集料與礦質(zhì)混合料1

1、集料與礦質(zhì)混合料1試驗(yàn)flash列表TEXTTEXT粗集料堆積密度及空隙率試驗(yàn)粗集料含泥量及泥塊含量試驗(yàn)粗集料密度和吸水率試驗(yàn)-吊籃法粗集料密度和吸水率試驗(yàn)-容量瓶法粗集料磨耗試驗(yàn)-洛山磯法粗集料篩分試驗(yàn)粗細(xì)集料堅(jiān)固性試驗(yàn)粗集料壓碎值試驗(yàn)礦粉加熱安定性試驗(yàn)礦粉密度試驗(yàn)礦粉親水系數(shù)試驗(yàn)圖解法動(dòng)畫細(xì)集料表觀密度試驗(yàn)礦粉的塑性指數(shù)試驗(yàn)2Contents石 料1集 料2礦質(zhì)混合料組成設(shè)計(jì)33第一節(jié) 石 料4石料一、石料的基本知識(shí) 1、定義：在建筑結(jié)構(gòu)工程中，所使用的石料通常指由天然巖石經(jīng)機(jī)械加工制成的，或者由直接開采得到的具有一定形狀和尺寸的石料制品。5幾種代表性造巖礦物礦物名稱化學(xué)組成外觀特征特性巖

2、石代表石 英結(jié)晶二氧化硅白色、乳白色或灰色質(zhì)地非常堅(jiān)硬花崗巖砂巖長 石結(jié)晶碳酸巖白、淺灰、紅色、青、暗灰質(zhì)地較石英偏低，易風(fēng)化成高齡土花崗巖云 母結(jié)晶片狀含水鋁硅酸鹽無色透明、黑色易解離成片狀，降低巖石的耐久性、強(qiáng)度花崗巖方解石結(jié)晶碳酸鈣白色易溶于含二氧化碳的水中，被酸分解石灰?guī)r62、巖石分類 巖石的性質(zhì)除了與構(gòu)成巖石的礦物有關(guān)之外，還取決于不同的成巖條件。根據(jù)成巖條件將巖石分成三類：巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖。73、三種巖石種類的特征類型成因礦物結(jié)構(gòu)與構(gòu)造常見代表巖石巖漿巖深成巖由地殼深處的巖漿冷凝而成結(jié)晶體和塊狀構(gòu)造、結(jié)構(gòu)致密花崗巖、正長巖噴出巖由巖漿噴出地面后凝結(jié)而成呈隱晶質(zhì)或玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)玄武

3、巖、安山巖沉積巖母巖風(fēng)化后的物質(zhì)經(jīng)水流搬運(yùn)、沉積、硬結(jié)而成顆粒物質(zhì)和膠結(jié)物質(zhì)組成，大多呈現(xiàn)層理構(gòu)造石灰?guī)r、砂巖、石膏變質(zhì)巖經(jīng)地殼內(nèi)部高溫、高壓等多種過程綜合作用，巖石礦物重新再結(jié)晶變質(zhì)后而形成結(jié)構(gòu)與變質(zhì)經(jīng)歷有關(guān)如受到高壓作用再結(jié)晶后的變質(zhì)巖將質(zhì)地緊密；相反則變質(zhì)后形成片狀結(jié)構(gòu)大理巖、石英巖、片麻巖84、路橋工程中常用巖石類型石灰?guī)r砂 巖石英巖石英巖玄武巖花崗巖9Diagram物理常數(shù)吸水性耐侯性二、石料的物理性質(zhì)10Diagram此類常數(shù)能夠直接影響到石料的力學(xué)性質(zhì)，也是將石料用于混合料配合比設(shè)計(jì)的參數(shù)之一。主要指石料的密度和孔隙率1、物理常數(shù)11（1）密度 密度定義為在規(guī)定條件下（大多指規(guī)定

