整套課件教程：道路橋梁工程材料

1、道路橋梁工程材料緒論下一頁返回第一章 砂石材料第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)第二節(jié)礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)上一頁下一頁返回第二章 石灰和水泥第一節(jié) 石灰第二節(jié) 硅酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥第三節(jié) 摻混合材料的硅酸鹽水泥第四節(jié) 其他品種水泥上一頁下一頁返回第三章 穩(wěn)定土材料第一節(jié) 穩(wěn)定土材料基礎(chǔ)知識(shí)第二節(jié) 穩(wěn)定類材料組成設(shè)計(jì)第三節(jié) 水泥穩(wěn)定土第四節(jié) 石灰穩(wěn)定土第五節(jié) 石灰粉煤灰穩(wěn)定土上一頁下一頁返回第四章 水泥混凝土和砂漿第一節(jié) 普通水泥混凝土第二節(jié) 其他功能混凝土第三節(jié) 建筑砂漿上一頁下一頁返回第五章 瀝青材料第一節(jié) 瀝青及其分類第二節(jié) 石油瀝青第三節(jié) 煤瀝青第四節(jié) 乳化瀝青第五節(jié) 其他瀝青上一頁下一頁

2、返回第六章 瀝青混合料第一節(jié) 瀝青混合料概述第二節(jié) 熱拌瀝青混合料第三節(jié) 其他瀝青混合料第四節(jié) 新型瀝青混合料上一頁下一頁返回第七章 建筑鋼材第一節(jié) 鋼材的冶煉與分類第二節(jié) 建筑鋼材的技術(shù)性能第三節(jié) 建筑鋼材的標(biāo)準(zhǔn)與選用上一頁下一頁返回第八章 工程高分子聚合物材料第一節(jié) 工程高分了聚合物概述第二節(jié) 土工布第三節(jié) 高分子聚合物改性水泥混凝土上一頁返回緒論一、道路與橋梁工程材料課程的具體任務(wù)(表0-1)二、道路與橋梁工程材料課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)任務(wù)及學(xué)習(xí)后應(yīng)具備的能力1.本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容 (1)砂石材料。砂石材料是經(jīng)人工開采的巖石或軋制碎石以及地殼表層巖石經(jīng)天然風(fēng)化而得到的松散粒料。砂石材料可以直

3、接應(yīng)用于鋪筑道路或砌筑各種橋梁結(jié)構(gòu)物，也可以作為集料來配置水泥混凝土和瀝青材料。(2)無機(jī)結(jié)構(gòu)料及其制品。在道路與橋梁建筑中，最常用到的無機(jī)結(jié)構(gòu)料是石灰和水泥。下一頁返回緒論水泥與集料配制的水泥混凝土是橋梁建筑中鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要材料。隨著高等級(jí)公路的發(fā)展，水泥混凝土路面已成為主要的路面類型之一，石灰、粉煤灰、水泥與土(或集料)拌制而成的穩(wěn)定土廣泛應(yīng)用于路面基層，成為半剛性基層的重要組成材料。 此外，水泥砂漿是各種橋梁污工結(jié)構(gòu)物砌筑的重要結(jié)合料。 (3)有機(jī)結(jié)合料及其混合料。有機(jī)結(jié)合料主要指瀝青材料，它與不同粒徑的集料組成瀝青混合料，可以鋪筑成各種類型的瀝青路面，成為現(xiàn)代公

4、路建筑中一種極為重要的建筑材料。(4)高分子聚合物材料。上一頁下一頁返回緒論近年來，隨著我國化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，多種高分子聚合物逐漸應(yīng)用于道路和橋梁工程中，主要用來改善瀝青混合料或水泥混凝土的性能，是一種有發(fā)展前途的新材料，可用作水泥混凝土路面的填縫料，也可用于配置改性瀝青等。(5)建筑鋼材。建筑鋼材是橋梁鋼結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的重要材料。本課程主要講述材料組成、結(jié)構(gòu)、技術(shù)性質(zhì)及其之間的關(guān)系，論述材料的檢驗(yàn)方法，利用試驗(yàn)評(píng)定其技術(shù)性質(zhì)的方法。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握材料的性能，能夠選擇和鑒定材料并能夠正確地使用材料。2.本課程的學(xué)習(xí)任務(wù)(表0-2)上一頁下一頁返回緒論3.本課程的能力

5、要求(1)能說明道路與橋梁工程常用原材料的類型、來源及用途。(2)能說明道路與橋梁工程常用原材料的技術(shù)性質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)。(3)會(huì)操作道路與橋梁工程常用原材料技術(shù)性質(zhì)檢驗(yàn)的儀器。(4)能說明道路與橋梁工程常用混合材料的技術(shù)性質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)。(5)會(huì)操作道路與橋梁工程常用混合材料技術(shù)性質(zhì)檢驗(yàn)的儀器。(6)能進(jìn)行道路與橋梁工程常用混合材料的組成設(shè)計(jì)。 (7)能初步根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)規(guī)范對(duì)常用原材料及混合材料的成品質(zhì)量進(jìn)行檢查和控制。上一頁下一頁返回緒論三、道路與橋梁工程材料具備的工程性質(zhì)道路與橋梁建筑不僅要受到車輛荷載的復(fù)雜力系作用，而且會(huì)受到各種復(fù)雜的惡劣環(huán)境的影響，所以用于道路與橋梁建筑的材料，既要具備一

6、定的力學(xué)性質(zhì)，又要保證在各種自然條件下的綜合力學(xué)性能不會(huì)下降。1.力學(xué)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)是材料抵抗車輛荷載復(fù)雜力系綜合作用的性能。目前除通過測(cè)定各種材料的靜態(tài)強(qiáng)度(如抗壓、拉、彎、剪等強(qiáng)度)來反映材料的力學(xué)性質(zhì)外，還可通過磨耗、磨光、沖擊等經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)來反映。2.物理性質(zhì)上一頁下一頁返回緒論材料在使用過程中，其力學(xué)強(qiáng)度受溫度和濕度等物理因素的影響而改變。一般材料的力學(xué)強(qiáng)度隨溫度的升高、濕度的加大而降低。因此材料的溫度穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性是其性能的主要指標(biāo)之一。通常通過測(cè)定材料的物理常數(shù)(如密度、實(shí)積率、含水量等)來了解材料的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)，并且根據(jù)物理常數(shù)與力學(xué)性能之間的一定相關(guān)性來推斷材料的力學(xué)性質(zhì)。3.化

7、學(xué)性質(zhì)在道路與橋梁建筑中，材料自身的化學(xué)成分將影響材料及混合材料的性質(zhì)，由此也影響結(jié)構(gòu)物的受力或使用性能?；瘜W(xué)性質(zhì)是材料抵抗各種周圍環(huán)境對(duì)其化學(xué)作用的性能。上一頁下一頁返回緒論道路與橋梁工程材料在受到周圍介質(zhì)(如橋墩在工業(yè)污水中)的侵蝕時(shí)，其力學(xué)強(qiáng)度會(huì)降低;在受到大氣因素(如氣溫的交替變化，日光中的紫外線，空氣中的氧、水等)的綜合作用時(shí)，會(huì)“老化”，各種有機(jī)材料如瀝青材料等的表現(xiàn)尤為顯著。4.工藝性質(zhì)工藝性質(zhì)是指材料適合于按一般工藝要求加工的性能。四、道路與橋梁工程材料與路橋工程的關(guān)系1.材料是工程結(jié)構(gòu)物的物質(zhì)基拙道路與橋梁工程材料是道路與橋梁等工程結(jié)構(gòu)物的物質(zhì)基礎(chǔ)。上一頁下一頁返回緒論材料質(zhì)

