道路建筑材料__第一章_砂石材料

1、道 路 建 筑 材 料第一章 砂石材料,交通工程系 付麗,知識(shí)教學(xué)點(diǎn)和學(xué)習(xí)要求,知識(shí)教學(xué)點(diǎn) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)要求(石料和集料) 礦質(zhì)混合料的級(jí)配理論和組成設(shè)計(jì)方法 學(xué)習(xí)要求 了解并掌握砂石材料的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)要求 掌握級(jí)配理論和組成設(shè)計(jì)方法，會(huì)用圖解法和試算法設(shè)計(jì)礦質(zhì)混合料的配合比,第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì),砂石材料按形狀分類 1）塊狀石料：簡(jiǎn)稱石料 2）粒狀石料：簡(jiǎn)稱集料 ，又按大小分為： a、粗集料：如碎石、卵石 b、細(xì)集料：如砂、 c、石屑 砂石材料按來(lái)源分類 a、天然石料 b、人工軋制的集料 c、工業(yè)冶金礦渣,第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì),石路面,中國(guó)現(xiàn)存最早，并且保存良好的是

2、隋代趙州安濟(jì)橋又稱趙州橋。橋?yàn)槌ㄩg圓弧石拱，凈跨37.02m。,第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì),第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì),工 業(yè) 廢 渣 骨 料,（一）巖石的技術(shù)性質(zhì),1.巖石內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)： 礦質(zhì)實(shí)體 開口孔隙 閉口孔隙 石料組成結(jié)構(gòu)外觀示意圖,一、石料的技術(shù)性質(zhì)與技術(shù)要求,一、巖石的技術(shù)性質(zhì),2.巖石的技術(shù)性質(zhì) 物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì) （1）物理性質(zhì)： 物理常數(shù)（真實(shí)密度、毛體積密度、孔隙率） 吸 水 性 （吸水率、飽和吸水率） 抗 凍 性 （耐候性、腐蝕性）,1）物理常數(shù)（1）真密度：是巖石在規(guī)定條件下，烘干巖石礦質(zhì)實(shí)體單位體積的質(zhì)量，用t 表示。 因 故 vs固體物質(zhì)的體積 m-巖石

3、的質(zhì)量（g）ms巖石礦質(zhì)實(shí)體的質(zhì)量（g）,一、巖石的技術(shù)性質(zhì),一、巖石的技術(shù)性質(zhì),測(cè)定方法：李氏比重瓶法測(cè)定，將石料磨細(xì)至全部過(guò)0.25mm的篩孔，然后將其裝入比重瓶中，利用已知比重的液體置換石料的體積。,（2） 毛體積密度：在規(guī)定條件下，烘干巖石（包括孔隙在內(nèi)）的單位體積的質(zhì)量。 v-巖石的毛體積（ g/cm3 ） 其它符號(hào)同前,一、巖石的技術(shù)性質(zhì),可分為干密度、飽和密度和天然密度 相互之間如何換算？,一、巖石的技術(shù)性質(zhì),（3)孔隙率：巖石的孔隙率是指孔隙體積占總體積的百分率 n-巖石料的孔隙率 v0-巖石的孔隙體積（cm3）。,如何推算孔隙率公式？,一、巖石的技術(shù)性質(zhì),2） 吸水性： （1

4、）吸水率:20 2 和大氣壓狀態(tài)下，是巖石在規(guī)定條件下，巖石試樣最大的吸水質(zhì)量與烘干巖石試件質(zhì)量之比。 質(zhì)量吸水率： 體積吸水率： w體=（m2-m1）/vw wx.vx-石料的質(zhì)量、體積吸水率（%） m1-石料試件烘干至恒重時(shí)的質(zhì)量（g） m2-石料試件吸水至恒重時(shí)的質(zhì)量（g）,(2) 飽和吸水率： 20 0 2 0 c ，在強(qiáng)制條件下，巖石試樣最大的吸水質(zhì)量與烘干巖石試件質(zhì)量之比，以百分率表示 m2 -試件經(jīng)強(qiáng)制吸水后的質(zhì)量（g ) m1-同前,一、巖石的技術(shù)性質(zhì),2）吸水性 吸水性飽水系數(shù) 定義：巖石吸水率與飽和吸水率之比（0.50.8）。 意義：一般來(lái)說(shuō)，石料的飽水系數(shù)越大，常壓下吸水

