道路瀝青材料第一章砂石材料

1、1第1頁，共33頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)13分，星期三主要內(nèi)容1.1 石料1.2 集料1.3 礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)1.4 小結(jié)與習(xí)題2第2頁，共33頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)13分，星期三學(xué)習(xí)任務(wù)掌握 粗細(xì)集料毛體積密度、表觀密度的實(shí)驗(yàn)操作方法及計(jì)算過程；篩分實(shí)驗(yàn)及集料級配計(jì)算方法；礦料級配類型及其特點(diǎn)；集料級配表示方法；級配曲線的繪制方法；熟悉 集料劃分方法、粗細(xì)集料最大粒徑和公稱最大粒區(qū)別；針片狀顆粒定義；級配概念；砂細(xì)度判定方法；了解 粗集料及砂的技術(shù)性質(zhì)要求、粗集料力學(xué)性質(zhì)定義及力學(xué)性質(zhì)內(nèi)容；砂中有害物質(zhì)的類型及檢測；3第3頁，共33頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)

2、13分，星期三1.1 石料石料定義 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。石料的巖石學(xué)特征巖石學(xué)特性造巖礦物：具有一定化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)特性的天然化合物或單質(zhì)，簡稱礦物，由一種或兩種以上的礦物組成不同的巖石。 巖石分類：根據(jù)成巖條件分為巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖常見巖石種類&巖石的酸堿性道路建筑材料砂石材料4第4頁，共33頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)13分，星期三石料的物理學(xué)特征物理學(xué)性質(zhì)物理常數(shù)：主要指石料密度和孔隙率，此類常數(shù)能直接影響到石料的力學(xué)性質(zhì)，是將石料用于混合料配合比設(shè)計(jì)的參數(shù)之一。 吸水性：石料吸水能力的

3、大小，用吸水率和飽水率形式表示； 耐候性：石料在飽水狀態(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； 道路建筑材料砂石材料5第5頁，共33頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)13分，星期三物理常數(shù)孔隙率：石料孔隙體積/石料總體積百分率；真實(shí)密度 表觀密度毛體積密度密度吸水性吸水率飽水率抗凍性直接凍融法硫酸納法 這些物理性質(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。因此石料物理指標(biāo)可在一定程度上預(yù)測石料一些工程性質(zhì)的好壞，認(rèn)知石料力學(xué)性質(zhì)的表現(xiàn)。道路建筑

4、材料砂石材料6第6頁，共33頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)13分，星期三石料的力學(xué)性質(zhì) 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。4. 石料的化學(xué)性質(zhì)： 瀝青酸性+堿性石料=粘附性好；石料酸堿性用SiO2%表征； SiO2%：堿性65%;5. 石料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)石料所屬巖石類型，將石料分成四大類；依據(jù)石料的抗壓強(qiáng)度的高低和磨耗率的大小將每種類型巖石劃分成四個等級。重點(diǎn)：1.石料的物理常數(shù)有哪些，怎么計(jì)算? 2.簡述道路工程用石料的分類和分級方法?道路建筑材料砂石材料標(biāo)準(zhǔn)7第

5、7頁，共33頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)13分，星期三1.2 集料1. 定義： 籠統(tǒng)的說集料就是粒狀石質(zhì)材料。2.集料分類：分類總分類：包括天然砂、人工砂、卵石、碎石，另有工業(yè)冶金礦渣集料形成的過程不同：分為卵石(又稱礫石)和碎石粒徑大小的不同：分為粗集料和細(xì)集料 粗細(xì)粒徑的界限：水泥混凝土4.75mm，瀝青混凝土2.36mm，大于或等于 該尺寸的顆粒為粗集料，余為細(xì)集料。最大粒徑：集料最大粒徑和集料公稱最大粒徑 重要但又容易引起混淆的概念 標(biāo)準(zhǔn)篩道路建筑材料砂石材料8第8頁，共33頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)13分，星期三3. 集料的物理性質(zhì)物理性質(zhì)物理常數(shù)集料的級配顆粒形狀和表

6、面特征含泥量和泥塊含量物理常數(shù)密度1.表觀密度、毛體積密度、毛體積密度與石料相應(yīng)密度在概念 上相同，僅在實(shí)際的密度測定方法上有所區(qū)別。2.表干密度：又稱作飽和面干毛體積密度 3.裝填密度：裝樣方法不同可為堆積密度、振實(shí)密度和搗實(shí)密度 空隙率：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 粗集料的骨架間隙率VCADRC：通常指4.75mm以上粗集料顆粒間的空隙體積的百分含量。其大小用于確定混合料中細(xì)集料和結(jié)合料的數(shù)量，評價(jià)集料的骨架結(jié)構(gòu)。 細(xì)集料的棱角性：由在一定條件下測定的空隙率表征。 道路建筑材料砂石材料9第9頁，共33頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)13分，星期三道路建