8、量的好壞、配制是否合理及選用是否適當(dāng)?shù)?，均直接影響結(jié)構(gòu)物的質(zhì)量。道路與橋梁工程結(jié)構(gòu)物裸露于大自然中，承受瞬時(shí)、反復(fù)動(dòng)荷載的作用，材料的性能和質(zhì)量對(duì)結(jié)構(gòu)物的使用性能影響很大。幾年來，由于交通量的迅速增長和車輛行駛的渠化，一些高等級(jí)路面出現(xiàn)較嚴(yán)重的波浪、車轍等病害現(xiàn)象，這些均與材料的性質(zhì)有一定的關(guān)系。 2.材料的使用與工程造價(jià)密切相關(guān)在道路與橋梁結(jié)構(gòu)物的修建費(fèi)用中，道路材料費(fèi)用通常在道路工程總造價(jià)中占60%70% ，因此，合理地選擇和使用材料，對(duì)節(jié)約工程投資、降低工程造價(jià)有重要意義。上一頁下一頁返回緒論3.材料科學(xué)的進(jìn)步可以促進(jìn)工程技術(shù)發(fā)展工程建筑設(shè)計(jì)、工藝的更新?lián)Q代，往往要依賴于新材料的發(fā)展;同

9、時(shí)，新材料的出現(xiàn)和使用，必然導(dǎo)致工程建筑設(shè)計(jì)、工藝的新突破。在道路與橋梁工程建設(shè)中，材料同樣是促進(jìn)道路與橋梁工程技術(shù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。五、道路與橋梁工程材料的檢驗(yàn)方法和技術(shù)發(fā)展1.道路與橋梁工程材料的一般檢驗(yàn)方法道路與橋梁工程材料試驗(yàn)是道路與橋梁工程材料課程的重要組成部分。上一頁下一頁返回緒論材料應(yīng)具有一定的技術(shù)性能，而對(duì)這些性能的檢驗(yàn)，必須通過適當(dāng)?shù)臏y(cè)試手段來進(jìn)行。檢驗(yàn)測(cè)定道路與橋梁結(jié)構(gòu)物中所用材料在實(shí)際結(jié)構(gòu)物中的性質(zhì)，可采用試驗(yàn)室內(nèi)原材料性能測(cè)定、試驗(yàn)室內(nèi)模擬結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)測(cè)定以及現(xiàn)場(chǎng)修筑試驗(yàn)性結(jié)構(gòu)物檢定等方法。而道路與橋梁工程材料課程主要著重于試驗(yàn)室內(nèi)原材料性能檢驗(yàn)測(cè)定。室內(nèi)材料試驗(yàn)包括:物理性

10、質(zhì)試驗(yàn)、力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)、化學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)、工藝性質(zhì)試驗(yàn)。 2.道路與橋梁工程材料性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)化和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)道路與橋梁結(jié)構(gòu)物所用材料及其制品必須具有一定的技術(shù)性質(zhì)，以適應(yīng)結(jié)構(gòu)物不同建筑結(jié)構(gòu)與施工條件的要求。這些要求體現(xiàn)為:國家標(biāo)準(zhǔn)或有關(guān)的技術(shù)規(guī)范規(guī)定了一些技術(shù)指標(biāo)。上一頁下一頁返回緒論為了保證建筑材料的質(zhì)量，我國對(duì)各種材料制定了專門的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。我國建筑材料的標(biāo)準(zhǔn)分為國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)四個(gè)等級(jí)。需要在全國范圍內(nèi)統(tǒng)一的技術(shù)要求，需制定“國家標(biāo)準(zhǔn)”，國家標(biāo)準(zhǔn)由國務(wù)院標(biāo)準(zhǔn)化行政主管部門編制計(jì)劃，組織草擬，統(tǒng)一審批、編號(hào)、發(fā)布。我國國家標(biāo)準(zhǔn)以符號(hào)“GB”，還要注明編號(hào)、制定修訂年份、標(biāo)準(zhǔn)名稱等。

11、對(duì)沒有國家標(biāo)準(zhǔn)而又需要在全國某行業(yè)范圍內(nèi)統(tǒng)一的技術(shù)要求，可以制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)由國務(wù)院有關(guān)行政主管部門制定，并報(bào)國務(wù)院標(biāo)準(zhǔn)化行政主管部門備案。在公布國家標(biāo)準(zhǔn)之后，該項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)即廢止。推薦性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)后加“T”。在標(biāo)準(zhǔn)后加“J”表示“基本建設(shè)方面”。我國國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)示例見表0-3 。上一頁返回表0-1道路與橋梁工程材料課程的具體任務(wù)返回表0-2本課程的學(xué)習(xí)任務(wù)下一頁返回表0-2本課程的學(xué)習(xí)任務(wù)上一頁下一頁返回表0-2本課程的學(xué)習(xí)任務(wù)上一頁返回表0-3國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)返回第一章 砂石材料第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)第二節(jié)礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)

12、一、巖石學(xué)特征及巖石的技術(shù)性質(zhì) (一)巖石學(xué)特征建筑結(jié)構(gòu)工程中所使用的巖石通常是指由天然巖石經(jīng)機(jī)械加工制成的，或者由直接開采得到的具有一定形狀和尺寸的巖石制品。1.造巖礦物所謂造巖礦物，是具有一定化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)特性的天然化合物或單質(zhì)(簡稱礦物，由一種或兩種以上的礦物組成不同的巖石)。不同造巖礦物和成巖條件使各類天然巖石具有不同的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征。石料的物理力學(xué)性質(zhì)在很大程度上取決于天然巖石的礦物成分，以及這些礦物在巖石中的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造。表1-1所列為幾種代表性的造巖礦物。下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì) 2.巖石分類巖石的性質(zhì)除了與構(gòu)成巖石的礦物有關(guān)之外，還取決于不同的成巖條件。根據(jù)成巖條件，

13、巖石可分成三類，見表1-2 。3.常用巖石類型路橋工程中常用巖石類型見表1-3。另外，根據(jù)石料組成中二氧化硅成分含量的多少，巖石被分成不同酸堿性石料，見表1-4。表中的親水系數(shù)表明石料對(duì)水親和力的大小。親水系數(shù)越大，說明石料與水的結(jié)合程度越高，相對(duì)應(yīng)的，與瀝青的結(jié)合力就越弱，所以石料的酸堿性直接影響到石料和瀝青構(gòu)成的混合料的性質(zhì)。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì) (二)巖石的技術(shù)性質(zhì)巖石的技術(shù)性質(zhì)主要從物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)三方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。1.物理性質(zhì)巖石的物理性質(zhì)包括:物理常數(shù)(如真實(shí)密度、毛體積密度和孔隙率等)、吸水性(如吸水率、飽水率)和抗凍性。(1)物理常數(shù)。物理常數(shù)主

14、要指巖石的密度和孔隙率，此類常數(shù)能夠直接影響到巖石的力學(xué)性質(zhì)，也是將巖石用于混合料配合比設(shè)計(jì)的參數(shù)之一。巖石的內(nèi)部主要由礦質(zhì)實(shí)體和孔隙(包括與外界連通的開口孔隙和不與外界連通的閉口孔隙)所組成，如圖1-1(a)所示。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)各部分質(zhì)量與體積的關(guān)系如圖1-1(b)所示。密度定義為在規(guī)定條件下(大多指規(guī)定的溫度)巖石礦質(zhì)實(shí)體單位體積的質(zhì)量。真實(shí)密度。真實(shí)密度是指在規(guī)定條件下(1055)下烘至恒重，同時(shí)，溫度在(202) 時(shí)烘干巖石礦質(zhì)實(shí)體單位真實(shí)體積(不包括開口與閉口孔隙體積)的質(zhì)量，用t表示，按照式(1-1)計(jì)算。 巖石真買密度的側(cè)足萬法按我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)公路工程巖

