道路工程材料砂石材料课件

第一章第一章第一章第一章 砂石材料砂石材料砂石材料砂石材料1石料2集料3矿质混合料的组成设计4石料与集料的工程应用道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料第一章第一章 砂石材料砂石材料1石料石料2集料集料3矿质矿质混合料的混合料的组组成成设计设计4石料与石料与1 11 1 1 1 石料石料石料石料 石料的物理力学性质在很大程度上取决于天然岩石的石料的物理力学性质在很大程度上取决于天然岩石的矿物矿物成分，以及这些矿物在岩石中的结构与构造。成分，以及这些矿物在岩石中的结构与构造。石料是天然岩石经机械加工制成的，或者直接开采得到石料是天然岩石经机械加工制成的，或者直接开采得到具有一定形状和尺寸的石料制品。具有一定形状和尺寸的石料制品。1.1 1.1 石料的岩石学特性石料的岩石学特性石料的岩石学特性石料的岩石学特性1.1.1 1.1.1 造岩矿物造岩矿物造岩矿物造岩矿物造岩矿物造岩矿物岩石岩石地质作用地质作用石英、云母、长石；角闪石、方解石、白云石、黄铁矿、石膏、菱镁矿、赤铁矿等。道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料1 石料石料 石料的物理力学性石料的物理力学性质质在很大程度上取决于天然在很大程度上取决于天然2 21 1 1 1 石料石料石料石料1.1.2 1.1.2 岩石的分类岩石的分类岩石的分类岩石的分类按成岩条件分按成岩条件分u岩浆岩u沉积岩u变质岩片理状岩、块状岩深成岩喷出岩火山岩花岗岩、正长岩、辉长石玄武岩、安山岩、辉绿岩石灰岩、页岩、砂岩、石膏，散粒状的粘土、砂、卵石道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料1 石料石料1.1.2 岩石的分岩石的分类类按成岩条件分岩按成岩条件分岩浆浆岩沉岩沉积积岩岩变质变质岩岩3 31 1 1 1 石料石料石料石料1.2 1.2 石料的物理性质石料的物理性质石料的物理性质石料的物理性质物理常数物理常数 石料的物理常数是反映材料矿物组成、结构状态和石料的物理常数是反映材料矿物组成、结构状态和特征的参数。常用物理常数是密度和孔隙率。特征的参数。常用物理常数是密度和孔隙率。吸水性吸水性抗冻性抗冻性 反映材料与水有关的性质反映材料与水有关的性质道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料1 石料石料1.2 石料的物理性石料的物理性质质物理常数物理常数 石料的石料的4 41 1 1 1 石料石料石料石料材材料料内内部部体体积积构构成成闭口孔隙（体积为闭口孔隙（体积为Vn）开口孔隙开口孔隙(体积为体积为Vi)材料内部固体物质体积（材料内部固体物质体积（VsVs）道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料1 石料材石料材料料内内部部体体积积构构成成闭闭口孔隙（体口孔隙（体积为积为Vn 5 51.2 1.2 石料的物理性质石料的物理性质石料的物理性质石料的物理性质 规定条件下，石料矿质实体单位体积的质量。规定条件下，石料矿质实体单位体积的质量。l真实密度真实密度l表观密度表观密度l毛体积密度毛体积密度1 1 1 1 石料石料石料石料1.2.1 物理常数物理常数-密度密度道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料1.2 石料的物理性石料的物理性质质 规规定条件下，石料定条件下，石料矿质实矿质实体体6 6m0VnMmSViVsVV0闭口孔隙闭口孔隙矿物实体矿物实体开口孔隙开口孔隙1.2 1.2 石料的物理性质石料的物理性质石料的物理性质石料的物理性质1.2.1 物理常数物理常数-真实密度真实密度1 1 1 1 石料石料石料石料 规定条件下，烘干石料矿质实体单位真实体积的质量。规定条件下，烘干石料矿质实体单位真实体积的质量。道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料m0VnMmSViVsVV0闭闭口孔隙口孔隙矿矿物物实实体开口孔隙体开口孔隙1.2 7 7m0VnMmSViVsVV0闭口孔隙闭口孔隙矿物实体矿物实体开口孔隙开口孔隙1 1 1 1 石料石料石料石料1.2 1.2 石料的物理性质石料的物理性质石料的物理性质石料的物理性质1.2.2 物理常数物理常数-表观密度表观密度 规定条件下，烘干石料矿质实体单位表观体积（包括规定条件下，烘干石料矿质实体单位表观体积（包括闭口孔隙）的质量。闭口孔隙）的质量。