沥青混合料-第三章-石料与集料
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沥青混合料
第三章 石料与集料
学习目的与任务：
1、介绍石料的岩石学特征、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；
2、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。
学习要求：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。
石料和集料（亦称骨料）统称为砂石材料，是道路 与桥梁建设中用量最大的一种建筑材料，它们可以用 作道路与桥梁工程的圬工材料，也是沥青混合料和水 泥混凝土中最重要的基本原料。
2）沉积岩
沉积岩是由母岩（岩浆岩、变质岩和已形成的沉 积岩）在地表风化剥蚀，经过搬运、沉积和石化 等作用而形成的岩石，它占地表的66%，是地表 的主要岩类。沉积岩可分为碎屑岩类（如凝灰岩、 砾岩等）、粘土岩类（如页岩、泥岩等）和化学 及生物化学岩类（如石灰岩、白云岩等）。沉积 岩的物理力学性质与矿物、岩屑的成分以及胶结 物质的性能有很大关系，通常表现出各向异性的 特点。与深成岩相比，沉积岩密度小、孔隙率和 吸水率大、强度低、耐久性差。
（1）真实密度 真实密度是指在规定条件下，烘干石料矿质实体
单位真实体积（不包括孔隙体积）的质量，按照下 列公式计算。
（2）毛体积密度 毛体积密度是指在规定条件下，烘干石料矿质实
体包括孔隙（闭口、开口孔隙）体积在内的单位毛 体积的质量，由如下公式计算。
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，由如下公 式计算。
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。
• 冻融系数：是冻融试验后试件饱水抗压强度与冻 融试验前试件饱水抗压强度之比
根据石料组成中二氧化硅成分含量的多少，将岩石 分成酸碱性石料。
下表的亲水系数表明石料对水亲和力的大小。亲水 系数越大，说明石料与水的结合程度越高，相对应 与沥青的结合力就越弱，所以石料的酸碱性直接影 响到石料和沥青构成的混合料的性质。
二、石料的物理性质
1．物理常数 物理常数主要指石料的密度和孔隙率，此类常数能
3）变质岩
变质岩是原生的岩浆岩或沉积岩经过地质上的变质 作用而形成的岩石。变质岩可分为片理状岩类（如片 岩、千枚岩等）和块状岩类（如大理岩、石英岩等）。 变质岩的物理力学性质不仅与原岩性质有关，而且与 变质作用条件及变质程度有关。由沉积岩的得到的变 质岩受高压和重结晶作用，比原岩更加坚固耐久；由 深成ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ得到的变质岩经变质作用后产生片状结构，耐 久性降低。
2．吸水性
石料在规定的条件下吸入水分的能力称为吸水性， 通常用吸水率与饱和吸水率来表征，它能有效反映石 料微裂缝的发育程度，可用来判断石料的抗冻和抗风 化等性能。
1）吸水率
吸水率是指在规定条件下，试件最大吸水质量与烘 干石料试件质量之比。测定石料的吸水率是将已知质 量的干燥规则试件逐层加水至浸没，用自由吸水法测 定其吸水后质量，按下式计算。
• 质量损失率：冻融试验前后的干试件质量差与冻 融前干试件质量的比值
一般认为冻融系数大于75％，质量损失率小于2 ％时，为抗冻性好的岩石。吸水率小于0.5％，软 化系数大于0.75以及饱水系数小于0.8的岩石，具 有足够的抗冻性。对于一般道路工程，往往根据 上述标准来确定是否需要进行岩石的抗冻性试验。
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。
1）密度
定义：在规定条件下（大多指规定的温度），石 料矿质实体单位体积的质量。
由于石料在图组1-5成石料结组成构部上分的或质量多与体或积少关系存示意在图 着孔隙，而孔 隙又分为与a外)石界料结连构剖通面图的；开b）石口料孔的体隙积与和质量与的外关系界不连通的 闭口孔隙，所以石料（包括集料）的密度就有数种 不同形式。
