道路工程材料砂石與集料學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1道路工程道路工程(gngchng)材料砂石與集料材料砂石與集料第一頁，共68頁。 石料是天然巖石經(jīng)機械加工制成的，或者直接開采(kici)得到具有一定形狀和尺寸的石料制品。一、石料的巖石學(xué)特性1 1造巖礦物造巖礦物造巖礦物造巖礦物巖石巖石地質(zhì)作用地質(zhì)作用石英、云母、長石；角閃石、方解石、白云石、黃鐵礦、石膏、菱鎂礦、赤鐵礦燈。第1頁/共68頁第二頁，共68頁。2 2巖石巖石(ynsh)的的分類分類一、石料(shlio)的巖石學(xué)特性按成巖條件分u巖漿巖u沉積巖u變質(zhì)巖片理狀巖、塊狀巖深成巖噴出巖火山巖花崗巖、正長巖、輝長石玄武巖、安山巖、輝綠巖石灰?guī)r、頁巖、砂巖、石膏，散粒狀的粘土、砂、

2、卵石第2頁/共68頁第三頁，共68頁。二、石料(shlio)的物理性質(zhì)l物理(wl)常數(shù)l吸水性l抗凍性第3頁/共68頁第四頁，共68頁。二、石料(shlio)的物理性質(zhì)物理(wl)常數(shù) 石料的物理常數(shù)是反映材料礦物組成、結(jié)構(gòu)狀態(tài)和特征的參數(shù)。常用物理常數(shù)是密度和孔隙率。m0VnMmSViVsVV0閉口孔隙閉口孔隙礦物實體礦物實體開口孔隙開口孔隙圖圖1-1 石料組成部分的質(zhì)量與體積關(guān)系示意圖石料組成部分的質(zhì)量與體積關(guān)系示意圖1 1第4頁/共68頁第五頁，共68頁。二、石料(shlio)的物理性質(zhì)物理(wl)常數(shù)1 1 規(guī)定條件下，石料礦質(zhì)實體單位體積的質(zhì)量。l真實密度l表觀密度l毛體積密度第5

3、頁/共68頁第六頁，共68頁。stVms二、石料(shlio)的物理性質(zhì)物理常數(shù)1 133;/cmVgmcmgSst石料礦質(zhì)實體的體積，石料礦質(zhì)實體的質(zhì)量，石料的真實密度，真實密度m0VnMmSViVsVV0閉口孔隙閉口孔隙礦物實體礦物實體開口孔隙開口孔隙第6頁/共68頁第七頁，共68頁。nsVVmsa二、石料(shlio)的物理性質(zhì)物理(wl)常數(shù)1 1333;/cmVcmVgmcmgnSsa隙的體積，石料礦質(zhì)實體中閉口孔；石料礦質(zhì)實體的體積，石料礦質(zhì)實體的質(zhì)量，石料的表觀密度，表觀密度 規(guī)定條件下，烘干石料礦質(zhì)實體單位表觀體積（包括閉口孔隙）的質(zhì)量。m0VnMmSViVsVV0閉口孔隙閉口

4、孔隙礦物實體礦物實體開口孔隙開口孔隙第7頁/共68頁第八頁，共68頁。inshVVVms二、石料(shlio)的物理性質(zhì)物理(wl)常數(shù)1 13333;/cmVcmVcmVgmcmginSsh隙的體積，石料礦質(zhì)實體中開口孔隙的體積，石料礦質(zhì)實體中閉口孔；石料礦質(zhì)實體的體積，石料礦質(zhì)實體的質(zhì)量，石料的表觀密度，毛體積密度 規(guī)定條件下，烘干石料礦質(zhì)實體單位毛體積（包括閉口、開口孔隙）的質(zhì)量。第8頁/共68頁第九頁，共68頁。%100)1(thinhVVVn二、石料(shlio)的物理性質(zhì)物理(wl)常數(shù)1 1 石料孔隙體積占石料總體積（包括開口孔隙和閉口孔隙體積）的百分率。333;%;cmVcmV

