成、结构及其孔隙构造，以及石料试件的尺寸和吸水率等。
如石料结构疏松及孔隙率较大，其质点间的联系较弱，有
效面积较小，故强度值较低；试件尺寸较小时，由于高度
小，承压板与试件端面之间的摩军长较大，使得试件内应
力分布极不均匀，试验结果的真实性受到影响；当岩石的
① 抗冻损失率（质量损失率）
按下式计算：
m1 m2 L 100 m1
② 耐冻系数
计算公式： 式中：
R2 K R1
K——试件的耐冻系数； R1——试验前石料试件饱水抗压强度，MPa；
R2——经冻融循环试验后石料试件饱水抗压强度，MPa。 公路工程用石料技术要求：
一般要求其耐冻系数大于 0.75 ；质量损失率不大于 5%。 同时试件应无明显缺损(包括剥落、裂缝和边角损坏等情况)
不同造岩矿物和成岩条件使得各类天然岩石具有不同的结 构和构造特征。石料的物理力学性质在很大程度上取决于天然 岩石的矿物成分，以及这些矿物在岩石中的结构与构造。
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：岩浆岩、沉积
岩、变质岩。
岩 岩 浆 浆 岩 岩
浮力定律毛体积密度检测
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在道路建筑中，砂石材料是不可或缺的重要组成部分。
它们就像是构建道路这个巨大结构体的基石，为道路的稳固和耐用提供了坚实的基础。
砂石材料，简单来说，就是沙子和石子。
但可别小瞧了它们，其种类、特性以及质量等方面都有着严格的要求和标准。
先来说说沙子。
沙子的颗粒大小是有明确分类的。
一般来说，粗砂、中砂和细砂在不同的道路建筑工程中有着不同的用途。
粗砂的颗粒较大，空隙相对较大，透气性好，但和水泥等胶凝材料混合时，需要的水泥量较多；中砂则是在很多情况下都被广泛使用的，它的颗粒大小适中，能够在保证强度的同时，较好地控制水泥用量；细砂由于颗粒细小，表面积较大，需水量较大，若使用不当，可能会影响混凝土的强度和耐久性。
再看看石子。
石子的种类也不少，比如卵石和碎石。
卵石表面光滑，在混凝土搅拌时流动性较好，但与水泥的粘结力相对较弱；碎石则表面粗糙，棱角分明，与水泥的粘结力更强，能够更好地提高混凝土的强度。
砂石材料的质量对于道路的质量至关重要。
优质的砂石材料应该具备干净、无杂质、强度高、级配良好等特点。
如果砂石中含有过多的泥土、粉尘等杂质，会降低混凝土的强度和耐久性。
而级配良好则意味着不同大小颗粒的砂石比例恰当，这样能够使混凝土更加密实，提高其抗压、抗折等性能。
在道路建设中，砂石材料的来源也是多种多样的。
有的是从江河中开采而来，有的是通过开山采石获得。
但无论来源如何，都需要经过严格的筛选和检验，以确保其符合道路建设的要求。
开采砂石材料也不是一件简单的事情。
需要考虑到环境保护、资源合理利用等诸多因素。
过度开采可能会导致生态破坏、水土流失等问题。
因此，在开采过程中，必须要遵循相关的法律法规，采取有效的措施进行环境保护和生态恢复。
砂石材料在运输和储存过程中也有讲究。
运输过程中要防止砂石的散落和混入杂质，储存时要注意防雨、防潮，避免砂石材料的性能受到影响。
在实际的道路建筑工程中，选择合适的砂石材料需要综合考虑多个因素。
道路建筑材料习题集
第一章砂石材料一、填空题1、将地壳上层岩石用或方法加工，或不经加工而获得的各种或石料，统称为天然石料。
2、石料的抗压强度是以标准试件在状态下，单轴受压时的来表示的。
3、石料饱水率与吸水率的主要区别是不同，前者是石料在状态下测得的，后者是石料在及状态下测得的。
4、抗冻性指标是指石料块状试件经在低于的条件下，按规定要求冻融循环次数后的质量损失百分率不大于，同时强度低值不大于则认为抗冻性合格。
5、磨耗率是指石料抵抗、和等综合作用性能。
6、集料分为细集料和粗集料两类，在水泥混凝土中凡粒径小于者称为细集料，大于者称为粗集料。
7、砂从干到湿，有四种含水状态，即、、和。
8、粗集料中不同的粒料互相搭配的关系称为颗料级配。
一个良好的级配，要求最小，也不大。
前者的目的是要使骨料本身最为；后者的目的是要使掺和料最为。