4、的溫度），石料礦質(zhì)實(shí)體單位體積的質(zhì)量。 由于石料在組成結(jié)構(gòu)上或多或少存在著孔隙，而孔隙又分為與外界連通的開口孔隙和與外界不連通的閉口孔隙，所以石料（包括集料）的密度就有數(shù)種不同形式。12石料體積組成示意圖m0VnMmSViVsVV0開口孔隙閉口孔隙礦物實(shí)體13Diagram真實(shí)密度表觀密度毛體積密度定義計(jì)算測(cè)定14真實(shí)密度 真實(shí)密度是指在規(guī)定條件下，烘干石料礦質(zhì)實(shí)體單位真實(shí)體積（不包括孔隙體積）的質(zhì)量。 石料的真實(shí)密度，g/cm3；ms石料礦質(zhì)實(shí)體的質(zhì)量，gVs石料礦質(zhì)實(shí)體的體積，cm315真實(shí)密度測(cè)定試驗(yàn)方法：比重瓶法、李氏比重瓶法比重瓶法試驗(yàn)步驟： 1、石料 石粉（通過0.25mm篩孔）球

5、磨機(jī)或研磨機(jī)烘干612h；在干燥器中冷卻至室溫 105516 2、取兩份石粉用漏斗灌入烘干的比重瓶中，并注入蒸餾水至瓶的一半處，搖動(dòng)比重瓶是石粉分散。石粉李氏比重瓶比重瓶173、將比重瓶砂浴上沸煮（不得少于1h），目的是使空氣逸出。冷卻至室溫，再向瓶中注入蒸餾水，接近滿瓶，然后置于恒溫水槽中。從恒溫水槽取出比重瓶，擦干瓶外水分，立即稱其質(zhì)量m1。恒溫水槽砂 浴184、傾出懸液，注入蒸餾水接近滿瓶，再置于恒溫水槽內(nèi)，水溫與上一步相同。并稱其質(zhì)量m25、 m1為：瓶+水+石粉在水中質(zhì)量； m2為：瓶+水的質(zhì)量； 所以m1- m2為：石粉在水中質(zhì)量 192）表觀密度 表觀密度是指在規(guī)定條件下，烘干石

6、料礦質(zhì)實(shí)體包括閉口孔隙在內(nèi)的單位表觀體積的質(zhì)量，由公式（1-2）計(jì)算。 石料礦質(zhì)實(shí)體的質(zhì)量，g；石料礦質(zhì)實(shí)體的體積,cm3；石料礦質(zhì)實(shí)體中閉口孔隙的體積，cm3。（1-2）20 3）毛體積密度 毛體積密度是指在規(guī)定條件下，烘干石料礦質(zhì)實(shí)體包括孔隙（閉口、開口孔隙）體積在內(nèi)的單位毛體積的質(zhì)量，由公式(1-3）計(jì)算。石料的毛體積密度，g/cm3石料礦質(zhì)實(shí)體的質(zhì)量，g；石料礦質(zhì)實(shí)體的體積，cm3；石料礦質(zhì)實(shí)體中開口孔隙的 體積，cm3。石料礦質(zhì)實(shí)體中閉口孔隙 的體積，cm3；（1-3）21毛體積密度試驗(yàn)(靜水稱量法) 毛體積密度是石料的物理常數(shù)之一，也是石料孔隙率計(jì)算的參數(shù)之一。毛體積密度越大，石料

7、孔隙率越小，工程性能越好。毛體積密度用水中稱量法測(cè)定。對(duì)遇水崩解、溶解、膨脹或較松軟的石料應(yīng)采用封蠟法。 22試樣：制備編號(hào)將石料試樣錘打成粒徑約50mm的不規(guī)則形狀試件至少3快或?qū)⑹显嚇又瞥蛇呴L50mm立方體試件(或直徑與高均為50mm的圓柱體試件)3個(gè)，沖洗干凈，注明編號(hào)備用。23試驗(yàn)步驟：（ （1）烘至恒重，冷卻至室溫。將試件放入烘箱，在1055下烘至恒重，烘干時(shí)間一般1224h，取出試件置于干燥器內(nèi)冷卻至室溫。（2）稱量m，精確至0.01g。從干燥器內(nèi)取出試件，放在天平上稱量m，精確至0.01g(本試驗(yàn)稱量精確皆同此).（3）試件浸水48h。將稱量后的試件置于盛水容器內(nèi)，先注水至試件