因此，全面的认识、合理的选择以及正确的使用石 料和集料，对于保证道路建筑工程的质量有着不可忽 视的重要意义。
第一节 石料
一、石料的岩石学特性
石料定义：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。
1．造岩矿物 所谓的造岩矿物是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。由于各种矿物具有确定的化学组成与特有的 结构构造，对石料的物理力学特性有着不同的影响。
2）饱水率
饱水率是指在强制条件下，石料试件的最大吸水质 量与烘干试件质量之比。测定石料的饱和吸水率是将 已知质量的干燥规则试件用煮沸法或真空抽气法强制 饱水，测定其饱水后的质量，按下式计算。
3）饱水系数 饱水系数是指岩石吸水率与饱和吸水率之比。它是
评价岩石抗冻性的一种指标。
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。
3.常见岩石种类
岩石种类繁多，并且很难找到严格按照上面分类 的单一种类岩石，多为几种岩石的组合体。因此， 在选岩时要严格按照规范要求，对岩相、岩性进行 细致的鉴定，从而避免因选岩不当造成的负面影 响。
4、矿物主要化学组成
石料的化学成分主要有：氧化硅、氧化钙、氧化铁、 氧化铝、氧化镁以及少量的氧化锰和三氧化硫等。
2．岩石分类
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。
1）岩浆岩
岩浆岩是岩浆冷凝而成的岩石，它是所有岩石中最原始的岩 石。岩浆岩按冷却条件可分为深成岩（如花岗岩、正长岩等）、 喷出岩（如玄武岩、安山岩等）和火山岩（如火山凝灰岩等）。 岩浆岩具有优良的工程性质，在道路工程中用途广泛。深成岩 具有密度大、抗压强度高、吸水性和抗冻性好的优点；火山岩 多孔、质轻，是良好的保温建筑材料和水泥混合材料；喷出岩 的物理力学性质介于岩浆岩与火山岩之间。
第三章 石料与集料
学习目的与任务：
1、介绍石料的岩石学特征、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；
2、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。
学习要求：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。
石料和集料（亦称骨料）统称为砂石材料，是道路 与桥梁建设中用量最大的一种建筑材料，它们可以用 作道路与桥梁工程的圬工材料，也是沥青混合料和水 泥混凝土中最重要的基本原料。
2）沉积岩
沉积岩是由母岩（岩浆岩、变质岩和已形成的沉 积岩）在地表风化剥蚀，经过搬运、沉积和石化 等作用而形成的岩石，它占地表的66%，是地表 的主要岩类。沉积岩可分为碎屑岩类（如凝灰岩、 砾岩等）、粘土岩类（如页岩、泥岩等）和化学 及生物化学岩类（如石灰岩、白云岩等）。沉积 岩的物理力学性质与矿物、岩屑的成分以及胶结 物质的性能有很大关系，通常表现出各向异性的 特点。与深成岩相比，沉积岩密度小、孔隙率和 吸水率大、强度低、耐久性差。
（1）真实密度 真实密度是指在规定条件下，烘干石料矿质实体
单位真实体积（不包括孔隙体积）的质量，按照下 列公式计算。
（2）毛体积密度 毛体积密度是指在规定条件下，烘干石料矿质实
体包括孔隙（闭口、开口孔隙）体积在内的单位毛 体积的质量，由如下公式计算。
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，由如下公 式计算。
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。
• 冻融系数：是冻融试验后试件饱水抗压强度与冻 融试验前试件饱水抗压强度之比
根据石料组成中二氧化硅成分含量的多少，将岩石 分成酸碱性石料。