5、cmVnhin孔隙體積）實體、開口孔隙和閉口石料的毛體積（含礦質(zhì)隙的體積，石料礦質(zhì)實體中開口孔隙的體積，石料礦質(zhì)實體中閉口孔石料的空隙率，第9頁/共68頁第十頁，共68頁。gmgmmmmxx試樣質(zhì)量，吸水（飽水）至恒重時量，烘干至恒重時的試樣質(zhì)水率；石料試樣的吸水率或飽干燥試樣質(zhì)量最大吸水質(zhì)量吸水率（飽水率）21112;%100二、石料(shlio)的物理性質(zhì)吸水性2 2材料吸入水分的能力。包括吸水率和飽水吸水率。第10頁/共68頁第十一頁，共68頁。二、石料二、石料(shlio)的物理性的物理性質(zhì)質(zhì)抗凍性3 3 石料在水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受反復(fù)凍融而不破壞，并不嚴重降低強度的能力?？紫稑?gòu)造、吸

6、水性第11頁/共68頁第十二頁，共68頁。gmgmQmmmQ質(zhì)量，凍融試驗后烘干試樣的，試驗前烘干試樣的質(zhì)量；石料的質(zhì)量損失率，凍凍21121;%100二、石料(shlio)的物理性質(zhì)抗凍性3 3。試件的飽水抗壓強度，凍融循環(huán)作用后，石料；抗壓強度，試驗前石料試件的飽水系數(shù)，凍融循環(huán)后石料的耐凍aa%1002112MPRMPRKRRKl凍融系數(shù)4h石料直徑、高50mm圓柱體試件，50mm正方體試件，在1055烘干。l質(zhì)量損失率第12頁/共68頁第十三頁，共68頁。三、石料的力學(xué)(l xu)性質(zhì)石料的抗壓強度1 1圖圖1-2石料抗壓試件石料抗壓試件第13頁/共68頁第十四頁，共68頁。l結(jié)構(gòu)和構(gòu)

7、造APRP試驗(shyn)時石料試件破壞的極限荷載，NA石料試件的受力截面積，mm2三、石料的力學(xué)性質(zhì)石料的抗壓強度1 1l試件尺寸l加荷速率l濕度等對試件飽水處理后施加荷載直至破壞。第14頁/共68頁第十五頁，共68頁。三、石料(shlio)的力學(xué)性質(zhì)磨耗(mho)率2 2石料抵抗撞擊、摩擦的聯(lián)合作用的能力。l洛杉磯磨耗試驗l狄法爾磨耗試驗第15頁/共68頁第十六頁，共68頁。%100121abmmmQ 式中：m2試驗(shyn)后2mm篩上烘干石料試樣質(zhì)量； m1試驗(shyn)前烘干石料試樣質(zhì)量。三、石料(shlio)的力學(xué)性質(zhì)磨耗率狄法爾法（雙筒式）2 2 50塊石料（5075mm），

8、單一粒徑，質(zhì)量5000g左右，轉(zhuǎn)速3033r/min，轉(zhuǎn)10,000轉(zhuǎn)（5.55.0h）磨耗率計算公式：第16頁/共68頁第十七頁，共68頁。狄法爾法（雙筒式）第17頁/共68頁第十八頁，共68頁。三、石料的力學(xué)(l xu)性質(zhì)磨耗率洛杉磯法（擱板式）2 2%100121abmmmQ 式中：m2試驗后2mm篩上烘干石料試樣質(zhì)量； m1試驗前烘干石料試樣質(zhì)量。第18頁/共68頁第十九頁，共68頁。洛杉磯法（擱板( bn)式）第19頁/共68頁第二十頁，共68頁。 最堅強 堅強 中等堅強 較弱軟四、石料(shlio)的技術(shù)標準第20頁/共68頁第二十一頁，共68頁。第21頁/共68頁第二十二頁，共