道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料m0VnMmSViVsVV0闭闭口孔隙口孔隙矿矿物物实实体开口孔隙体开口孔隙1 石料石料8 8 规定条件下，烘干石料矿质实体单位毛体积（包括规定条件下，烘干石料矿质实体单位毛体积（包括闭口、开口孔隙）的质量。闭口、开口孔隙）的质量。1 1 1 1 石料石料石料石料1.2 1.2 石料的物理性质石料的物理性质石料的物理性质石料的物理性质1.2.3 物理常数物理常数-毛体积密度毛体积密度道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料 规规定条件下，烘干石料定条件下，烘干石料矿质实矿质实体体单单位毛体位毛体积积（包括（包括闭闭9 9道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料1 1 1 1 石料石料石料石料1.2 1.2 石料的物理性质石料的物理性质石料的物理性质石料的物理性质1.2.4 物理常数物理常数-孔隙率孔隙率 石料孔隙体积占石料总体积（包括开口孔隙和闭口孔隙石料孔隙体积占石料总体积（包括开口孔隙和闭口孔隙体积）的百分率。体积）的百分率。道路工程材料道路工程材料 1010道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料1.2 1.2 石料的物理性质石料的物理性质石料的物理性质石料的物理性质1.2.5 物理常数物理常数-吸水性吸水性1 1 1 1 石料石料石料石料 吸水率：常温（吸水率：常温（202202）、标准大气压（）、标准大气压（101.325kPa)101.325kPa)，最大的吸，最大的吸水质量占干燥试样质量的百分比。水质量占干燥试样质量的百分比。饱水率：常温、真空抽气（饱水率：常温、真空抽气（2.67 kPa2.67 kPa），最大吸水质量占干燥试样质），最大吸水质量占干燥试样质量的百分比。量的百分比。材料吸入水分的能力。包括材料吸入水分的能力。包括吸水率吸水率和和饱和吸水率饱和吸水率。道路工程材料道路工程材料 1111道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料l直接冻融法直接冻融法l坚固性法坚固性法 石石料料在在水水饱饱和和状状态态下下，能能经经受受反反复复冻冻融融而而不不破破坏坏，并并不严重降低强度的能力。不严重降低强度的能力。孔隙构造、吸水性孔隙构造、吸水性1.2 1.2 石料的物理性质石料的物理性质石料的物理性质石料的物理性质1.2.5 物理常数物理常数-抗冻性抗冻性1 1 1 1 石料石料石料石料道路工程材料道路工程材料 1212道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料直接冻融法（冻融循环试验：直接冻融法（冻融循环试验：吸水饱和，吸水饱和，-15冰冻冰冻常温融解）常温融解）循环若干次循环若干次(15、25、50次次)l冻融系数冻融系数4h石料直径、高50mm圆柱体试件，50mm正方体试件，在1055烘干。l质量损失率质量损失率1.2 1.2 石料的物理性质石料的物理性质石料的物理性质石料的物理性质1.2.5 物理常数物理常数-抗冻性抗冻性1 1 1 1 石料石料石料石料道路工程材料道路工程材料 1313道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料 道路试件道路试件:505050 2mm立方体立方体50H50 2mm的圆柱体的圆柱体 桥梁试件桥梁试件:707070 2 mm立方体立方体1.3 1.3 石料的力学性质石料的力学性质石料的力学性质石料的力学性质石料的抗压强度石料的抗压强度石料的抗压强度石料的抗压强度石料抗压试件石料抗压试件1 1 1 1 石料石料石料石料试件类型试件类型道路工程材料道路工程材料 1414道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料材料的矿物成分材料的矿物成分 结构和构造结构和构造P试验时石料试件破坏的极限荷载，试验时石料试件破坏的极限荷载，NA石料试件的受力截面积，石料试件的受力截面积，mm2l试件尺寸l加荷速率l湿度等对试件饱水处理后施加荷载直至破坏。对试件饱水处理后施加荷载直至破坏。1.3 1.3 石料的力学性质石料的力学性质石料的力学性质石料的力学性质石料的抗压强度石料的抗压强度石料的抗压强度石料的抗压强度1 1 1 1 石料石料石料石料道路工程材料道路工程材料 1515道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料磨耗率磨耗率l洛杉矶磨耗试验洛杉矶磨耗试验l狄法尔磨耗试验狄法尔磨耗试验1.3 1.3 石料的力学性质石料的力学性质石料的力学性质石料的力学性质1 1 1 1 石料石料石料石料石料抵抗撞击、摩擦的联合作用的能力。