石 料 与 集 料(一)

（二）沉积岩
形成：母岩风化后，经风力流水搬运、沉积和再造岩作 用而成的岩石。 种类： 机械沉积岩——页岩、砂岩、砾岩 化学沉积岩——石膏、白云岩 生物沉积岩——石灰岩、硅藻土 构造：层状构造 性质：孔隙率大，吸水率大，强度低，耐久性差 工程上常用：石灰岩——主要造岩矿物为方解石 抗压强度为20~120MPa
特点
砂 岩
沉积岩
密实 坚硬、耐久， 1.5-2.2 强度 耐酸 高 质地软、不 钙质砂岩-白色、 碎屑结 石英 构、层 灰色 耐酸 长石 状构造 铁质砂岩-红色 性能差 粘土质砂岩-灰黄 小 易风化 色 硅质砂岩-淡灰色 均匀 致密 结晶等 粒或斑 状片状 构造 250 -400 耐久、 加工困难
石 变质岩 结晶氧 英 硅质砂岩 化硅 岩 片 麻 岩 变质岩 花岗岩 石英 长石
ρ=M/V ρ’=M/V’ ρ0=M/V0 ρ0’=M/V 0’
（二）孔隙和空隙
1、孔隙 材料内部的孔隙 孔隙率： 材料宏观外形体积中，孔隙体积所占的比例。
孔特征： 连通性——开口孔、闭口孔 孔径——大孔、细孔、微孔 孔分布
开口孔隙率：
闭口孔隙率：
2、空隙 材料颗粒间的空隙 空隙率： 材料堆积体积中，空隙体积所占的比率。
形成：由地壳深处上升的岩浆冷却形成。 分类： 1）深成岩：岩浆在地表深处受上部覆盖层的压 力作用，缓慢冷却而成 常见岩石：花岗岩、正长岩、辉长岩 2）喷出岩：岩浆侵入到离地表较浅处冷却形成 的火成岩体。 常见岩石：辉绿岩 3）火山岩：岩浆喷出地表， 压力、温度急剧降 低时形成的。
花岗岩：我国 的黄山、华山、 衡山等都是花 岗岩分布区 玄武岩：如我 国东北的五大 连池
（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
玄武岩——暗色矿物 抗压强度（100~500Mpa） 强度高、脆性大、耐久性好、 加工困难
（3）火山岩
火山灰——用作水泥的混合材 浮石——用作轻骨料，制作轻混凝土
道路建筑材料· 石料与集料
力学性质：石料在工程应用中，所表现出的抗压、抗剪、
石 料
抗弯拉强度的能力，以及抵抗荷载冲击、剪切和摩擦作
用的能力。
一、石料的岩石学特征 •1. 造岩矿物 •2. 岩石的分类 •3. 常见的岩石类型 •4. 矿物化学组成
1. 造岩矿物




定义：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。 种类：石英、长石、云母、角闪石、方解石、白 云石、黄铁矿、石膏、赤铁矿等； 石英、长石——耐磨、坚硬、抗磨光性好 如：花岗岩、砂岩 方解石、白云石——软、易磨光 如石灰岩
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 吸水性：石料吸水能力的大小，用吸水率和饱
石 料
性质 ★
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水率形式表示
抗冻性：石料在饱水状态下，能够经受反复
冻结和融化而不破坏，并不严重降低强度的
能力。
黄铁矿
为结晶的FeS2， 常为致密的块 状、鳞片状、 豆状或土状集 合体，常为暗 红色，有的具 有金属光泽。 不透明。硬度 随含铁量的增 加而增高。
2. 岩石的分类
沉积岩：母岩风化 剥蚀，经搬运、沉 积硬结成岩
岩石经变质作用形成 岩石
岩浆岩：岩浆冷凝形成 不同条件：深成岩、喷出岩、 火山岩
（一）岩浆岩
三、石料的力学性质
1、强度
影响因素：造岩矿物及岩石的结构和构造 强度规律：岩浆岩>变质岩>沉积岩 抗拉强度≈（0.1~0.05）*抗压强度 强度测定方法：
三、石料的力学性质
石料的抗压强度(吸水饱和，单轴受压)
50mm立方体或 50*50圆柱体试件 P R A R - 石料抗压强度，MPa P - 石料破坏时极限荷载，N A - 石料受力横截面积，mm2
120250
4. 矿物的主要化学组成
氧化硅 SiO2
氧化钙 CaO
氧化铁 Fe2O3
氧化铝 Al2O3
氧化镁 MgO
氧化锰 三氧化硫 MnO SO3
石料的酸碱性
碱性集料（钙质集料） <52% 石灰岩 玄武岩
★
石料分类：二氧化硅SiO2含量
