资源描述
,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,砂石材料分类,按来源分类,天然砂石材料：卵石、砾石、漂石；砂,(,海砂、河砂、山砂等,),人工轧制的砂石料：块料、碎石集料,工业冶金矿渣集料：钢渣、高炉渣、煤渣、粉煤灰等,按尺寸和用途分类,石料,集料：粗集料,粒径,d,4.75mm,（,2.36mm,）,细集料,粒径,d4.75mm,（,2.36mm,）,1.2,砂石材料的技术性能,1.2.1,石料的技术性质,1.2.1.1,物理性质,物理常数,吸水性,抗冻性,1.2.1,石料的技术性质,1,）物理常数,图,1-1,石料体积组成示意图,密度：,真实密度,（真实体积,v,s,矿物实体体积）,表观密度,（表观体积,v,s,v,n,含闭口孔隙）,毛体积密度,(,毛体积,v,s,+,v,n,+,v,i,闭口与开口孔隙,),孔隙率：,石料体积组成示意图,m,0,V,n,M,m,S,V,i,V,s,V,V,0,开口孔隙,闭口孔隙,矿物实体,2,）吸水性,：材料吸入水分的能力,吸水率,：常温（,202,）、标准大气压（,101.325kPa),饱水率,：常温、真空抽气（,2.67 kPa,）,3,）抗冻性,：石料在水饱和状态下，能经受反复冻融而不破坏，并不严重降低强度的能力,直接冻融法,（冻融循环试验：,-15,冰冻,4h,常温融解,）,循环若干次,(15,、,25,、,50,次,),质量损失,强度损失：强度降低不大于,25,，耐冻系数,0.75,坚固性法,（硫酸钠,Na,2,SO,4,结晶、体积涨大）,1.2.1.2,力学性质,1,）抗压强度,道路试件,:505050 mm,立方体,50H50mm,的圆柱体,图,1-2,石料抗压强度试件,桥梁试件,:200200200 mm,立方体,图,1-2,石料抗压强度试件,影响石料抗压强度的因素：,内因：材料的矿物成分,结构和构造,外因：试件尺寸,加荷速率,湿度等,2),磨耗率,搁板式（洛杉矶法）,:,试样为,5000g,有级配的集料，加入钢球,12,个,48mm,，,5000g,。转速,30,33r/min,，转,500,转,图,1-4,搁板式磨耗仪,双筒式（狄法尔法）,:50,块石料（,50,75mm,），质量,5000g,左右，转速,30,33r/min,，转,10,000,转（,5.5,5.0h,）,图,1-3,双筒式磨耗仪,磨耗率计算公式,：,式中：,m,2,试验后,2mm,筛上烘干石料试样质量；,m,1,试验前烘干石料试样质量。,图,1-3,双筒式磨耗仪示意图,耗时长达,5h,以上,试件尺寸单一（,50,75mm,），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,图,1-4,搁板式磨耗仪示意图,省时：,15min,左右,使石料受到更严峻的冲击、,剪切、摩擦作用，石料级差大,试样级配较符合路用状况,物理性质,物理常数：密度（表观密度、毛体积密度）、空隙率,吸水性：吸水率、饱水率,抗冻性,力学性质,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的能力,石料的技术性质,1.,分类,：按照成岩条件、风化程度等,岩浆岩类（火成岩）,石灰岩类（沉积岩）,砂岩与片麻岩类（变质岩）,砾石岩（天然风化）,2.,分级指标,：饱水抗压强度和磨耗率,最坚强,坚强,中等坚强,较弱软,1.3.2,石料的技术标准,1.2.2,集料的技术性质,图,1-5,碎石集料,1.2.2.1,物理性质,1,）物理常数,图,1-6,集料的体积组成,密度：表观密度、毛体积密度、装填密度,装填密度,堆积（松装）密度,集料按自由下落方式装样,图,1-7,细集料堆积密度试验仪具示意图,振实（紧装）密度,集料振摇方式装样,捣实密度,集料振摇方式装样,空隙率,V,G,：集料空隙体积占集料总体积的百分比,不含开口孔隙,含开口孔隙,颗粒之间的,空间,体积,图,1-5,碎石集料,不同粒径、尺寸较小的石料颗粒的集合体