7、筑材料砂石材料集料的級配： 級配是指集料中各種粒徑顆粒的搭配比例或分布情況。級配對水泥混凝土及瀝青混合料的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及施工和易性有著顯著的影響，級配設(shè)計(jì)也是水泥混凝土和瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的重要組成部分。集料的顆粒形狀與表面特征 ： 集料的形狀和表面特征將影響集料顆粒間的內(nèi)摩阻力、集料顆粒與結(jié)合料粘結(jié)性及吸附性等方面。1. 理想集料顆粒形狀是球狀或立方體。不取用扁平、薄片、細(xì)長狀的顆粒。 針片狀顆粒的定義：最大長度與厚度之比大于3的顆粒。 2. 集料表面特征指集料的粗糙程度和孔隙特征。 表面粗糙的集料顆粒有較顯著的摩阻力，同時(shí)也會影響集料的施工和易性；粗糙且有吸收水泥漿和瀝青輕組分的孔隙特征

8、的集料與結(jié)合料的粘結(jié)能力較強(qiáng)。 10第10頁，共33頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)13分，星期三含泥量和泥塊含量：存在于集料中或包裹在集料顆粒表面的泥土水泥的水化速度集料與水泥(或?yàn)r青)間的粘結(jié)能力 混合料的整體強(qiáng)度和耐久性降低 妨礙影響限制含量4. 粗集料的力學(xué)性質(zhì)(1)壓碎值 指按規(guī)定的方法測得石料抵抗壓碎的能力，也是集料強(qiáng)度的相對指標(biāo)，用以鑒定集料品質(zhì)。壓碎值是對石料的標(biāo)準(zhǔn)試樣在標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行加荷，測試石料被壓碎后，標(biāo)準(zhǔn)篩上篩余質(zhì)量的百分率。(2)磨光值 (PSV ) 反映石料抵抗輪胎磨光作用能力的指標(biāo)。該值越大，表明集料的抗磨光性能越好。采用加速磨光機(jī)磨光石料，并用擺式磨擦系數(shù)測定

9、儀濁得的磨光后集料的磨擦系數(shù)。 道路建筑材料砂石材料11第11頁，共33頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)13分，星期三(3) 沖擊值 (LSV) 反映石料抵抗沖擊荷載的能力。該值越小，表明集料的抗沖擊性能越好。由于路表集料直接承受車輪荷載的沖擊作用，這一指標(biāo)對道路表層用集料非常重要。 (4) 磨耗值 (AAV) 確定石料抵抗表面磨損的能力，適用于對路面抗滑表層所用集料抵抗車輪磨耗值。該值越小，表明集料的抗磨耗能力越好。重點(diǎn)： 1.石抖的主要物理常數(shù)與集料的主要物理常數(shù)有哪幾項(xiàng)?它們之間有何異同? 2.什么是集料的裝填密度?什么是松裝密度?什么是緊裝密度? 3.壓碎值、磨耗值、磨光值及沖擊值分

10、別表征粗集料的什么性質(zhì)，對路面 工程有何實(shí)用意義?道路建筑材料瀝青材料規(guī)范中磨光值僅作為參考，其他三個值有要求12第12頁，共33頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)13分，星期三 礦質(zhì)混合料就是能夠滿足級配要求的各種粒徑材料的集合體，簡稱礦料。確定幾種集料混合時(shí)各自比例的過程就是礦料的組成設(shè)計(jì)。 集料級配的表示方法集料級配曲線一、礦料的級配二、礦料配合比設(shè)計(jì)方法 礦料配合比設(shè)計(jì)就是根據(jù)實(shí)際工程中現(xiàn)有的各種集料的級配參數(shù)（即篩分結(jié)果），針對設(shè)計(jì)要求或技術(shù)規(guī)范要求，采用一定的方法確定各規(guī)格集料在合成礦料中所占有比例的操作過程。 1.3 礦料的級配組成道路建筑材料砂石材料13第13頁，共33頁，20