15、石試驗(yàn)規(guī)程(JTG E 41-2005)采用“密度瓶法”。要獲得礦質(zhì)實(shí)體的體積，必須將巖石粉碎磨細(xì)，通過試驗(yàn)測(cè)定出來。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)表觀密度。表觀密度是指在規(guī)定條件下，烘干巖石礦質(zhì)實(shí)體，包括閉口孔隙在內(nèi)的單位表觀體積的質(zhì)量，用s表示，按照式(1-2)計(jì)算。 毛體積密度。毛體積密度是指在規(guī)定條件下，烘干巖石礦質(zhì)實(shí)體包括孔隙(閉口、開口孔隙)體積在內(nèi)的單位毛體積的質(zhì)量，根據(jù)巖石含水狀態(tài)，毛體積密度可分為干密度、飽和密度和天然密度，用0表示，按照式(1-3)計(jì)算。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)按我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)公路工程巖石試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定，利用量積法、水中稱量法和蠟封

16、法來測(cè)定毛體積密度?？紫堵省？紫堵适侵笌r石孔隙體積(包括開口孔隙和閉口孔隙的體積)占巖石總體積的百分率，由式(1-4)計(jì)算。將式(1-1)和式(1-3)代入式(1-4)可得式(1-5) 。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)(2)吸水性。吸水性是指巖石在規(guī)定條件下吸水能力的大小，這一性質(zhì)用吸水率和飽水率兩種形式表示。前者指常溫、常壓條件下巖石試樣最大吸水質(zhì)量與烘干巖石試件質(zhì)量之比，以百分率表示;而后者是在一定真空條件下巖石最大吸水質(zhì)量與烘干巖石試件質(zhì)量之比，以百分率表示。顯然后者往往要大于前者。我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)公路工程巖石試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定，前者采用自由吸水法測(cè)定;后者采用煮沸法或真空抽氣法測(cè)定。

17、兩者可采用式(1-6 )計(jì)算。吸水率、飽和吸水率能有效地反映巖石微裂隙的發(fā)育程度，可用來判斷巖石的抗凍性和抗風(fēng)化等性能。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)(3)抗凍性?？箖鲂允侵笌r石在飽水狀態(tài)下，能夠經(jīng)受反復(fù)凍結(jié)和融化而不破壞，并不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的能力?？箖鲂赃@一性質(zhì)優(yōu)劣的判定采用直接凍融法和硫酸鈉法兩種方式。巖石抗凍性試驗(yàn)通常采用前一種方法，即試件在飽水狀態(tài)下，在-15時(shí)凍結(jié)4h后，放入(205)水中融解4h，為凍融循環(huán)一次，如此反復(fù)凍融至規(guī)定次數(shù)為止。經(jīng)歷規(guī)定的凍融循環(huán)次數(shù)(如10次、15次、25次等)，詳細(xì)檢查各試件有無剝落、裂縫、分層及掉角等現(xiàn)象，并記錄檢查情況。將凍融試驗(yàn)后的試

18、件烘至恒重，稱其質(zhì)量，然后測(cè)定其抗壓強(qiáng)度，并計(jì)算巖石的凍融質(zhì)量損失率和耐凍系數(shù)。試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果可用式(1-7)和式(1-8)來計(jì)算。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)上述物理性質(zhì)具體表現(xiàn)在一定程度上都與巖石的孔隙率有相應(yīng)的關(guān)系。當(dāng)孔隙率高，特別是與外界相通且較粗大的開口孔隙較多時(shí)，巖石的表觀密度和毛體積密度減小，相應(yīng)的吸水性加大，抗凍性能變差。因此通過對(duì)巖石物理指標(biāo)的了解，可以在一定程度上預(yù)測(cè)巖石一些工程性質(zhì)的好壞，認(rèn)知巖石力學(xué)性質(zhì)的表現(xiàn)。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)2.力學(xué)性質(zhì)巖石的力學(xué)性質(zhì)是指巖石在道路與橋梁工程應(yīng)用中所表現(xiàn)出的抗壓、抗剪、抗彎拉強(qiáng)度的能力，以及抵抗沖擊

19、荷載、剪切和摩擦作用的能力。實(shí)踐中巖石的這一性質(zhì)常用單軸抗壓強(qiáng)度和磨耗率兩項(xiàng)指標(biāo)來表示。(1)單軸抗壓強(qiáng)度。巖石的單軸抗壓強(qiáng)度，我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)公路工程巖石試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定:將巖石制備成標(biāo)準(zhǔn)試件建筑地基用巖石制備成直徑為(502)mm、高徑比為2：1的圓柱體試件;橋梁工程用巖石制備成邊長為(702)mm的立方體試件;上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)路面工程用巖石制備成邊長為(502)mm的立方體試件或直徑和高均為(502)mm的圓柱體試件，經(jīng)吸水飽和后，單軸受壓并在規(guī)定的加載條件下，達(dá)到極限破壞時(shí)單位承壓面積的荷載，用式(1-9)來計(jì)算。巖石的抗壓強(qiáng)度受多種因素的影響，其中包括礦物組成、結(jié)構(gòu)

20、及其孔隙構(gòu)造，以及巖石試件的尺寸和吸水率等。巖石的抗壓強(qiáng)度是巖石力學(xué)性質(zhì)中最重要的一項(xiàng)指標(biāo)，它是巖石強(qiáng)度分級(jí)和巖性描述的主要依據(jù)。(2)磨耗率。巖石材料磨耗率是指其抵抗撞擊、邊緣剪力和摩擦等聯(lián)合作用的能力。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)洛杉磯磨耗試驗(yàn)采用的洛杉磯磨耗試驗(yàn)機(jī)，其圓筒內(nèi)徑為(7105 ) mm，內(nèi)側(cè)長(5105) mm，兩端封閉。試驗(yàn)時(shí)將規(guī)定質(zhì)量且有一定級(jí)配的試樣和一定質(zhì)量的鋼球置于試驗(yàn)機(jī)中，以3033 r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)至要求次數(shù)后停止，取出試樣，用1. 7 mm的方孔篩篩去試樣中的細(xì)屑，用水洗凈留在篩上的試樣，烘至恒重并稱其質(zhì)量。巖石的磨耗率采用式(1-10)來計(jì)

21、算。實(shí)踐中還存在另一種磨耗試驗(yàn)一狄法爾磨耗試驗(yàn)，由于該試驗(yàn)耗時(shí)較長，且對(duì)巖石的考驗(yàn)程度不如洛杉磯磨耗試驗(yàn)，目前已較少采用。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì) 3.化學(xué)性質(zhì)早年的研究認(rèn)為礦質(zhì)集料是一種惰性材料，它在混合料(各種礦質(zhì)集料與水泥或?yàn)r青組成)中起著物理作用。隨著科學(xué)的發(fā)展，科學(xué)家們根據(jù)對(duì)理化一力學(xué)的研究，認(rèn)為礦質(zhì)集料在混合料中與結(jié)合料起著物理一化學(xué)作用。巖石的化學(xué)性質(zhì)將影響混合料的物理一力學(xué)性質(zhì)。根據(jù)試驗(yàn)研究結(jié)果，依據(jù)巖石中SiO2含量的不同，巖石可分為酸性、堿性和中性。所以在選擇與瀝青結(jié)合的巖石時(shí)，應(yīng)考慮巖石的酸堿性對(duì)瀝青與巖石粘結(jié)的影響。二、道路與橋梁建筑用巖石制品1.道路

22、路面建筑用巖石制品上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)道路路面建筑用巖石制品包括直接鋪砌路面面層用的整齊塊石、半整齊塊石和不整齊塊石三類;用作路面基層的錐形塊石、片石等。各種巖石制品的技術(shù)要求和規(guī)格簡要分述如下。(1)高級(jí)鋪砌用整齊塊石:由高強(qiáng)、硬質(zhì)、耐磨的巖石經(jīng)精鑿加工而成，其加工費(fèi)用高昂。這種塊石鋪筑的路面需以水泥混凝土為底層，并且用水泥砂漿灌縫找平，所以這種路面造價(jià)很高，只有在特殊要求路面，如特重交通以及履帶車等行駛的路面使用，尺寸一般可按設(shè)計(jì)要求確定。大方塊石為300 mm X 300 mm X (120150) mm，小方塊石為120 mm X 120 mmX250 mm。要求