8、高度的1/4處，以后每隔2h分別注水至試件高度的1/2和3/4，6h后將水加至高出試件頂面20mm以上，以利試件內(nèi)空氣出。試件全部被水淹沒后再自由吸水48h。（4）取出浸水試件，用濕布擦去試件表面水分，立即稱其質(zhì)量m1。（5）再稱得吸水飽和后試件水中的質(zhì)量m2。24密度計(jì)算通過該試驗(yàn)?zāi)軌驕y(cè)定出3個(gè)密度。1、毛體積密度：2、表觀密度：3、飽和面干密度： 25（2）孔隙率孔隙率是指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，由公式（1-4）計(jì)算。石料的孔隙率，%；石料礦質(zhì)實(shí)體中閉口孔 隙的體積，cm3石料礦質(zhì)實(shí)體中開口 孔隙的體積，cm3；石料的毛體積（含礦質(zhì) 實(shí)體、開口孔隙和

9、閉口 孔隙體積）,cm3。（1-4）26將式（1-1）和式（1-3）代入式（1-4）可得式（1-5），即采用石料的真實(shí)密度和毛體積密度計(jì)算其孔隙率。石料的真實(shí)密度，g/cm3；石料的毛體積密度，g/cm3。（1-5） n 石料的孔隙率，%； 27Diagram飽水率：是在一定真空條件下石料最大吸水質(zhì)量是干燥試樣質(zhì)量的百分率。吸水率：指常溫、常壓條件下石料最大吸水質(zhì)量是干燥試樣質(zhì)量的百分率。2、吸水性28 石料試樣的吸水率或飽水率，%；m1 烘至恒重時(shí)的試樣質(zhì)量，g；m2 吸水（或飽水）至恒重時(shí)試樣質(zhì)量，g。（1-6）顯然后者往往要大于前者。兩者可采用下式計(jì)算：293、抗凍性抗凍性是指石料在飽水

10、狀態(tài)下,能夠經(jīng)受反復(fù)凍結(jié)和融化而不破壞,并不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的能力。這一性質(zhì)優(yōu)劣的判定采用直接凍融法和硫酸鈉法兩種方式。分別利用低溫時(shí)結(jié)冰產(chǎn)生的凍脹和硫酸鈉從液態(tài)離子狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w結(jié)晶狀態(tài)產(chǎn)生的晶脹來考驗(yàn)石料的抗凍性，而后者的考驗(yàn)程度要比前者更為顯著一些，兩者試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果都可用式（17）和（18）來計(jì)算：30（1-8）K 經(jīng)歷凍融循環(huán)作用后，石料的質(zhì)量損失率和耐凍系數(shù)，%； 經(jīng)歷凍融循環(huán)作用后，石料的質(zhì)量損失率 ，%經(jīng)歷若干次凍融循環(huán)作用后，烘干石料試件的質(zhì)量，g； 試驗(yàn)前烘干石料試件的質(zhì)量，g； 試驗(yàn)前石料試件的飽水抗壓強(qiáng)度，MPa； 經(jīng)歷若干次凍融循環(huán)作用后，石料試件的飽水抗壓強(qiáng)度，MPa。