11、22年，5月20日，20點(diǎn)13分，星期三1.集料級配的表示方法篩分試驗(yàn)細(xì)集料的細(xì)度模數(shù)集料的級配曲線 采用標(biāo)準(zhǔn)套篩對集料進(jìn)行過篩分析，以確定集料粗細(xì)顆粒的分布即級配就是所謂篩分試驗(yàn)。通過篩分試驗(yàn)，求得集料試樣的級配參數(shù)。 在篩分試驗(yàn)中，根據(jù)集料存留在各篩上的篩余質(zhì)量，分別計(jì)算出分計(jì)篩余百分率、累計(jì)篩余百分率、通過百率。分計(jì)篩余百分率：是指某號篩上的篩余質(zhì)量占試樣總質(zhì)量百分率 式中：mi 存留在某號篩上的試樣質(zhì)量，g； M 集料風(fēng)干試樣的總質(zhì)量，g。 道路建筑材料砂石材料集料級配的表示方法14第14頁，共33頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)13分，星期三累計(jì)篩余百分率：是指某號篩的分計(jì)篩余百分

12、率和大于該號篩的各篩分計(jì) 篩余百分率之總和。 式中：a1， a2 .a1， 各篩的分計(jì)篩余百分率，%通過百分率：是指通過某號篩的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分率，即 100與某號篩累計(jì)篩余百分率之差。 式中：Ai 某號篩的累計(jì)篩余百分率，% 道路建筑材料砂石材料15第15頁，共33頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)13分，星期三細(xì)集料的細(xì)度模數(shù) 用于評價(jià)細(xì)集料粗細(xì)程度的指標(biāo)，是細(xì)集料篩分試驗(yàn)中各號篩上的累計(jì)篩余百分率之和： 式中：Mf 砂的細(xì)度模數(shù)； A4.75 , A2.36, A0.15 分別為4.75、2.36、0.15各篩的累計(jì)篩余百分率，% 細(xì)度模數(shù)愈大，表示細(xì)集料愈粗。砂按細(xì)度模數(shù)分為

13、粗、中、細(xì)三種規(guī)格，相應(yīng)的細(xì)度模數(shù)分別為：粗砂 Mf = 3.73.1；中砂Mf = 3.0 2.3；細(xì)砂Mf = 2.21.6道路建筑材料砂石材料無4.75以上集料含4.75以上集料16第16頁，共33頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)13分，星期三2. 集料的級配曲線 (1) 級配曲線的繪制 以通過量的百分率為縱坐標(biāo)，篩孔尺寸（也表示礦料不同顆粒的粒徑）為橫坐標(biāo)，將各篩上的通過量繪制在坐標(biāo)圖中，然后用曲線將各點(diǎn)連接起來，成為所謂的級配曲線。道路建筑材料砂石材料級配曲線Y軸：Pi，通過百分率；X軸：標(biāo)準(zhǔn)篩孔的0.45次方，但標(biāo)注時(shí)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)篩孔尺寸；最大粒徑17第17頁，共33頁，2022年，

14、5月20日，20點(diǎn)13分，星期三 (2) 級配曲線類型 粗細(xì)不同的粒徑按照一定的比例組合搭配在一起，以達(dá)到較高的密實(shí)程度，根據(jù)搭配組成的結(jié)果，可得到以下幾種不同級配形式。 連續(xù)級配：連續(xù)級配是某一礦料在標(biāo)準(zhǔn)套篩中進(jìn)行篩分后，礦料的顆粒由大到小連續(xù)分布，每一級都占有適當(dāng)?shù)谋壤?。這種由大到小逐級粒徑都有，按比例互相搭配組成的礦質(zhì)混合料，稱為連續(xù)級配混合料。Eg：AC。 間斷級配：在礦料顆粒分布的整個區(qū)間里，從中間剔除一個或連續(xù)幾個粒級，形成一種不連續(xù)的級配，成為所謂的間斷級配。 Eg：SMA。 連續(xù)開級配：整個礦料顆粒分布范圍較窄，從最大粒徑到最小粒徑僅在數(shù)個粒級上以連續(xù)的形式出現(xiàn)，形成所謂的連續(xù)

15、開級配。 Eg：OGFC，ATPB。不同級配類型的級配曲線如下圖所示道路建筑材料砂石材料18第18頁，共33頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)13分，星期三(3) 級配理論 最大密度曲線理論(富勒理論) 觀點(diǎn)：混合料級配曲線越接近拋物線，則其密度越大；當(dāng)混合料級 配曲線為拋物線時(shí)，具有最大密實(shí)度。 級配曲線公式： 道路建筑材料砂石材料d 礦料顆粒粒徑；P 通過量；19第19頁，共33頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)13分，星期三 離子干涉理論 觀點(diǎn)：集料一級級填充，確保下一級顆粒將上級顆粒間形成的空隙填 滿，而總幾何尺寸不超過該空間，即互不干涉。 Eg：SMA為一級嵌擠；多級嵌擠結(jié)構(gòu)其級配曲

