第一章 砂石材料

1、 不同的造巖礦物和成巖條件使各類巖石具有不同的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征，它們對天然砂石材料的物理、化學(xué)和力學(xué)性質(zhì)影響甚大。礦物的概念 地殼由巖石組成，巖石由礦物組成。 礦物(mineral)：具有一定化學(xué)成分和物理性質(zhì)的自然元素和無機化合物。常見的幾種礦物石英方解石云母1.1.1.1 造巖礦物黃鐵礦瑪瑙石膏石英晶簇 自然界中已發(fā)現(xiàn)的礦物有2500多種。但組成常見巖石的礦物僅30種，這些組成常見巖石的礦物稱為造巖礦物。其占地殼重量約為99%。造巖礦物以硅酸鹽為主。 晶形 (crystal form)礦物晶形(a) 石鹽；(b) 石膏；(c) 普通輝石；(d)石英； (e)正長石； (f) 云母 物理性質(zhì)顏

2、色(color)：礦物新鮮表面的顏色。是礦物對不同波長可見光吸收程度不同的反映，分自色、他色、假色。光澤(luster)：礦物表面（晶面或解理）反射光線的強弱強度，取決于其折光率。分為金屬光澤(黃鐵礦）、半金屬光澤（褐鐵礦）、金剛光澤、玻璃光澤（長石、石英）。 當(dāng)反射面不平行時，礦物可形成某種獨特的光澤，油脂光澤、絲絹光澤、臘狀光澤（蛇紋石、石膏），珍珠光澤（滑石、石膏）、土狀光澤（高嶺土）。物理性質(zhì)透明度(transparency)：光線透過礦物的程度。分透明、半透明、不透明。條痕(streak)：礦物粉末的顏色。力學(xué)性質(zhì)硬度(hardness)：礦物新鮮面抵抗外力刻劃、研磨的能力，分為摩氏

3、十級。 1-滑石，2-石膏，3-方解石，4-螢石，5-磷灰石，6-長石，7-石英，8-黃玉，9-剛玉10-金剛石。（指甲為22.5，鐵刀33.5，鋼刀66.5)解理(cleavage)：礦物受敲擊后，嚴(yán)格按一定方向裂開成光滑平面的性質(zhì)。極完全解理，云母，完全解理，方解石，中等解理，灰石，不完全解理，磷灰石。斷口(fracture)：與解理相反沒有光滑平面，破裂面呈凹凸不平的斷面，如貝殼、參差狀。礦物名稱及化學(xué)成分形 狀物理性質(zhì)相對密度主要鑒別特征顏 色光 澤硬 度解理、斷口正 長 石KAlSi3O8短柱狀、板狀、粒狀肉紅色、淺玫瑰色、淺黃色、帶淺黃的灰白色玻璃光澤6兩向完全解理，近于正交2.5

4、7形態(tài)、顏色斜 長 石NaAlSi3O8，CaAl2Si2O8板條狀、長條狀白色或灰白色玻璃光澤6兩向完全解理，斜交2.602.76顏色、形態(tài)石 英 SiO2粒狀、塊狀、六棱柱狀、雙錐狀無色、乳白色。煙灰色玻璃光澤、斷口為油脂光澤7無解理、貝殼狀斷口2.65形狀、硬度、斷口白 云 母KAl2AlSi3O10OH2板狀、片狀、鱗片狀無色、淺灰、淺黃色、灰白色玻璃或珍珠光澤23一組極完全解理2.73.1解理、薄片有彈性黑 云 母K(Mg，F(xiàn)e)3AlSi3O10OH2片狀、板狀、鱗片狀深褐、黑綠至黑色玻璃或珍珠光澤2.53一組極完全解理3.023.13解理、顏色、薄片有彈性角 閃 石(Ca，Na)

5、23(Mg，F(xiàn)e，Al)5Si3(SI，Al)O112OH2長柱狀、纖維狀綠黑色、黑色玻璃光澤5.56兩組完全解理，交角近56o3.023.45形狀、顏色輝 石Ca(Mg，F(xiàn)e，Al)(SI，Al)2O6粒狀、塊狀深黑色、褐黑、棕黑玻璃光澤56兩組完全解理，交角87o3.233.52形狀、顏色橄 欖 石(Fe，Mg)2SiO4粒狀橄欖綠、淡黃綠色至黑綠色玻璃光澤、斷口為油脂光澤6.57無解理，貝殼狀斷口3.274.37顏色、硬度、形態(tài)石 榴 子 石(Fe，Mg，Ca)3(Fe，Al)2 SiO43菱形十二面體、二十四面體、粒狀棕、棕紅或黑紅色玻璃光澤6.57.5無解理、不規(guī)則斷口3.54.2形

6、狀、顏色、硬度綠 泥 石(Fe，Mg)5 Al AlSi3O10 OH8片狀、粒狀淺綠、深綠或黑綠色玻璃光澤、珍珠光澤22.5一組極完全解理2.683.40顏色、薄片有撓性無彈性蛇 紋 石Mg6Si4O10 OH8致密塊狀、片狀、纖維狀淡黃綠色、淡綠、淡黃色油脂光澤、蠟狀光澤、絲絹光澤23無解理、貝殼狀斷口2.62.9 顏色、光澤方解石CaCO3菱面體、塊狀、粒狀白、灰白，含雜質(zhì)時呈其它顏色玻璃光澤3三組完全解理，斜交呈菱面體2.62.9顏色、硬度，遇鹽酸起泡白云石CaMgCO32 菱面體、塊狀、粒狀灰白、淡紅、淡黃色玻璃光澤3.54三組完全解理，斜交呈菱面體2.82.9解理、硬度石膏Ca S

7、O42 H2O板狀、片狀、纖維狀無色、白色、灰白色珍珠光澤、絲絹光澤2一組完全解理2.3解理、硬度，顏色高 嶺 石Al4Si4O10 OH8鱗片狀、細(xì)粒狀、土狀集合體白、灰白或其它色土狀光澤2.03.5一組完全解理2.602.63性軟、粘舌、具可塑性滑 石Mg3Si4O10 OH2片狀、塊狀白、淡黃、淡綠或淺灰色蠟狀或珍珠光澤1一組極完全解理2.582.83顏色、硬度、觸摸有滑膩感黃鐵礦 Fe S2立方體、致密塊狀淺黃銅色金屬光澤66.5不規(guī)則斷口4.95.2顏色、硬度、光澤赤鐵礦Fe2O3板狀、粒狀、鮞狀、腎狀、豆?fàn)钿摶抑凌F黑色金屬光澤至半金屬光澤56無解理5.05.3形狀、顏色、光澤 巖漿

8、巖(magmatic rock) 巖漿巖又叫火成巖，在地殼上分布面積約占7，但其質(zhì)量占地殼總質(zhì)量的95%。在三大類巖石中占有比較重要的地位。1.1.1.2 天然砂石材料的分類 成因類型： 由地下深處的高溫高壓熔融的巖漿以侵入(intru- sive)或噴出(effusive)方式直接冷凝而成。裂隙式噴發(fā)：熔巖被巖流中心式噴發(fā)：火山錐熔噴出巖巖墻，巖脈巖床，淺成巖：巖盤（盆），深成巖：巖基，巖株侵入巖 火成巖的產(chǎn)狀示意圖巖基（面積大于60-100km2）； 巖株（面積小于60-100km2）； 巖蓋，巖盆； 巖床；巖墻； 火山頸； 巖脈；巖被；火山錐； 熔巖流； 破火山口印尼火山噴發(fā)2010年8