5、后留余的空 間就越少，巖石越容易被凍脹破壞，其抗凍性就越差。 吸水性影響因素 影響因素：孔隙大小、孔隙構(gòu)造特征 規(guī)律：一般來(lái)說(shuō)，孔隙結(jié)構(gòu)相同的石料，孔隙率越大，吸水率越 大；表觀密度越大的石料，孔隙越小，吸水率也越?。?（一）石料的技術(shù)性質(zhì)物理性質(zhì),一、巖石的技術(shù)性質(zhì),吸水率:是指在規(guī)定條件下，試件最大吸水質(zhì)量與烘干石料試件質(zhì)量之比。 （測(cè)試方法：將已知質(zhì)量的干燥試件逐層加水至浸沒，用自由吸水法測(cè)定其吸水后的質(zhì)量） 飽和吸水率:是指在強(qiáng)制條件下，石料試件最大吸水質(zhì)量與烘干試件質(zhì)量之比。 （測(cè)試方法：將已知質(zhì)量的干燥試件用煮沸法和真空抽氣法強(qiáng)制飽水，測(cè)定其飽水后的質(zhì)量）,一、巖石的技術(shù)性質(zhì),3

6、）抗凍性：抵抗大氣自然因素目前主要考慮抗凍性，常用抗凍性標(biāo)號(hào)表示，測(cè)定經(jīng)過(guò)凍 (-15 0 c,4h) 、融 (20 0 50 c,4h) 循環(huán)，質(zhì)量損失不超過(guò) 5% ，抗壓強(qiáng)度不超過(guò) 25% 的次數(shù)。,(1)耐久性（原耐候性） 定義：是指石料承受干濕、凍融等環(huán)境條件及交通條件 的變化不老化、不劣化的抵抗能力。 檢測(cè)試驗(yàn)： t0241-1994 抗凍性試驗(yàn)：石料在浸水條件下，經(jīng)多次凍結(jié)與融化作用后測(cè)定試件的質(zhì)量損失以及單軸飽水抗壓強(qiáng)度的變化。（指標(biāo)：凍融系數(shù)、質(zhì)量損失率和外觀變化） t0241-1994 堅(jiān)固性試驗(yàn)：石料經(jīng)多次飽和硫酸鹽溶液浸泡與干燥作用后，測(cè)定試樣質(zhì)量損失的變化。(指標(biāo)：質(zhì)量

7、損失率),（一）石料的技術(shù)性質(zhì)物理性質(zhì),jgj e41-2005公路工程石料試驗(yàn)規(guī)程,想一想,1、孔隙率與真實(shí)密度、毛體積密度有何關(guān)系？ 2、干燥狀態(tài)、飽和狀態(tài)下的毛體積密度有何關(guān)系？,技術(shù)指標(biāo)：?jiǎn)屋S抗壓強(qiáng)度、單軸壓縮變形、劈裂強(qiáng)度、抗 剪強(qiáng)度、點(diǎn)荷載強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，以及抗壓碎、 抗沖擊、抗磨光和抗磨耗等性能。 關(guān)鍵指標(biāo)：?jiǎn)屋S抗壓強(qiáng)度和抗磨耗性,（一）石料的技術(shù)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì),jgj e41-2005公路工程石料試驗(yàn)規(guī)程,1）單軸抗壓強(qiáng)度（t0221-2005） 意義：反映石料力學(xué)性能的重要指標(biāo)。 測(cè)試方法：將石料制成規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)試件，飽水后處理后用萬(wàn)能 試驗(yàn)機(jī)（或壓力試驗(yàn)機(jī)），使試件在按規(guī)定加載