石料抵抗撞击、摩擦的联合作用的能力。道路工程材料道路工程材料 1616道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料 式中：式中：m2 试验后试验后2mm筛上烘干石料试样质量；筛上烘干石料试样质量；m1 试验前烘干石料试样质量。试验前烘干石料试样质量。磨耗率试验方法狄法尔法（双筒式）狄法尔法（双筒式）50块石料（块石料（5075mm），单一粒径，质量），单一粒径，质量5000g左右，左右，转速转速3033r/min，转，转10,000转（转（5.55.0h）磨耗率计算公式：1.3 1.3 石料的力学性质石料的力学性质石料的力学性质石料的力学性质1 1 1 1 石料石料石料石料道路工程材料道路工程材料 1717道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料 双筒式磨耗仪示意图双筒式磨耗仪示意图 耗时长达耗时长达5h以上以上 试件尺寸单一（试件尺寸单一（5075mm），与路用实际情况不符合），与路用实际情况不符合 石料间相互作用，不同性质石料的磨耗率相差不大石料间相互作用，不同性质石料的磨耗率相差不大狄法尔法（双筒式）狄法尔法（双筒式）道路工程材料道路工程材料 1818道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料1.3 1.3 石料的力学性质石料的力学性质石料的力学性质石料的力学性质1 1 1 1 石料石料石料石料磨耗率试验方法洛杉矶法（搁板式）洛杉矶法（搁板式）试样为试样为5000g有一定级配的集料，加入有一定级配的集料，加入12个个48mm钢球，钢球，5000g。转速。转速3033r/min，转，转500转。转。式中：式中：m1试验前烘干石料试样质量。试验前烘干石料试样质量。m2试验后试验后2mm筛上烘干石料试样质量；筛上烘干石料试样质量；道路工程材料道路工程材料 1919道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料 省时：省时：15min左右左右 使石料受到更严峻的冲击、使石料受到更严峻的冲击、剪切、摩擦作用，石料级差大剪切、摩擦作用，石料级差大 试样级配较符合路用状况试样级配较符合路用状况洛杉矶法（搁板式）洛杉矶法（搁板式）道路工程材料道路工程材料 2020道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料1.分类：分类：按照成岩条件、风化程度等按照成岩条件、风化程度等 岩浆岩类（火成岩）岩浆岩类（火成岩）石灰岩类（沉积岩）石灰岩类（沉积岩）砂岩与片麻岩类（变质岩）砂岩与片麻岩类（变质岩）砾石岩（天然风化）砾石岩（天然风化）2.分级指标：分级指标：饱水抗压强度饱水抗压强度和和磨耗率磨耗率 最坚强最坚强 坚强坚强 中等坚强中等坚强 较软弱较软弱1.4 1.4 石料的技术标准石料的技术标准石料的技术标准石料的技术标准1 1 1 1 石料石料石料石料道路工程材料道路工程材料 2121道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料物理性质物理性质物理常数：物理常数：密度（真实密度、表观密度、毛体积密度）、密度（真实密度、表观密度、毛体积密度）、孔隙率孔隙率 吸水性：吸水率、饱水率吸水性：吸水率、饱水率 抗冻性：冻融循环抗冻性：冻融循环力学性质：力学性质：抗压强度：单位面积上所能承受的最大荷载。抗压强度：单位面积上所能承受的最大荷载。磨耗率：石料抵抗撞击、剪切和摩擦综合作用磨耗率：石料抵抗撞击、剪切和摩擦综合作用 的能力。的能力。1 1 1 1 石料石料石料石料道路工程材料道路工程材料 2222道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料2 2 2 2 集料集料集料集料 集料是由不同粒径矿质颗粒组成的混合料。包括各种天集料是由不同粒径矿质颗粒组成的混合料。包括各种天然砂、人工砂、卵石、碎石以及各类工业冶金矿渣。然砂、人工砂、卵石、碎石以及各类工业冶金矿渣。