9、月火山噴出巖花崗巖的礦物成分巖漿巖物質(zhì)成分 主要是硅酸鹽礦物，還有一部分金屬硫化物、氧化物及揮發(fā)性物質(zhì)。按SiO2含量分為：基性巖漿65%等;按礦物成分分為：硅鋁礦物和鐵鎂礦物。 指組成巖石的礦物結(jié)晶程度、晶粒大小、形狀及相互組合方式?？煞从硯r漿冷凝時的物理環(huán)境。按礦物結(jié)晶程度分為：全晶質(zhì)巖石全部由結(jié)晶礦物組成，是深成侵入巖結(jié)構(gòu)特征。半晶質(zhì)由結(jié)晶和非結(jié)晶礦物組成，是淺成侵入巖結(jié)構(gòu)特征。玻璃質(zhì)（非晶質(zhì)）巖石幾乎全部由玻璃制組成，是噴出巖結(jié)構(gòu)特征。按晶粒大小分為：顯晶質(zhì)、隱晶質(zhì)按晶粒相對大小分為：等粒、不等粒、斑狀和似斑狀結(jié)構(gòu)巖漿巖的構(gòu)造(structure) 指巖石中不同礦物集合體分布與排列特征

10、。常見構(gòu)造：常見構(gòu)造： 流紋狀構(gòu)造 氣孔和杏仁狀構(gòu)造 塊狀構(gòu)造流紋巖花崗閃長巖玄武巖巖 漿 巖 分 類 簡 表公園里的花崗巖裝飾2） 沉積巖(sedimentary rock) 沉積巖(sedimentary rock) 在地殼上分布面積約占75，體積只占5%。對工程建筑具有實際意義。搬運沉積硬結(jié)成巖 物質(zhì)組成： 巖石碎屑 黏土礦物 化學(xué)沉積礦物 有機質(zhì)及生物殘骸 沉積巖的結(jié)構(gòu) 碎屑結(jié)構(gòu) 粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)細(xì)中粗砂質(zhì)結(jié)構(gòu)礫狀結(jié)構(gòu) 泥質(zhì)結(jié)構(gòu) 結(jié)晶結(jié)構(gòu) 生物結(jié)構(gòu)沉積巖的構(gòu)造 層理構(gòu)造(stratification)（水平層理、波狀層理、斜層理等） 層面構(gòu)造(bedding plane)（雨痕、泥裂等）(a

11、)(b)(c)(d)沉積巖的層理類型(a)水平層理；(b)交錯層理；(c)單斜層理；(d) 透鏡體及尖滅層碎屑巖的膠結(jié)物： 硅質(zhì)強度高 鐵質(zhì)易氧化 鈣質(zhì)易溶解 泥質(zhì)易軟化膠結(jié)類型： 基底式膠結(jié)(a) 孔隙式膠結(jié)(b) 接觸式膠結(jié)(c) (a) (b) (c)碎屑巖的膠結(jié)類型沉積巖的分類沉積巖的分類 碎屑巖 黏土巖 化學(xué)沉積巖（石灰?guī)r、白云巖） 生物化學(xué)巖（生物碎屑灰?guī)r）沉積巖分類簡表巖類結(jié)構(gòu)主要礦物成分主要巖石松散的膠結(jié)的碎屑巖礫狀結(jié)構(gòu)2mm巖石碎屑或巖石塊角礫、碎石、塊石角礫巖卵石、礫石礫巖砂質(zhì)結(jié)構(gòu)20.05mm石英、長石、粘土礦物、碳酸鹽礦物砂土石英砂巖長石砂巖粉質(zhì)結(jié)構(gòu) 0.050.005

12、mm石英、長石、粘土礦物、碳酸鹽礦物粉砂土粉砂巖粘土巖泥質(zhì)結(jié)構(gòu)0.005mm粘土礦物為主，含少量石英、云母等粘土泥巖頁巖化學(xué)巖及生物化學(xué)巖化學(xué)結(jié)構(gòu)及生物結(jié)構(gòu)致密狀粒狀鮞狀方解石為主，白云石泥灰?guī)r石灰?guī)r白云石、方解石白云質(zhì)灰?guī)r白云巖結(jié)核狀鮞狀塊狀纖維狀致密狀石英、蛋白石、硅膠硅藻土燧石巖硅藻巖鉀、鈉、鎂的硫酸鹽及氧化物石膏巖鹽、鉀鹽碳、碳?xì)浠衔铮袡C質(zhì)泥炭煤、油頁巖砂頁巖硅質(zhì)灰?guī)r變質(zhì)巖(metamorphic rock) 在地殼上分布面積約占18。3）變質(zhì)巖(metamorphic rock)成因：巖石受地殼運動及巖漿入侵的高溫高壓作用和化學(xué)成分的加入，使原來巖石的成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造發(fā)生一系列變

13、化而形成。變質(zhì)作用類型： 接觸變質(zhì)作用：這是指發(fā)生在侵入巖與圍巖之間的接觸帶上，并主要由溫度和揮發(fā)物所引起的變質(zhì)作用。形成大理巖、矽卡巖。動力變質(zhì)作用：這是指在地殼構(gòu)造變質(zhì)時產(chǎn)生的強烈定向壓力使巖石發(fā)生的變質(zhì)作用，也叫碎裂變質(zhì)作用。變質(zhì)作用類型：區(qū)域變質(zhì)作用：這是在廣大范圍內(nèi)發(fā)生，并由溫度、壓力以及化學(xué)活動性流體等多種因素引起的變質(zhì)作用。變質(zhì)作用方式以重結(jié)晶、重組合為主。如片麻巖。 混合巖化作用： 這是指原有的區(qū)域變質(zhì)巖體與巖漿狀的流體互相交代而形成新巖石（混合巖）的作用。 接觸變質(zhì)帶示意圖 物質(zhì)組成：原有礦物：石英、長石、云母、角閃石和方解石等變質(zhì)礦物：綠泥石、滑石、藍(lán)晶石、剛玉和石榴子石等

14、 結(jié)構(gòu)：變余結(jié)構(gòu)：由于變質(zhì)重結(jié)晶進行得不完全，原有巖石的礦物成 分和結(jié)構(gòu)特征被部分地保留下來，這樣形成的結(jié)構(gòu)稱為變余結(jié)構(gòu)。 變晶結(jié)構(gòu)：巖石在固態(tài)條件下由重結(jié)晶和變質(zhì)結(jié)晶作用形成的結(jié)構(gòu)。 壓碎結(jié)構(gòu)：巖石在低溫受定向壓力作用下，形成碎塊甚至粉末狀后又被膠結(jié)在一起的結(jié)構(gòu) 。構(gòu)造： 變余構(gòu)造：巖石經(jīng)變質(zhì)后仍保留有原巖部分的構(gòu)造特征，這種構(gòu)造稱為變余構(gòu)造。 變成構(gòu)造：由變質(zhì)作用所形成的新的構(gòu)造稱為變成構(gòu)造。 板狀構(gòu)造：巖石中有輕微重結(jié)晶。千枚狀構(gòu)造：巖石中有基本重結(jié)晶。片狀構(gòu)造：巖石中各組分全部重結(jié)晶。片麻狀構(gòu)造：巖石具顯晶質(zhì)變晶結(jié)構(gòu)，以粒狀礦物為主，片狀或柱狀礦物定向排列 。塊狀構(gòu)造：礦物均勻分布，結(jié)