8、條件下單軸受壓，直至到達(dá)極限破壞時(shí)的單位承 壓面積強(qiáng)度。,（一）石料的技術(shù)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì),2）單軸壓縮變形（t0222-2005） 意義：測(cè)定巖石試件在單軸壓縮應(yīng)力條件下的軸向及徑向應(yīng) 變值，據(jù)此計(jì)算巖石的彈性模量和泊松比。 測(cè)試方法：將石料制成規(guī)定圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試件后采用電阻應(yīng)變 儀或千分表進(jìn)行測(cè)定。,（一）石料的技術(shù)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì),3）劈裂強(qiáng)度（t0223-1994） 意義：巖石的抗拉能力較弱，并且在工程實(shí)踐中拉斷破壞是 工程巖體的主要破壞方式之一，因此需對(duì)其進(jìn)行測(cè)定。 測(cè)試方法：將圓柱體石料試件置于萬(wàn)能 試驗(yàn)機(jī)上，采用劈裂法在規(guī) 定條件下加壓，直至試件劈 裂破壞。,（一）石料的技術(shù)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì),

9、4）抗剪強(qiáng)度（t0224-2005） 意義：抗剪強(qiáng)度是指石料在剪切面上所能承受的極限剪應(yīng)力， 它是巖體基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本參數(shù)。 測(cè)試方法：利用直剪儀對(duì)巖石試件施加法向 荷載和剪切荷載直至試件破壞， 并觀察破壞形狀。,（一）石料的技術(shù)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì),5）點(diǎn)荷載強(qiáng)度（t0225-1994） 意義：點(diǎn)荷載強(qiáng)度反映了石料各向異性的特點(diǎn)，為巖體分級(jí)和 抗拉強(qiáng)度計(jì)算提供設(shè)計(jì)參數(shù)。 測(cè)試方法：將巖石鉆芯取樣，利用點(diǎn)荷 載試驗(yàn)儀對(duì)巖芯試樣進(jìn)行徑 向和軸向加載直至破壞，以 點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)表征。,（一）石料的技術(shù)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì),6）抗折強(qiáng)度（t0226-1994） 意義：抗折強(qiáng)度是石料在荷載作用下受彎至折斷時(shí)的極限彎曲應(yīng)

10、力，它評(píng)價(jià)巖石板材、條石基礎(chǔ)和條石路面等建材的主要力學(xué)指標(biāo)。 測(cè)試方法：將石料制成規(guī)定的標(biāo) 準(zhǔn)長(zhǎng)方體試件，并在規(guī)定條件下 施加荷載直至試件折斷破壞。,（一）石料的技術(shù)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì),一、巖石的技術(shù)性質(zhì),2 ）磨耗性：指石料抵抗撞擊、邊緣剪力和磨 擦等聯(lián)合作用的性質(zhì)。 洛杉磯式磨耗試驗(yàn)（ 標(biāo)準(zhǔn)方法 ） m1kg 石料 +12 個(gè) 5kg 的鋼球 磨 500 轉(zhuǎn) 測(cè)定過(guò)1.7mm( 方篩 )后洗凈烘干后質(zhì)量為m2。,（一）粗集料的技術(shù)性質(zhì)力學(xué)性能,（2）磨耗值 測(cè)試方法：洛杉磯磨耗試驗(yàn)(t0317-2005)或擱板式磨耗試驗(yàn)道瑞磨耗試驗(yàn)(t0323-2005) 將按規(guī)定級(jí)配組成的集料與一定數(shù)目的鋼球

11、同時(shí)加入洛杉磯磨耗試驗(yàn)機(jī)的磨耗鼓中，磨耗鼓在規(guī)定條件下旋轉(zhuǎn)摩擦500次后取出集料試樣，測(cè)試試驗(yàn)后集料1.7mm方孔篩上通過(guò)質(zhì)量百分率。,3）化學(xué)性能酸堿性 決定因素：氧化硅和氧化鈣在巖石組份中比例的多少?zèng)Q定了 石料的酸堿性。 分類： 酸性巖 sio265%（例花崗巖、石英巖等） 中性巖 sio2含量在52%65% 堿性巖 sio252%（例石灰?guī)r、玄武巖等） 選擇石料時(shí)應(yīng)考慮巖石的酸堿性對(duì)瀝青與巖石粘結(jié)的影響 意義：石料與瀝青的粘接性能不良而造成的瀝青混合料剝離 是瀝青路面常見的破壞形式之一。 試驗(yàn)方法：水煮法或水浸法,（一）石料的技術(shù)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì),工程實(shí)際中所采用的石料必須滿足一定的技術(shù)要求