23、抗壓強(qiáng)度不低于100 MPa，洛杉磯磨耗率不大于5%。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì) (2)路面鋪砌用半整齊塊石:經(jīng)粗鑿而成立方體的方塊石或長方體的條石。頂面與底面平行，頂面積與底面積之比不小于40%75%。半整齊塊石用硬質(zhì)石料制成，為修琢方便，常采用花崗石。頂面不進(jìn)行加工，因此頂面平整性較差，一般只在特殊地段(如土基尚未沉實(shí)穩(wěn)定的橋頭引道及干道、鐵輪履帶車經(jīng)常通過的地段)使用。(3)鋪砌用不整齊塊石:又稱拳石，它是由粗打加工而得到的塊石，要求頂面為一平面，底面與頂面基本平行，頂面積與底面積之比大于40%60%。其優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)不高，經(jīng)久耐用;其缺點(diǎn)是不平整，行車振動(dòng)大，故目前較少應(yīng)用

24、。 (4)錐形塊石:又稱“大塊石”，用于路面底基層，是由片石進(jìn)一步加工而得的粗打集料。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)要求上小下大，接近截錐形，其底面面積不宜小于100 cm2，以便砌擺穩(wěn)定;高度一般分為(16020) mm, (20020) mm, (25020 ) mm等，通常底基層厚度應(yīng)為石塊高的1. 11. 4倍。 2.橋梁建筑用主要巖石制品橋梁建筑用主要巖石制品有片石、方塊石、塊石、細(xì)料石、粗料石、鑲面石等。(1)片石。片石由打眼放炮采得，其形狀不受限制，但薄片者不得使用。一般片石最小邊長應(yīng)不小于15 cm，體積不小于0. 0 1 m3，每塊質(zhì)量一般在30 kg以上。上一頁

25、下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)用于污工工程主體的片石，其極限抗壓強(qiáng)度應(yīng)不小于30 MPa;用于附屬污工工程的片石，其極限抗壓強(qiáng)度不小于20 MPa 。(2)方塊石。方塊石是在塊石中選擇形狀比較整齊者稍加修整而得，使其大致方正，厚度不小于2 0 cm，寬度為厚度的1. 52. 0倍，長度為厚度的1. 5 4倍。砌縫寬度不大于20 mm，巖石抗壓強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件的規(guī)定。(3)塊石。塊石是由成層巖中打眼放炮開采獲得，或用鍥子打入成層巖的明縫或暗縫中劈出的巖石。塊石形狀大致方正，無尖角，有兩個(gè)較大的平行面，邊角可不加工。其厚度應(yīng)不小于2 0 cm，寬度為厚度的1. 52. 0倍，長度為厚度的1

26、. 53倍。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)砌縫寬度一般不大于2 0 cm，個(gè)別邊角砌縫寬度可達(dá)3035 mm。巖石極限抗壓強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件的規(guī)定。(4)細(xì)料石。形狀尺寸和極限抗壓強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件規(guī)定，其表面凹凸不大于5 mm，砌縫寬度小于15mm。(5)粗料石。形狀尺寸和極限抗壓強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件規(guī)定，其表面凹凸相差不大于10 mm，砌縫寬度小于20mm。(6)鑲面石。鑲面石受氣候因素一晴、雨、凍融的影響，損失較快，一般應(yīng)選用較好的、較堅(jiān)硬的巖石。巖石的外露面可沿四周琢成2 cm的邊，中間部分仍保持原來的天然石面。巖石上、下和兩側(cè)均加工粗琢成剁口，剁口寬度不得小于10 cm，琢

27、面應(yīng)垂直于外露面。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)三、巖石的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工程實(shí)際中所采用的巖石必須滿足一定的技術(shù)要求，該要求就是巖石的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)制定思路是:首先根據(jù)巖石所屬類型分類，再依據(jù)巖石的抗壓強(qiáng)度的高低和磨耗率的大小，將每種巖石劃分成四個(gè)等級(jí)，見表1-5。四、集料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)人工軋制的各種尺寸的碎石、機(jī)制砂、石屑等。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)1.集料分類 (1)根據(jù)形成的過程不同，集料分為卵石(又稱礫石)和碎石。 (2)根據(jù)粒徑大小的不同，集料分為粗集料和細(xì)集料。 2.粗細(xì)集料粒

28、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. 36 mm。大于或等于粗細(xì)界限尺寸的顆粒為粗集料，其余為細(xì)集料。 最大粒徑最大粒徑是一個(gè)較為重要但又容易引起混淆的概念，集料最大粒徑是指集料都要求通過的最小標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)集料公稱最大粒徑是指集料可能全部通過或允許有少量不通過（一般容許篩余不超過）的最小標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸。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)際使用過程中，甚至在一些書本資料上也經(jīng)常不加以嚴(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

29、粒徑，這一點(diǎn)在今后的應(yīng)用中要加以區(qū)分。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 、 、 、 、 、 、 、 、。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)水泥混凝土用集料標(biāo)準(zhǔn)篩的孔徑大于或等于 時(shí)，以圓孔篩為標(biāo)準(zhǔn)；小于 時(shí)，以方孔篩為準(zhǔn)。相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)篩的篩孔尺寸依次為 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、。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。隨著與國際通用方式的接軌，全部采用方孔篩成為一種必然趨勢(shì)。年頒布并實(shí)施的公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范（）就已開始采用方孔篩標(biāo)準(zhǔn)。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì) 4.集料的顆粒形狀與表面特征集

30、料的性質(zhì)除了與形成集料的巖石特征和孔隙結(jié)構(gòu)等有直接關(guān)系之外，還與集料的顆粒形狀和表面特征有一定的關(guān)系。因?yàn)榧系男螤詈捅砻嫣卣鞫紝⒂绊懠项w粒間的內(nèi)摩阻力、集料顆粒與結(jié)合料的粘結(jié)性及吸附性等方面。(1)理想的集料顆粒形狀是球狀或立方體，而扁平、薄片、細(xì)長狀、針片狀(針片狀顆粒的定義:最大長度與厚度之比大于3的顆粒)的顆粒不僅增加集料的孔隙率，還對(duì)施工的和易性與混凝土強(qiáng)度造成不利影響。 (2)集料表面特征指集料的粗糙程度和孔隙特征。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)表面粗糙的集料顆粒有較顯著的摩擦阻力，同時(shí)也會(huì)影響集料的施工和易性;粗糙且有吸收水泥漿和瀝青組分的孔隙特征的集料與結(jié)合料的粘

31、結(jié)能力較強(qiáng)。 含泥量和泥塊含量存在于集料中或包裹在集料顆粒表面的泥土?xí)档退嗟乃磻?yīng)速度，也會(huì)妨礙集料與水泥（或?yàn)r青）間的粘結(jié)能力，顯著影響混合料的整體強(qiáng)度與耐久性，應(yīng)對(duì)其含量加以限制。泥是指砂中粒徑小于 的顆粒。泥塊是指粗集料原尺寸大于（或細(xì)集料大于），但經(jīng)水浸洗、手捏后小于（細(xì)集料小于）的顆粒含量。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)五、粗集料的技術(shù)性質(zhì) 物理性質(zhì)（）物理常數(shù)。在計(jì)算粗集料的物理常數(shù)時(shí)，不僅要考慮到粗集料粒料中的孔隙（開口孔隙或閉口孔隙），還要考慮顆粒間的空隙。1)表觀密度。粗集料的表觀密度簡稱為視密度，是在規(guī)定條件(1055）烘干至恒重下，單位表觀體積（包括集料