15、構(gòu)均一，無定向排列。變質(zhì)巖分類表變質(zhì)作用構(gòu)造、結(jié)構(gòu)巖石名稱主要礦物成分原 巖區(qū)域變質(zhì)片麻狀構(gòu)造片麻巖石英、長石、云母、角閃石等中、酸性巖漿巖、砂巖、粉砂巖、粘土巖片狀構(gòu)造片巖云母、滑石、綠泥石、石英等粘土巖、砂巖、泥灰?guī)r、巖漿巖、凝灰?guī)r千枚狀構(gòu)造千枚巖絹云母、石英、綠泥石等粘土巖、粉砂巖、凝灰?guī)r板狀構(gòu)造板巖粘土礦物、絹云母、綠泥石、石英等粘土巖、粘土質(zhì)粉砂巖接觸變質(zhì)塊狀構(gòu)造變晶結(jié)構(gòu)石英巖石英為主，有時含絹云母等砂巖、硅質(zhì)巖大理巖方解石、白云石石灰?guī)r、白云巖動力變質(zhì)碎裂結(jié)構(gòu)碎裂巖原巖巖塊各類巖石糜棱結(jié)構(gòu)糜棱巖原巖碎屑各類巖石花崗片麻巖大理巖 冶金礦渣一般指金屬冶煉過程中排出的非金屬熔渣，為一類具

16、有獨特性能的人造石料。高爐煉鐵時形成的熔渣稱為高爐礦渣鋼渣也是在煉鋼過程中得到的氧化物。1.1.2.1 礦渣的化學(xué)成分礦渣的化學(xué)成分爐渣中的主要化學(xué)成分有：酸性氧化物SiO2,Fe2O3,P2O5;堿性氧化物CaO,MgO,MnO,BaO;中性氧化物Al2O3;硫化物CaS,MnS,FeS。 堿性系數(shù)M0質(zhì)量系數(shù)K堿度M3220OAlSiOMgOCaOMMnOSiOOAlMgOCaOK232522OPSiOCaOM 1)物理力學(xué)特性物理力學(xué)特性 由于熱熔礦渣的冷卻加工方式的不同，礦渣集料的礦物成分和組織的致密程度可能有很大的差別，所以其物理力學(xué)性能變化范圍和分散性較大。 2）穩(wěn)定性）穩(wěn)定性 礦

17、渣集料作為混凝土骨料或道路路面基層材料使用時，必須具備良好的穩(wěn)定性，否則就會由于產(chǎn)生分解、膨脹而破壞混凝土結(jié)構(gòu)或路面結(jié)構(gòu)。 游離氧化鈣（f-CaO）消解 目前采用粉化率試驗來檢測礦渣的穩(wěn)定性。式中：m0蒸前礦渣質(zhì)量（g）； m1蒸后粒徑大于1mm的礦渣質(zhì)量(g)。 鐵和錳分解 檢測方法：將礦渣在水中浸泡14h，根據(jù)渣塊上出現(xiàn)裂紋、碎裂等分解現(xiàn)象，評定礦渣是否有鐵、錳分解的可能。%100010mmmf1.2.1 1.2.1 石料的技術(shù)性質(zhì)石料的技術(shù)性質(zhì)巖石的技術(shù)性質(zhì)巖石的技術(shù)性質(zhì)物理性質(zhì)物理性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì) 1.2.1.1 1.2.1.1 物理性質(zhì)物理性質(zhì) 巖石的物理性質(zhì)包括

18、：物理常數(shù)及與水有關(guān)的性質(zhì)。巖石的物理性質(zhì)包括：物理常數(shù)及與水有關(guān)的性質(zhì)。 （1 1）物理常數(shù)物理常數(shù) 巖石的物理常數(shù)是巖石礦物組成結(jié)構(gòu)狀態(tài)的反映。巖石的物理常數(shù)是巖石礦物組成結(jié)構(gòu)狀態(tài)的反映。礦物實體礦物實體閉口孔隙閉口孔隙開口孔隙開口孔隙 三部分組成三部分組成 （1 1）密度密度 真實密度真實密度 巖石在規(guī)定條件（巖石在規(guī)定條件（105105土土55烘干至恒重，溫度烘干至恒重，溫度2020）下，單位礦質(zhì)實體體積（不含孔隙）的質(zhì)量。下，單位礦質(zhì)實體體積（不含孔隙）的質(zhì)量。 公式：公式：sstvm式中：式中： t t石料的真實密度，石料的真實密度，g/cmg/cm3 3； m ms s石料礦質(zhì)實

19、體的質(zhì)量，石料礦質(zhì)實體的質(zhì)量，g g； v vs s石料礦質(zhì)實體的體積，石料礦質(zhì)實體的體積，cmcm3 3。 在空氣中稱量石料質(zhì)量，在空氣中稱量石料質(zhì)量，m m0 0=0=0，m ms s=M=MsvM1)1)稱取石粉稱取石粉m m1 1=15g;=15g;2)2)注入試液至瓶的一半處注入試液至瓶的一半處; ;3)3)用煮沸法（沸煮時間自懸液沸騰時算起不得少于用煮沸法（沸煮時間自懸液沸騰時算起不得少于1h1h）或）或真空抽氣法真空抽氣法( (真空壓力表讀數(shù)宜為真空壓力表讀數(shù)宜為100kPa,100kPa,抽氣時間維持抽氣時間維持1 12h)2h)排除氣泡排除氣泡; ;4)4)加試液至滿加試液至

20、滿, ,稱取質(zhì)量稱取質(zhì)量m m3 3; ;5)5)稱瓶與試液合質(zhì)量稱瓶與試液合質(zhì)量m m2 2. .t t = m = m1 1/(m/(m1 1+ + m m2 2-m-m3 3) ) wtwt表觀密度表觀密度 指在規(guī)定條件下，石料單位表觀體積（含礦質(zhì)實體體積指在規(guī)定條件下，石料單位表觀體積（含礦質(zhì)實體體積及其閉口孔隙體積）礦質(zhì)實體的干質(zhì)量。及其閉口孔隙體積）礦質(zhì)實體的干質(zhì)量。 公式：公式：式中：式中： 砂石砂石的表觀密度，的表觀密度，g/cmg/cm3 3； v vn n砂石材料礦質(zhì)實體中閉口孔隙的體積砂石材料礦質(zhì)實體中閉口孔隙的體積，cmcm3 3。 M M、V V意義同式（意義同式（1

21、-5）nsVVMtt令令Va = Vs + Vn ,Va = Vs + Vn ,式（式（1-61-6）可寫成：）可寫成： 公式：公式：式中：式中： VaVa 砂石砂石的表觀體積，的表觀體積，cmcm3 3； M M意義同式（意義同式（1-5）aVMtt 測定表觀密度時，需將已知質(zhì)量的干燥石料浸水，使其開口孔隙吸飽水，然后稱出飽水后石料在水中的質(zhì)量，按排水法可計算出包括閉口孔隙在內(nèi)的材料表觀體積，根據(jù)石料的質(zhì)量和表觀體積可按公式（1-6）計算出表觀密度。毛體積密度毛體積密度 指在規(guī)定條件下，巖石單位毛體積（礦質(zhì)實體指在規(guī)定條件下，巖石單位毛體積（礦質(zhì)實體+ +孔隙的孔隙的 體積）的質(zhì)量。體積）的