中性集料 52%—65% 辉绿岩 闪长岩 酸性集料（硅质集料） >65% 花岗岩 石英岩
（三）变质岩
形成：母岩经过地质作用（高温高压作用）而形成的一种新 岩石。 变质对岩石性能的影响： 1）沉积岩 变质岩：岩石性能 如石灰岩 大理岩 2）岩浆岩 变质岩：可能使岩石性能 如花岗岩 片麻岩 广泛使用：大理岩——由石灰岩或白云岩变质而成 常因杂质而呈各种颜色和图案（汉白玉） 结构致密，抗压强度高
主要成分为结晶SiO2 。 颜色：白、乳白色、浅 灰色
纯净的石英无色透明， 称为水晶；含杂质时呈 各种色调。如含Fe+3呈 紫色，称为紫水晶；含 有细小分散的气态或液 态物质呈乳白色者，称 为乳石英。玛瑙也是石 英的一种。
特点：坚硬、稳定
长石是结晶铝硅酸盐 最广的一类矿物，约占 地壳质量的50%。 颜色：白、浅灰、桃红、 红、青和灰暗色； 包括三个基本类型： 钾长石 K[AlSi3O8]
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
钠长石 Na[AlSi3O8]
钙长石 Ca[AlSi3O8] 强度<石英 易风化——高岭土
结晶、片状含水铝硅酸盐
颜色：随含Fe量的增高而 变暗，具有珍珠光泽。
易撕成薄片
云母含量高，耐久性、强 度降低
白云母；黑云母
角闪石、辉石、橄榄石（暗色矿物）
结晶铁镁硅酸盐，强度高、韧性好、耐 久性好
主要成分为结晶CaCO3。 颜色：纯净的方解石无色透明；因含杂质而常呈白、灰、 黄、浅红、绿、蓝等色。常分裂为菱面体。 强度中；易被酸分解；微溶于水，易溶于含有CO2的水 中
不可浸润 在压力下
（四）吸水性和吸湿性
1、吸水性 材料在水中吸收水分的能力 表示方法： 吸水率 计算公式：
影响因素：亲水性、孔隙率、孔特征
材 钢铁、 花岗岩 料 玻璃 吸 水 0 0.5~0.7 率
混凝土
粘土 砖 8~20
木材
2~3
＞100
2、吸湿性
从空气中吸收水分的能力
表示方法 含水率，% 计算公式：
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
（三）亲水性和憎水性
亲水性——材料能被水浸润的性质 憎水性——材料不能被水浸润的性质
亲水与憎水的原因：
水 内聚力 内聚力
关系 ＜ ＞
水与材料 吸引力 吸引力
状态 水被吸附 水不被吸附
亲水与憎水的现象：
接触角 ＜90 ＞90 材料性状 材料表面 水进入毛 毛细管水 材料举例 细管 亲水性 憎水性 可浸润 自动 凹液面 凸液面 木材、混 凝土、砖 沥青
憎水亲油
亲水憎油
二、石料的物理性质
★
（一）密度、表观密度、容积密度与堆积密度
密度——材料在绝对密实状态下单位体积的 质量
计算公式：
(g/cm3)
多数建筑材料含有孔隙：
密度名称 体积状况
体积测量
密度计算
绝 对 密 度 材 料 自 身 体 积 磨成细粉消除内 （ 不 含 孔 隙 ） 部孔隙，干粉排 水体积 表 观 密 度 细 观 外 形 体 积 全干材料的排水 （ 含 闭 口 孔 ） 体积（吸水饱和 后） 容 积 密 度 宏 观 外 形 体 积 测量几何外形， （ 含 所 有 孔 ） 或吸水饱和材料 的排水体积 堆 积 密 度 材 料 堆 积 体 积 全干材料填充满 容器，该容器纯 （含材料间空隙） 容水体积
高温、高压
变硬、变致密
片麻岩地貌景观（变质岩）
花岗岩
常温、常压
变软、变松散
3. 常用岩石类型
岩石种 岩类 类 花 深 岗 成 岩 岩 玄 武 岩 辉长 岩 石 灰 岩 喷 出 岩 深成 岩 沉 积 岩 矿物 石英 长石 颜色 灰白 肉红色 结构 密实 质地坚硬 密度 g/cm3 1.5-2.8 强度 MPa 100-300 大—小 100-500 特点 孔隙率小 吸水率低 耐久性好 耐久性好 优质集料
影响因素：亲水性、孔隙率、孔特征
（五）耐水性、抗渗性和抗冻性
1、耐水性 材料长期在水作用下不破坏， 强度也不显著下降的性质。 破坏原因： 水的溶解、劈裂作用 表示方法：软化系数 计算公式：
耐水材料：K>0.85(地基、基础)
2、抗渗性 材料抵抗压力水渗透的能力 表示方法： 1) 抗渗系数K: H Q = K * —— Ft