9、按级配划分砂子分为区，一区是，二区是，三区是。
相应的细度模数是。
10、粗集料的力学指标主要有和。
二、判断题（正确者打“√”，错误者打“×”）1、石料饱水性系数愈大，抗冻性愈差。
（）2、石料软化系数愈大，耐水性愈差（）3、确定桥梁用石料抗压强度的标准度件是边长3cm的立方体试件。
（）4、石料的饱水率＞吸水率，吸水率≥含水率。
（）5、石料的孔隙率是指开口空隙体积占石料总体积的百分率。
（）6、石料的孔隙率愈大，吸水率也愈大，抗冻性亦愈小（）7、石料的密度是指石料在规定条件下单位实体体积的质量。
（）8、砂的三个级配区的划分是以5mm为控制粒径。
（）9、集料的表观密度是干燥集料质量与矿质实体体积质量的比值。
（）10、石料在松散（或紧密）排列时，空隙体积的体积百分率称为石料的孔隙率。
（）11、吸水率与饱和率之比可表征耐冻性，比值愈接近1，其耐冻性愈好。
（）12、细度模数是划分砂子粗细程度的唯一方法。
（）13、级配图介于二区的砂样一定是中砂。
（）三、名词解释1、粒料2、集料（骨料）3、细度模数4、级配5、最佳级配6、压碎值四、问答题1、某石料的抗冻标号是M25，试解释其含义？在什么情况下须测定石料的抗冻标号？2、试述测定石料密度（李氏比重瓶法）的目的与步聚。
道路建筑材料
18
第一节 砂石材料的技术性质
⒈物理性质 2）与水有关的性质 吸水性： 吸水性：石料吸水性是石料在规定条件下吸水的能力
含水率：潮湿空气中（常温20±2℃ 、常压。） 20± 常压。 含水率：潮湿空气中（常温20 吸水率：在水中最大吸水（室内、常温、常压） 吸水率：在水中最大吸水（室内、常温、常压） 饱水率：常温、真空抽气（残压2.67KPa）,恢复常压，水几乎充满 饱水率：常温、真空抽气（残压2 67KPa KPa） 恢复常压，
21
第一节 砂石材料的技术性质
[ 例1]： 1]：
水泥砼配合比中采用干砂和石子称量，分别为200 水泥砼配合比中采用干砂和石子称量，分别为200㎏， 200㎏
解： W湿砂 ＝200（1＋3%）＝ ）＝206kg （ ＋ ）＝ W湿石子＝600（1＋2%）＝ （ ＋ ）＝612kg ）＝
答案:（ 答案 （206Kg，612Kg） ， ） •
28
第一节 砂石材料的技术性质
道路建筑材料
田文玉 谢远光 江利民 主编 主审
第一章 砂石材料 第一节 砂石材料的技术性质
概述 1.石料技术性质 1.石料技术性质 2.与水有关的技术性质 2.与水有关的技术性质 3.集料技术性质 3.集料技术性质
第二节 矿质混合料的组成设计
2
绪论：一、建筑材料的定义与分类
广义上建筑材料是指用于建筑工程中所有材料的总称。 广义上建筑材料是指用于建筑工程中所有材料的总称。不仅包括构成 狭义上建筑材料是指组成建筑物的材料。 狭义上建筑材料是指组成建筑物的材料。
公式： 公式：
f sc =
f m ax A0
26
受压面积
单位：MPa 单位：
第一节 砂石材料的技术性质
第一节 砂石材料的技术性质
⒈物理性质 2）与水有关的性质 吸水性： 吸水性：石料吸水性是石料在规定条件下吸水的能力
含水率：潮湿空气中（常温20±2℃ 、常压。） 20± 常压。 含水率：潮湿空气中（常温20 吸水率：在水中最大吸水（室内、常温、常压） 吸水率：在水中最大吸水（室内、常温、常压） 饱水率：常温、真空抽气（残压2.67KPa）,恢复常压，水几乎充满 饱水率：常温、真空抽气（残压2 67KPa KPa） 恢复常压，
21
第一节 砂石材料的技术性质
[ 例1]： 1]：
水泥砼配合比中采用干砂和石子称量，分别为200 水泥砼配合比中采用干砂和石子称量，分别为200㎏， 200㎏
解： W湿砂 ＝200（1＋3%）＝ ）＝206kg （ ＋ ）＝ W湿石子＝600（1＋2%）＝ （ ＋ ）＝612kg ）＝
答案:（ 答案 （206Kg，612Kg） ， ） •
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第一节 砂石材料的技术性质
道路建筑材料
田文玉 谢远光 江利民 主编 主审