12、，該要求就是石料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 標(biāo)準(zhǔn)制定思路是： 首先根據(jù)石料所屬巖石類型，將石料分成四大類巖漿巖、石灰?guī)r、砂巖或片麻巖以及礫巖；再依據(jù)石料物理-力學(xué)性能將每種類型巖石劃分成四個(gè)等級(jí)。其中：i級(jí)最堅(jiān)強(qiáng)的巖石；ii級(jí)堅(jiān)強(qiáng)的巖石；iii級(jí)中等強(qiáng)度巖石；iv級(jí)較軟的巖石。,（一）石料的技術(shù)要求,（一）石料的技術(shù)要求技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),（一）道路用石料制品分類？ （二）橋梁建筑用主要巖石制品有那些？,第二節(jié) 道路和橋涵用石料制品（自學(xué)）,第三節(jié) 集料的技術(shù)性質(zhì),概述：集料是指在混合料中起骨架或填充作用的粒料，包括巖石天然風(fēng)化而成的礫石（卵石）和砂等，以及由巖石經(jīng)人工軋制和各種尺寸的碎石、石屑、另有工業(yè)冶金礦渣等。

13、 1. 集料分類 根據(jù)集料形成的過(guò)程不同，分為卵石（又稱礫石）和碎石； 根據(jù)粒徑大小的不同，分為粗集料和細(xì)集料。工程上分為粗骨料和細(xì)骨料。 2. 粗細(xì)集料粒徑的界限 水泥混凝土用集料的粗細(xì)界限尺寸為4.75mm，瀝青混合料用集料粗細(xì)界限尺寸為2.36mm。大于或等于該尺寸的顆粒為粗集料，余為細(xì)集料。,3. 最大粒徑 這是一個(gè)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(gè)不同定義構(gòu)成，即集料最大粒徑和集料公稱最大粒徑。 集料最大粒徑：指集料100%都要求通過(guò)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(guò)或允許有少量不通過(guò)（一般容許篩余不超過(guò)10%）的最小標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸

14、。 這兩個(gè)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(gè)粒級(jí)。但在實(shí)際使用過(guò)程中、甚至在一些書本資料上也經(jīng)常不加嚴(yán)格區(qū)別，容易引起混淆。實(shí)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(diǎn)在今后的應(yīng)用中要加以區(qū)分。,第三節(jié) 集料的技術(shù)性質(zhì),（一）粗集料的技術(shù)性質(zhì),路用粗集料的物理性質(zhì)：物理常數(shù)（表觀密度、毛體積密度、堆積密度及空隙率等）、級(jí)配和堅(jiān)固性。 路用粗集料的力學(xué)性質(zhì)： 壓碎性 磨光性 沖擊性 磨耗性,（一）粗集料的技術(shù)性質(zhì)物理性能,1）物理常數(shù) （1）表觀密度 定義：是指在規(guī)定條件下，烘干石料礦質(zhì)單位表觀體積（含括礦物實(shí)體和閉口孔隙體積）集料的質(zhì)量。 測(cè)試方法：網(wǎng)

15、籃法,三、集料的技術(shù)性質(zhì),vs、vn、vi、vv -分別為礦質(zhì)實(shí)體、閉口孔隙、開口孔隙和空隙的體積 其中：v0=vi+vn 各種密度都是在規(guī)定條件下，單位體積（體積不同，所對(duì)應(yīng)的密度值不同，注意區(qū)分。,（一）粗集料的技術(shù)性質(zhì)物理性能,（1）物理常數(shù)毛體積密度 定義：是指在規(guī)定條件下，單位毛體積（含括礦物實(shí)體、 開口孔隙體積和閉口孔隙體積）的質(zhì)量。 測(cè)試方法：容量瓶法,三、集料的技術(shù)性質(zhì),（ 3 ）堆積密度,粗集料的堆積密度包括： 、堆積狀態(tài) b、振實(shí)密度 - 用于水泥混凝土 c、搗實(shí)密度- 用于瀝青混合料,在一定條件下(自然堆積、振實(shí)和搗實(shí))，單位體積(包括礦物實(shí)體、開口孔隙體積、閉口孔隙體積

