第三章砂石材料39张课件

1.颗粒形状颗粒形状浑圆、多棱角、针状、片状浑圆、多棱角、针状、片状2.表面特征表面特征光滑、平整、粗糙光滑、平整、粗糙一、岩石的颗粒形状和表面特征一、岩石的颗粒形状和表面特征1.颗粒形状一、岩石的颗粒形状和表面特征1二、力学性质1.强度1）单轴抗压强度 2）压碎值2.抗冲击性二、力学性质1.强度2三、耐磨性n 1.耐磨性：指石料抵抗撞击、边缘剪力和磨擦等联合作用的性质。n 洛杉矶式磨耗试验（标准方法）m1kg 石料+12 个 5kg 的钢球 磨 500 转 测定过1.7mm(方筛)后洗净烘干后质量为m2。2.抗滑性三、耐磨性1.耐磨性：指石料抵抗撞击、边缘剪力和磨擦等联3四、耐候性n耐候性：抵抗大气自然因素作用的性能。耐候性：抵抗大气自然因素作用的性能。目前主要考虑抗冻性，常用抗冻性标号目前主要考虑抗冻性，常用抗冻性标号表示，测定经过冻表示，测定经过冻(-15 0 C,4h)、融、融(20 0 50 C,4h)循环，质量损失不超循环，质量损失不超过过 5%，抗压强度不超过，抗压强度不超过 25%的次数。的次数。四、耐候性耐候性：抵抗大气自然因素作用的性能。目前主要考虑抗41.化学组成按SiO2含量，将石料划分为酸性岩 SiO265%中性岩 52%=SiO2O65%碱性岩 SiO252%选择石料时应考虑岩石的酸碱性对沥青与岩石粘结的影响。五、化学性质五、化学性质5n2.有害杂质泥块、粉尘、有机物、硫化物、硫酸盐、氯盐。3.碱活性2.有害杂质6六、级配和粗细程度n1.级配 级配是集料中各种粒径颗粒的搭配情况，常用级配曲线表示。（1）筛分试验标准及取样量公称最大粒径（mm）方 孔 75 63 37.5 31.5 26.5 19 16 9.5 4.75 圆 孔 80 63 40 31.5 25 20 16 10 5.1 试样质量不少于（kg）10 8 5 4 2.5 2 1 1 0.5 六、级配和粗细程度1.级配公称最方756337.57n(2)筛分试样须备两份：水洗法（混凝土可省去水洗法）、干筛法 n（3）必须除去超粒径部分颗粒后，进行筛分试验 n（4）有关参数计算 nA.分计筛余百分率计算nB.累计筛余百分率计算nC.通过百分率(2)筛分试样须备两份：水洗法（混凝土可省去水洗法）、干筛82、粗度（细度）:是评价砂粗细程度的一种指标，用细度模数表示。第三章砂石材料39张课件9n砂的粗度分类：细度模数越大，表示砂越粗，我国现行标准建筑用砂（GB/T14684-2019)规定砂的粗度按细度模数可分为以下三级：为粗砂、为中砂 为细砂 砂的粗度分类：细度模数越大，表示砂越粗，我国现行标准建筑用103.2 3.2 集料的级配和组成设计集料的级配和组成设计 3.2集料的级配和组成设计11n一、一、级配级配对混合料的影响对混合料的影响：矿料的级配组成影响到水泥混凝土或沥青混矿料的级配组成影响到水泥混凝土或沥青混合料的强度、耐久性和施工和易性，原因是合料的强度、耐久性和施工和易性，原因是级配直接决定矿料的级配直接决定矿料的密实度密实度和矿料颗粒间和矿料颗粒间内内磨阻力。磨阻力。1.1.在混合料中是以结合料（水泥或沥青）来填充集料在混合料中是以结合料（水泥或沥青）来填充集料的空隙并包裹集料。所以，集料空隙越大，填充集的空隙并包裹集料。所以，集料空隙越大，填充集料颗粒空隙所需的结合料越多；集料的总表面积越料颗粒空隙所需的结合料越多；集料的总表面积越大，包裹集料颗粒所需的结合料越多。从大，包裹集料颗粒所需的结合料越多。从节约结合节约结合料料的角度考虑，最好采用的角度考虑，最好采用空隙较小空隙较小，总表面积也较，总表面积也较小的集料。小的集料。