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
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（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）
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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
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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
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（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。
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（三）石料的力学性质
1、石料的抗压强度
在单轴受压并按规定的加载条件下， 在单轴受压并按规定的加载条件下 ， 达到极限破坏 单位承压面积的强度。 时，单位承压面积的强度。 ① 道路试件: 50×50×50 mm立方体 道路试件: 50×50× mm立方体 φ50×H50mm的圆柱体 50× 50mm的圆柱体 ② 桥梁试件:70×70×70 mm立方体 桥梁试件:70×70× mm立方体
R
=
P A
图1-2 石料抗压强度试件
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影响石料抗压强度的因素： 影响石料抗压强度的因素：
内因：材料的矿物成分——主要成分为石英的花岗岩强度高 主要成分为石英的花岗岩强度高； 内因：材料的矿物成分——主要成分为石英的花岗岩强度高； 结构和构造——同为岩浆岩 喷出岩（玄武岩） 同为岩浆岩， 结构和构造——同为岩浆岩，喷出岩（玄武岩）要比火 山岩（浮石）强度高； 山岩（浮石）强度高； 外因：试件尺寸——一般尺寸减小，强度增大； 外因：试件尺寸——一般尺寸减小，强度增大； 一般尺寸减小 加荷速率——越快，强度越高； ——越快 加荷速率——越快，强度越高； 吸水率——越大 强度越低。 越大， 吸水率——越大，强度越低。
磨耗率计算公式： 磨耗率计算公式： m −m Q磨＝ 1 2 ×100% m1
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图1-3 搁板式磨耗仪示意图
① 省时：15min左右 省时：15min左右 使石料受到更严峻的冲击、 ② 使石料受到更严峻的冲击、 剪切、摩擦作用， 剪切、摩擦作用，石料级差大 ③ 试样级配较符合路用状况
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（四）化学性质
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。
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三、石料的技术标准
1. 分类：按照所属岩石类型（成岩条件、风化程度等） 分类：按照所属岩石类型（成岩条件、风化程度等） 岩浆岩类（火成岩） ① 岩浆岩类（火成岩） 石灰岩类（沉积岩） ② 石灰岩类（沉积岩） 砂岩与片麻岩类（变质岩） ③ 砂岩与片麻岩类（变质岩） 砾石岩（天然风化） ④ 砾石岩（天然风化） 2. 分级指标：饱水抗压强度和磨耗率 分级指标： ① 最坚强 ② 坚强 ③ 中等坚强 ④ 较软
将试件取出置于105土 将试件取出置于105土5℃的烘箱中烘烤4h，至此完成第1个循环。 的烘箱中烘烤4 至此完成第1个循环。 待试样冷却至20~25℃ 待试样冷却至20~25℃后，即开始第2个循环。从第2个循环起，浸 即开始第2个循环。从第2个循环起， 泡和烘烤时间均为4 泡和烘烤时间均为4h。完成5次循环后，仔细观察试件有无破坏现 完成5次循环后， 象，将试件洗净烘至恒重，准确称出其质量，计算坚固性试验质量 将试件洗净烘至恒重，准确称出其质量， 损失率） 损失率）
矿料实体质量+吸入 矿料实体质量 吸入 开口孔隙水质量
ρs =
ma vs + vn + vi
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（1）密度 装填密度
颗粒之间的 空间体积 空间体积
ρf =
ms vs + v n + vi + v v
① 堆积（松装）密度——集料按自由下落方式装样 堆积（松装）密度——集料按自由下落方式装样 ② 振实（紧装）密度——集料振摇方式装样 振实（紧装）密度——集料振摇方式装样 捣实密度——集料捣实方式装样 ③ 捣实密度——集料捣实方式装样