16、及顆粒間空隙體積)集料的質(zhì)量,式中v0=vi+vn,（4）空隙率 集料在某種裝填狀態(tài)下的空隙體積（含開口隙）占裝填體積的百分率,一、集料的技術(shù)性質(zhì),材料的各種密度與體積之間的關(guān)系,幾種密度的比較,復(fù) 習(xí),石料組成結(jié)構(gòu)外觀示意圖,孔隙：礦物之間的空間vn+vi 空隙：集料顆粒之間的空間vv,顆粒之間的空間體積,集料的體積組成,復(fù) 習(xí),三、集料的技術(shù)性質(zhì),2 ）級(jí)配 （ 1 ）篩分試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及取樣量,三、集料的技術(shù)性質(zhì),(2) 篩分試樣須備兩份：水洗法（混凝土可省去水洗法）、干篩法 （3）必須除去超粒徑部分顆粒后，進(jìn)行篩分試驗(yàn) （ 4 ）有關(guān)參數(shù)計(jì)算 .分計(jì)篩余百分率計(jì)算 b. 累計(jì)篩余百分率計(jì)算

17、c.通過(guò)百分率,（一）粗集料的技術(shù)性質(zhì)物理性能,（2）級(jí)配 定義：是指集料中各種粒徑顆粒的搭配比例或分布情況。 意義：級(jí)配對(duì)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。 測(cè)定：篩分析試驗(yàn),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75mm、63mm、53mm、37.5mm、31.5mm、26.5mm、19mm、16mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、 0.15mm、0.075mm）， 前期水泥混凝土路面使用的是圓孔篩（相應(yīng)篩孔尺寸依次為100mm、80mm、63mm、50mm、40mm、

18、31.5mm、25mm、20mm、16mm、10mm、5mm、2.5mm、1.25mm、0.63mm、0.315mm、0.16mm、0.075mm） ，原規(guī)程保留了方孔篩和圓孔篩兩種篩孔，但在實(shí)際使用過(guò)程中兩套篩孔易使試驗(yàn)人員在操作上引起混亂。 目前，所有試驗(yàn)規(guī)程中的集料全部統(tǒng)一為方孔篩規(guī)格。,（一）粗集料的技術(shù)性質(zhì)物理性能,（一）粗集料的技術(shù)性質(zhì)物理性能,（3）堅(jiān)固性 根據(jù)jgj e42-2005公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程中t0314-2005粗集料堅(jiān)固性試驗(yàn)規(guī)定，選取規(guī)定數(shù)量，分別裝在金屬網(wǎng)籃中浸入飽和硫酸鈉溶液中進(jìn)行干濕循環(huán)試驗(yàn)，經(jīng)5次循環(huán)次數(shù)后，觀察其表面破壞情況，并用質(zhì)量損失百分率來(lái)計(jì)算其

19、堅(jiān)固性（也稱安定性）。,壓碎值：集料在逐漸增加的荷載下抵抗壓碎的能力。衡量集料強(qiáng)度的相對(duì)指標(biāo)，以鑒定集料品質(zhì)。 磨光值：反映集料抵抗輪胎磨光作用的指標(biāo)，即保持其原有粗糙的能力。用高磨光值的集料來(lái)鋪筑道面表層，可以提高路表的抗滑能力，保障車輛的安全行使 沖擊值：反映集料抵抗多次連續(xù)重復(fù)沖擊荷載的能力。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(duì)道路表層用集料非常重要。 磨耗值：反映集料抵抗車輪撞擊及磨耗的能力，一般磨耗損失小的集料堅(jiān)硬、耐磨并且耐久性好。,（一）粗集料的技術(shù)性質(zhì)力學(xué)性能,（一）粗集料的技術(shù)性質(zhì)力學(xué)性能,（1）壓碎值,測(cè)試方法 水泥混凝土壓碎值試驗(yàn)是將9.513.2mm集料試