第一章 砂石材料 第一节 砂石材料的技术性质
概述 1.石料技术性质 1.石料技术性质 2.与水有关的技术性质 2.与水有关的技术性质 3.集料技术性质 3.集料技术性质
第二节 矿质混合料的组成设计
2
绪论：一、建筑材料的定义与分类
广义上建筑材料是指用于建筑工程中所有材料的总称。 广义上建筑材料是指用于建筑工程中所有材料的总称。不仅包括构成 狭义上建筑材料是指组成建筑物的材料。 狭义上建筑材料是指组成建筑物的材料。
公式： 公式：
f sc =
f m ax A0
26
受压面积
单位：MPa 单位：
第一节 砂石材料的技术性质
砂石材料道路建筑材料课件
集料
在水泥混凝土中，粒径＜4.75mm
细集料
在混合料中起填充作用 在沥青混合料中，粒径＜2.36mm
（天然砂、人工砂和石屑）
二、集料的物理性质
1、物理常数 （1）密度
① 表观密度、毛体积密度、表干密度
集料的表观密度和毛体积密度定义与石料相同，但 测定方法不同。
表干密度：也称饱和面干毛体积密度，计算体积与 毛体积密度相同，但计算质量以表干质量为准。
公式：
VCA
=
1
rc rb
100
粗集料的毛体积密
度
二、集料的物理性质
1、物理常数 2、级配：混合料中各种粒径集料颗粒的搭配比例或分 布情况。
二、集料的物理性质
1、物理常数 2、级配 3、颗粒形状与表面特征
较理想的集料颗粒形状是接近球体或立方体 现行规范中对集料针、片状颗粒含量进行限制 集料表面特征主要影响集料与结合料间的粘结性能 表面粗糙、有破裂面的集料颗粒比表面光滑、无棱角的 集料颗粒内摩阻力更大，与胶结料之间的粘结能力也较强， 但混合料施工和易性相对较差。
定义：石料抵抗撞击、边 缘剪切和摩擦等综合作用的 能力。 测定方法：
① 洛杉矶磨耗试验 ② 狄法尔磨耗试验
2、磨耗率
定义：石料抵抗撞击、边 缘剪切和摩擦等综合作用的 能力。 测定方法：
① 洛杉矶磨耗试验 ② 狄法尔磨耗试验
2、磨耗率
定义：石料抵抗撞击、边 缘剪切和摩擦等综合作用的 能力。
测定方法： ① 洛杉矶磨耗试验 ② 狄法尔磨耗试验
公式：
U
=
1
rc rs
100
细集料毛体积 密度
二、集料的物理性质
1、物理常数 2、级配 3、颗粒形状与表面特征 4、含泥量和泥块含量
第一章砂石材料
2 力 学 性 质
抗弯强度 常见的四种强度计算公式 公式 Fm=FL/bh2 （Mpa） 抗拉强度 抗压强度 抗剪强度 F----受弯时的破坏荷载 （N） 公式 f=F/A （Mpa） L-----两支点间的距离 （mm） F—受弯时的破坏荷载（N） b、h--- 材料截面的宽度、高度
2、力学性质
3）粗度
细度模数（Ｍx）愈大，表示砂愈粗， 砂的细度模数范围一般为3.7～0.7，其中 Ｍx在3.7～3.1为粗砂， Ｍx在3.0～2.3为中砂， Ｍx在2.2～1.6为细砂，
第二节 矿质混合料的组成设计
矿质混合料颗粒级配应满足基本要求 1、最小空隙率： 使不同粒径的各级矿质集料按一定 的比例搭配后，应有最大密实度。 2、最大磨擦力： 各级矿质集料在进行比例搭配时， 应使各级集料排列紧密，形成一个多 级空间骨架结构，且具有最大的摩擦 力。
n=0.5
n=0.6
n=0.3
（二）级配理论
3、魏矛斯粒子干涉理论
D 0 t 1 D D
1 3
二、级配曲线范围的绘制
必须采用半对数坐标 建立对数坐标的方法： 1、先求出各颗粒粒径的对数 2、求出各颗粒粒径间的对数间距，并计算出各 颗粒对数间距的总和 3、选定横坐标长度。 4、计算出各颗粒粒径在横坐标上的位置 5、确定横坐标，以Pi为纵横坐标，即对数坐标 6、建立好坐标后，画级配范围
2）级配
间断级配也称单粒级级配。
间断级配是人为地剔除骨料中某些粒级颗 粒，从而使骨料级配不连续，大骨料空隙 由小几倍的小粒径颗粒填充，以降低石子 的空隙率。由间断级配制成的混凝土，可 以节约水泥。由于其颗粒粒径相差较大， 混凝土混合物容易产生离析现象，导致施 工困难。
道路工程材料第一章砂石材料复习要点
道路工程材料第一章砂石材料复习要点
第一节砂石材料的基础知识
一，砂石材料的岩石学特性