9、68頁。 集料(j lio)是由不同粒徑礦質(zhì)顆粒組成的混合料。包括各種天然砂、人工砂、卵石、碎石以及各類工業(yè)冶金礦渣。天然(tinrn)砂、人工砂粒徑4.75mm粗集料細集料分界尺寸： 4.75mm(水泥混凝土) 2.36mm(瀝青混凝土)第22頁/共68頁第二十三頁，共68頁。一、集料(j lio)的物理性質(zhì)u物理(wl)常數(shù)l密度密度l空隙率空隙率u集料的級配u集料的顆粒形狀與表面特征u含泥量和泥塊含量第23頁/共68頁第二十四頁，共68頁。顆粒顆粒(kl)之間的空間體積之間的空間體積第24頁/共68頁第二十五頁，共68頁。inssVVVma一、集料(j lio)的物理性質(zhì)1 1物理常數(shù)密

10、度表干密度第25頁/共68頁第二十六頁，共68頁。式裝樣vinssVVVVm一、集料(j lio)的物理性質(zhì)1 1物理常數(shù)密度裝填密度第26頁/共68頁第二十七頁，共68頁。%100fivVVVn一、集料(j lio)的物理性質(zhì)1 1物理常數(shù)n_集料的空隙率，%Vf集料顆粒的堆積體積，Vs+Vn+Vi+Vv，cm3Vv集料顆?？紫?，cm3Vi礦質(zhì)實體中開口孔隙體積，cm3第27頁/共68頁第二十八頁，共68頁。一、集料(j lio)的物理性質(zhì)2 2集料的級配第28頁/共68頁第二十九頁，共68頁。 顆粒(kl)形狀：蛋圓形、棱角形、針狀、片狀集料(j lio)的顆粒形狀與表面特征一、集料的物理

11、性質(zhì)3 3 表面特征：表面的粗糙程度及孔隙特征等類型顆粒形狀的特點集料品種蛋圓形具有較光滑的表面，無明顯棱角，顆粒渾圓天然砂及各種礫石、陶粒棱角形具有粗糙的表面及明顯棱邊碎石、石屑、破碎礦渣針狀長度方向尺寸遠大于其他方向尺寸而呈細條形礫石、碎石中均存在片狀厚度方向尺寸遠小于其他方向而呈薄片形礫石、碎石中均存在第29頁/共68頁第三十頁，共68頁。一、集料(j lio)的物理性質(zhì)4 4含泥量和泥塊含量 泥塊含量：粗集料中原尺寸大于4.75mm，但經(jīng)水浸洗、手捏后小于2.36mm的顆粒含量。存在類型：由純泥組成的團塊；由砂、石屑與泥組成的團塊；包裹在集料顆粒表面的泥。第30頁/共68頁第三十一頁，

12、共68頁。二、集料(j lio)的力學(xué)性質(zhì)l壓碎值l磨光值l沖擊(chngj)值l磨耗值第31頁/共68頁第三十二頁，共68頁。件的質(zhì)量，g m1試驗后通過2.36mm篩孔的細集料質(zhì)量，g%10001mmQa壓碎值二、集料的力學(xué)(l xu)性質(zhì)壓碎值：石料抵抗壓碎的能力。1 1第32頁/共68頁第三十三頁，共68頁。試驗試驗(shyn)集料集料壓碎值的測試第33頁/共68頁第三十四頁，共68頁。試驗試驗(shyn)集集料容器料容器壓碎值的測試(csh)第34頁/共68頁第三十五頁，共68頁。二、集料(j lio)的力學(xué)性質(zhì)2 2braraPSVPSVPSV49PSV石料的磨光值；石料的磨光值；