天然砂、人工砂天然砂、人工砂粒径粒径4.75mm粗集料细集料分界尺寸：粗集料细集料分界尺寸：4.75mm(水泥混凝土水泥混凝土)2.36mm(沥青混凝土沥青混凝土)道路工程材料道路工程材料 2323道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料2 2 2 2 集料集料集料集料2.1 2.1 集料的物理性质集料的物理性质集料的物理性质集料的物理性质物理常数密度密度空隙率空隙率集料的级配集料的颗粒形状与表面特征含泥量和泥块含量道路工程材料道路工程材料 2424道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料2 2 2 2 集料集料集料集料孔隙：矿物之间的空间孔隙：矿物之间的空间Vn+Vi空隙：集料颗粒之间的空间空隙：集料颗粒之间的空间Vv颗粒之间的颗粒之间的空间体积空间体积道路工程材料道路工程材料 2525道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料2 2 2 2 集料集料集料集料2.1 2.1 集料的物理性质集料的物理性质集料的物理性质集料的物理性质(1)密度：表观密度、毛体积密度、表干密度、装填密度密度：表观密度、毛体积密度、表干密度、装填密度2.1.1 物理常数物理常数表干密度表干密度道路工程材料道路工程材料 2626道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料2 2 2 2 集料集料集料集料2.1 2.1 集料的物理性质集料的物理性质集料的物理性质集料的物理性质(1)密度：表观密度、毛体积密度、表干密度、装填密度密度：表观密度、毛体积密度、表干密度、装填密度2.1.1 物理常数物理常数 堆积（松装）密度堆积（松装）密度集料按自由下落方式装样集料按自由下落方式装样 振实（紧装）密度振实（紧装）密度集料振摇方式装样集料振摇方式装样 捣实密度捣实密度集料振摇方式装样集料振摇方式装样装填密度装填密度道路工程材料道路工程材料 27272 2 2 2 集料集料集料集料2.1 2.1 集料的物理性质集料的物理性质集料的物理性质集料的物理性质2.1.1 物理常数物理常数道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料(2)空空隙隙率率n：集集料料空空隙隙体体积积(含含开开口口孔孔隙隙)占占集集料料总总体体积积的的百分比。百分比。n 集料的空隙率，集料的空隙率，%Vf集料颗粒的堆积体积，集料颗粒的堆积体积，Vs+Vn+Vi+Vv，cm3Vv集料颗粒孔隙，集料颗粒孔隙，cm3Vi矿质实体中开口孔隙体积，矿质实体中开口孔隙体积，cm32 集料集料2.1 集料的物理性集料的物理性质质2.1.1 物理常数道路工程材物理常数道路工程材2828道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料2 2 2 2 集料集料集料集料2.1 2.1 集料的物理性质集料的物理性质集料的物理性质集料的物理性质2.1.2 集料的级配集料的级配集料中各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况。集料中各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况。道路工程材料道路工程材料 2929道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料2 2 2 2 集料集料集料集料2.1 2.1 集料的物理性质集料的物理性质集料的物理性质集料的物理性质2.1.3 集料的颗粒形状与表面特征集料的颗粒形状与表面特征 颗粒形状：蛋圆形、棱角形、针状、片状颗粒形状：蛋圆形、棱角形、针状、片状 表面特征：表面的粗糙程度及孔隙特征等表面特征：表面的粗糙程度及孔隙特征等类型类型颗粒形状的特点颗粒形状的特点集料品种集料品种蛋圆形蛋圆形具有较光滑的表面，无明显棱角，颗具有较光滑的表面，无明显棱角，颗粒浑圆粒浑圆天然砂及各种砾石、陶粒天然砂及各种砾石、陶粒棱角形棱角形具有粗糙的表面及明显棱边具有粗糙的表面及明显棱边碎石、石屑、破碎矿渣碎石、石屑、破碎矿渣针状针状长度方向尺寸远大于其他方向尺寸而长度方向尺寸远大于其他方向尺寸而呈细条形呈细条形砾石、碎石中均存在砾石、碎石中均存在片状片状厚度方向尺寸远小于其他方向而呈薄厚度方向尺寸远小于其他方向而呈薄片形片形砾石、碎石中均存在砾石、碎石中均存在道路工程材料道路工程材料 3030道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料2 2 2 2 集料集料集料集料2.1 2.1 集料的物理性质集料的物理性质集料的物理性质集料的物理性质2.1.4 含泥量和泥块含量含泥量和泥块含量含泥量：含泥量：集料中粒径小于集料中粒径小于0.075mm的颗粒含量。的颗粒含量。泥块含量：泥块含量：粗集料中原尺寸大于粗集料中原尺寸大于4.75mm，但经水浸洗、，但经水浸洗、手捏后小于手捏后小于2.36mm的颗粒含量。的颗粒含量。