11、（1-7）硫酸鈉法flash31石料小結(jié)上述物理性質(zhì)具體表現(xiàn)，在一定程度上都與石料的孔隙率有相應(yīng)的關(guān)系。當(dāng)孔隙率高，特別是與外界相通且較粗大的開口孔隙發(fā)達(dá)時(shí)，使石料的表觀密度和毛體積密度減小，相應(yīng)的吸水性加大，抗凍性能變差。因此通過石料物理指標(biāo)的了解，可以在一定程度上預(yù)測(cè)石料一些工程性質(zhì)的好壞，認(rèn)知石料力學(xué)性質(zhì)的表現(xiàn)。32三、石料的力學(xué)性質(zhì) 所謂石料的力學(xué)性質(zhì)是指石料在工程應(yīng)用中，所表現(xiàn)出的抗壓、抗剪、抗彎拉強(qiáng)度的能力，以及抵抗荷載沖擊、剪切和摩擦作用的能力。實(shí)踐中石料的這一性質(zhì)常用抗壓強(qiáng)度和磨耗率兩項(xiàng)指標(biāo)來表示。33 1、石料的抗壓強(qiáng)度以單軸加荷的方法對(duì)規(guī)定形狀的石料試樣以標(biāo)準(zhǔn)方式 進(jìn)行抗壓

12、試驗(yàn)所得出的結(jié)果即為石料的抗壓強(qiáng)度。強(qiáng)度結(jié)果用式（19）來計(jì)算：34石料單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)錄像35石料的抗壓強(qiáng)度受多種因素的影響，其中包括礦物組成、結(jié)構(gòu)及其孔隙構(gòu)造，以及石料試件的尺寸和吸水率等。如石料結(jié)構(gòu)疏松及孔隙率較大，其質(zhì)點(diǎn)間的聯(lián)系較弱，有效面積較小，故強(qiáng)度值較低；試件尺寸較小時(shí)，由于高度小，承壓板與試件端面之間的摩擦較大，使得試件內(nèi)應(yīng)力分布極不均勻，試驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性受到影響；當(dāng)巖石的孔隙裂隙較大、含較多親水礦物或較多可溶礦物時(shí)，飽水時(shí)的抗壓強(qiáng)度會(huì)有明顯的降低。 36 2、磨耗率 砂石材料磨耗率是指其抵抗撞擊、邊緣剪力和摩擦等聯(lián)合作用的能力。石料的磨耗率常采用洛杉磯磨耗試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定。經(jīng)過規(guī)

13、定的擱板式磨耗機(jī)試驗(yàn)后，石料的磨耗率采用下式來計(jì)算：37式中： 石料的磨耗率，%； 裝入試驗(yàn)機(jī)圓筒中的石料試樣質(zhì)量，g; 試驗(yàn)后在1.7mm篩上洗凈烘干的試樣質(zhì)量， g。實(shí)踐種還存在另一種磨耗試驗(yàn)狄法爾磨耗試驗(yàn)，由于該試驗(yàn)耗時(shí)較長，且對(duì)石料的考驗(yàn)程度不如擱板式磨耗機(jī)試驗(yàn)，目前已采用不多。洛杉磯磨耗試驗(yàn)錄像3839第二節(jié) 集 料401、集料分類（1）總分類：包括天然砂、人工砂、卵石、碎石，另有工業(yè)冶金礦渣；（2）根據(jù)集料形成的過程不同，分為卵石（又稱礫石）和碎石；（3）根據(jù)粒徑大小的不同，分為粗集料和細(xì)集料。412、粗細(xì)集料粒徑的界限水泥混凝土用集料的粗細(xì)界限尺寸為4.75mm 瀝青混合料用集料

14、粗細(xì)界限尺寸為2.36mm 423、最大粒徑 這是一個(gè)較為重要但又容易引起混淆的概念，集料的最大粒徑這一概念由兩個(gè)不同定義構(gòu)成，即集料最大粒徑和集料公稱最大粒徑。43（1）集料最大粒徑：指集料100%都要求通過的最小標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸。（2）集料公稱最大粒徑:指集料可能全部通過或允許有少量不通過(一般容許篩余不超過10%)的最小標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸。44這兩個(gè)定義涉及的粒徑有著明顯區(qū)別，通常集料公稱最大粒徑比最大粒徑要小一個(gè)粒級(jí)。實(shí)際上工程中所指的最大粒徑往往是指公稱最大粒徑，這一點(diǎn)在今后的應(yīng)用中要加以區(qū)分。45Diagram密 度空 隙 率粗集料的骨架間隙率集料的物理性質(zhì) 細(xì)集料的棱角性46集料的質(zhì)量