（1）三大岩类：岩浆岩，沉积岩，变质岩。
以及生活中常见的岩石与其岩石学特征。
如辉绿岩与玄武岩属于岩浆岩。
（2）石料的酸碱性：依据岩石中的二氧化硅（SiO2）含量划分
（3）碱-集料反应的含义：含有活性二氧化硅或活性碳酸盐成分的集料，与水泥中碱性氧化物发生化学反应。
发生在潮湿环境中。
二，岩石的物理性质
（1）密度 1.岩石的组成：矿质实体、开口孔隙、闭口孔隙
2.真实密度（实体体积），毛体积密度（三项体积）
（2）含水率差值/无水，差值=有水-无水
（3）抗压强度 1.饱水立方（圆柱）体单轴抗压。
2.干燥状态下抗压强度大。
3.影响因素
（4）耐久性抗冻性，坚固性
第二节集料的基础知识
一，集料分类
沥青2.36为界，水泥4.75为界
二，物理性质
（1）.密度1.集料组成实体，开闭口孔隙，空隙
2.表观密度（实体加闭口），表干密度（表干质量/毛体积），堆积
密度（全部体积）
（2）颗粒形状：针片状颗粒游标卡尺法测定，最大长度或宽度/最小厚度或直径大于3。
三，力学性质
（1）压碎值通过2.36质量/原质量
（2）冲击值过2.36筛
第三节矿质混合料组成设计
一，级配表示砂的细度模数越大，细集料越粗。
二，具体计算方式数解法，图解法。
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
路面结构理论与力学分析01章(砂石材料)
Vn
闭口孔隙
Vs
矿质实体
ms
m
1．物理常数
（1）密度 考虑到集料颗粒自身的孔隙和颗粒之间的空隙，集料的密度 也有几种不同形式。 1）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。 2）表干密度 集料的表干密度又称作饱和面干毛体积密度，它的计算体积 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）。
表砂石材料密度概念小结密度类型真实密度表观密度毛体积密度表干密度装填密度定义石料矿质实体单位真实体积的质量石料矿质实体包括闭口孔隙在内的单位表观体积的质量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单位毛体积包括集料矿质实体体积及全部孔隙体积的饱和面干质集料颗粒矿质实体的单位装填体积包括集料颗粒间空隙体积集料矿质实体及全部孔隙体积的质量计算公式主要用途确定石料水泥及矿粉的密度计算石料的孔隙率和混合料的配合比确定粗细集料的密度用于混合料的配合比和空隙率的计计算石料的孔隙率和集料的骨架间隙率可用于集料磨耗值计算计算集料的空隙小结
试验方法及步骤
1. 称取标准容器的质量m1及测定标准容器的体积V0； 2. 取一份试样，用小铲将试样从标准容器上方50mm处徐徐加入，试样自由落体下落， 直至容器上部试样呈锥体且四周溢满时，停止加料。 3. 除去凸出容器表面的颗粒，并以合适的颗粒填入凹陷部分，使表面凸起部分体积和 凹陷部分体积大致相等。称取总质量m2 ，精确至10g。 4. 试验结果计算
堆积密度试验 堆积密度的测定根据所测定材料的粒径不同，而采用不同的方法，但原理相同。
砂的堆积密度测定方法及步骤
1. 称取标准容器的质量m1及测定标准容器的体 积V0；将标准容器置于下料漏斗下面，使下 料漏斗对正中心。 2. 取试样一份，用铝制料勺将试样装入下料漏 斗，打开活动门，使试样徐徐落入标准容器 （漏斗出料口或料勺距标准容器筒口为 5cm），直至试样装满并超出标准容器筒口。 3. 用直尺将多余的试样沿筒口中心线向两个相 反方向刮平，称其质量m2，精确至1g。 4. 试样的堆积密度按下列计算（精确至 10kg/m3）：
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2. 分级指标：饱水抗压强度和磨耗率 ① 最坚强 ② 坚强 ③ 中等坚强 ④ 较弱软
1.1 石料
物理性质 物理常数：密度（真实密度、表观密度、毛体积密度）、孔隙率 吸水性：吸水率、饱水率 抗冻性 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、剪切和摩擦综合作用的能力