20、樣3kg裝入壓碎值測(cè)定儀的鋼質(zhì)圓筒內(nèi)，放在壓力機(jī)上，在10min左右均勻地加荷至400kn ，穩(wěn)壓5s，然后卸荷，稱其通過(guò)2.36mm的質(zhì)量百分率，代入下式，即可求得集料的壓碎值。,（一）粗集料的技術(shù)性質(zhì)力學(xué)性能,（2）磨光值(t0321-2005) 將9.513.2mm并剔除針片狀顆粒的集料制成試件，加速磨光后采用擺式磨擦系數(shù)測(cè)定儀測(cè)定磨光后集料的磨擦系數(shù)bpn ，再轉(zhuǎn)化為集料的磨光值psv ，該值愈高，表明集料的抗滑性愈好。,（一）粗集料的技術(shù)性質(zhì)力學(xué)性能,（3）沖擊性（t0322-2005） 按規(guī)定方法稱取9.513.2mm試樣質(zhì)量，裝入沖擊鋼筒搗實(shí)后，用13.75kg的沖擊錘沿導(dǎo)桿自規(guī)

21、定高度自由下落按規(guī)定連續(xù)錘擊集料，重復(fù)15次，沖擊試驗(yàn)后2.36mm標(biāo)準(zhǔn)篩上通過(guò)質(zhì)量百分率。,（一）粗集料的技術(shù)性質(zhì)力學(xué)性能,道瑞磨耗試驗(yàn)（t0323-2005） 將粒徑為9.513.2mm的潔凈干燥集料試樣單層緊排于兩個(gè)試模內(nèi)，然后用環(huán)氧樹脂砂漿填充密實(shí)，經(jīng)24h養(yǎng)護(hù)后拆模清砂取出試件并稱其質(zhì)量，再將試件固定于道瑞磨耗機(jī)上，在規(guī)定條件下旋轉(zhuǎn)摩擦500圈后，取出試件，清砂后再次稱取質(zhì)量。,1、定義：在瀝青混合料中，指粒徑小于 2.36mm 天然砂，人 工砂及石屑。在水泥混凝土中，指粒徑小于 4.75mm 的天然砂、人工砂。 2、分類： 1 ）天然砂：由巖石在自然條件下風(fēng)化形成的。天然砂通常包括

22、以下幾種類型： 河砂：顆粒表面圓滑、比較潔凈，質(zhì)地較好，產(chǎn)源廣。 山砂：表面粗糙有棱角，含泥量及含有機(jī)雜質(zhì)多。 海砂：?；煊胸悮ず望}分等有害雜質(zhì)。 2）人工砂：由巖石軋碎而成的顆粒，表面有棱角，較潔凈， 但價(jià)格較高，無(wú)特殊情況多不采用。,（二）細(xì)集料的技術(shù)性質(zhì),（二）細(xì)集料的技術(shù)性質(zhì),技術(shù)性質(zhì) 物理常數(shù) 顆粒級(jí)配 粗度 級(jí)配：集料各級(jí)粒徑顆粒的分配情況，由篩分析試驗(yàn)確定。 試驗(yàn)方法：在篩分試驗(yàn)中，分別稱量 500g砂樣充分過(guò)篩，根據(jù)砂樣存留在各篩 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(guò)百分率 。,分計(jì)篩余百分率、累計(jì)篩余百分率 與通過(guò)百分率之間的關(guān)系,（二）細(xì)集料的技

23、術(shù)性質(zhì),粗度：評(píng)價(jià)砂粗細(xì)粗度的一種指標(biāo)，通常用細(xì)度模數(shù)表示，按下式計(jì)算： 細(xì)度模數(shù)愈大，表示細(xì)集料愈粗。砂按細(xì)度模數(shù)分為粗、中、細(xì)三種規(guī)格，相應(yīng)的細(xì)度模數(shù)分別為：3.73.1為粗砂 ；3.02.3為中砂；2.21.6為細(xì)砂。 細(xì)度模數(shù)雖然表示砂的粗細(xì)程度，但不能完全反映出砂的顆粒級(jí)配情況，因?yàn)橄嗤?xì)度模數(shù)的砂可有不同的顆粒級(jí)配。因此，要全面表征砂的顆粒性質(zhì)，必須同時(shí)使用細(xì)度模數(shù)和級(jí)配兩個(gè)指標(biāo)。,（二）細(xì)集料的技術(shù)性質(zhì),重點(diǎn)難點(diǎn)強(qiáng)化訓(xùn)練,思考點(diǎn)：如何評(píng)價(jià)砂的粗細(xì)程度？ 例2：取一批砂做篩分試驗(yàn)，結(jié)果如表，試計(jì)算砂的細(xì)度模 數(shù)，并評(píng)定砂的粗細(xì)程度。,作 業(yè),有一份殘缺的砂子篩分記錄如下表，根據(jù)現(xiàn)有