存在类型：存在类型：由纯泥组成的团块；由砂、石屑与泥组成的由纯泥组成的团块；由砂、石屑与泥组成的 团块；包裹在集料颗粒表面的泥。团块；包裹在集料颗粒表面的泥。道路工程材料道路工程材料 3131道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料2.2 2.2 集料的力学性质集料的力学性质集料的力学性质集料的力学性质l压碎值l磨光值l冲击值l磨耗值2 2 2 2 集料集料集料集料道路工程材料道路工程材料 3232 压碎指标值（适用于水泥混凝土用集料）压碎指标值（适用于水泥混凝土用集料）压碎值（沥青混合料用集料）压碎值（沥青混合料用集料）式中：式中：m0试验前风干试件的质量，试验前风干试件的质量，g m1试验后通过试验后通过2.36mm筛孔的细集料质量，筛孔的细集料质量，g道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料压碎值：石料抵抗压碎的能力。压碎值：石料抵抗压碎的能力。2.2 2.2 集料的力学性质集料的力学性质集料的力学性质集料的力学性质2 2 2 2 集料集料集料集料 压压碎指碎指标值标值（适用于水泥混凝土用集料）道路工程材（适用于水泥混凝土用集料）道路工程材3333道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料压碎值的测试压碎值的测试 1020mm集料分二层夯实，在集料分二层夯实，在35min加荷至加荷至Pmax=200kN，恒，恒压压5s后，脱膜后过后，脱膜后过2.36mm筛。筛。试验集料试验集料道路工程材料道路工程材料 3434道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料压碎值的测试压碎值的测试 将将1216mm碎石分三层夯实，在碎石分三层夯实，在010min加压至加压至400kN，立，立即卸载，过即卸载，过2.36mm筛。筛。试验集料容器试验集料容器道路工程材料道路工程材料 3535道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料压碎值的测试压碎值的测试道路工程材料道路工程材料 3636道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料2.2 2.2 集料的力学性质集料的力学性质集料的力学性质集料的力学性质2 2 2 2 集料集料集料集料磨光值磨光值：石料抵抗轮胎磨光作用的能力，即保持其原有粗石料抵抗轮胎磨光作用的能力，即保持其原有粗 糙的能力。糙的能力。PSV石料的磨光值；石料的磨光值；PSVra试验试件的摩擦系数；试验试件的摩擦系数；PSVbra标准试件的摩擦系数；标准试件的摩擦系数；道路工程材料道路工程材料 37379.513.2mm石料颗粒，环氧树脂砂浆固定制成试件。石料颗粒，环氧树脂砂浆固定制成试件。磨光值试验试件制备磨光值试验试件制备磨光值试验试件制备磨光值试验试件制备9.513.2mm石料石料颗颗粒，粒，环环氧氧树树脂砂脂砂浆浆固定制成固定制成试试件。磨光件。磨光3838试件试件加速磨光机（加速磨光机（30#，280#金刚砂），经金刚砂），经6h磨光后，用摆式摩磨光后，用摆式摩擦系数测定仪测摩擦系数（擦系数测定仪测摩擦系数（BPN）磨光值磨光值磨磨光光值值试试件件及及磨磨光光机机磨光值试验磨光值试验磨光值试验磨光值试验试试件件加速磨光机（加速磨光机（30#，280#金金刚刚砂），砂），经经6h磨光后，用磨光后，用3939道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料2.2 2.2 集料的力学性质集料的力学性质集料的力学性质集料的力学性质2 2 2 2 集料集料集料集料 式中：式中：m0冲击前试样质量，冲击前试样质量，g；m1冲击试验后，通过冲击试验后，通过2.36mm筛的石屑质量，筛的石屑质量，g冲击值：冲击值：石料抵抗多次连续的重复冲击荷载的能力。石料抵抗多次连续的重复冲击荷载的能力。道路工程材料道路工程材料 4040 9.513.2mm集料，集料，1kg分三次装入量分三次装入量筒中，夯实。筒中，夯实。冲击锤至冲击锤至3805mm处自由落下，重复处自由落下，重复15次，间隔不少于次，间隔不少于1s。将受冲击后的集料过筛（将受冲击后的集料过筛（2.36mm），），称重称重冲击值试验冲击值试验冲击值试验冲击值试验 9.513.2mm集料，集料，1kg分三次装入量筒分三次装入量筒4141道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料2.2 2.2 集料的力学性质集料的力学性质集料的力学性质集料的力学性质2 2 2 2 集料集料集料集料磨耗值：磨耗值：石料抵抗表面磨损的能力。