1.2 集料
道路工程材料第一章砂 石材料
2020年7月24日星期五
第一章 石料与集料
•1.1 •石料 •1.2 •集料 •1.3 •矿质混合料的组成设计 •1.4 •石料与集料的工程应
用
1.1 石料
• 石料是天然岩石经机械加工制成的，或者直接开 采得到具有一定形状和尺寸的石料制品。
•一、石料的岩石学特性 石料的物理力学性质在很大程度上取决于天然岩石的
规定条件下，烘干石料矿质实体单位真实体积的质量。
•V0 •Vi •V
•V
n
•V
s
•开口孔隙 •闭口孔隙
•矿物实体
•m
0
•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。
•V0 •Vi •V
•V
n
•开口孔隙 •闭口孔隙
1.1 石料
•二、石料的物理性质
•2 •吸水性 •材料吸入水分的能力。包括吸水率和饱水吸水率。
① 吸水率：常温（20±2℃）、标准大气压（101.325kPa) ，最大的吸水质量占 干燥试样质量的百分比。
② 饱水率：常温、真空抽气（2.67 kPa），最大吸水质量占干燥试样质量的百分 比。
1.1 石料
•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，mm2
•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
1.1 石料
•三、石料的力学性质
•2 •磨耗率 •石料抵抗撞击、摩擦的联合作用的能力。
洛杉矶磨耗试验 狄法尔磨耗试验
1.1 石料
•三、石料的力学性质
•m
0
•M
•V
•矿物实体 •mS
s
1.1 石料
•二、石料的物理性质
•1 •物理常数
•密度•——毛体积密
• 度 规定条件下，烘干石料矿质实体单位毛体积（包括 闭口、开口孔隙）的质量。
1.1 石料
•二、石料的物理性质
•1 •物理常数—•—孔隙率
• 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。
• 集料是由不同粒径矿质颗粒组成的混合料。包 括各种天然砂、人工砂、卵石、碎石以及各类工业冶
金矿渣。
•天然砂、人工砂——粒径<4.75mm •卵石、碎石——粒径>4.75mm
•粗集料细集料分界尺寸： )
4.75mm(水泥混凝土
• 2.36mm(沥青混凝土)
1.2 集料
•一、集料的物理性质
物理常数 密度 空隙率
集料的级配 集料的颗粒形状与表面特征 含泥量和泥块含量
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
质量损失率
冻融系数
1.1 石料
•三、石料的力学性质
•1 •石料的抗压强度
•试件类型
① 道路试件: 50×50×50 ±2mm立方体 φ50×H50 ± 2mm的圆柱体
② 桥梁试件:70×70×70 ±2 mm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。
•洛杉矶法（搁板式）
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
图1-4 搁板式磨耗仪示意图
1.1 石料
•四、石料的技术标准
1. 分类：按照成岩条件、风化程度等 ① 岩浆岩类（火成岩） ② 石灰岩类（沉积岩） ③ 砂岩与片麻岩类（变质岩） ④ 砾石岩（天然风化）
矿物成分，以及这些矿物在岩石中的结构与构造。
•1 •造岩矿物
•造岩矿物
•地质作 用
•岩石
•石英、云母、长石；角闪石、 方解石、白云石、黄铁矿、石
膏、菱镁矿、赤铁矿灯。
1.1 石料
•一、石料的岩石学特性
•2 •岩石的分 •类按成岩条件分 岩浆岩
•深成岩 •喷出岩
•火山岩
•花岗岩、正长岩、辉长石 •玄武岩、安山岩、辉绿岩
•2 •磨耗率——狄法尔法（双筒式
） •
50块石料（50～75mm），单一粒径，质量5000g左
右，转速30～33r/min，转10,000转（5.5～5.0h）