32、礦質(zhì)實(shí)體和閉口孔隙的體積）的質(zhì)量。粗集料表觀密度用表示，按式(1-11)計(jì)算。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)粗集料表觀密度的測(cè)定方法按我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定，采用網(wǎng)籃法。）毛體積密度。粗集料的毛體積密度是指在規(guī)定條件下，烘干巖石礦質(zhì)實(shí)體包括孔隙（閉口、開口孔隙）體積在內(nèi)的單位毛體積的質(zhì)量。根據(jù)巖石含水狀態(tài)，毛體積密度可分為干密度、飽和密度及天然密度，用 表示，按式（-）計(jì)算。粗集料毛體積密度的測(cè)定方法是將已知質(zhì)量的干燥粗集料經(jīng)飽水后，用濕毛巾擦干而求得飽和面干質(zhì)量。然后用排水法求得水中的體積，即求得粗集料毛體積密度。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)）堆積密度

33、。粗集料堆積密度根據(jù)堆積方法的不同可分為堆積密度、振實(shí)密度和搗實(shí)密度。該密度是指烘干集料顆粒礦質(zhì)實(shí)體的單位體積（包括集料顆粒間空隙體積、集料礦質(zhì)實(shí)體及其閉口、開口孔隙體積）的質(zhì)量，按式（-）計(jì)算。）空隙率?？障堵适侵复旨显谀撤N堆積狀態(tài)下的空隙體積（含開口孔隙）占粗集料總體積的百分率，按式（-）計(jì)算。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)將式（-）和式（-）代入式（-），則空隙率可用式（-）計(jì)算。）粗集料的骨架間隙率。粗集料的骨架間隙率通常指 以上粗集料顆粒間的空隙體積的百分含量，由式（-）計(jì)算。粗集料骨架間隙率的大小用于確定混合料中細(xì)集料和結(jié)合料的數(shù)量，并評(píng)價(jià)集料的骨架結(jié)構(gòu)。上一頁下一頁

34、返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)(2)級(jí)配。級(jí)配是指粗集料中各種粒徑顆粒的搭配比例或分布情況。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，級(jí)配設(shè)計(jì)也是水泥混凝土和瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的重要組成部分。級(jí)配是通過篩分試驗(yàn)確定的。對(duì)水泥混凝土用粗集料，可采用干篩法篩分試驗(yàn)，對(duì)瀝青混合料及基層用粗集料，必須采用水洗法篩分試驗(yàn)。篩分試驗(yàn)就是將粗集料經(jīng)過一系列篩孔尺寸的標(biāo)準(zhǔn)篩（標(biāo)準(zhǔn)篩為方孔篩，篩孔尺寸依次為70 、63、53 、37.5、31.5、26.5、19、16、13.2、9.5、4.75、上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)2.36、1.18、0.6、0.3、0.15

35、、0.075），測(cè)出各個(gè)篩上的篩余量，根據(jù)集料試樣的質(zhì)量與存留在各篩孔上的集料質(zhì)量，就可求得一系列與集料級(jí)配有關(guān)的參數(shù)分計(jì)篩余百分率；累計(jì)篩余百分率；通過百分率。粗集料的篩分試驗(yàn)中采用的標(biāo)準(zhǔn)套篩尺寸范圍及試樣質(zhì)量與細(xì)集料篩分試驗(yàn)有所不同，但級(jí)配參數(shù)的計(jì)算方法與細(xì)集料的相同，詳見“細(xì)集料的技術(shù)性質(zhì)”內(nèi)容。（）堅(jiān)固性。對(duì)已軋制的碎石或天然卵石，亦可采用規(guī)定級(jí)配的粒級(jí)集料，按我國現(xiàn)行試驗(yàn)規(guī)程公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程選取規(guī)定數(shù)量，分別裝在金屬網(wǎng)籃浸入飽和硫酸鈉溶液中進(jìn)行干濕循環(huán)試驗(yàn)。經(jīng)次循環(huán)后，觀察其表面破壞情況，并用質(zhì)量損失百分率來計(jì)算其堅(jiān)固性（也稱安定性）。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)

36、力學(xué)性質(zhì)在結(jié)構(gòu)層或混合料中，粗集料起骨架作用，應(yīng)具備一定的強(qiáng)度、耐磨、抗磨耗和抗沖擊性能等，這些性能用壓碎值、磨光值、磨耗值和沖擊值等指標(biāo)表示。（）壓碎值。壓碎值是指按規(guī)定的方法測(cè)得石料抵抗壓碎的能力，也是集料強(qiáng)度的相對(duì)指標(biāo)，用以鑒定集料品質(zhì)及評(píng)價(jià)其在公路工程中的適用性。壓碎值是對(duì)石料的標(biāo)準(zhǔn)試樣在標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行加荷，測(cè)試石料被壓碎后，標(biāo)準(zhǔn)篩上篩余質(zhì)量的百分率。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)按我國現(xiàn)行試驗(yàn)規(guī)程公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程的規(guī)定，粗集料壓碎值試驗(yàn)是將 集料試樣裝入壓碎值測(cè)定儀的金屬筒內(nèi)，放在壓力機(jī)上，在左右時(shí)間內(nèi)均勻地加荷至，穩(wěn)壓然后卸載，稱其通過 篩孔的篩余質(zhì)量，按式（-）計(jì)

37、算：（）磨光值（犘犛犞）。磨光值是反映石料抵抗輪胎磨光作用能力的指標(biāo)，它是采用加速磨光機(jī)磨光石料，并用擺式摩擦系數(shù)測(cè)定儀測(cè)得的磨光后集料的摩擦系數(shù)。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)用高磨光值的石料來鋪筑道路路面表層，可以提高路表的抗滑能力，保障車輛的安全行駛。試驗(yàn)測(cè)出的磨光值以犘犛犞表示，該值越大，表明集料的抗磨光性能越好。（）沖擊值（AIV）。沖擊值反映石料抵抗多次連續(xù)重復(fù)沖擊荷載作用的能力，可采用沖擊試驗(yàn)儀測(cè)定。沖擊試驗(yàn)方法是選取粒徑9.513.2 的集料試樣，用金屬量筒分三次搗實(shí)的方法確定試驗(yàn)用集料數(shù)量，將集料裝于沖擊值試驗(yàn)儀的盛樣器中，用搗實(shí)桿搗實(shí)次使其初步壓實(shí)，然后用質(zhì)量為

38、(13.750.05)的沖擊錘，沿導(dǎo)桿自(3805) 處自由落下錘擊集料并連續(xù)錘擊次，每次錘擊間隔時(shí)間不少于。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)將試驗(yàn)后的集料用 的篩子篩分并稱量，按式（-）計(jì)算：（）磨耗值（AAV）。磨耗值用于確定石料抵抗表面磨損的能力。我國現(xiàn)行試驗(yàn)規(guī)程公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程中采用道端磨耗試驗(yàn)機(jī)來測(cè)定集料磨耗值。其方法是選取粒徑為 的洗凈集料試樣，單層緊排于兩個(gè)試模內(nèi)（不少于粒），然后排砂并用環(huán)氧樹脂砂漿填充密實(shí)。經(jīng)養(yǎng)護(hù)，拆模取出試件，準(zhǔn)確稱出試件質(zhì)量，試件、托盤和配重總質(zhì)量為（）。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)將試件安裝在道端磨耗試驗(yàn)機(jī)的托盤上，道端磨耗試

39、驗(yàn)機(jī)的磨盤以的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，磨轉(zhuǎn)后，取出試件，刷凈殘砂，準(zhǔn)確稱出試件質(zhì)量。其磨耗值按式（-）計(jì)算：六、細(xì)集料的技術(shù)性質(zhì)在工程中應(yīng)用較多的細(xì)集料是砂。砂按來源分為兩類：一類為天然砂，它是由自然風(fēng)化、水流沖刷、堆積形成的粒徑小于 的巖石顆粒，按存在環(huán)境分河砂、山砂和海砂。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)河砂顆粒表面圓滑，比較潔凈，質(zhì)地較好，產(chǎn)源廣；山砂顆粒表面粗糙有棱角，含泥量和含有機(jī)雜質(zhì)多；海砂雖然具有河砂的特點(diǎn)，但因在海中，所以?；煊胸悮?、碎片和鹽分等有害雜質(zhì)。一般工程中多使用河砂，在缺乏河砂的地區(qū)，也可采用山砂或海砂，但在使用時(shí)必須按規(guī)定做技術(shù)檢驗(yàn)。另一類為人工砂，它是經(jīng)人為加工處理得