石料抵抗表面磨损的能力。式中：式中：m1磨耗前的试件质量（磨耗前的试件质量（g）m2磨耗后的试件质量（磨耗后的试件质量（g）s集料的表干密度集料的表干密度g/cm3道路工程材料道路工程材料 4242道瑞道瑞 Dorry（英国）磨耗仪（英国）磨耗仪磨耗值试验磨耗值试验磨耗值试验磨耗值试验9.513.2mm石料颗粒，单层石料颗粒，单层紧密排列，用环氧树脂砂浆紧密排列，用环氧树脂砂浆固定成型。固定成型。同种石料同种石料2个试件一组用金属个试件一组用金属托盘固定于道瑞机的圆平板托盘固定于道瑞机的圆平板上上2830r/min，100转，连续不转，连续不断、均匀，撒布一定细度的断、均匀，撒布一定细度的石英砂。石英砂。同样方法再磨同样方法再磨400转。转。道瑞道瑞 Dorry（英国）磨耗（英国）磨耗仪仪磨耗磨耗值试验值试验9.513.2mm4343道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料3 3 3 3 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料：矿质混合料：两种或两种以上的集料混合而成，简称矿料。两种或两种以上的集料混合而成，简称矿料。组成设计的目的：组成设计的目的：根据目标级配范围要求，确定各种集料根据目标级配范围要求，确定各种集料在矿质混合料中的合理比例。在矿质混合料中的合理比例。集料级配的几种情况集料级配的几种情况道路工程材料道路工程材料 4444道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料 圆孔筛圆孔筛(直径直径)：40、20、10、5、2.5、1.25、0.63、0.3方孔筛方孔筛(边长边长)：13.2、9.5、4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15、0.075。3.1 3.1 矿质混合料的级配矿质混合料的级配矿质混合料的级配矿质混合料的级配3.1.1 集料级配的表示方法集料级配的表示方法（1）筛分试验筛分试验标准筛标准筛筛分试验用套筛3 3 3 3 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计道路工程材料道路工程材料 4545道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料3.1 3.1 矿质混合料的级配矿质混合料的级配矿质混合料的级配矿质混合料的级配3.1.1 集料级配的表示方法集料级配的表示方法3 3 3 3 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计 分计筛余百分率分计筛余百分率ai：某号筛上的筛余质量占试样总质量的百分率某号筛上的筛余质量占试样总质量的百分率。（2）筛析试验筛析试验级配参数级配参数 通过百分率通过百分率pi：通过某号筛的集料质量占试件总质量的百分率。通过某号筛的集料质量占试件总质量的百分率。Pi=100-Ai 累计筛余百分率累计筛余百分率Ai：等于或大于某号筛上筛余质量之和占总质量等于或大于某号筛上筛余质量之和占总质量 的百分率。的百分率。Ai=a1+a2+.+a3道路工程材料道路工程材料 4646道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料3.1 3.1 矿质混合料的级配矿质混合料的级配矿质混合料的级配矿质混合料的级配3.1.1 集料级配的表示方法集料级配的表示方法3 3 3 3 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计评价细集料粗细程度。评价细集料粗细程度。粗砂：粗砂：Mf 3.73.1中砂：中砂：Mf 3.02.3细砂：细砂：Mf 2.21.6（3）细集料的细度模数）细集料的细度模数道路工程材料道路工程材料 4747道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料（4）集料的级配曲线）集料的级配曲线 作图：纵坐标为通过百分率作图：纵坐标为通过百分率P P()常常数坐标；横坐标为筛孔尺寸数坐标；横坐标为筛孔尺寸(mm)(mm)注意：坐标单位；注明不同曲线意义注意：坐标单位；注明不同曲线意义 判断集料级配是否符合要求判断集料级配是否符合要求级配曲线级配曲线3.1 3.1 矿质混合料的级配矿质混合料的级配矿质混合料的级配矿质混合料的级配3.1.1 集料级配的表示方法集料级配的表示方法3 3 3 3 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计道路工程材料道路工程材料 