24、的材料補(bǔ)全，并評(píng)定砂的粗細(xì)程度。,解 答,有一份殘缺的砂子篩分記錄如下表，根據(jù)現(xiàn)有的材料補(bǔ)全，并評(píng)定砂的粗細(xì)程度。,礦質(zhì)混合料的級(jí)配理論 級(jí)配曲線范圍的繪制 礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)方法,第四節(jié) 礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì),概 述,級(jí)配對(duì)混合料的影響： 礦質(zhì)混合料的級(jí)配組成直接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，原因是級(jí)配直接決定礦質(zhì)混合料的密實(shí)度和礦質(zhì)混合料顆粒間內(nèi)摩擦力。,級(jí)配的幾種情況,概 述,在混合料中是以結(jié)合料（水泥或?yàn)r青）來(lái)填充集料的空隙并包裹集料。所以，集料空隙越大，填充集料顆粒空隙所需的結(jié)合料越多；集料的總表面積越大，包裹集料顆粒所需的結(jié)合料越多。從節(jié)約結(jié)合料的角度考

25、慮，最好采用空隙較小，總表面積也較小的集料。 若各種粒徑的集料顆粒在相互排列時(shí)， 能夠互相嵌鎖又互相不干涉，形成緊 密多級(jí)嵌擠的空間骨架結(jié)構(gòu)，則集料 顆粒間將具有較大的內(nèi)摩擦力。,概 述,礦質(zhì)混合料顆粒級(jí)配應(yīng)滿足的基本要求： 最小空隙率：使不同粒徑的各級(jí)礦質(zhì)集料按一定的比例搭 配后，應(yīng)有最大密實(shí)度。 最大摩擦力：各級(jí)礦質(zhì)集料在進(jìn)行比例搭配時(shí)，應(yīng)使各級(jí) 集料排列緊密，形成一個(gè)多級(jí)空間骨架結(jié) 構(gòu)，且具有最大的摩擦力。 組成設(shè)計(jì)的目的： 選配一個(gè)具有足夠密實(shí)度，并且有較高內(nèi)摩擦力的礦質(zhì)混合料。,一、礦質(zhì)混合料的級(jí)配理論,級(jí)配類型 ： 連續(xù)級(jí)配：是采用標(biāo)準(zhǔn)套篩對(duì)某一混合料進(jìn)行試驗(yàn)，所得級(jí)配曲線平順圓滑

26、，具有連續(xù)性。這種由大到小，逐級(jí)粒徑均有，按比例互相搭配組成的礦質(zhì)混合料。 間斷級(jí)配：在礦質(zhì)混合料中剔除其一個(gè)分級(jí)或幾個(gè)分級(jí)而形成一種不連續(xù)的礦質(zhì)混合料。 單粒徑,單粒徑,1）最大密度曲線富勒理論 p2=kd 當(dāng)d=d時(shí)，p=1001002=kd 式中：d 欲計(jì)算通過(guò)百分率的粒徑 d 礦質(zhì)混合料最大粒徑,一、礦質(zhì)混合料的級(jí)配理論,2）最大密度曲線n冪公式泰波公式 式中：n級(jí)配指數(shù),一、礦質(zhì)混合料的級(jí)配理論,n=0.450.5，密實(shí)度最大 n=0.30.7，密實(shí)度尚可 n=0.350.45，工作性較好,一、礦質(zhì)混合料的級(jí)配理論,二、級(jí)配曲線范圍的繪制,建立半對(duì)數(shù)坐標(biāo)的方法（必須采用半對(duì)數(shù)坐標(biāo)）：