磨耗率计算公式
：
；
式中：m2——试验后2mm筛上烘干石料试样质量 m1——试验前烘干石料试样质量。
•狄法尔法（双筒式）
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合 ③ 石料间相互作用，不同性质石料的磨耗率相差不大
•二、石料的物理性质
•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。
直接冻融法 坚固性法
•孔隙构造、吸水性
1.1 石料
•二、石料的物理性质
•3 •抗冻性
•石料——直径、高50mm圆柱 体试件，50mm正方体试件， 在105±5℃烘干。
•4h
直接冻融法（冻融循环试验： 吸循水环饱若和干，次-15(1℃5、冰2冻5、←5→0次常)温融解）
n
•V
s
•开口孔隙 •闭口孔隙
•矿物实体
•m
0
•M
•mS
•图1-1 石料组成部分的质量与体积关系示意图
1.1 石料
•二、石料的物理性质
•1 •物理常数—•—密度
•
规定条件下，石料矿质实体单位体积的质量。
真实密度
表观密度
毛体积密度
1.1 石料
•二、石料的物理性质
•1 •物理常数
•密度•——真实密度
图1-3 双筒式磨耗仪示意图
1.1 石料
•三、石料的力学性质
•2 •磨耗率——洛杉矶法（搁板式 ） 试样为~5000g有一定级配的集料，加入钢球12个 φ48mm，~5000g。转速30～33r/min，转500转。
；
式中：m2——试验后2mm筛上烘干石料试样质量 m1——试验前烘干石料试样质量。
沉积岩
•石灰岩、页岩、砂岩、石膏，散粒状的粘土、砂、卵石
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ຫໍສະໝຸດ •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 •V
•V
1.1 石料
物理性质 物理常数：密度（真实密度、表观密度、毛体积密度）、孔隙率 吸水性：吸水率、饱水率 抗冻性 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、剪切和摩擦综合作用的能力
1.2 集料
道路工程材料第一章砂 石材料
2020年7月24日星期五
第一章 石料与集料
•1.1 •石料 •1.2 •集料 •1.3 •矿质混合料的组成设计 •1.4 •石料与集料的工程应
用
1.1 石料
• 石料是天然岩石经机械加工制成的，或者直接开 采得到具有一定形状和尺寸的石料制品。
•一、石料的岩石学特性 石料的物理力学性质在很大程度上取决于天然岩石的
规定条件下，烘干石料矿质实体单位真实体积的质量。
•V0 •Vi •V
•V
n
•V
s
•开口孔隙 •闭口孔隙
•矿物实体
•m
0
•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。
•V0 •Vi •V
•V
n
•开口孔隙 •闭口孔隙
1.1 石料
•二、石料的物理性质
•2 •吸水性 •材料吸入水分的能力。包括吸水率和饱水吸水率。
① 吸水率：常温（20±2℃）、标准大气压（101.325kPa) ，最大的吸水质量占 干燥试样质量的百分比。
② 饱水率：常温、真空抽气（2.67 kPa），最大吸水质量占干燥试样质量的百分 比。
1.1 石料
•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，mm2
•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
1.1 石料
•三、石料的力学性质
•2 •磨耗率 •石料抵抗撞击、摩擦的联合作用的能力。
洛杉矶磨耗试验 狄法尔磨耗试验
1.1 石料
•三、石料的力学性质
•m
0
•M
•V
•矿物实体 •mS
s
1.1 石料
•二、石料的物理性质
•1 •物理常数
•密度•——毛体积密
• 度 规定条件下，烘干石料矿质实体单位毛体积（包括 闭口、开口孔隙）的质量。
1.1 石料