4848道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料（4）集料的级配曲线）集料的级配曲线3.1 3.1 矿质混合料的级配矿质混合料的级配矿质混合料的级配矿质混合料的级配3.1.1 集料级配的表示方法集料级配的表示方法3 3 3 3 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计l连续级配：级配曲线光滑，每一种尺寸的集料都有连续级配：级配曲线光滑，每一种尺寸的集料都有l间断级配：剔除一个或几个分级，曲线形成折线形间断级配：剔除一个或几个分级，曲线形成折线形l单粒径：单粒径：道路工程材料道路工程材料 4949道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料单粒径单粒径连续级配与间断级配曲线示意图连续级配与间断级配曲线示意图连续级配与间断级配曲线示意图连续级配与间断级配曲线示意图道路工程材料道路工程材料 5050道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料3.1 3.1 矿质混合料的级配矿质混合料的级配矿质混合料的级配矿质混合料的级配3 3 3 3 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计3.1.2 级配组成对矿料性能的影响级配组成对矿料性能的影响 矿质混合料的级配组成与其密度及颗粒间内摩阻力矿质混合料的级配组成与其密度及颗粒间内摩阻力有关，从而对水泥混凝土或沥青混凝土的强度、耐久性有关，从而对水泥混凝土或沥青混凝土的强度、耐久性及施工和易性有显著影响。及施工和易性有显著影响。最小空隙率：最小空隙率：达到最大密实度达到最大密实度最大摩阻力：最大摩阻力：增加集料的稳定性和强度；增加集料的稳定性和强度；互相嵌紧、互不干涉，紧密多级空间网络骨架结构。互相嵌紧、互不干涉，紧密多级空间网络骨架结构。道路工程材料道路工程材料 5151道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料3.1 3.1 矿质混合料的级配矿质混合料的级配矿质混合料的级配矿质混合料的级配3 3 3 3 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计3.1.3 连续级配的计算连续级配的计算 p2=kd 当当d=D时，时，p=1001002=kD 式中：式中：d 集料中颗粒的筛孔尺寸，集料中颗粒的筛孔尺寸，mm D 矿质混合料最大粒径，矿质混合料最大粒径，mm(1)(1)最大密度级配计算最大密度级配计算富勒理论富勒理论（常坐标级配曲线）（常坐标级配曲线）集料在某筛孔上的通过百分率和筛孔尺寸的关系集料在某筛孔上的通过百分率和筛孔尺寸的关系越接近抛物线，该集料的密度越大，空隙率越小。越接近抛物线，该集料的密度越大，空隙率越小。道路工程材料道路工程材料 5252道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料3.1 3.1 矿质混合料的级配矿质混合料的级配矿质混合料的级配矿质混合料的级配3 3 3 3 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计3.1.3 连续级配的计算连续级配的计算 式中：式中：n级配指数级配指数(2)级配曲线范围公式级配曲线范围公式 泰波公式泰波公式（半对数坐标级配曲线）（半对数坐标级配曲线）n=0.450.5，密实度最大，密实度最大n=0.30.7，密实度尚可密实度尚可n=0.350.45，工作性较好（工艺性能），工作性较好（工艺性能）道路工程材料道路工程材料 5353道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料3.1 3.1 矿质混合料的级配矿质混合料的级配矿质混合料的级配矿质混合料的级配3 3 3 3 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计3.2 矿质混合料的配合比设计方法矿质混合料的配合比设计方法目的：确定矿质混合料中各档集料的比例目的：确定矿质混合料中各档集料的比例已知条件：已知条件：各档集料级配各档集料级配 Pd 设计级配范围设计级配范围 Pd方法：方法：试算法（数解法）试算法（数解法）图解法图解法道路工程材料道路工程材料 5454道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料（1 1）试算法）试算法 因目前工程单位用的较多的是图解法，故试算法不因目前工程单位用的较多的是图解法，故试算法不再单再单独讲解。