15、與體積的關(guān)系見圖所示：顆粒之間的空間體積47（1）密度1）表觀密度、毛體積密度、表干密度： 集料的表觀密度、毛體積密度與石料相應(yīng)密度在概念上相同，僅在實(shí)際的密度測(cè)定方法上有所區(qū)別。細(xì)集料表觀密度試驗(yàn)錄像粗集料表觀密度試驗(yàn)錄像482）裝填密度 裝填密度根據(jù)裝樣方法的不同可為自然堆積密度、振實(shí)密度和搗實(shí)密度。該密度是指烘干集料顆粒礦質(zhì)實(shí)體的單位裝填體積（包括集料顆粒間空隙體積、集料礦質(zhì)實(shí)體及其閉口、開口孔隙體積）的質(zhì)量，按式（1-12）計(jì)算。49式中： 礦質(zhì)集料的裝填密度,g/cm3；集料顆粒礦質(zhì)實(shí)體的質(zhì)量，g；集料顆粒礦質(zhì)實(shí)體的體積，cm3；、 分別為集料顆粒礦質(zhì)實(shí)體中閉口 孔隙和開口孔隙的體積

16、，cm3；集料顆粒間的空隙體積，cm3；（1-12）粗集料裝填密度錄像細(xì)集料裝填密度錄像50 石料和集料涉及多種密度，現(xiàn)將這些密度歸納在下表中。 51（2）空隙率 空隙率是指集料在某種裝填狀態(tài)下的空隙體積（含開口孔隙）占裝填體積的百分率，按式（1-13）計(jì)算。 式中： 集料的空隙率，%；集料顆粒的裝填體積， cm3；、 分別為集料顆粒間空隙與礦質(zhì)實(shí)體中開 口孔隙的體積，cm3。（1-13）52將式（1-2）和式（1-12）代入式（1-13），則空隙率可用式（1-14）計(jì)算：（1-14）集料的裝填密度，g/cm3；集料的表觀密度,g/cm3。式中：53（3）粗集料的骨架間隙率集料骨架間隙率通常指

17、4.75mm以上粗集料顆粒間的空隙體積的百分含量，由式（1-15）計(jì)算。粗集料骨架間隙率的大小用于確定混合料中細(xì)集料和結(jié)合料的數(shù)量，并評(píng)價(jià)集料的骨架結(jié)構(gòu)。54粗集料骨架間隙率，% 粗集料的裝填密度，在水泥混 凝土中用粗集料的振實(shí)密度； 在瀝青混合料中用粗集料的搗 實(shí)密度，g/cm3； 粗集料的表觀密度或毛體積密度， g/cm3。 （1-15）式中：55（4）細(xì)集料的棱角性細(xì)集料的棱角性由在一定條件下測(cè)定的空隙率表征，按式（1-16）計(jì)算。天然砂、人工砂和石屑等細(xì)集料的棱角性對(duì)瀝青混合料的內(nèi)摩擦角和抗流動(dòng)性變形能力及對(duì)水泥混凝土的和易性有著顯著的影響。當(dāng)空隙率較大時(shí)，意味著細(xì)集料有著較大的內(nèi)摩阻

18、角。56 細(xì)集料的空隙率，即棱角 性，%； 細(xì)集料的毛體積密度，g/cm3 ；細(xì)集料的堆積密度，g/cm3 。（1-16）式中：57壓碎值錄像5859沖擊值儀 9.513.2mm集料，1kg分三次夯實(shí)。 沖擊錘至3805mm處自由落下，重復(fù)15次。 將受沖擊后的集料過篩（2.36mm），稱重。60道瑞 Dorry（英國）磨耗儀61第三節(jié)礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)62一、礦料的級(jí)配1集料級(jí)配的表示方法（1）篩分試驗(yàn)得出3個(gè)參數(shù):分計(jì)篩余百分率 累計(jì)篩余百分率通過百分率 63分計(jì)篩余百分率 是指某號(hào)篩上的篩余質(zhì)量占試樣總質(zhì)量百分率. 64累計(jì)篩余百分率 是指某號(hào)篩的分計(jì)篩余百分率和大于該號(hào)篩的各篩分計(jì)篩