40、到的符合規(guī)格要求的細(xì)集料，通常指巖石加工過程中采取真空抽吸等方法除去大部分土和細(xì)粉或?qū)⑹妓吹玫降臐崈舻募?xì)集料（機(jī)制砂、礦渣砂和煅燒砂都屬于人工砂）。其表面多棱角，較潔凈，但造價(jià)較高，如無特殊情況，多不采用這種砂。細(xì)集料技術(shù)性質(zhì)主要包括物理常數(shù)、顆粒級(jí)配和粗度。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì) 物理常數(shù)細(xì)集料的物理常數(shù)主要有表觀密度、堆積密度和空隙率等，各常數(shù)的含義與粗集料的完全相同，具體數(shù)值可通過試驗(yàn)測(cè)定。 顆粒級(jí)配在水泥混凝土或?yàn)r青混合料中，所用集料顆粒的粒徑尺寸范圍較大，而天然或人工軋制的一種集料往往僅由幾種粒徑尺寸的顆粒組成，難以滿足工程對(duì)某一混合料的目標(biāo)設(shè)計(jì)級(jí)配范圍的要求

41、，因此需要將兩種或兩種以上的集料配合使用。確定幾種集料混合時(shí)各自比例的過程就是混合料的組成設(shè)計(jì)，進(jìn)行混合料組成設(shè)計(jì)，必須首先明確目標(biāo)級(jí)配范圍，為此應(yīng)先掌握級(jí)配組成對(duì)礦料技術(shù)性能的影響。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)級(jí)配是集料各級(jí)粒徑顆粒的分配情況，砂的級(jí)配可通過篩分試驗(yàn)確定。對(duì)水泥混凝土用細(xì)集料可采用干篩法，如果需要也可采用水洗法篩分；對(duì)瀝青混合料及基層用細(xì)集料必須用水洗法篩分。采用標(biāo)準(zhǔn)套篩對(duì)集料進(jìn)行過篩分析，以確定集料粗細(xì)顆粒的分布即級(jí)配，也即所謂的篩分試驗(yàn)。篩分試驗(yàn)是將預(yù)先通過 篩（水泥混凝土用天然砂）或 篩（瀝青路面及基層用的天然砂、石屑、機(jī)制砂等）的試樣，稱?。╩1）置于一

42、套孔徑為4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15、0.075 的方孔篩上，分別求出試樣存留在各篩上的質(zhì)量，即篩余量，然后按下述方式計(jì)算其有關(guān)級(jí)配參數(shù)。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)在篩分試驗(yàn)中，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ai、累計(jì)篩余百分率Ai、通過百分率Pi。）分計(jì)篩余百分率ai是指某號(hào)篩上的篩余質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分率，精確至，按式（-）計(jì)算。）累計(jì)篩余百分率Ai是指某號(hào)篩的分計(jì)篩余百分率和大于該號(hào)篩的各篩分計(jì)篩余百分率之總和，可按式（-）求得。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)）通過百分率Pi是指通過某號(hào)篩的試樣質(zhì)量占試樣總

43、質(zhì)量的百分率，即與某號(hào)篩累計(jì)篩余百分率之差，按式（-）求得。 粗度粗度是評(píng)價(jià)細(xì)集料粗細(xì)程度的一種指標(biāo)，通常用細(xì)度模數(shù)表示。細(xì)度模數(shù)是細(xì)集料篩分試驗(yàn)中各號(hào)篩上的累計(jì)篩余百分率之和，按式（-）計(jì)算（以水泥混凝土用細(xì)集料為例）。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)七、冶金礦渣集料冶金礦渣是在冶金生產(chǎn)過程中由礦石、燃料及助熔劑中易熔硅酸巖化合而成的副產(chǎn)品。冶金礦渣分為黑色金屬冶金礦渣與有色金屬冶金礦渣兩大類。黑色金屬冶金礦渣又分為高爐重礦渣和鋼渣兩類。這些冶金礦渣從熔爐排出后，在空氣中自然冷卻，形成堅(jiān)硬材料，是一種很好的路用材料。它可作為基層材料，又可作為修筑水泥混凝土或?yàn)r青混凝土路面用的集料。

44、 礦渣的化學(xué)成分和礦物組成礦渣化學(xué)成分隨礦物成分、燃料、助熔劑及熔化金屬的化學(xué)成分的不同而變化。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)其主要化學(xué)成分為、及少量、 等，根據(jù)化學(xué)成分采用堿度（或酸度）作為礦渣分類基礎(chǔ)。堿性氧化物：、。酸性氧化物：、。中性成分：、。兩面性氧化物：，此氧化物遇堿時(shí)起弱酸作用，而遇酸則起弱堿作用。礦渣的酸性和堿性可用下列模數(shù)表示：上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì)堿性礦渣酸性礦渣中性礦渣 礦渣的物理力學(xué)性質(zhì)礦渣的密度與礦物成分有關(guān)，一般為。礦渣的堆積密度在以上，空隙率大多在以下，耐凍性（或堅(jiān)固性）一般均能符合路用要求。上一頁下一頁返回第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性

45、質(zhì)礦渣力學(xué)強(qiáng)度一般均較高，其強(qiáng)度與空隙率有關(guān)。通常極限抗壓強(qiáng)度在以上，高者可達(dá)，相當(dāng)于石灰?guī)r至花崗石的強(qiáng)度。其他性能如壓碎值、沖擊值、磨光值等均能符合路用石料的要求。上一頁返回第二節(jié)礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)所謂的礦質(zhì)混合料，就是能夠滿足級(jí)配要求的各種粒徑材料的集合體，簡稱礦料。道路與橋梁用砂石材料，大多數(shù)是以礦質(zhì)混合料的形式與各種結(jié)合料（如水泥或?yàn)r青等）組成混合料使用。要使水泥混凝土和瀝青混合料具備優(yōu)良的路用性能，除各種礦質(zhì)集料的技術(shù)性質(zhì)應(yīng)符合技術(shù)要求外，礦質(zhì)混合料還必須滿足最小空隙率和最大摩擦力的基本要求。 最小空隙率不同粒徑的各級(jí)礦質(zhì)集料按一定比例搭配，使其組成一種具有最大密實(shí)度（最小空隙率）

46、的礦質(zhì)混合料。 最大摩擦力下一頁返回第二節(jié)礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)各級(jí)礦質(zhì)集料在進(jìn)行比例搭配時(shí)，應(yīng)使各級(jí)集料緊密排列，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。為達(dá)到上述要求，必須對(duì)礦質(zhì)混合料進(jìn)行組成設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括：（）級(jí)配理論和級(jí)配范圍的確定。（）基本組成的設(shè)計(jì)方法。一、礦質(zhì)混合料的級(jí)配理論 級(jí)配類型粗細(xì)不同的粒徑按照一定的比例組合搭配在一起，以達(dá)到較高的密實(shí)程度，根據(jù)搭配組成的結(jié)果，可得到以下幾種不同級(jí)配形式。上一頁下一頁返回第二節(jié)礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)（）連續(xù)級(jí)配。連續(xù)級(jí)配是某一礦料在標(biāo)準(zhǔn)套篩中進(jìn)行篩分后，礦料的顆粒由大到小連續(xù)分布，每一級(jí)都占有適當(dāng)?shù)谋壤＿@種由大到小逐級(jí)粒徑都有，并按