一、级配对混合料的影响：122 2、若各种粒径的集料颗粒在相互排列时，能够互相、若各种粒径的集料颗粒在相互排列时，能够互相嵌锁又互相不干涉，形成紧密多级嵌挤的空间骨架嵌锁又互相不干涉，形成紧密多级嵌挤的空间骨架结构，则集料颗粒间将具有较最大的结构，则集料颗粒间将具有较最大的内摩阻力。内摩阻力。二、矿质混合料颗粒级配应满足的基本要求：二、矿质混合料颗粒级配应满足的基本要求：1.1.最小空隙率：使不同粒径的各级矿质集料按一定最小空隙率：使不同粒径的各级矿质集料按一定的比例搭配后，应有最大密实度。的比例搭配后，应有最大密实度。2.2.最大磨擦力：各级矿质集料在进行比例搭配时，最大磨擦力：各级矿质集料在进行比例搭配时，应使各应使各 级集料排列紧密，形成一个多级空间骨架级集料排列紧密，形成一个多级空间骨架结构，且具有最大的摩擦力。结构，且具有最大的摩擦力。2、若各种粒径的集料颗粒在相互排列时，能够互相嵌锁又互相不干13三、三、组成设计的目的：组成设计的目的：是选配一个具有足够密是选配一个具有足够密实度，并且实度，并且有较高的内摩阻力的矿质混合料。有较高的内摩阻力的矿质混合料。三、组成设计的目的：14二、骨料的级配理论n（一）级配类型（一）级配类型：（满足最大密实度和最大摩（满足最大密实度和最大摩擦力擦力）n1、连续级配：是采用标准套筛对某一混合、连续级配：是采用标准套筛对某一混合料进行试验，所得级配曲线平顺圆滑，具有料进行试验，所得级配曲线平顺圆滑，具有连续性。这种由大到小，逐级粒径均有，按连续性。这种由大到小，逐级粒径均有，按比例互相搭配组成的矿质混合料称之比例互相搭配组成的矿质混合料称之.n2、间断级配：在矿质混合料中剔除其一个、间断级配：在矿质混合料中剔除其一个分级或几个分级而形成一种不连续的混合料，分级或几个分级而形成一种不连续的混合料，这种混合料称为间断级配混合料这种混合料称为间断级配混合料.二、骨料的级配理论（一）级配类型：（满足最大密实度和最大摩15 连续级配和间断级配曲线连续级配和间断级配曲线连续级配和间断级配曲线16（二）级配理论1.富勒理论（最大密度曲线）:级配曲线为抛物线时为最大密度曲线，曲线方程为：n （3-1）式中：nP通过百分率nd欲计算通过百分率的粒径；nK 常数。（二）级配理论17一、矿质混合料的级配理论 n当粒径 等于最大粒径 D 时，则通过量等于100%，即 （3-2）将式3-1代入3-2，得：一、矿质混合料的级配理论18一、矿质混合料的级配理论n根据最大密度理想曲线的级配组成计算公式，可以计算出某矿料达到最大密度时各级颗粒粒径的通过量。（累计筛余量）n但在实际应用过程中，由于矿料在轧制生产过程中的不均匀性，以及混合料在配制时的波动误差等原因，使所配制的混合料难以与理想的理论级配完全吻合一致。因此，必须允许配料时的合成级配可以在一定的范围内波动，从而提出级配范围的概念。一、矿质混合料的级配理论根据最大密度理想曲线的级配组成计算公19一、矿质混合料的级配理论2、级配范围曲线泰波理论 认为实际矿料的级配应充许有一定的波动。分别根据两个不同的指数确定的级配结果，并绘制级配曲线，构成级配范围。公式为：式中：n级配指数.通常取 n=0.30.6之间时，有较好的密实度，当 n=0.5时为抛物线，即为最大密度曲线。一、矿质混合料的级配理论2、级配范围曲线泰波理论20一、矿质混合料的级配理论泰波级配曲线范围图一、矿质混合料的级配理论泰波级配曲线范围图21二、级配曲线范围的绘制 1.建立半对数坐标的方法（必须采用半对数坐标）：建立半对数坐标的方法（必须采用半对数坐标）：先求出各颗粒粒径（的对数先求出各颗粒粒径（的对数)确定确定为横坐标。为横坐标。以以 P i（通过百分率）为纵坐标通过百分率）为纵坐标.2.将按式将按式 n=0.3-0.6 计算所得的各颗粒粒径计算所得的各颗粒粒径(di）的通过百分率（）的通过百分率（pi）绘制在）绘制在坐标图上，将确定的各点连接为光滑曲线，即为级配曲线范围。