19、余百分率之總和，可按式（1-28）求得：65通過百分率 是指通過某號(hào)篩的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分率，即100與某號(hào)篩累計(jì)篩余百分率之差，按式（1-29）求得：式中： 某號(hào)篩累計(jì)篩余百分率，%。（1-29）粗集料篩分試驗(yàn)錄像細(xì)集料篩分試驗(yàn)錄像集料水篩分試驗(yàn)用表662）級(jí)配曲線類型67常用的設(shè)計(jì)方法有： 試算法：操作簡便、快捷，但要熟練掌握級(jí)配參數(shù)的含義，對(duì)三種以內(nèi)的礦料設(shè)計(jì)較適宜； 圖解法（修正平衡面積法）：簡單易掌握，適合多種礦料操作，但操作稍顯麻煩。 規(guī)劃求解法：借助計(jì)算機(jī) ，精確，適合多種礦料操作。二、礦料配合比設(shè)計(jì)方法681數(shù)解法試算法設(shè)計(jì)步驟（1）建立基本計(jì)算方程 設(shè)有A、B、C三種

20、集料在某一篩孔上的分計(jì)篩余百分率分別為 打算配制礦質(zhì)混合料M，混合料M在相應(yīng)篩孔上的設(shè)A、B、C三種集料在混合料中的比例、，分計(jì)篩余百分率為 。分別是X、 Y、Z，則得到下面兩式：（1-36）（1-37）69（2）基本假設(shè)在礦質(zhì)混合料中，假定混合料中某一級(jí)粒徑的顆粒僅由三種集料中的一種集料來提供，而其它兩種集料中不含有這一粒徑的顆粒，此時(shí)這兩種集料相應(yīng)的分計(jì)篩余百分率為0。例如設(shè)在粒級(jí)上僅集料在此粒級(jí)上存在分計(jì)篩余，其它兩個(gè)集料和的分計(jì)篩余全部是0，從而簡化計(jì)算過程。（3）計(jì)算 根據(jù)上述假設(shè)，（47）式成為：則A集料在混合料中所占的比例為：（1-38）（1-39）70 同理，按此假設(shè)在計(jì)算集料

21、在混合料中的比例時(shí)，在粒級(jí)上其它兩個(gè)集料和在該粒徑上的分計(jì)篩余百分率也是0，則有： 即C集料在混合料中比例是：最后得到B集料在混合料中的比例： （1-40）（1-42）（1-41）71（4）校核調(diào)整對(duì)以上計(jì)算得到的各集料的比例即配合比進(jìn)行驗(yàn)算，如得到的合成級(jí)配不在所要求的級(jí)配范圍，應(yīng)調(diào)整初步配合比重新驗(yàn)算，直到滿足級(jí)配要求為止。如經(jīng)數(shù)次調(diào)整仍不能達(dá)到要求，可摻加單粒級(jí)集料或調(diào)換其它集料。72通過百分率（）篩孔尺寸（mm）BCOO1DCBAAA1B1C1TMNRXYZWSQP2圖解法設(shè)計(jì)步驟73ATO+BAA+CBB+OCC=OTO通過百分率（）篩孔尺寸（mm）BCOO1DCBAAA1B1C1TMNRXYZWSQP74 (ATO+BAA+CBB+OCC)/OTO=100%X=ATO/OTO=(0.5AT * OT)/(0.5OT *OT)=AT/OT通過百分率（）篩孔尺寸（mm）BCOO1DCBAAA1B1C1TMNRXYZW