47、比例互相搭配組成的礦質(zhì)混合料，稱為連續(xù)級(jí)配混合料。（）間斷級(jí)配。在礦料顆粒分布的整個(gè)區(qū)間里，從中間剔除一個(gè)或連續(xù)幾個(gè)粒級(jí)，形成一種不連續(xù)的級(jí)配，稱為間斷級(jí)配。圖-為連續(xù)級(jí)配和間斷級(jí)配的比較圖。（）連續(xù)開級(jí)配。整個(gè)礦料顆粒分布范圍較窄，從最大粒徑到最小粒徑僅在數(shù)個(gè)粒級(jí)上以連續(xù)的形式出現(xiàn)，形成所謂的連續(xù)開級(jí)配。 級(jí)配理論上一頁下一頁返回第二節(jié)礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)（）富勒（）理論。富勒根據(jù)試驗(yàn)提出一種理想級(jí)配，如圖-所示，他認(rèn)為，級(jí)配曲線越接近拋物線時(shí)，則其密度越大。因此，當(dāng)級(jí)配曲線為拋物線時(shí)，為最大密度曲線，最大密度曲線方程可表示為： 。當(dāng)粒徑d等于最大粒徑D時(shí)，礦質(zhì)混合料的通過率等于，將 P2=

48、kd代入，則對(duì)任意一級(jí)粒徑d的通過率P可求得：（）泰波（）理論。泰波認(rèn)為：富勒曲線是一種理想曲線，實(shí)際礦料的級(jí)配應(yīng)允許有一定的波動(dòng)范圍，故將富勒最大密度曲線改為n次冪的通式，即：上一頁下一頁返回第二節(jié)礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)根據(jù)試驗(yàn)，n時(shí)，礦質(zhì)混合料具有較好的密實(shí)度，泰波級(jí)配曲線范圍如圖-所示。泰波理論可用來解決連續(xù)級(jí)配的級(jí)配范圍問題，故具有很大的實(shí)用意義。（）魏矛斯（）粒子干涉理論。魏矛斯提出的粒子干涉理論認(rèn)為，顆粒之間的空隙，應(yīng)由次一級(jí)顆粒所填充；其所余空隙又為再次一級(jí)顆粒所填充，但填隙的顆粒不得大于其間隙的距離，否則大小顆粒粒子之間勢(shì)必發(fā)生干涉現(xiàn)象，如圖-所示。為避免干涉，大小粒子之間應(yīng)按一

49、定比例分配。從臨界干涉的情況下可推導(dǎo)出前分級(jí)粒度的間隙距離的計(jì)算公式（-）。上一頁下一頁返回第二節(jié)礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)目前用于計(jì)算連續(xù)級(jí)配的理論有富勒理論、泰波理論；計(jì)算間斷級(jí)配的理論只有魏矛斯理論。二、級(jí)配曲線范圍的繪制為了直觀形象地表示礦料各粒徑的顆粒分布狀況，常常采用級(jí)配曲線的方式來描述礦料級(jí)配。做法是以通過量的百分率為縱坐標(biāo)，篩孔尺寸（也表示礦料不同顆粒的粒徑）為橫坐標(biāo)，將各篩上的通過量繪制在坐標(biāo)圖中，然后用曲線將各點(diǎn)連接起來，成為所謂的級(jí)配曲線。上一頁下一頁返回第二節(jié)礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)由于標(biāo)準(zhǔn)套篩的篩孔分布是按遞減的方式設(shè)置，在描繪橫坐標(biāo)的篩孔位置時(shí)，造成前疏后密的問題，以致到小孔

50、徑時(shí)無法清楚地確定其位置。所以在繪制級(jí)配曲線的橫坐標(biāo)時(shí)采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)（而相應(yīng)縱坐標(biāo)上的通過量仍采用常坐標(biāo)），以方便級(jí)配曲線圖的繪制。我國沿用半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系統(tǒng)繪制級(jí)配范圍曲線的方法，首先要按對(duì)數(shù)計(jì)算出各種顆粒粒徑（篩孔尺寸）在橫坐標(biāo)軸上的位置，而表示通過百分率的縱坐標(biāo)則按普通算術(shù)坐標(biāo)繪制。繪制好橫、縱坐標(biāo)后，將計(jì)算所得的各顆粒粒徑（di）的通過百分率（Pi）繪制在坐標(biāo)圖上，再將確定的各點(diǎn)連接為光滑的曲線。以n1、n2示例繪制的級(jí)配范圍曲線如圖-所示。上一頁下一頁返回第二節(jié)礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)在兩個(gè)指數(shù)（ n1和n2 ）之間所包括的范圍即為級(jí)配范圍（通常用加繪陰影表示）。三、礦質(zhì)混合料配合比設(shè)計(jì)方法礦

51、質(zhì)混合料配合比設(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)（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)格集料在合成礦料中所占有比例的操作過程。常用的設(shè)計(jì)方法有試算法、圖解法（修正平衡面積法）。兩種方法各有特點(diǎn)，前者操作簡便、快捷，但要熟練掌握級(jí)配參數(shù)的含義，適用于三種以內(nèi)的礦料設(shè)計(jì)；后者簡單易掌握，適用于多種礦料設(shè)計(jì)，但操作稍顯麻煩。上一頁下一頁返回第二節(jié)礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)不管采用哪種方法，首先必須具備兩項(xiàng)已知條件：（）各種集料的篩分結(jié)果。（）按技術(shù)規(guī)范（或理論級(jí)配）要求礦質(zhì)混合料的級(jí)配范圍。 試算法設(shè)計(jì)步驟（）建立基本計(jì)算方程。（）基本假設(shè)。在礦質(zhì)混合料中，假定混合料

52、中某一級(jí)粒徑的顆粒僅由三種集料中的一種集料來提供，而其他兩種集料中不含有這一粒徑的顆粒，此時(shí)這兩種集料相應(yīng)的分計(jì)篩余百分率為。（）計(jì)算。上一頁下一頁返回第二節(jié)礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)（）校核調(diào)整。對(duì)以上計(jì)算得到的各集料的比例（配合比）進(jìn)行驗(yàn)算，如得到的合成級(jí)配不在所要求的級(jí)配范圍，應(yīng)調(diào)整初步配合比重新驗(yàn)算，直到滿足級(jí)配要求為止。如經(jīng)數(shù)次調(diào)整仍不能達(dá)到要求，可摻加單粒級(jí)集料或調(diào)換其他集料。 圖解法設(shè)計(jì)步驟（）準(zhǔn)備工作。對(duì)所使用的各集料進(jìn)行篩分，并計(jì)算出各自的通過百分率。明確設(shè)計(jì)級(jí)配要求的級(jí)配范圍，并計(jì)算出該要求級(jí)配范圍的中值。（）繪制框圖。按比例（通常縱橫邊各為 和）繪制一矩形框圖，從左下向右上引對(duì)

53、角線OO作為合成級(jí)配的中值，如圖-所示。上一頁下一頁返回第二節(jié)礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)按常數(shù)標(biāo)尺在縱坐標(biāo)上標(biāo)出通過量百分率刻度，橫坐標(biāo)表示篩孔位置，而各篩孔的具體位置則根據(jù)合成級(jí)配要求的通過百分率中值，在縱坐標(biāo)上找出該值的位置，然后從縱坐標(biāo)引平行線與對(duì)角線相交，再從交點(diǎn)處向下作垂線，垂線與橫坐標(biāo)的相交點(diǎn)即為各篩孔相應(yīng)位置。（）確定各集料用量。將參與級(jí)配合成的各集料的通過量繪制在框圖中，用折線的形式連成級(jí)配曲線。以四種集料進(jìn)行級(jí)配合成為例，如圖-所示。根據(jù)框圖中相鄰兩條曲線的關(guān)系，確定各集料在混合料中的摻配比例。）重疊關(guān)系。）相接關(guān)系。上一頁下一頁返回第二節(jié)礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)）分離關(guān)系。可以說，框