,图,1-6,集料的体积组成,孔隙：矿物之间的空间,V,n,+,V,i,空隙：集料颗粒之间的空间,V,v,颗粒之间的空间体积,图,1-7,细集料堆积密度试验仪具示意图,2,）级配：,指集料中不同尺寸颗粒的比例,反映了粒径大小不同的矿质颗粒的相互搭配情况,级配的几种情况,筛析试验,套筛,圆孔筛,(,直径,),：,40,、,20,、,10,、,5,、,2.5,、,1.25,、,0.63,、,0.3,方孔筛,(,边长,),：,13.2,、,9.5,、,4.75,、,2.36,、,1.18,、,0.6,、,0.3,筛分试验参数,分计筛余百分率,a,i,：某号筛上的筛余质量占试样总质量的百分率,累计筛余百分率,A,i,：等于或大于某号筛上筛余质量之和占总质量的百分率,通过百分率,P,i,：通过某号筛的集料质量占试件总质量的百分率,级配曲线的绘制,图,1-10,级配曲线,制表,图,1-8,级配的几种情况,筛析试验用套筛,图,1-10,级配曲线示意图,作图：纵坐标为通过百分率,P,(,),常数坐标 横坐标为筛孔尺寸,(mm),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,3,）粗度,细度模数评价砂（,0.16,4.75mm,）粗细程度,细度模数,粗砂：,M,f,3.7,3.1,中砂：,M,f,3.0,2.3,细砂：,M,f,2.2,1.6,碎石受压,4,）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,针状：长度大于其平均粒径,2.4,倍的颗粒,片状：厚度小于其平均粒径,0.4,倍的颗粒,表面特征：表面的粗糙程度及孔隙特征等,砾石受压,粗集料的力学性能,压碎值：石料抵抗压碎的能力,磨光值：石料抵抗磨光的能力，即保持其原有粗糙的能力,磨耗值：石料抵抗磨擦、剪切的能力,冲击值：石料抵抗多次连续的重复冲击荷载的能力,集料的性能及评价指标,物理性质,物理常数：密度、空隙率,吸水性：吸水率、饱水率,抗冻性,1,）压碎值,：石料抵抗压碎的能力,压碎指标值（适用于水泥混凝土用集料）,图,1-11,压碎值测试仪具尺寸图,压碎值（沥青混合料用集料）,图,1-12,压碎值测试仪,式中：,m,0,试验前风干试件的质量,m,1,试验后,2.36mm,筛上集料质量,1.2.2.2,粗集料力学性质,压碎指标值测试仪具尺寸图,10,20mm,集料分二层夯实，在,3,5min,加荷至,Pmax=200kN,，恒压,5s,后，脱膜后过,2.36mm,筛,试验集料,压碎值测试仪,将,12,16mm,碎石分三层夯实，在,0,10min,加压至,400kN,，立即卸载，过,2.36mm,筛,试验集料容器,2),磨光值,：石料抵抗磨光的能力，即保持其原有粗糙的能力,图,1-13,磨光值,3),磨耗值,：石料抵抗磨擦、剪切的能力,道瑞,Dorry,（英国）,磨耗仪,式中：,m,1,磨耗前的试件质量（,g,）,m,2,磨耗后的试件质量（,g,）,t,集料的饱和面干密度,4,）冲击值,：石料抵抗多次连续的重复冲击荷载的能力,冲击值仪,式中：,m,0,冲击前试样质量；,m,1,冲击后粒径小于,2.36mm,集料试样质量,磨光机,磨光值试件,试件（金刚砂），经,6h,磨光后，用摆式仪测摩擦系数（,BPN,）磨光值,图,1-15,道瑞,Dorry,（英国）磨耗仪,图,1-16,冲击值仪,10,15mm,集料，,1kg,分三次夯实。,冲击锤至,3805mm,处自由落下，重复,15,次。,将受冲击后的集料过筛（,2.36mm,），称重。,1.4,矿质混合料的组成设计,矿质混合料的级配理论,矿质混合料的组成设计,1.4,矿质混合料的组成设计,1.4.1,矿质混合料的级配理论,级配研究意义：,探讨级配对集料性能,密度和内摩阻力的影响,最小空隙率：达到最大密实度,最大摩阻力：,*,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。