坐标图上，将确定的各点连接为光滑曲线，即为级配曲线范围。3.为应用已有的研究成果和实践经验，通常是为应用已有的研究成果和实践经验，通常是采用规范推荐采用规范推荐的矿质的矿质混合料级配范围。混合料级配范围。4.实际级配合成操作时实际级配合成操作时，只要得出的合成级配结果，只要得出的合成级配结果位于要求的级位于要求的级配范围配范围之间，则认为之间，则认为该合成级配该合成级配基本满足基本满足设计级配设计级配的要求。的要求。二、级配曲线范围的绘制1.建立半对数坐标的方法（必须22三、集料的组成设计方法n矿质混合料的组成设计就是根据实际工程中现矿质混合料的组成设计就是根据实际工程中现有的各种集料的级配参数（即筛分结果），针有的各种集料的级配参数（即筛分结果），针对设计要求或技术规范要求，采用一定的方法对设计要求或技术规范要求，采用一定的方法确定确定各规格集料各规格集料在合成矿料中所在合成矿料中所占有比例占有比例的操的操作过程。作过程。n（一）、设计依据（一）、设计依据 各种集料的筛分结果各种集料的筛分结果 按规范要求的级配范围即标准级配按规范要求的级配范围即标准级配已知条件：已知条件：集料集料Pd设计级配范围设计级配范围Pd三、集料的组成设计方法矿质混合料的组成设计就是根据实际工程中23n（二）设计方法（二）设计方法1、试算法、试算法：（：（适用于适用于2-3种矿料组成）种矿料组成）1）基本原理：）基本原理：A.在确定各组成集料在混合料中的比例时，先假定在确定各组成集料在混合料中的比例时，先假定混合料中某种粒径的颗粒是由某一种对这一粒径占混合料中某种粒径的颗粒是由某一种对这一粒径占优势的集料组成，而其它各种集料中不含有此粒径。优势的集料组成，而其它各种集料中不含有此粒径。B.根据各个主要粒径去试算各种集料在混合料中的大根据各个主要粒径去试算各种集料在混合料中的大致比例，再经过较核调整，最终获得满足混合料级致比例，再经过较核调整，最终获得满足混合料级配的各集料的配合比例。配的各集料的配合比例。（二）设计方法24n解题思路：（两个重要假设）解题思路：（两个重要假设）1.假定混合料中某种粒径的颗粒是由某一种对这一粒径占优势的集料假定混合料中某种粒径的颗粒是由某一种对这一粒径占优势的集料组成，而其它各种集料中不含有此粒径。组成，而其它各种集料中不含有此粒径。2.2.设碎石、砂和矿粉的配合比为设碎石、砂和矿粉的配合比为X X、Y Y、Z Z，则，则X+Y+Z=100X+Y+Z=1003.3.设混合料设混合料M M中某一级粒径（中某一级粒径（i)i)要求的含量为要求的含量为MM（i)i),A ,A、B B、C C三种集三种集料料 原来级配中此粒径颗粒的含量分别为原来级配中此粒径颗粒的含量分别为A A (i)(i)、B(i)B(i)、C C (i)(i)则则X.X.(i)+(i)+YYB(i)B(i)+Z.Z.C(i)=C(i)=M M（i)i)4.4.假设假设混合料混合料M M中某一粒径（中某一粒径（i)i)主要由主要由A A集料所提供（即集料所提供（即A A料占优势），料占优势），而而 忽忽略其它集料在此粒经的含量，略其它集料在此粒经的含量，X.AX.A(i)(i)=M M（i)i)B(i)B(i)=0=0、C C(i)(i)=0=0 即可计算出即可计算出A A料在混合料中的用量比例料在混合料中的用量比例 X=X=M M（i)i)/A A（i)i)同理可计算出同理可计算出C C料在混合料中的用量比例料在混合料中的用量比例Z=Z=M M（j)j)/A A（j)j)则则B B料在混合料中的用量比例为料在混合料中的用量比例为Y=100-Y=100-（X+ZX+Z）解题思路：（两个重要假设）25筛孔尺寸筛孔尺寸（mm)mm)碎石分计筛余碎石分计筛余 (%)(%)砂分计筛余砂分计筛余 (%)(%)矿粉分计筛余矿粉分计筛余 (%)(%)要求级配范围通要求级配范围通过过百分率（百分率（%）13.213.20.80.8_ _ _1001004.754.7560.060.0_ _ _63-7863-782.362.3623.523.510.510.5_ _40-6340-631.181.1814.414.422.122.1_ _30-5330-530.60.61.31.319.419.44.04.022-4522-450.30.3_ _36364.04.015-3515-350.150.15_ _7.07.05.55.512-3012-300.0750.075_ _3.03.03.23.210-2510-250.0750.075_ _2.02.083.383.3_ _例1：现有碎石、砂和矿粉三种集料，以筛析试验，各集料的分计筛余百分率列于下表，并列出规范推荐要求的设计混合料的级配范围，试求碎石、砂和矿粉三种集料在要求级配混合料中的用量比例。表1筛孔尺寸碎石分计筛余砂分计筛余26n解：解：1.将通过百分率换算为分计筛余百分率，设三种矿料的含量将通过百分率换算为分计筛余百分率，设三种矿料的含量分别为分别为X、Y、Z。2.由表由表1分析可知，碎石中分析可知，碎石中4.75mm粒径含量占优势，矿粉粒径含量占优势，矿粉中中0.075mm粒径颗粒占优势，假设混合料中粒径颗粒占优势，假设混合料中4.75mm粒径全部由碎石提供，粒径全部由碎石提供，0.075mm粒径颗粒全部由粒径颗粒全部由矿粉矿粉提供则有：提供则有：Y=100-（X+Y）=100-49-21=30%3 3、校核、校核,如果校核结果不符合级配范围，应调整配合比进行如果校核结果不符合级配范围，应调整配合比进行试算，逐步接近，直至达到要求，确实不能符合级配要试算，逐步接近，直至达到要求，确实不能符合级配要求，应调整或增加集料品种。计算过程见下表。求，应调整或增加集料品种。计算过程见下表。解：27筛孔尺筛孔尺寸寸（mm)mm)碎石分计碎石分计筛余筛余(%)(%)A（i)(%)砂分计砂分计筛余筛余 (%)(%)B（i)(%)矿粉分矿粉分计筛余计筛余 (%)(%)C（i)(%)要求级配通要求级配通过率中值过率中值P(i)(%)P(i)(%)（规范推荐）（规范推荐）要求级配要求级配范围累计范围累计筛余中值筛余中值A（i)(%)=100-P(i)P(i)要求级配范围要求级配范围分计筛余中值分计筛余中值M（i)(%)=A（i)-A（i_-1)（%）13.20.8_100_ _4.7560.060.0_70.529.529.52.3623.510.5_51.548.519.01.1814.422.1_41.558.510.00.61.319.44.033.566.58.00.3_364.02575.08.50.15_7.05.52179.04.00.075_3.03.217.582.53.5 0.075-2.083.383.3-100.017.517.5筛孔尺寸（mm)碎石分计筛余(%)A（i)(%)砂分282、图解法（修正平衡面积法）图解法（修正平衡面积法）是目前工程是目前工程单位用的较多的一种方法单位用的较多的一种方法，（适用于由，（适用于由3种以上的多种集料进行组配）种以上的多种集料进行组配）1)设计步骤设计步骤:（1）绘制级配曲线图）绘制级配曲线图 A、绘制图解法坐标图（纵坐标为常坐标，横、绘制图解法坐标图（纵坐标为常坐标，横坐标为对数坐标）。坐标为对数坐标）。B、计算设计级配范围中值，确定相应横坐标、计算设计级配范围中值，确定相应横坐标中值。中值。