13、PSVra試驗試件的摩擦系數(shù)；試驗試件的摩擦系數(shù)；PSVbra標準試件的摩擦系數(shù)；標準試件的摩擦系數(shù)；第35頁/共68頁第三十六頁，共68頁。%10001mmLSV沖擊值二、集料的力學(xué)(l xu)性質(zhì)3 3沖擊值：石料抵抗多次連續(xù)的重復(fù)沖擊荷載(hzi)的能力。第36頁/共68頁第三十七頁，共68頁。s213）（磨耗值mmAAV二、集料(j lio)的力學(xué)性質(zhì)4 4磨耗(mho)值：石料抵抗表面磨損的能力。第37頁/共68頁第三十八頁，共68頁。磨耗值：石料抵抗磨擦、剪切的能力(nngl)沖擊值：石料抵抗多次連續(xù)的重復(fù)沖擊荷載的能力(nngl)物理性質(zhì) 物理常數(shù)：密度、空隙率等 級配 顆粒形狀

14、(xngzhun)與表面特征 含泥量，泥塊含量第38頁/共68頁第三十九頁，共68頁。礦質(zhì)混合料：兩種或兩種以上的集料(j lio)混合而成，簡稱礦料。組成設(shè)計的目的：根據(jù)目標級配范圍要求，確定各種集料(j lio)在礦質(zhì)混合料中的合理比例。圖圖1-11 級配的幾種級配的幾種(j zhn)情況情況第39頁/共68頁第四十頁，共68頁。一、礦質(zhì)混合(hnh)料的級配1 1集料級配的表示(biosh)方法 篩分試驗 一定數(shù)量的集料試樣，在標準篩上進行篩分試驗。試驗后分別稱量集料試樣存留在各篩上的篩余質(zhì)量并計算相關(guān)的級配參數(shù)。第40頁/共68頁第四十一頁，共68頁。：、9.5、4.75、2.36、1

15、.18、0.6、0.3、0.15、0.075。一、礦質(zhì)混合(hnh)料的級配1 1集料級配的表示方法 篩分試驗標準篩圖1-12 篩分試驗用套篩第41頁/共68頁第四十二頁，共68頁。一、礦質(zhì)混合(hnh)料的級配1 1集料級配的表示方法 篩析試驗級配參數(shù) 通過百分率pi：通過某號篩的集料質(zhì)量占試件總質(zhì)量的百分率。Pi=100-Ai 累計篩余百分率Ai：等于或大于某號篩上篩余質(zhì)量之和占總質(zhì)量的百分率。Ai= a1+ a2+.+ a3%100Mmaii第42頁/共68頁第四十三頁，共68頁。75. 475. 415. 03 . 06 . 018. 136. 2f1005)(AAAAAAAM一、礦質(zhì)

16、混合(hnh)料的級配1 1集料級配的表示(biosh)方法（2）細集料的細度模數(shù)第43頁/共68頁第四十四頁，共68頁。一、礦質(zhì)混合(hnh)料的級配1 1集料(j lio)級配的表示方法（3）集料的級配曲線圖圖1-13 級配曲線級配曲線第44頁/共68頁第四十五頁，共68頁。一、礦質(zhì)混合(hnh)料的級配1集料級配的表示(biosh)方法（3）集料的級配曲線l連續(xù)級配：級配曲線光滑，每一種尺寸的集料都有l(wèi)間斷級配：剔除一個或幾個分級，曲線形成折線形l單粒徑：第45頁/共68頁第四十六頁，共68頁。單粒徑單粒徑圖圖1-14 連續(xù)連續(xù)(linx)級配與間斷級配曲線示意圖級配與間斷級配曲線示意圖