22、質(zhì)量。 公式：公式：式中：式中： d d石料的毛體積密度，石料的毛體積密度，g/cmg/cm3 3； m ms s 、v vs s意義同前式；意義同前式； v vi i石料開口孔隙的體積，石料開口孔隙的體積，cmcm3 3； v vn n石料閉口孔隙的體積，石料閉口孔隙的體積，cmcm3 3。 V V石料的毛體積，石料的毛體積，cmcm3 3。inssdVVVmVM 測定方法測定方法：量積法、蠟封法、水中稱量法量積法、蠟封法、水中稱量法 量積法適用于能制備成規(guī)則試件的各類巖石；量積法適用于能制備成規(guī)則試件的各類巖石； 水中稱量法適用于除遇水崩解、溶解和干縮濕脹外水中稱量法適用于除遇水崩解、溶解

23、和干縮濕脹外的其它各類巖石；的其它各類巖石； 蠟封法適用于不能用量積法或直接在水中稱量進行蠟封法適用于不能用量積法或直接在水中稱量進行試驗的巖石。試驗的巖石。 根據(jù)巖石的含水狀態(tài)，毛體積密度可分為根據(jù)巖石的含水狀態(tài)，毛體積密度可分為干密度、飽干密度、飽和密度和天然密度和密度和天然密度。 巖石的毛體積密度是一個間接反映巖石致密程度、孔巖石的毛體積密度是一個間接反映巖石致密程度、孔隙發(fā)育程度的參數(shù)，也是評價工程巖體穩(wěn)定性及確定隙發(fā)育程度的參數(shù)，也是評價工程巖體穩(wěn)定性及確定圍巖壓力等必須的計算指標(biāo)。圍巖壓力等必須的計算指標(biāo)。 巖石的孔隙體積占其總體積的百分率。巖石的孔隙體積占其總體積的百分率。 定義

24、式為：定義式為： 式中：式中：n n巖石的孔隙率，；巖石的孔隙率，； V V0 0巖石的孔隙（開口巖石的孔隙（開口+ +閉口孔隙）的體積，閉口孔隙）的體積，cmcm3 3； V V巖石的總體積，巖石的總體積，cmcm3 3。%1000VVn%100)1 (tdn計算式：計算式： 2 2）與水有關(guān)的性質(zhì)）與水有關(guān)的性質(zhì)（1 1）吸水性吸水性 巖石在規(guī)定的條件下吸水的能力。巖石在規(guī)定的條件下吸水的能力。 工程上常采用工程上常采用吸水率吸水率和和飽水率飽水率這兩項指標(biāo)表征。這兩項指標(biāo)表征。 吸水率吸水率 吸水率是指在室內(nèi)常溫和大氣壓條件下，巖石試件最大吸水率是指在室內(nèi)常溫和大氣壓條件下，巖石試件最大

25、的吸水質(zhì)量占烘干（的吸水質(zhì)量占烘干（105105土土55干燥至恒重）石料試件質(zhì)量的干燥至恒重）石料試件質(zhì)量的百分率。百分率。%1001mmmwa式中：式中： 石料吸水率；石料吸水率； m m巖石巖石烘干至恒量時的質(zhì)量，烘干至恒量時的質(zhì)量，g g； m m1 1巖石試件吸水至恒量時的質(zhì)量，巖石試件吸水至恒量時的質(zhì)量，g g。aw（2 2）抗凍性）抗凍性 巖石抵抗大氣等自然因素作用的性能稱為耐候性。巖石抵抗大氣等自然因素作用的性能稱為耐候性。 試驗方法：抗凍性和堅固性。試驗方法：抗凍性和堅固性。 1 1）抗凍性）抗凍性 巖石在飽水狀態(tài)下，能抵抗多次凍結(jié)和融化作用而巖石在飽水狀態(tài)下，能抵抗多次凍結(jié)和

26、融化作用而 不破壞的性能。不破壞的性能。 表征指標(biāo)：表征指標(biāo)： 抗凍損失率抗凍損失率（質(zhì)量損失率）（質(zhì)量損失率） 按下式計算：按下式計算： %100sfsmmmL式中：式中： L L抗凍質(zhì)量損失率；抗凍質(zhì)量損失率； m ms s 試驗前烘干試件質(zhì)量試驗前烘干試件質(zhì)量,g,g； m mf f 試驗后烘干試件質(zhì)量試驗后烘干試件質(zhì)量,g,g。 耐凍系數(shù)耐凍系數(shù) 計算公式：計算公式：sffRRK 式中：式中： K Kf f試件的耐凍系數(shù)；試件的耐凍系數(shù)； R Rs s試驗前巖石試件飽水抗壓強度，試驗前巖石試件飽水抗壓強度，MPaMPa； R Rf f經(jīng)凍融循環(huán)試驗后巖石試件飽水抗壓強度，經(jīng)凍融循環(huán)試驗

27、后巖石試件飽水抗壓強度，MPaMPa。 公路工程用石料技術(shù)要求公路工程用石料技術(shù)要求： 一般其耐凍系數(shù)大于一般其耐凍系數(shù)大于0.750.75；質(zhì)量損失率不大于；質(zhì)量損失率不大于2%2%，為抗凍，為抗凍好的巖石。同時試件應(yīng)無明顯缺損好的巖石。同時試件應(yīng)無明顯缺損( (包括剝落、裂縫和邊包括剝落、裂縫和邊角損壞等情況角損壞等情況) ) 吸水率小于吸水率小于0.5%0.5%，軟化系數(shù)大于，軟化系數(shù)大于0.750.75以及飽水系數(shù)小于以及飽水系數(shù)小于0.80.8的巖石，具有足夠的抗凍能力。的巖石，具有足夠的抗凍能力。 對于一般公路工程，往往根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)來確定是對于一般公路工程，往往根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)來確定是

28、否需要進行巖石的抗凍性試驗否需要進行巖石的抗凍性試驗2 2）堅固性）堅固性 測定方法：測定方法：采用硫酸鈉堅固性法，將硫酸鈉飽和溶液浸入采用硫酸鈉堅固性法，將硫酸鈉飽和溶液浸入石料孔隙后，經(jīng)烘干、硫酸鈉結(jié)晶體積膨脹，產(chǎn)生有如水石料孔隙后，經(jīng)烘干、硫酸鈉結(jié)晶體積膨脹，產(chǎn)生有如水結(jié)凍相似的作用，使石料孔隙周壁受到張應(yīng)力，經(jīng)過多次結(jié)凍相似的作用，使石料孔隙周壁受到張應(yīng)力，經(jīng)過多次循，引起石料破壞。循，引起石料破壞。 堅固性堅固性是測定石料耐候性的一種是測定石料耐候性的一種簡易簡易、快速快速的方法。的方法。 有條件者均應(yīng)采用直接凍融法。有條件者均應(yīng)采用直接凍融法。1.2.1.2 1.2.1.2 石料的

29、力學(xué)性質(zhì)及評價指標(biāo)石料的力學(xué)性質(zhì)及評價指標(biāo) 主要討論確定石料等級的主要討論確定石料等級的抗壓強度抗壓強度和和磨耗率磨耗率兩項性質(zhì)。兩項性質(zhì)。 （1 1）抗壓強度抗壓強度 石料的工程用途不同，抗壓強度的測試方法也不相同。石料的工程用途不同，抗壓強度的測試方法也不相同。 道路工程、建筑工程用石料的單軸抗壓強度按下式計算：道路工程、建筑工程用石料的單軸抗壓強度按下式計算：APR 式中：式中：R R石料的抗壓強度，石料的抗壓強度，MPaMPa； P P試件破壞時的荷載，試件破壞時的荷載，N N； A A 試件的截面積，試件的截面積，mmmm2 2。 巖石的抗壓強度是反映巖石力學(xué)性質(zhì)的主巖石的抗壓強度是