下表的亲水系数表明石料对水亲和力的大小。亲水 系数越大，说明石料与水的结合程度越高，相对应 与沥青的结合力就越弱，所以石料的酸碱性直接影 响到石料和沥青构成的混合料的性质。
二、石料的物理性质
1．物理常数 物理常数主要指石料的密度和孔隙率，此类常数能
3）变质岩
变质岩是原生的岩浆岩或沉积岩经过地质上的变质 作用而形成的岩石。变质岩可分为片理状岩类（如片 岩、千枚岩等）和块状岩类（如大理岩、石英岩等）。 变质岩的物理力学性质不仅与原岩性质有关，而且与 变质作用条件及变质程度有关。由沉积岩的得到的变 质岩受高压和重结晶作用，比原岩更加坚固耐久；由 深成ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ得到的变质岩经变质作用后产生片状结构，耐 久性降低。
2．吸水性
石料在规定的条件下吸入水分的能力称为吸水性， 通常用吸水率与饱和吸水率来表征，它能有效反映石 料微裂缝的发育程度，可用来判断石料的抗冻和抗风 化等性能。
1）吸水率
吸水率是指在规定条件下，试件最大吸水质量与烘 干石料试件质量之比。测定石料的吸水率是将已知质 量的干燥规则试件逐层加水至浸没，用自由吸水法测 定其吸水后质量，按下式计算。
• 质量损失率：冻融试验前后的干试件质量差与冻 融前干试件质量的比值
一般认为冻融系数大于75％，质量损失率小于2 ％时，为抗冻性好的岩石。吸水率小于0.5％，软 化系数大于0.75以及饱水系数小于0.8的岩石，具 有足够的抗冻性。对于一般道路工程，往往根据 上述标准来确定是否需要进行岩石的抗冻性试验。
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。
1）密度
定义：在规定条件下（大多指规定的温度），石 料矿质实体单位体积的质量。
由于石料在图组1-5成石料结组成构部上分的或质量多与体或积少关系存示意在图 着孔隙，而孔 隙又分为与a外)石界料结连构剖通面图的；开b）石口料孔的体隙积与和质量与的外关系界不连通的 闭口孔隙，所以石料（包括集料）的密度就有数种 不同形式。
因此，全面的认识、合理的选择以及正确的使用石 料和集料，对于保证道路建筑工程的质量有着不可忽 视的重要意义。
第一节 石料
一、石料的岩石学特性
石料定义：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。
1．造岩矿物 所谓的造岩矿物是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。由于各种矿物具有确定的化学组成与特有的 结构构造，对石料的物理力学特性有着不同的影响。
2）饱水率
饱水率是指在强制条件下，石料试件的最大吸水质 量与烘干试件质量之比。测定石料的饱和吸水率是将 已知质量的干燥规则试件用煮沸法或真空抽气法强制 饱水，测定其饱水后的质量，按下式计算。
3）饱水系数 饱水系数是指岩石吸水率与饱和吸水率之比。它是
评价岩石抗冻性的一种指标。
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。
3.常见岩石种类
岩石种类繁多，并且很难找到严格按照上面分类 的单一种类岩石，多为几种岩石的组合体。因此， 在选岩时要严格按照规范要求，对岩相、岩性进行 细致的鉴定，从而避免因选岩不当造成的负面影 响。
4、矿物主要化学组成
石料的化学成分主要有：氧化硅、氧化钙、氧化铁、 氧化铝、氧化镁以及少量的氧化锰和三氧化硫等。
2．岩石分类
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。
1）岩浆岩
岩浆岩是岩浆冷凝而成的岩石，它是所有岩石中最原始的岩 石。岩浆岩按冷却条件可分为深成岩（如花岗岩、正长岩等）、 喷出岩（如玄武岩、安山岩等）和火山岩（如火山凝灰岩等）。 岩浆岩具有优良的工程性质，在道路工程中用途广泛。深成岩 具有密度大、抗压强度高、吸水性和抗冻性好的优点；火山岩 多孔、质轻，是良好的保温建筑材料和水泥混合材料；喷出岩 的物理力学性质介于岩浆岩与火山岩之间。