17、第46頁/共68頁第四十七頁，共68頁。一、礦質(zhì)混合(hnh)料的級配2級配組成(z chn)對礦料性能的影響 礦質(zhì)混合料的級配組成與其密度及顆粒間內(nèi)摩阻力有關(guān)，從而對水泥混凝土或瀝青混凝土的強度、耐久性及施工和易性有顯著影響。最小空隙率：達到最大密實度最大摩阻力： 增加集料的穩(wěn)定性和強度； 互相嵌緊、互不干涉，緊密多級空間網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)。第47頁/共68頁第四十八頁，共68頁。mmDdp 100一、礦質(zhì)混合(hnh)料的級配3 3連續(xù)級配的計算(1)最大密度級配計算富勒理論 集料在某篩孔上的通過百分率和篩孔尺寸的關(guān)系越接近拋物線，該集料的密度越大，空隙率越小。第48頁/共68頁第四十九頁，共6

18、8頁。nDdp)(100 一、礦質(zhì)混合一、礦質(zhì)混合(hnh)料的料的級配級配3 3連續(xù)級配的計算連續(xù)級配的計算(2)級配曲線范圍公式泰波公式第49頁/共68頁第五十頁，共68頁。第50頁/共68頁第五十一頁，共68頁。方法(fngf)： 數(shù)解法 圖解法二、礦質(zhì)混合料的配合(pih)比設(shè)計方法第51頁/共68頁第五十二頁，共68頁。二、礦質(zhì)混合料的配合(pih)比設(shè)計方法1 1數(shù)解法試算法l 基本假定 某一粒徑的顆粒由一種集料提供，其它集料中不含此粒徑的顆粒 該粒徑的顆粒在該集料中是占優(yōu)勢的第52頁/共68頁第五十三頁，共68頁。參數(shù)參數(shù)集料集料A集料集料B集料集料C混合料混合料M篩孔篩孔i的分

19、計篩余的分計篩余/%aA(i)aB(i)aC(i)aM(i)在混合料中的比例在混合料中的比例/%XYZ100(2)計算(j sun)方程： XYZ100 (1) d=i時： X .aA(i) + Y .aB(i) +Z .aC(i) aM(i) (2)ABCM+礦質(zhì)混合料的配合(pih)比設(shè)計方法試算法第53頁/共68頁第五十四頁，共68頁。 aB(i) =0、aC(i) =0，代入式（2） A集料用量X為：%1 .42%1009 .490 .21%100%100A(4.75)M(4.75)A(i)M(i)aaaaX礦質(zhì)混合(hnh)料的配合比設(shè)計方法試算法第54頁/共68頁第五十五頁，共68

20、頁。%0 . 7%1005 .830 . 6%100%1000.075)Z(0.075)M(Z(j)M(j)aaaaZ礦質(zhì)混合料的配合比設(shè)計方法(fngf)試算法第55頁/共68頁第五十六頁，共68頁。第56頁/共68頁第五十七頁，共68頁。aM(i) PM(i) 定的級配范圍內(nèi)調(diào)整配合(pih)比后還應(yīng)重新進行校核，直至符合要求為止經(jīng)調(diào)整后仍不能滿足級配要求時，可摻加單粒級集料或調(diào)換集料礦質(zhì)混合料的配合比設(shè)計(shj)方法試算法第57頁/共68頁第五十八頁，共68頁。篩孔尺寸篩孔尺寸di （mm） 集料集料A集料集料B集料集料C碎石分計篩余碎石分計篩余 aA(i) （%）石屑分計篩余石屑分計

21、篩余aB(i) （%）礦粉分計篩余礦粉分計篩余 aC(i) （%）13.20.89.543.64.7549.92.364.42.01.181.322.60.623.70.318.40.1513.04.00.07510.910.70.075 9.5 85.3 所選擇(xunz)的粒徑應(yīng)在該集料中占有較大的優(yōu)勢第58頁/共68頁第五十九頁，共68頁。010203040506070809010026.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.08篩孔尺寸（mm)通過百分率（%）AC-20上限AC-20下限級配S2(粗)010203040506070809010026.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075篩孔尺寸（mm)通過百分率（%）上限下限合成級配1第59頁/共68頁第六十頁，共68頁。確定橫坐標：根據(jù)設(shè)計級配中值，Pd，確定篩孔尺寸位置 將 各