30、反映巖石力學(xué)性質(zhì)的主要指標(biāo)之一，巖石的抗壓強度受一系列因要指標(biāo)之一，巖石的抗壓強度受一系列因素的影響與控制。這些因素包括兩個方面：素的影響與控制。這些因素包括兩個方面： A:A:巖石本身方面的因素巖石本身方面的因素 如礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及含水狀態(tài)等；如礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及含水狀態(tài)等； B:B:試驗條件試驗條件 試件形狀、大小、高徑比及加工精度、加試件形狀、大小、高徑比及加工精度、加荷速率等荷速率等 （2 2）磨耗性磨耗性 巖石抵抗沖擊、邊緣剪切和摩巖石抵抗沖擊、邊緣剪切和摩擦等的聯(lián)合作用的性能。擦等的聯(lián)合作用的性能。 也是評定石料等級的依據(jù)之一。也是評定石料等級的依據(jù)之一。 測定方法：可采用測

31、定方法：可采用洛杉礬試驗法洛杉礬試驗法確定。確定。洛杉磯試驗法洛杉磯試驗法 巖石磨耗率計算公式：巖石磨耗率計算公式：式中：式中：Q Q石料的磨耗率石料的磨耗率, ,； m m1 1裝入磨耗機的試樣質(zhì)量，裝入磨耗機的試樣質(zhì)量，g g； m m2 2試驗后洗凈烘干的試樣質(zhì)量，試驗后洗凈烘干的試樣質(zhì)量，g g。100121mmmQ（2）狄法爾磨耗試驗）狄法爾磨耗試驗 狄法爾磨耗試驗又稱雙筒式磨耗試驗。在磨耗機的兩圓筒中，分別放入單一粒徑的石塊試樣5000g。磨耗機以3033r/min轉(zhuǎn)后停機，取出試驗。用洛杉磯磨耗試驗相同方法計算出石料的磨耗率。 上述兩種方法對石料施加的作用效果與石料在道路結(jié)構(gòu)中實

32、際經(jīng)受的磨耗作用有著較大的差別。1.2.2.2中所述磨耗值試驗，可以較好地模擬車輪荷載對砂石材料的作用。1.2.2 集料的技術(shù)性質(zhì)集料的技術(shù)性質(zhì) 集料的分類集料的分類 集料包括巖石天然風(fēng)化而成的礫石（卵石）和砂等、巖石集料包括巖石天然風(fēng)化而成的礫石（卵石）和砂等、巖石 經(jīng)機械和人工軋制的各種尺寸的碎石，以及工業(yè)冶金礦渣。在經(jīng)機械和人工軋制的各種尺寸的碎石，以及工業(yè)冶金礦渣。在混合料中起骨架和填充作用?；旌狭现衅鸸羌芎吞畛渥饔?。 根據(jù)集料在工程混合料中的不同作用，可以按粒徑將其劃根據(jù)集料在工程混合料中的不同作用，可以按粒徑將其劃 分為分為粗集料粗集料和和細(xì)集料細(xì)集料兩種兩種。 集料集料粗集料：粗

33、集料：在混合料中起骨架作用在混合料中起骨架作用（碎石、礫石等）（碎石、礫石等） 細(xì)集料：細(xì)集料：在混合料中起填充作用在混合料中起填充作用（天然砂、人工砂和石屑）（天然砂、人工砂和石屑） 在在水泥混凝土水泥混凝土中，粒徑中，粒徑4.75mm（以（以方方孔篩計）孔篩計）在在瀝青混合料瀝青混合料中，粒徑中，粒徑2.36mm2.36mm（以方孔篩計）（以方孔篩計） 在在水泥混凝土水泥混凝土中，粒徑中，粒徑4.75mm5mm（以（以方方孔篩計）孔篩計） 在在瀝青混合料瀝青混合料中，粒徑中，粒徑2.36mm2.36mm（以方孔篩計）（以方孔篩計） 1. 1.粗集料的技術(shù)性質(zhì)粗集料的技術(shù)性質(zhì) （1 1）物理

34、性質(zhì)）物理性質(zhì) 1 1）物理常數(shù)物理常數(shù) 集料的物理常數(shù)，要考慮到集料顆粒中的孔隙（開口孔隙或集料的物理常數(shù)，要考慮到集料顆粒中的孔隙（開口孔隙或閉口孔隙），以及顆粒間的空隙。閉口孔隙），以及顆粒間的空隙。 表觀密度表觀密度（簡稱視密度）（簡稱視密度） 指在規(guī)定條件（指在規(guī)定條件（10510555烘干至恒重）下，單位表觀體烘干至恒重）下，單位表觀體 積（包括礦質(zhì)實體和閉口孔隙的體積）的質(zhì)量。積（包括礦質(zhì)實體和閉口孔隙的體積）的質(zhì)量。由右圖體積與質(zhì)量的關(guān)系，由右圖體積與質(zhì)量的關(guān)系，可表示為：可表示為： nssaVVm式中：式中：a粗集料的表觀密度，粗集料的表觀密度，g/cmg/cm3 3；ms礦

35、質(zhì)實體質(zhì)量，礦質(zhì)實體質(zhì)量，g g；Vs礦質(zhì)實體體積，礦質(zhì)實體體積，cmcm3 3；Vn礦質(zhì)實體中閉口孔隙體積，礦質(zhì)實體中閉口孔隙體積，cmcm3 3。 試驗規(guī)程規(guī)定采用網(wǎng)籃法測定粗集料的表觀試驗規(guī)程規(guī)定采用網(wǎng)籃法測定粗集料的表觀密度密度1 1）將粗集料在規(guī)定條件下烘干稱其質(zhì)量）將粗集料在規(guī)定條件下烘干稱其質(zhì)量m ma;a;2)2)再將干燥粗集料裝在金屬吊籃中浸水再將干燥粗集料裝在金屬吊籃中浸水24h24h，稱出飽水質(zhì)量稱出飽水質(zhì)量m mw w3 3）計算）計算TwaaammmT T試驗溫度為試驗溫度為T T時水的密度時水的密度g/g/3 3 毛體積密度毛體積密度 粗集料的毛體積密度指在規(guī)定的條

36、件下，單位毛體積（包括礦粗集料的毛體積密度指在規(guī)定的條件下，單位毛體積（包括礦質(zhì)實體、閉口孔隙和開口孔隙）的質(zhì)量。可由下式求得：質(zhì)實體、閉口孔隙和開口孔隙）的質(zhì)量?？捎上率角蟮茫?式中：式中： b b粗集料的毛體積密度，粗集料的毛體積密度，g/cmg/cm3 3； m ms s礦質(zhì)實體質(zhì)量，礦質(zhì)實體質(zhì)量，g g； v vs s、v vi i、v vn n分別為粗集料礦質(zhì)實體、閉口孔隙和開口孔隙分別為粗集料礦質(zhì)實體、閉口孔隙和開口孔隙 體積，體積，cmcm3 3 。inssbvvvm 計算式Twfabmmmm mf f吸水飽和后，用擰干的濕毛巾擦干集料的吸水飽和后，用擰干的濕毛巾擦干集料的表面水