吸水率（保水率）＝
最大吸水质量 干燥试样质量
通常认为在常压下测定的吸水率，此时水分只充填部分 孔隙；当真空抽气后占据岩石孔隙内部的空气被排出，当恢 复常压时，则水即进入具有稀薄残压的岩石孔隙中，此时水 分几乎充满开口孔隙的全部体积，所以，饱水率大于吸水率 饱水率大于吸水率。 饱水率大于吸水率
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m 1 −m2 Q磨＝ ×100% m1
式中： 试验前烘干石料试样质量； 式中：m1——试验前烘干石料试样质量； 试验前烘干石料试样质量 m2——试验后 试验后1.7mm筛上烘干石料试样质量。 筛上烘干石料试样质量。 试验后 筛上烘干石料试样质量
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2、磨耗率：抵抗撞击、剪切和摩擦联合作用能力。
◇质量损失： 质量损失：
m1 − m 2 Q冻 = ×100% m1
质量损失不超过 5%
◇强度损失： 强度损失：
K= R2 ×100% 强度降低不大于25％，耐冻系数＞0.75 强度降低不大于25％，耐冻系数＞ ％，耐冻系数 R1
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3 、 抗冻性 ： 石料在饱水状态下 ， 能经受反复冻融而不破 抗冻性： 石料在饱水状态下， 并不严重降低强度的能力。 坏，并不严重降低强度的能力。 ② 坚固性法（将烘干岩石试件置入饱和硫酸钠溶液中浸泡20h后， 将烘干岩石试件置入饱和硫酸钠溶液中浸泡20h
第二节
集
料
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图1-5 集料 不同粒径、尺寸较小的石料颗粒的集合体
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集料
石
材料 石 石 石 集料 2.36mm 集料 石
集料
集 料
集料 集料
石 集料 4.75mm 集料 集料
料
集料
石集料
集料
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最大粒径： 最大粒径：集料的最大粒径这一概念由两个不同定义构成
② 表观密度 ρ a ③ 毛体积密度 ⑵ 孔隙率： 孔隙率：
=
ms （表观体积 vs ＋ vn —含闭口孔隙） 含闭口孔隙） vs + v n
ms (毛体积 vs +vn+vi—闭口与开口孔隙) 闭口与开口孔隙) vs + v n + vi
ρh =
v n + vi n= × 100% Vh
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2、磨耗率：抵抗撞击、剪切和摩擦联合作用能力。
①洛杉矶法（搁板式）:5000g有级配的石料试样，加入 有级配的石料试样， 洛杉矶法（搁板式）:5000g有级配的石料试样 钢球12个φ48mm，5000g。转速30～33r/min， 500转 钢球12个φ48mm，5000g。转速30～33r/min，转500转 磨耗率计算公式： 磨耗率计算公式：
举例：已知质量为集料用套筛筛分，筛分结果如下： 对应筛孔（mm） 19 16 13.2 9.5 4.75 （1）最大粒径？ 最大粒径？ （2）公称最大粒径？ 公称最大粒径？ 通过率（%） 100 100 95 35 0
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二、 集料的物理性质
（一）物理性质
1、物理常数 （1）密度
第一章
石料与集料
道路建筑材料·石料与集料
主要内容： 主要内容：
1 2 3 4
石料 集料 矿质混合料的组成设计 小结与习题
第一节
石
料
道路建筑材料·石料与集料
常见岩石
花岗岩
玄武岩
安山岩
石灰岩
白云岩石粉
道路建筑材料·石料与集料
建筑
石料
石 石料
石 料
石 石 石 & 石 石料 石料 料 石料 石料
石
石料
狄法尔法（ 块石料（ ～ ），质量 ② 狄法尔法（双筒式）: 50块石料（50～75mm），质量 块石料 ）， 5000g左右，转速 ～33r/min，转10,000转（5.5～5.0h） 左右， 左右 转速30～ ， 转 ～ ）
式中： 试验前烘干石料试样质量； 式中：m1——试验前烘干石料试样质量； 试验前烘干石料试样质量 m2——试验后 试验后1.7mm筛上烘干石料试样质量。 筛上烘干石料试样质量。 试验后 筛上烘干石料试样质量
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（二）石料的物理性质
1、物理常数
石料体积与质量的关系
V0 Vh
Vi Vn Vs