16、線稱s型； 良好抗車轍性能；范圍：設(shè)計(jì)連續(xù)和間斷級配道路建筑材料瀝青材料20第20頁，共33頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)13分，星期三(4) 級配組成對礦料性能的影響 礦料的級配組成直接決定礦料的礦料密實(shí)度和礦料顆粒間內(nèi)摩阻力。從而影響到水泥混凝土或?yàn)r青混合料的強(qiáng)度、耐久性和施工和易性。 礦料連續(xù)級配的計(jì)算 了解礦質(zhì)混合料級配的概念，接下來學(xué)習(xí)礦質(zhì)混合料的配合比設(shè)計(jì)方法。道路建筑材料砂石材料21第21頁，共33頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)13分，星期三二 礦料配合比設(shè)計(jì) 常用的方法有：數(shù)解法、圖解法（修正平衡面積法） 1. 數(shù)解法試算法設(shè)計(jì)步驟 (1) 建立基本計(jì)算方程 (2) 基

17、本假設(shè) (3) 計(jì)算 (4) 校核調(diào)整 2. 圖解法設(shè)計(jì)步驟 (自學(xué)) (1) 準(zhǔn)備工作 篩分并計(jì)算各自的通過量百分率、明確設(shè)計(jì)級配要求 (2) 繪制框圖 (3) 確定各集料用量 (4) 合成級配的計(jì)算與校核 道路建筑材料砂石材料22第22頁，共33頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)13分，星期三1.4 小結(jié)與習(xí)題小結(jié)：質(zhì)量對比：表干質(zhì)量烘干質(zhì)量水中重飽和面干：開口孔隙吸飽水，表面無水狀態(tài)；表觀密度：礦質(zhì)實(shí)體和閉口孔隙排開水體積；毛體積密度：開口、閉口孔隙及實(shí)體排開水積；習(xí)題： 思考題： P341-1P35 1-8； 作業(yè)：P35 1-12；道路建筑材料砂石材料23第23頁，共33頁，2022

18、年，5月20日，20點(diǎn)13分，星期三常見巖石安山巖花崗巖玄武巖石灰?guī)r白云巖石粉道路建筑材料砂石材料24第24頁，共33頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)13分，星期三石料的體積：開口孔隙Vi+閉口孔隙Vn+礦質(zhì)實(shí)體Vs石料物理常數(shù)：真實(shí)相對密度：單位礦質(zhì)實(shí)體質(zhì)量，t測定：將礦質(zhì)實(shí)體磨細(xì)，容量瓶法測定；公式： 毛體積相對密度：單位毛體積質(zhì)量，b測定：表干法，浸水48h使開口空隙吸飽水，干燥毛巾擦至表面干燥；公式：表觀相對密度：單位表觀體積質(zhì)量，a測定：水中重法，表觀體積即表面可見體積=石料干燥M-M水中重公式：道路建筑材料砂石材料ViVn返回25第25頁，共33頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)

19、13分，星期三石料吸水性：吸水性：石料在25，1atm下吸水大?。怀Ｓ?；飽水率Wo：常溫真空抽氣下，吸水情況；意義：吸水性越大，瀝青粘附性越差；石料耐候性：抗凍：開口孔隙飽水時(shí)，低溫下，石料破裂產(chǎn)生質(zhì)量損失，表征抵抗冰凍特征；采用抗凍質(zhì)量損失率Qfr和凍結(jié)指數(shù)Kfr表征；堅(jiān)固性： 抵抗自然界降水影響，雨水中硫酸鹽使石料破壞； 實(shí)驗(yàn)方法：飽和硫酸鈉溶液浸泡20h，烘箱4h，硫酸鈉溶液中4h，烘箱中4h，如此循環(huán)； 表征指標(biāo)：Q堅(jiān)=（m1-m2）/m1100%道路建筑材料砂石材料返回26第26頁，共33頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)13分，星期三道路建筑材料砂石材料返回石料的分級兩指標(biāo)： 抗壓

20、強(qiáng)度和洛杉磯磨耗率；狄法爾實(shí)驗(yàn)在現(xiàn)行規(guī)范中不使用；堿性石料酸性石料27第27頁，共33頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)13分，星期三最大粒徑：集料的最大粒徑這一概念由兩個不同定義構(gòu)成集料最大粒徑:指集料100%都要求通過的最小標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸。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。 這兩個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粒級。但實(shí)際使用過程中容易混淆。實(shí)際工程中所指的最大粒徑往往是指公稱最大粒徑，這一點(diǎn)要加以區(qū)分。道路建筑材料砂石材料返回28第28頁，共33頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)13分，星期三瀝青路面及各類基層集料用標(biāo)準(zhǔn)篩均以方孔篩為準(zhǔn)，相應(yīng)的篩孔尺寸依次為: 75635337.531.526.519160.0750.150.30.