37、后稱得飽和面干質(zhì)量表面水后稱得飽和面干質(zhì)量 表干密度（飽和面干毛體積密度）表干密度（飽和面干毛體積密度） 在規(guī)定的條件下，單位毛體積（包括礦質(zhì)實體、閉口孔在規(guī)定的條件下，單位毛體積（包括礦質(zhì)實體、閉口孔隙和開口孔隙）物質(zhì)顆粒的飽和面干質(zhì)量。隙和開口孔隙）物質(zhì)顆粒的飽和面干質(zhì)量。 計算公式：計算公式：式中：式中： s s粗集料的表干密度，粗集料的表干密度，g/cmg/cm3 3 ； m mf f粗集料的飽和面干質(zhì)量，粗集料的飽和面干質(zhì)量，g g； v vs s、v vi i、v vn n分別為粗集料礦質(zhì)實體、閉口孔隙和開口分別為粗集料礦質(zhì)實體、閉口孔隙和開口孔隙體積，孔隙體積，cmcm3 3 。

38、insfsVVVm 計算式Twffsmmmm mf f吸水飽和后，用擰干的濕毛巾擦干集料的吸水飽和后，用擰干的濕毛巾擦干集料的表面水后稱得飽和面干質(zhì)量表面水后稱得飽和面干質(zhì)量 堆積密度堆積密度 將集料裝填于容器中包括集料空隙（顆粒之間的）和孔將集料裝填于容器中包括集料空隙（顆粒之間的）和孔隙（顆粒內(nèi)部的）在內(nèi)的單位體積的質(zhì)量。隙（顆粒內(nèi)部的）在內(nèi)的單位體積的質(zhì)量。 計算公式：計算公式：式中：式中： 粗集料的堆積密度，粗集料的堆積密度，g/cmg/cm3 3 ； m ms s礦質(zhì)實體質(zhì)量，礦質(zhì)實體質(zhì)量，g g； v vs s、v vp p、v vv v分別為粗集料礦質(zhì)實體、孔隙和空隙的體積分別為

39、粗集料礦質(zhì)實體、孔隙和空隙的體積,cm,cm3 3。按堆積的松緊程度不同分類：按堆積的松緊程度不同分類：自然堆積密度自然堆積密度與與振實（搗實）堆積振實（搗實）堆積密度密度。 vpssVVVm 空隙率空隙率 水泥混凝土用粗集料振實狀態(tài)下的空隙率水泥混凝土用粗集料振實狀態(tài)下的空隙率 計算公式：計算公式： 式中：式中：V Vc c 粗集料的空隙率粗集料的空隙率, , ； a a 粗集料的表觀密度，粗集料的表觀密度，g/cmg/cm3 3 ； 振實狀態(tài)下粗集料的堆積密度，振實狀態(tài)下粗集料的堆積密度，g/cmg/cm3 3 。%100)1 (acV 計算式：計算式：%1001bDRCVCA式中：式中：

40、VCAVCADRCDRC搗實狀態(tài)下粗集料骨架間隙率；搗實狀態(tài)下粗集料骨架間隙率； b b 粗集料的毛體積密度，粗集料的毛體積密度， g/cmg/cm3 3； 搗實狀態(tài)下粗集料的堆積密度，搗實狀態(tài)下粗集料的堆積密度，g/cmg/cm3 3 指粗集料在自然狀態(tài)下條件下的含水的大小。指粗集料在自然狀態(tài)下條件下的含水的大小。 計算式：計算式：%1000221mmmmww w粗集料含水率；粗集料含水率；m m1 1 未烘干的試樣與容器的總質(zhì)量，未烘干的試樣與容器的總質(zhì)量，g g；m m2 2 烘干后的試樣與容器的總質(zhì)量，烘干后的試樣與容器的總質(zhì)量，g g；m m0 0 容器的質(zhì)量，容器的質(zhì)量，g g；%

41、1003112mmmmwx式中式中：w wx x粗集料的吸水率；粗集料的吸水率； m m1 1烘干后的試樣與容器的總質(zhì)量，烘干后的試樣與容器的總質(zhì)量，g g； m m2 2吸水至恒重的試樣與容器的總質(zhì)量，吸水至恒重的試樣與容器的總質(zhì)量，g g； m m3 3容器的質(zhì)量，容器的質(zhì)量，g g； 2 2）集料粒徑與篩孔）集料粒徑與篩孔* * *最大粒徑最大粒徑這是一個較為重要但又容易引起混淆的概念，集料的最大這是一個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不同定義構(gòu)成，即集料最大粒徑和粒徑這一概念由兩個不同定義構(gòu)成，即集料最大粒徑和集料公稱最大粒徑。集料公稱最大粒徑。A:A:集料

42、最大粒徑：指集料集料最大粒徑：指集料100%100%都要求通過的最小標(biāo)準(zhǔn)篩篩都要求通過的最小標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸。孔尺寸。B:B:集料公稱最大粒徑集料公稱最大粒徑: :指集料可能全部通過或允許有少量指集料可能全部通過或允許有少量不通過不通過( (一般容許篩余不超過一般容許篩余不超過10%)10%)的最小標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺的最小標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸。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。但在實際使用過程中、大粒徑比最大粒徑要小一個粒級。但在實際使用過程中、甚至在一些書本資料上也經(jīng)常不加嚴(yán)格區(qū)別，容易引起甚至在一些書本資料

43、上也經(jīng)常不加嚴(yán)格區(qū)別，容易引起混淆。實際上工程中所指的最大粒徑往往是指公稱最大混淆。實際上工程中所指的最大粒徑往往是指公稱最大粒徑，這一點在今后的應(yīng)用中要加以區(qū)分粒徑，這一點在今后的應(yīng)用中要加以區(qū)分。 *標(biāo)準(zhǔn)篩：對顆粒材料進行篩分試驗應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)篩：對顆粒材料進行篩分試驗應(yīng)用符合標(biāo)準(zhǔn)形狀和尺寸規(guī)格要求的系列樣品符合標(biāo)準(zhǔn)形狀和尺寸規(guī)格要求的系列樣品篩。篩。 不同用途采用不同規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)套篩，是我國多不同用途采用不同規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)套篩，是我國多年以來的一種特有的做法。隨著與國際通年以來的一種特有的做法。隨著與國際通用方式的接軌，全部采用方孔篩成為一種用方式的接軌，全部采用方孔篩成為一種必然趨勢。必然趨勢。200

44、32003年頒布并實施的新一版年頒布并實施的新一版公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范就就已開始采用方孔篩標(biāo)準(zhǔn)。已開始采用方孔篩標(biāo)準(zhǔn)。篩析試驗用套篩篩析試驗用套篩振篩機 3 3）級配級配指粗集料中各組成顆粒的分級和搭配。指粗集料中各組成顆粒的分級和搭配。 可通可通過篩析試驗過篩析試驗來確定。來確定。 級配的三參數(shù)：級配的三參數(shù)： 分計篩余百分率分計篩余百分率 : :式中：式中：m mi i 存留在某號篩上的試樣質(zhì)量（存留在某號篩上的試樣質(zhì)量（g g）; ; M M 試樣的總質(zhì)量（試樣的總質(zhì)量（g).g). 累計篩余百分率累計篩余百分率A Ai i: :式中：式中：a a