27、 先求出各顆粒粒徑的對(duì)數(shù)，并將其確定為橫坐標(biāo)；以 p i（通過(guò)百分率）為縱坐標(biāo)。 根據(jù)泰波公式 n=0.30.7 計(jì)算所得的各顆粒粒徑(di)的通過(guò)百分率(pi)繪制在坐標(biāo)圖上，將確定的各點(diǎn)連接為光滑曲線，即為級(jí)配曲線范圍。 實(shí)際級(jí)配合成操作時(shí)，只要得出的合成級(jí)配結(jié)果位于要求的級(jí)配范圍之間，則認(rèn)為該合成級(jí)配基本滿足設(shè)計(jì)級(jí)配的要求。,二、級(jí)配曲線范圍的繪制,二、級(jí)配曲線范圍的繪制,二、級(jí)配曲線范圍的繪制,二、級(jí)配曲線范圍的繪制,三、礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)方法,礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)就是根據(jù)實(shí)際工程中現(xiàn)有的各種集料的級(jí)配參數(shù)（即篩分結(jié)果），針對(duì)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

28、礦料中所占有比例的操作過(guò)程。 設(shè)計(jì)依據(jù) 各種集料的篩分結(jié)果 按規(guī)范要求的級(jí)配范圍即標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配 方法 試算法 圖解法,三、礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)方法,（一）試算法 ：（適用于23種礦料組成的混合料） （1）基本原理： 在確定各組成集料在混合料中的比例時(shí)，先假定混合料中某種粒徑的顆粒是由某一種對(duì)這一粒徑占優(yōu)勢(shì)的集料組成，而其它各種集料中不含有此粒徑。 根據(jù)各個(gè)主要粒徑去試算各種集料在混合料中的大致比例，再經(jīng)過(guò)較核調(diào)整，最終獲得滿足混合料級(jí)配的各集料的配合比例。,（2）計(jì)算過(guò)程 已知：集料 混合料 準(zhǔn)備工作：piaiai;, 計(jì)算方程： xyz100 (1) d=i時(shí)： x .aa(i) + y .ab

29、(i) +z .ac(i) am(i) (2),三、礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)方法,三、礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)方法,x=23.550.5100=46.5 z=6.086.6100=6.9 y=100-46.5-6.9=46.5 x y z分別乘入各量,并計(jì)算出值,（一）圖解法 修正平衡面積法： 1）繪制圖解法坐標(biāo)圖 計(jì)算設(shè)計(jì)級(jí)配范圍中值 繪制圖框并作對(duì)角線（為設(shè)計(jì)級(jí)配中值） 確定縱坐標(biāo)： 通過(guò)百分率（）算術(shù)坐標(biāo) 確定橫坐標(biāo)：根據(jù)設(shè)計(jì)級(jí)配中值，pd，確定篩孔尺寸位置 將各種集料的級(jí)配（通過(guò)量）繪在圖中 2）確定各集料的用量 3）合成級(jí)配的校核與調(diào)整 計(jì)算合成級(jí)配：pm(i)=pj(i)xj 調(diào)整：合成級(jí)

30、配曲線應(yīng)盡可能光滑 靠近級(jí)配范圍中值線,三、礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)方法,相疊等分縱距：兩相鄰級(jí)配曲線頭尾重疊a=a 相接重線連分；兩相鄰級(jí)配曲線頭尾相離 相離等分平距：兩相鄰級(jí)配曲線頭尾相分b=b,x (a用量),w (d用量),z (c用量),y (b用量),三、礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)方法,一、填空題 1.礦料的級(jí)配組成影響到水泥混凝土或?yàn)r青混合料的（ ）（ ）和（ ），原因是級(jí)配直接決定礦料的（ ）和礦料顆粒間（ ）。因此礦質(zhì)混合料必須滿足（ ）和（ ）的要求。 2. 采用標(biāo)準(zhǔn)套篩對(duì)某一混合料進(jìn)行試驗(yàn)，如所得顆粒具有連續(xù)性。這種（ ）（ ），按（ ）互相搭配組成的礦質(zhì)混合料稱連續(xù)級(jí)配 . 如果剔除其中一個(gè)分級(jí)或幾個(gè)分級(jí)而形成的一種（ ）的混合料，則稱為（ ）混合料.,溫 故 而 知 新,3.富勒理論認(rèn)為級(jí)配曲線為（ ）時(shí)，其密度最大