,1.4.1.1,级配曲线类型,图,1-17,级配类型示意图,1,）连续级配：级配曲线光滑，每一种尺寸的集料都有,2,）间断级配：剔除一个或几个分级，曲线形成折线形,3,）单粒径：,图,1-17,级配类型示意图,单粒径,1.4.1.2,典型的级配理论,连续级配,1,）,最大密度曲线,富勒理论,p,2,=,kd,当,d,=,D,时，,p,=100100,2,=,kD,式中：,d,欲计算通过百分率的粒径,D,矿质混合料最大粒径,2,）,级配范围曲线,泰波公式（最大密度曲线,n,幂公式）,式中：,n,级配指数,级配范围曲线,n,=0.45,0.5,，密实度最大,n,=0.3,0.7,，密实度尚可,n,=0.35,0.45,，工作性较好（工艺性能）,Superpave,级配要求,控制点,禁区,禁区,控制点,n=0.45,1.4.2,矿质混合料的组成设计,目的,：确定矿质混合料中各档集料的比例,已知条件,：,各档集料级配,P,d,设计级配范围,P,d,方法,：,数解法,图解法,1.4.2,矿质混合料的组成设计,1.4.2.1,数解法,试算法,需要根据集料的分计筛余进行计算,1,）基本假定,某一粒径的颗粒由一种集料提供，其它集料中不含此粒径的颗粒,该粒径的颗粒在该集料中是占优势的,2,）计算过程,已知：集料 混合料,准备工作：,P,i,A,i,a,i,;,参数,集料,A,集料,B,集料,C,混合料,M,筛孔,i,的分计筛余,/%,a,A,(i),a,B,(i),a,C,(i),a,M,(i),在混合料中的比例,/%,X,Y,Z,100,计算方程：,X,Y,Z,100 (1),d,=,i,时：,X.a,A,(i)+,Y.a,B,(i),+,Z.a,C,(i),a,M,(i),(2),A,B,C,M,+,+,确定各集料用量,步骤：,计算,A,集料在矿质混合料中的用量,X,确定,A,集料中占优势含量的粒径：,由表,A,集料中含量占优势粒径,i,=4.75mm:,a,A,(4.75)=49.9%,忽略其它集料在此粒径含量,a,B,(i),=0,、,a,C,(i)=0,，代入式（,1,）,A,集料用量,X,为：,步骤,：计算,C,集料在矿质混合料中的用量,Z,确定,C,料中占优势的粒径,由表,C,集料中含量占优势粒径为,:,j,0.075mm,a,Z,(0.075mm)=85.3%,忽略,A,、,C,集料同一粒径含量,:,a,A,(j),=0,、,a,B,(j)=0,C,料用量,Z,为：,步骤,：计算,B,集料在矿质混合料中的用量,Y,由公式,(2),：,Y,100,(,X,Z,）,100,(42.1,7.0,）,50.9%,校核调整,计算合成矿质混合料的通过百分率,P,M(i),合成级配,X.P,A(i),+,Y.P,B(i),+,Z.P,C(i),P,M(i),要求：,合成级配,a,M(i),或,P,M(i),应在规定的级配范围内,调整配合比后还应重新进行校核，直至符合要求为止,经调整后仍不能满足级配要求时，可掺加单粒级集料或调换集料,筛孔尺寸,d,i,（,mm,）,集料,A,集料,B,集料,C,碎石分计筛余,a,A(i),（,%,）,石屑分计筛余,a,B(i),（,%,）,矿粉分计筛余,a,C(i),（,%,）,13.2,0.8,9.5,43.6,4.75,49.9,2.36,4.4,2.0,1.18,1.3,22.6,0.6,23.7,0.3,18.4,0.15,13.0,4.0,0.075,10.9,10.7,0.075,9.5,85.3,所选择的粒径应在该集料中占有较大的优势,1.4.2.2,图解法,修正平衡面积法,按通过百分率计算并制图,1,）绘制图解法坐标图,计算设计级配范围中值,见表,绘制图框并作对角线（为设计级配中值）,确定纵坐标：通过百分率（）,算术坐标,确定横坐标：根据设计级配中值，,Pd,，确定筛孔尺寸位置,将各种集料的级配（通过量）绘在图中,见图,2,）确定各集料的用量,作图原则,3,）合成级配的校核与调整,计算合成
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