45、1,1,a a2,2,，a ai i為各號篩的分計篩余百分率（為各號篩的分計篩余百分率（% %）。）。 通過百分率通過百分率p pi i： P Pi i=100- =100- A Ai i %100MmiiiiiaaaA.21（2 2）路用粗集料的力學(xué)性質(zhì)）路用粗集料的力學(xué)性質(zhì) 主要是壓碎值和磨耗度；其次磨光值、道瑞磨耗值和主要是壓碎值和磨耗度；其次磨光值、道瑞磨耗值和沖擊值。沖擊值。 1 1）集料壓碎值集料壓碎值 指集料在連續(xù)增加的荷載下，抵抗壓碎的能力。指集料在連續(xù)增加的荷載下，抵抗壓碎的能力。 計算公式：計算公式： 10001mmQa式中：式中： m m0 0試驗前試樣質(zhì)量，試驗前試樣質(zhì)

46、量，g g ； m m1 1試驗后通過試驗后通過2.36mm2.36mm篩孔篩孔 細(xì)料質(zhì)量，細(xì)料質(zhì)量，g g 。 2 2）集料磨光值集料磨光值 高速公路要求的力學(xué)性質(zhì)：集料的高速公路要求的力學(xué)性質(zhì)：集料的抗磨光性?？鼓ス庑?。 按我國現(xiàn)行試驗規(guī)程，是采用石料按我國現(xiàn)行試驗規(guī)程，是采用石料磨光值磨光值（Polished Stone ValuePolished Stone Value簡稱簡稱PSVPSV）來表示。）來表示。 意義：意義：石料磨光值愈高，表示其抗石料磨光值愈高，表示其抗滑性愈好?；杂谩?抗滑面層應(yīng)選用磨光值高的集料，抗滑面層應(yīng)選用磨光值高的集料，如玄武巖、安山巖、砂巖和花崗巖等。如

47、玄武巖、安山巖、砂巖和花崗巖等。 3 3）集料沖擊值集料沖擊值集料抵抗多次連續(xù)重復(fù)沖擊荷載作用的性能，稱為抗沖擊韌性。集料抵抗多次連續(xù)重復(fù)沖擊荷載作用的性能，稱為抗沖擊韌性。指標(biāo)：指標(biāo)：沖擊值。沖擊值。計算公式：計算公式： 式中：式中： AIV AIV 集料的沖擊值，集料的沖擊值，% % m m1 1試驗后通過試驗后通過2.36mm2.36mm的試樣質(zhì)量，的試樣質(zhì)量，g g ； m m 原試樣質(zhì)量，原試樣質(zhì)量，g g 。 1001mmAIV4 4）集料磨耗值集料磨耗值用于評定抗滑表層所用粗集料抵抗車輪撞擊及磨耗的能力。用于評定抗滑表層所用粗集料抵抗車輪撞擊及磨耗的能力。道瑞試驗?zāi)ズ闹档牡廊鹪囼?/p>

48、磨耗值的計算公式：計算公式： 式中：式中：AAV AAV 集料磨耗值；集料磨耗值； m m1 1磨耗前試件的質(zhì)量，磨耗前試件的質(zhì)量，g g； m m2 2磨耗后試件的質(zhì)量，磨耗后試件的質(zhì)量，g g； s s集料表干密度集料表干密度,g/cm,g/cm3 3。 %100)( 321smmAAV 洛杉磯磨耗試驗洛杉磯磨耗試驗%100121mmmQ式中：式中：Q Q粗集料磨耗損失；粗集料磨耗損失； m m1 1 試驗前烘干試樣的質(zhì)量；試驗前烘干試樣的質(zhì)量； m m2 2 試驗后洗凈烘干試樣的質(zhì)量；試驗后洗凈烘干試樣的質(zhì)量； 意義：意義：磨耗值愈高，表示集料耐磨性愈差。磨耗值愈高，表示集料耐磨性愈差。

49、 要求：要求：不同道路等級對抗滑表層集料的磨光值、道瑞磨耗值不同道路等級對抗滑表層集料的磨光值、道瑞磨耗值和沖擊值的技術(shù)要求見下表。和沖擊值的技術(shù)要求見下表。 抗滑表層用集料技術(shù)要求抗滑表層用集料技術(shù)要求指指 標(biāo)標(biāo)高速公路、一級公路高速公路、一級公路其他公路其他公路石料磨光值石料磨光值 不小于不小于4235道瑞磨耗值道瑞磨耗值 不大于不大于1416集料沖擊值集料沖擊值 不大于不大于/%/%2830 2.2.細(xì)集料的技術(shù)性質(zhì)細(xì)集料的技術(shù)性質(zhì)（1 1）物理常數(shù)）物理常數(shù) 包括表觀密度、堆積密度和空隙率等物理常數(shù)，包括表觀密度、堆積密度和空隙率等物理常數(shù)， 其含義與粗集料完全相同，但是由于它的粒徑較

50、小，測定與其含義與粗集料完全相同，但是由于它的粒徑較小，測定與 計算的方法稍有不同。計算的方法稍有不同。（2 2）級配）級配 各級粒徑顆粒的分配情況，可通過砂的篩分試驗確定。各級粒徑顆粒的分配情況，可通過砂的篩分試驗確定。 篩分試驗：篩分試驗：將將500g500g試樣，置于一套標(biāo)準(zhǔn)篩進行篩分，分別稱出試樣，置于一套標(biāo)準(zhǔn)篩進行篩分，分別稱出 試樣存留在各篩上質(zhì)量，并計算其級配有關(guān)參數(shù)試樣存留在各篩上質(zhì)量，并計算其級配有關(guān)參數(shù)： （3 3）粗度）粗度 粗度是評價砂粗細(xì)程度的一種指標(biāo)。粗度是評價砂粗細(xì)程度的一種指標(biāo)。 指標(biāo)：指標(biāo)：細(xì)度模數(shù)（或細(xì)度模量）可按下式計算：細(xì)度模數(shù)（或細(xì)度模量）可按下式計算

51、： 75. 475. 415. 03 . 06 . 018. 136. 21005AAAAAAAMx式中：式中： MxMx細(xì)度模數(shù)；細(xì)度模數(shù)； A A4.754.75、A A2.362.36、A A1.181.18、A A0.60.6、A A0.30.3、A A0.150.15 4.75mm 4.75mm、2.36mm2.36mm、0.15mm0.15mm各篩累計各篩累計篩余，篩余， 。按細(xì)度模數(shù)可將砂分為下列三級：按細(xì)度模數(shù)可將砂分為下列三級：M Mx x =3.7 =3.73.13.1為粗砂為粗砂M Mx x =3.0 =3.02.32.3為中砂為中砂M Mx x =2.2 =2.21.6

52、1.6為細(xì)砂為細(xì)砂結(jié)論：結(jié)論：細(xì)度模數(shù)越大，表示細(xì)集料越粗。細(xì)度模數(shù)越大，表示細(xì)集料越粗。1.3.1 常用石料及其技術(shù)性質(zhì)1）花崗巖）花崗巖 花崗巖是巖漿巖中分布最廣的一種巖石，其主要礦物成分為石英、長石及少量暗色礦物和云母、花崗巖的顏色由造巖礦物決定?；◢弾r的技術(shù)性質(zhì)是：密度大（2.52.8g/cm3），抗壓強度高（120250MPa），孔隙率小，吸水率低，耐磨性好，耐久性高。2）玄武巖）玄武巖 玄武巖屬于噴出巖，主要造巖礦物是暗色物質(zhì)，屬玻璃質(zhì)或隱晶質(zhì)斑狀結(jié)構(gòu)，氣孔狀或杏仁狀構(gòu)造。3）石灰?guī)r）石灰?guī)r4）砂巖）砂巖5）石英巖）石英巖6）片麻巖）片麻巖7）輝長巖）輝長巖 1.4.1 1.4.1