2、图解法（修正平衡面积法）是目前工程单位用的较多的一种方法29筛孔孔尺尺寸寸(mm)(mm)16.013.29.5 4.752.361.180.60.30.150.075 级配配范范围(mm)(mm)10095100708848683653 24411830122281648级配配中中值(mm)(mm)10098795745332417126筛16.013.29.54.752.361.180.60.30设计级配中值曲线纵坐标通过量取10cm,横坐标筛孔尺寸取15cm设计级配中值曲线纵坐标通过量取10cm,横坐标筛孔尺寸取1531C、绘制图框并作对角线绘制图框并作对角线(为设计级配中值为设计级配中值)；D、确定纵坐标：确定纵坐标：通过百分率通过百分率()。E、确定横坐标：筛孔尺寸位置，根据设计级确定横坐标：筛孔尺寸位置，根据设计级配中值，在图上由配中值，在图上由P对角线对角线d，确定筛，确定筛孔尺寸位置。孔尺寸位置。n（2）将各种集料的级配）将各种集料的级配(通过量通过量)绘在图绘在图 中中n（3）确定各集料的用量）确定各集料的用量 第三章砂石材料39张课件32nA、作图原则：n相叠等分纵距：两相邻级配曲线头尾重叠=n相接重线连分；两相邻级配曲线头尾相连n相离等分平距：两相邻级配曲线头尾相分b=bnB、结果：OP为集料用量；PQ为B集料用量；QS为C集料用量；ST为D集料用量。A、作图原则：33本章难点本章难点本章难点34n（4）计算合成级配n按图解算出各种集料用量而得(列表)，如有末接近中值的，须进行调整。n（5）合成级配的校核与调整.n将调整后的合成级配绘于规范要求的级配范围中，如曲线应光滑，位于规范要求的级配范围内且靠近级配范围的中值线，则表明确定的矿料组成完全符合要求。（4）计算合成级配35材材 料料 筛孔尺寸（孔尺寸（mm)1613.29.54.752.361.180.60.30.15 0.075 通通过率率%原原材材料料级配配碎石碎石100956328821000砂砂100100100100100906035101矿粉粉1001001001001001001001009788各各种种集集料料在在混混合合料料的的中中级配配碎石（原）碎石（原）（68%）6864.642.8419.045.443.40.68000碎石（碎石（调后）后）（68%）6864.642.8419.045.443.40.68000砂（砂（24%）242424 242421.614.48.42.40.24？砂（砂（调后后25%）252525252521.6158.752.50.25？矿粉（粉（8%）888888887.767.04？矿粉（粉（调后后7%）777777776.796.6？合合成成级配配初定初定10096.674.8451.0437.4433.313.0816.410.167.28？调后后10096.674.8451.0437.4432.922.6815.759.296.41规范要求范要求级配范配范围10090-10068-8538-6824-5015-3810-287-205-154-8 6 矿质混合料组配校核表矿质混合料组配校核表材料36 材材 料料 筛孔尺寸（孔尺寸（mm)1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075 通通过率率%原原材材料料级配配碎石碎石100931700010000石屑石屑100100100841484000砂砂矿粉粉100100100100100100100100921008210042100211001187496规范要求范要求级配配范范围10090-10068-8538-6824-5015-3810-287-205-154-8 6原有筛析结果及规范要求的级配范围材料筛37第三章砂石材料39张课件3838第三章砂石材料39张课件3939