54、圖中相鄰集料級(jí)配曲線的關(guān)系只可能是這三種情況，但實(shí)際操作過程中以第一種關(guān)系即重疊關(guān)系最為常見。（）合成級(jí)配的計(jì)算與校核與試算法相同，根據(jù)圖解過程求得的各集料用量比例，計(jì)算出合成級(jí)配的結(jié)果。當(dāng)合成級(jí)配超出級(jí)配范圍時(shí)，說明圖解法得到的比例不很合適，所以要調(diào)整各集料的用量，直到滿足設(shè)計(jì)級(jí)配的要求為止。上一頁返回表1-1常見造巖礦物返回表1-2巖石的分類返回表1-3路橋工程中常用巖石類型返回表1-4酸堿性石料返回圖1-1巖石組成部分的質(zhì)量與體積關(guān)系示意圖返回表1-5道路工程石料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)返回圖1-2連續(xù)級(jí)配和間斷級(jí)配的比較圖返回圖1-3富勒理想級(jí)配曲線返回圖1-4泰波級(jí)配曲線范圍圖返回圖1-5魏矛斯粒子

55、干涉理論模式返回圖1-6級(jí)配范圍曲線返回圖1-7設(shè)計(jì)級(jí)配范圍中值返回圖1-8圖解法用圖返回第二章 石灰和水泥第一節(jié) 石灰第二節(jié) 硅酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥第三節(jié) 摻混合材料的硅酸鹽水泥第四節(jié) 其他品種水泥返回第二章 石灰和水泥在建筑上，材料與水拌合后的漿體，經(jīng)過一系列的物理、化學(xué)作用后，由液體或膏狀體變?yōu)閳?jiān)硬的固體，同時(shí)可將砂、石、磚、砌塊等散?；驂K狀材料膠結(jié)成整體并具有一定機(jī)械強(qiáng)度，這樣的材料稱為膠凝材料。膠凝材料品種繁多，按化學(xué)成分可分為有機(jī)膠凝材料和無機(jī)膠凝材料兩大類，其中無機(jī)膠凝材料按硬化條件又可分為水硬性和氣硬性兩類，如圖2-1所示。下一頁返回第二章 石灰和水泥所謂氣硬性膠凝材料，是

56、指材料與水拌合后的漿體只能在空氣中硬化并保持和繼續(xù)提高其強(qiáng)度的膠凝材料，其耐水性差，已硬化并具有強(qiáng)度的制品在水的長期作用下，強(qiáng)度會(huì)顯著下降以致破壞。水硬性膠凝材料是指材料與水拌合后的漿體不僅能在空氣中硬化，而且能更好地在水中硬化并保持和繼續(xù)提高其強(qiáng)度的膠凝材料，其耐水性強(qiáng)。上一頁返回第一節(jié) 石灰石灰(圖2-2)是建筑上使用較早的礦物膠凝材料之一。由于其來源廣泛，生產(chǎn)工藝簡單，成本低廉，膠結(jié)性能好，至今仍廣泛應(yīng)用在建筑中。一、石灰的生產(chǎn)生產(chǎn)石灰的主要原料是以碳酸鈣為主要成分的巖石（如石灰石、白云石），以及化工副產(chǎn)品如碳化鈣制取乙炔時(shí)產(chǎn)生的電石渣，其主要成分是氫氧化鈣，即消石灰（又稱熟石灰）。高溫

57、煅燒碳酸鈣時(shí)，應(yīng)盡可能分解和排除二氧化碳，而主要得到氧化鈣。其化學(xué)反應(yīng)式為：下一頁返回第一節(jié) 石灰煅燒過程對(duì)石灰質(zhì)量有很大影響。溫度較低或尺寸過大時(shí)， 尚未分解，表觀密度大，產(chǎn)生不熟化的欠火石灰，欠火石灰中 含量低，降低了其質(zhì)量等級(jí)和石灰的利用率；溫度過高或煅燒時(shí)間過長時(shí)，分解出的與原料中的 和 等雜質(zhì)熔結(jié)，產(chǎn)生熟化很慢的過火石灰。過火石灰用于工程上，其細(xì)小顆粒會(huì)在硬化的砂漿中吸收水分，發(fā)生水化反應(yīng)而體積膨脹，引起局部鼓泡或脫落，影響工程質(zhì)量。二、石灰的熟化與硬化 熟化上一頁下一頁返回第一節(jié) 石灰塊狀生石灰在使用前都要加水熟化（又稱消解）成熟石灰（又稱消石灰）。其反應(yīng)式為：生石灰在熟化過程中體

58、積膨脹倍，并放出大量的熱。石灰熟化的方法主要分為制石灰膏和制消石灰粉。（）制石灰膏。在化灰池中加大量水，熟化成石灰乳，熟化的氫氧化鈣經(jīng)網(wǎng)篩過濾（除渣）流入儲(chǔ)灰池，在儲(chǔ)灰池中沉淀成膏狀材料，即石灰膏。為保證石灰膏充分熟化，必須在儲(chǔ)灰池中儲(chǔ)存以上，同時(shí)，石灰膏上應(yīng)保留一層水，避免石灰膏與空氣接觸而導(dǎo)致碳化，這一過程稱為“陳伏”。上一頁下一頁返回第一節(jié) 石灰否則，未熟化的石灰顆粒在抹面后吸收空氣中的水分繼續(xù)熟化，體積膨脹，致使墻面隆起、開裂。石灰膏可用來拌制砌筑砂漿、抹面砂漿。（）制消石灰粉。將生石灰淋以適當(dāng)?shù)乃獬蓺溲趸}，再經(jīng)磨細(xì)、篩分而得干粉，即為消石灰粉或熟石灰粉。消石灰粉也需放置一段時(shí)

59、間，待進(jìn)一步熟化后使用。由于其熟化未必充分，不宜直接用于拌制砂漿、灰漿。消石灰粉可用于拌制灰土、三合土。 硬化石灰漿在空氣中的硬化是兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行的物理變化過程和化學(xué)反應(yīng)過程。上一頁下一頁返回第一節(jié) 石灰（）干燥過程和結(jié)晶過程。石灰膏中的游離水分一部分蒸發(fā)掉，一部分被砌體吸收。氫氧化鈣從過飽和溶液中結(jié)晶析出，晶體顆粒相互靠攏粘緊，強(qiáng)度隨之提高。（）碳化過程。石灰膏體表面的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣，不溶于水的碳酸鈣由于水分的蒸發(fā)而逐漸結(jié)晶。其反應(yīng)式為：碳化過程是從膏體表層開始逐漸深入到內(nèi)部，但表層生成的碳酸鈣結(jié)晶阻礙了二氧化碳的深入，也影響了內(nèi)部水分的蒸發(fā)，所以碳化過程長時(shí)間，只限

60、于表面。氫氧化鈣的結(jié)晶作用則主要發(fā)生在內(nèi)部。上一頁下一頁返回第一節(jié) 石灰三、石灰的分類 按化學(xué)成分（含量）分在石灰的原料中，除主要成分碳酸鈣外，常含有碳酸鎂。煅燒過程中，碳酸鎂分解成氧化鎂，存在于石灰中。根據(jù)氧化鎂含量多少，分為鈣質(zhì)、鎂質(zhì)，見表-。鎂質(zhì)石灰熟化較慢，但硬化后強(qiáng)度稍高，用于建筑工程中的多為鈣質(zhì)石灰。 按熟化速度分快熟石灰：熟化速度在以內(nèi)。中熟石灰：熟化速度在。上一頁下一頁返回第一節(jié) 石灰慢熟石灰：熟化速度在以上。 根據(jù)成品加工方法不同分建筑生石灰：由原料在低于燒結(jié)溫度下而得到的白色原產(chǎn)品（主要成分為）。建筑生石灰粉：以建筑生石灰為原料，經(jīng)研磨制得的生石灰粉（主要成分為）。建筑消石