53、 礦質(zhì)混合料的級配理論與級配曲線范圍礦質(zhì)混合料的級配理論與級配曲線范圍 所謂的礦質(zhì)混合料就是能夠滿足級配要求的各所謂的礦質(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。種粒徑材料的集合體，簡稱礦料。 砂石集料在土木工程中，主要以礦質(zhì)混合料的砂石集料在土木工程中，主要以礦質(zhì)混合料的形式與結(jié)合料組配使用。形式與結(jié)合料組配使用。 組配要求：組配要求：多種集料按照一定的比例搭配起來，多種集料按照一定的比例搭配起來，以達(dá)到以達(dá)到較高的密實度較高的密實度 和和 較大的摩擦力較大的摩擦力。 1.4.1.1 1.4.1.1 級配曲線類級配曲線類可采用的可采用的級配類型：級配類型：有有連續(xù)級配連續(xù)

54、級配 和和 間斷級配間斷級配 兩種。如圖所示兩種。如圖所示 ：1.4.1.2 1.4.1.2 級配理論級配理論 1.1.最大密度曲線理論（富勒理論）最大密度曲線理論（富勒理論） 觀點：觀點：礦質(zhì)混合料的顆粒級配曲線愈接近拋物線，則其密度愈大。礦質(zhì)混合料的顆粒級配曲線愈接近拋物線，則其密度愈大。 當(dāng)?shù)V質(zhì)混合料的級配曲線為拋物線時，具有最大密實度。當(dāng)?shù)V質(zhì)混合料的級配曲線為拋物線時，具有最大密實度。a a） b b）a a）常坐標(biāo)；）常坐標(biāo)； b b）半對數(shù)坐標(biāo)）半對數(shù)坐標(biāo)理想最大密度級配曲線理想最大密度級配曲線 最大密度級配曲線公式：最大密度級配曲線公式： 可用礦料顆粒粒徑可用礦料顆粒粒徑（d d

55、）與通過量與通過量（p p）表示表示 。式中：式中：d d 礦質(zhì)混合料各級顆粒粒徑，礦質(zhì)混合料各級顆粒粒徑，mmmm； p p 各級顆粒粒徑集料的通過量，各級顆粒粒徑集料的通過量，% %； k k 常數(shù)。常數(shù)。kdp 2 2.2.最大密度曲線最大密度曲線n n冪公式（泰波理論）冪公式（泰波理論） 觀點：觀點：最大密度曲線是一種理論的級配曲線，實際上，級配最大密度曲線是一種理論的級配曲線，實際上，級配 曲線應(yīng)該有一定的波動范圍。曲線應(yīng)該有一定的波動范圍。 公式：公式： 式中：式中： p p、d d 和和 D D 意義同前；意義同前；n n 實驗指數(shù)。實驗指數(shù)。 實際研究認(rèn)為：實際研究認(rèn)為：在瀝青

56、混合料中應(yīng)用，當(dāng)在瀝青混合料中應(yīng)用，當(dāng)n=0.45n=0.45時密度最大；時密度最大； 在水泥混凝土中應(yīng)用，當(dāng)在水泥混凝土中應(yīng)用，當(dāng)n=0.25n=0.250.450.45時工作性較好。時工作性較好。 通常使用的礦質(zhì)混合料的級配范圍（包括密級配和開級配）通常使用的礦質(zhì)混合料的級配范圍（包括密級配和開級配）n=0.3n=0.30.70.7 nDdp100 按前述級配理論公式計算的各級集料在礦質(zhì)混合料中的通按前述級配理論公式計算的各級集料在礦質(zhì)混合料中的通過百分率，以通過百分率為縱坐標(biāo)軸，以粒徑為橫坐標(biāo)軸，過百分率，以通過百分率為縱坐標(biāo)軸，以粒徑為橫坐標(biāo)軸，繪制成曲線，即為理論級配曲線。繪制成曲線

57、，即為理論級配曲線。圖圖1-61-6最大密度曲線和級配范圍最大密度曲線和級配范圍 確定橫坐標(biāo)的長度確定橫坐標(biāo)的長度S S 確定橫坐標(biāo)的間距系數(shù)確定橫坐標(biāo)的間距系數(shù)minmaxlglgddSK式中：式中：S-S-給定的橫坐標(biāo)長度（給定的橫坐標(biāo)長度（mmmm）; ; d dmaxmax- -集料的最大粒徑（集料的最大粒徑（mmmm）; ; d dminmin- -集料的最小粒徑（集料的最小粒徑（mmmm）各種顆粒粒徑在橫坐標(biāo)上距最小粒徑的位置各種顆粒粒徑在橫坐標(biāo)上距最小粒徑的位置KddSii)lg(lgmin式中：式中：S Si i- -各篩孔距最小篩孔的距離（各篩孔距最小篩孔的距離（mmmm）;

58、 ; d di i- -需要計算的顆粒粒徑（需要計算的顆粒粒徑（mmmm）1.4.2 1.4.2 礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計方法礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計方法目前礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計方法主要有目前礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計方法主要有數(shù)解法數(shù)解法與與圖解法圖解法兩大類。兩大類。1.1.數(shù)解法數(shù)解法 用數(shù)解法解礦質(zhì)混合料組成的方法很多，最常用的方法有用數(shù)解法解礦質(zhì)混合料組成的方法很多，最常用的方法有試算法和正規(guī)方程法。試算法和正規(guī)方程法。 試算法適用于試算法適用于3 34 4種礦料組配，正規(guī)方程法可用于多種礦種礦料組配，正規(guī)方程法可用于多種礦料組成，所得結(jié)果準(zhǔn)確，但計算較為繁雜，不如圖解法簡便。料組成，所得結(jié)果準(zhǔn)確

59、，但計算較為繁雜，不如圖解法簡便。 下面下面主要介紹試算法主要介紹試算法。 （1 1）試算法）試算法 1 1）按題意作下列）按題意作下列兩點假設(shè)兩點假設(shè)： 設(shè)設(shè)A A、B B、C C三種集料在混合料三種集料在混合料M M中的用量比例分別為中的用量比例分別為X X、Y Y、Z Z，則，則 100ZYX 又設(shè)混合料又設(shè)混合料M M中某一級粒徑（中某一級粒徑（i i）要求的含量為）要求的含量為M M（i i），A A、B B、C C三種集料三種集料 中該粒徑的含量分別為中該粒徑的含量分別為 A(i)A(i)、 B(i)B(i) 、 C(i)C(i) 。則：。則： )()()()(iMiCiBiAaZ

60、aYaXa 2 2）計算步驟計算步驟 計算計算A A集料在礦質(zhì)混合料中的用量比例集料在礦質(zhì)混合料中的用量比例 首先，找出首先，找出A A集料占優(yōu)勢含量的某一粒徑，如粒徑（集料占優(yōu)勢含量的某一粒徑，如粒徑（i i），而忽略），而忽略B B、C C 集料在此粒徑的含量，即集料在此粒徑的含量，即B B集料和集料和C C集料該粒徑的含量集料該粒徑的含量a aB(i)B(i)和和a aC(i)C(i)均等于零。均等于零。 A A集料在混合料中的用量：集料在混合料中的用量： 100)()(iAiMaaX 計算計算C C集料在礦質(zhì)混合料中的用量比例集料在礦質(zhì)混合料中的用量比例 原理同前，設(shè)原理同前，設(shè)C C