项目四石料与集料性能试验与检测

教学实施
工程材料试验与检测
教学场所 教学重点、 难点 多媒体教室，材料实训基地 重点：石料的物理性质、力学性质；粗细集料的技术性质。 难点：石料的物理性质、力学性质；粗细集料的技术性质。
教学教案
铁道工程用砂石材料按尺寸和用途分为两类：（1）石料；（2）集料：包 括粗集料（粒径 d＞4.75mm）和细集料（粒径 d≤4.75mm）。 第一部分 石 料 石料是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。 一、石料的岩石学特性 岩石是指在各种地质作用下按一定方式组合而成的矿物集合体，是组成地 壳及地幔的主要物质。根据成岩条件将岩石分成三类： （1）岩浆岩—深成岩、喷出岩、火山岩； （2）沉积岩---碎屑岩、粘土岩、化学及生物化学岩； （3）变质岩---片理状岩、块状岩。 二、石料的物理性质 物理性质主要指：物理常数（如真实密度、毛体积密度和空隙率等）、吸 水性（吸水率、饱水率等）、耐候性（抗冻性、坚固性等）。 1．物理常数 石料的内部组成结构主要包括：矿物实体 Vs、孔隙（包括开口孔隙 Vi 和 闭口孔隙 Vn） 。 （1）真实密度 石料的真实密度是石料在规定条件下（105±5℃烘干至恒重，温度 20℃） 下，单位真实体积（不含孔隙的矿质实体的体积）的质量。计算公式
（2.3）
2．吸水性 （1）吸水率：石料吸水率是指在室内常温（20±2℃）和大气压条件下， 石料试件最大的吸水质量占烘干（105±5℃干燥至恒重）石料试件质量的百分 率。
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W m 2 - m1 100 m1
（2.4）
（2）饱水率：石料饱水率是在室内常温（20±2℃）和真空抽气（抽至真 空度为残压 2.67KPa）后的条件下，石料试件最大吸水的质量占烘干石料试件 质量的百分率。 3．耐候性 道路与桥梁都是暴露于大自然中无遮盖的建筑物，经常受到各种自然因素 的影响。用于道路与桥梁建筑的石料抵抗大气自然因素作用的性能称为耐候 性。 （1）抗冻性 （2）坚固性 三、石料的力学性质 道路工程所用石料在力学性质方面的要求，除了抗压、抗拉、抗剪、抗弯、 弹性模量等纯粹力学性质外，还有一些为路用性能特殊设计的力学指标，如抗 磨光性、抗冲击、抗磨耗等。此处主要讨论确定石料等级的抗压强度和磨耗两 项性质。 1．单轴抗压强度 道路建筑用石料的（单轴）抗压强度，按下式计算：
Qab
m1 m2 100 m1
（2.6）
（2）狄法尔磨耗试验 四、石料的技术标准 1.石料的技术分级 按路用石料技术要求的不同，分为 4 个岩类。各岩类划分及其主要代表性 岩石如下： Ⅰ岩浆岩类：如花岗岩、正长岩、辉长岩、辉绿岩、闪长岩、橄榄岩、玄 武岩、安山岩、流纹岩等。 Ⅱ石灰岩类：石灰岩、白云岩、泥灰岩、凝灰岩等。 Ⅲ砂岩和片岩类：石英岩、砂岩、片麻岩、石英片麻岩等。 Ⅳ砾石类。 各岩组按其物理－力学性质（主要为饱水状态的抗压强度和磨耗率）各分
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为下列 4 个等级： 1 级――最坚强的岩石； 2 级――坚强的岩石； 3 级――中等强度的岩石； 4 级――较软的岩石。 2.石料的技术标准 第二部分 集 料 一、细骨料 粒径小于 4.75mm 的骨料称为细骨料，也称之为砂。砂按来源分为天然砂、 人工砂两类。 砂的技术要求主要有： 1．砂的颗粒级配和粗细程度 砂的颗粒级配是指砂子大小不同的颗粒搭配的比例情况。 砂的粗细程度是指砂子总体的粗细程度。 砂子的颗粒级配和粗细程度，可通过筛分析的方法来确定。 砂的粗细程度可通过计算细度模数确定。细度模数根据（2.7）式计算（精 确至 0.01） 。
t
ms M Vs Vs
（2.Байду номын сангаас）
（2）毛体积密度 石料的毛体积密度是指石料在规定条件下，单位毛体积（包括矿质实体和 孔隙的体积）的质量。计算公式
h
ms M Vs Vn Vi V
（2.2）
（3）孔隙率 石料的孔隙率是石料的孔隙体积占其总体积的百分率。计算公式
P
V0 *100 V
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项目四 石料与集料性能试验与检测
一、项目实施过程
1. 根据项目大纲要求确定项目目标 （1）了解砂石材料的类别。 项 （2）掌握石料的技术性质及其应用。 目 （3）熟练掌握粗细集料的技术性质及其应用。 构 （4）熟悉道砟材料的技术性质。 思 2. 明确石料与集料性能试验与检测项目主导内容 3. 项目完成后评价 石料与集 1. 提出问题 料性能试 （1）砂石材料的类别有哪些？ 验与检测 项 目 设 计 （2）石料有哪些主要的技术指标？如何选用？ （3）集料有哪些主要的技术指标？如何选用？ （4）道砟材料有哪些主要的技术性质？ 2. 主要试验项目内容整理 3. 主要涉及的项目相关理论基础、规范、标准等知识获取方式 4. 项目实做互动
从具体铁道工程应用导入石料、集料，简介如何应用、共同探讨所需的基本知识 讲授、启发、引导，突出理论联系实际 以专任教师教学 了解学生进行项目设计过程中的疑问； 石料与集料是什么？有哪些技术性能？怎样 测定其性能？如何应用等。 咨讯 整理与学生设计的项目相关的知识点；石料与集料性能测定等 重点掌握学生想了解什么。 明确该项目的重点、难点； 决策 结合项目合理编排教学内容； 重点解决要教什么 对项目对应知识点进行整合，编制教学计划； 计划 明确教学内容所在的教学场所、教学设备、教学方法 针对具体问题展开教学，并使之系统化，对该部分知识进行整合，形成独立又前后 实施 连贯的知识体系 检查 评价 采取合理方式针对具体环节进行教学检查，发现问题及时补充，逐步完善 学生对教师教学效果进行评价，教师对学生的知识掌握进行实时评价
f sc
Fmax Ao
（2.5）
石料的单轴抗压强度值，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（如试件几何外形、加 载速度、温度和湿度等） 。 2．磨耗性 磨耗性是石料抵抗撞击、剪切和摩擦等综合作用的性能。按我国现行试验 规程（JTJ 054－94）规定，石料的磨耗试验有下列两种方法： （1）洛杉矶式磨耗试验 石料磨耗率按下式计算：
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项 目 分 解 项 目 实 做 1、细集料筛分试验报告 2、粗集料筛分试验报告 1. 据项目内容整合知识点 2. 依托该项目内容确定试验子项目 试验任务 1 细集料筛分试验 试验任务 2 粗集料筛分试验
二、项目实施内容 第一步：基础理论教案
项目名称 项目简介 教学方法 教学师资 石料与集料性能试验与检测 学时 4