独讲解。（2 2）图解法）图解法 又称修正平衡面积法，是目前工程单位用的较多的又称修正平衡面积法，是目前工程单位用的较多的一种方法。一种方法。步骤：步骤：绘制级配曲线图绘制级配曲线图 确定各种集料的用量比例：两线相叠、两确定各种集料的用量比例：两线相叠、两线相接、线相接、两线相离。两线相离。校核及调整校核及调整3.1 3.1 矿质混合料的级配矿质混合料的级配矿质混合料的级配矿质混合料的级配3 3 3 3 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计3.2 矿质混合料的配合比设计方法矿质混合料的配合比设计方法道路工程材料道路工程材料 5555道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料3 3 3 3 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计 绘制坐标图：绘制坐标图：绘制长方形图框，纵坐标为通过百分率。对角线作为合成级配中值。绘制长方形图框，纵坐标为通过百分率。对角线作为合成级配中值。横坐标为筛孔尺寸。横坐标为筛孔尺寸。横坐标确定方法：据合成级配中值要求的各筛孔通过百分率，从纵横坐标确定方法：据合成级配中值要求的各筛孔通过百分率，从纵坐标引平行线，与对角线交点处引垂线，与横坐标交点，为相应筛孔坐标引平行线，与对角线交点处引垂线，与横坐标交点，为相应筛孔的孔径位置。的孔径位置。绘制级配曲线：绘制级配曲线：将各集料的级配曲线绘制在上述坐标图上。将各集料的级配曲线绘制在上述坐标图上。确定各相邻级配曲线的关系：确定各相邻级配曲线的关系：相邻级配曲线重叠（相邻级配曲线重叠（A A与与B B）、）、相邻级配曲线相接（相邻级配曲线相接（B B与与C C）、）、相邻相邻级配曲线相离（级配曲线相离（C C与与D D）。）。确定各集料的用量。确定各集料的用量。设计步骤设计步骤设计步骤设计步骤道路工程材料道路工程材料 5656道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料道路工程材料道路工程材料 5757道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料试用图解法计算某公路面层沥青混合料中各种矿质材料的配合比试用图解法计算某公路面层沥青混合料中各种矿质材料的配合比试用图解法计算某公路面层沥青混合料中各种矿质材料的配合比试用图解法计算某公路面层沥青混合料中各种矿质材料的配合比 材料材料名称名称筛孔尺寸筛孔尺寸(mm)24.59.54.752.361.180.60.30.150.075碎石碎石955219865320砂砂10010010093645534153矿粉矿粉1001001001001001001009782级配级配范围范围951007080 5065 3550 2540 1830 132181549级配级配中值中值97.57557.542.532.5241711.56.53 3 3 3 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计道路工程材料道路工程材料 5858道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料26.55060708090100403020109.54.752.361.180.60.30.150.075碎石碎石砂砂矿粉矿粉碎石碎石 砂砂 矿粉矿粉道路工程材料道路工程材料 5959本章小结本章小结本章小结本章小结u砂石材料基本性质概念要清楚，注意标准化、规范化。砂石材料基本性质概念要清楚，注意标准化、规范化。u粗集料、细集料主要指碎石和砂，它广泛应用于水泥混凝土粗集料、细集料主要指碎石和砂，它广泛应用于水泥混凝土及沥青混合料中，学生必须掌握好其各项技术指标、测定方及沥青混合料中，学生必须掌握好其各项技术指标、测定方法及技术标准，从而达到保证材料质量的目的。法及技术标准，从而达到保证材料质量的目的。u矿质混合料级配的好坏，直接地影响着水泥混凝土或沥青混矿质混合料级配的好坏，直接地影响着水泥混凝土或沥青混合料的技术性质，因此学生必须掌握矿料的级配理论及设计合料的技术性质，因此学生必须掌握矿料的级配理论及设计方法。图解法是本次课的重点。方法。图解法是本次课的重点。道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 砂石材料砂石材料本章小本章小结结砂石材料基本性砂石材料基本性质质概念要清楚，注意概念要清楚，注意标标准化、准化、规规范化。道路范化。道路6060