•二、石料的物理性质
•1 •物理常数—•—孔隙率
• 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。
• 集料是由不同粒径矿质颗粒组成的混合料。包 括各种天然砂、人工砂、卵石、碎石以及各类工业冶
金矿渣。
•天然砂、人工砂——粒径<4.75mm •卵石、碎石——粒径>4.75mm
•粗集料细集料分界尺寸： )
4.75mm(水泥混凝土
• 2.36mm(沥青混凝土)
1.2 集料
•一、集料的物理性质
物理常数 密度 空隙率
集料的级配 集料的颗粒形状与表面特征 含泥量和泥块含量
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
质量损失率
冻融系数
1.1 石料
•三、石料的力学性质
•1 •石料的抗压强度
•试件类型
① 道路试件: 50×50×50 ±2mm立方体 φ50×H50 ± 2mm的圆柱体
② 桥梁试件:70×70×70 ±2 mm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。
•洛杉矶法（搁板式）
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
图1-4 搁板式磨耗仪示意图
1.1 石料
•四、石料的技术标准
1. 分类：按照成岩条件、风化程度等 ① 岩浆岩类（火成岩） ② 石灰岩类（沉积岩） ③ 砂岩与片麻岩类（变质岩） ④ 砾石岩（天然风化）
矿物成分，以及这些矿物在岩石中的结构与构造。
•1 •造岩矿物
•造岩矿物
•地质作 用
•岩石
•石英、云母、长石；角闪石、 方解石、白云石、黄铁矿、石
膏、菱镁矿、赤铁矿灯。
1.1 石料
•一、石料的岩石学特性
•2 •岩石的分 •类按成岩条件分 岩浆岩
•深成岩 •喷出岩
•火山岩
•花岗岩、正长岩、辉长石 •玄武岩、安山岩、辉绿岩
•2 •磨耗率——狄法尔法（双筒式
） •
50块石料（50～75mm），单一粒径，质量5000g左
右，转速30～33r/min，转10,000转（5.5～5.0h）
磨耗率计算公式
：
；
式中：m2——试验后2mm筛上烘干石料试样质量 m1——试验前烘干石料试样质量。
•狄法尔法（双筒式）
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合 ③ 石料间相互作用，不同性质石料的磨耗率相差不大
•二、石料的物理性质
•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。
直接冻融法 坚固性法
•孔隙构造、吸水性
1.1 石料
•二、石料的物理性质
•3 •抗冻性
•石料——直径、高50mm圆柱 体试件，50mm正方体试件， 在105±5℃烘干。
•4h
直接冻融法（冻融循环试验： 吸循水环饱若和干，次-15(1℃5、冰2冻5、←5→0次常)温融解）
n
•V
s
•开口孔隙 •闭口孔隙
•矿物实体
•m
0
•M
•mS
•图1-1 石料组成部分的质量与体积关系示意图
1.1 石料
•二、石料的物理性质
•1 •物理常数—•—密度
•
规定条件下，石料矿质实体单位体积的质量。
真实密度
表观密度
毛体积密度
1.1 石料
•二、石料的物理性质
•1 •物理常数
•密度•——真实密度
图1-3 双筒式磨耗仪示意图
1.1 石料
•三、石料的力学性质
•2 •磨耗率——洛杉矶法（搁板式 ） 试样为~5000g有一定级配的集料，加入钢球12个 φ48mm，~5000g。转速30～33r/min，转500转。
；
式中：m2——试验后2mm筛上烘干石料试样质量 m1——试验前烘干石料试样质量。
沉积岩
•石灰岩、页岩、砂岩、石膏，散粒状的粘土、砂、卵石
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ຫໍສະໝຸດ •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 •V
•V