任務(wù)1-1-2：集料性能及試驗(yàn)

《道路建筑材料》課程建設(shè)組

集料性能及試驗(yàn)

任務(wù)1-1-2：學(xué)習(xí)目標(biāo)認(rèn)識(shí)集料

粗集料技術(shù)性質(zhì)檢測(cè)細(xì)集料技術(shù)性質(zhì)檢測(cè)訓(xùn)練項(xiàng)目粗集料技術(shù)性質(zhì)檢測(cè)

細(xì)集料技術(shù)性質(zhì)檢測(cè)粗集料密度試驗(yàn)粗集料篩分試驗(yàn)粗集料吸水率試驗(yàn)粗集料壓碎值試驗(yàn)細(xì)集料篩分試驗(yàn)細(xì)集料表觀密度試驗(yàn)細(xì)集料堆積密度及緊裝密度試驗(yàn)

砂石材料源自巖石，其使用與巖石的性能息息相關(guān)。

砂石材料天然巖石人工軋制的集料工業(yè)冶金礦渣等力學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)物理性質(zhì)巖石的技術(shù)性質(zhì)物理性質(zhì)物理常數(shù)吸水性抗凍性真實(shí)密度毛體積密度孔隙率吸水率飽水率天然巖石1．物理常數(shù)1）巖石的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)：主要由礦物實(shí)體和孔隙（包括開口孔隙和閉口孔隙）組成。2）常用指標(biāo)：①真實(shí)密度

巖石在規(guī)定條件（105℃±5℃下烘干至恒重，溫度20℃±2℃）下，烘干巖石礦質(zhì)實(shí)體單位體積的質(zhì)量。②毛體積密度在規(guī)定條件下，巖石（包括孔隙在內(nèi)）的單位體積的質(zhì)量。根據(jù)巖石含水狀態(tài)，分為干密度、飽和密度和天然密度。

③孔隙率孔隙體積占巖石總體積的百分率。天然巖石2．吸水性是指巖石在規(guī)定條件下吸水的能力，采用吸水率和飽和吸水率兩項(xiàng)指標(biāo)來表征。吸水率與飽和吸水率的不同之處？①吸水率是在常溫常壓下采用自由吸水法測(cè)得的巖石試樣最大的吸水質(zhì)量與烘干巖石試樣質(zhì)量之比。②飽和吸水率則改采用煮沸法或真空抽氣法測(cè)得。③可用來判斷巖石的抗凍性和抗風(fēng)化等性能。天然巖石3．抗凍性指巖石在吸水飽和狀態(tài)下，抵抗多次凍融作用不顯著破壞、強(qiáng)度不嚴(yán)重降低的性質(zhì)。在寒冷地區(qū)，冬季月平均氣溫低于-15℃的重要工程，巖石吸水率大于0.5%時(shí)，需對(duì)巖石進(jìn)行抗凍性試驗(yàn)。巖石抗凍性試驗(yàn)通常采用直接凍融法，將吸水飽和試件在－15℃下凍結(jié)4h，再放入20±5℃水中融解4h，此為一次凍融循環(huán)。反復(fù)凍融至規(guī)定次數(shù)。判斷抗凍性的好壞：①外觀：無剝落、裂縫、分層及掉角現(xiàn)象；②質(zhì)量損失率不大于5%；③耐凍系數(shù)大于0.75。無條件進(jìn)行凍融試驗(yàn)，可采用堅(jiān)固性簡(jiǎn)易快速測(cè)定法。天然巖石二、力學(xué)性質(zhì)1．單軸抗壓強(qiáng)度：觀看《巖石單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)》錄像巖石標(biāo)準(zhǔn)試件（建筑地基：直徑50mm±2mm，高徑比為2:1的圓柱體；橋梁工程：邊長(zhǎng)70mm±2mm的立方體；路面工程：邊長(zhǎng)50mm±2mm的立方體或直徑和高均為50mm±2mm的圓柱體）經(jīng)吸水飽和，在單軸受壓并按規(guī)定的加載條件下，達(dá)到破壞時(shí)單位承壓面積所受到的力。天然巖石2）磨耗性：觀看《洛杉磯式磨耗試驗(yàn)》錄像洛杉磯式磨耗試驗(yàn)：將一定級(jí)配的巖石試樣5000g(m1)置于洛杉磯磨耗試驗(yàn)試驗(yàn)機(jī)中，同時(shí)加入鋼球12個(gè)（總質(zhì)量5000±50g）。以30~33r/min轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)500次，取出試樣過1.7mm方孔篩，用水洗凈篩上試樣烘干稱重(m2)。Q=(m1-m2)/m1×100天然巖石三、化學(xué)性質(zhì)巖石按SiO2的含量可分為：酸性石料（SiO2＞65%）；中性石料（SiO2為52%~65%）；堿性石料（SiO2＜52%）。天然巖石

集料的定義與用途集料是巖石類材料集料在土木工程中的應(yīng)用：水泥混凝土瀝青混凝土道路基礎(chǔ)鐵路道渣砂漿人工軋制的集料

集料的種類按照集料粒徑粗集料：粒徑大于4.75mm的巖石顆粒，如卵石、碎石細(xì)集料：粒徑小于4.75mm的巖石顆粒，如河砂、山砂、海砂按照集料的密度普通集料：堆積密度在1520—1680kg/m3的集料密度在2500～2700kg/m3輕集料：堆積密度＜1120kg/m3的集料密度在＜1000kg/m3重集料：堆積密度＞2080kg/m3的集料密度在3500～4000kg/m3

如陶粒、煅燒頁巖、膨脹蛭石、膨脹珍珠巖、泡沫塑料顆粒等。如鐵礦石、重晶石等。碎石卵石集料的種類學(xué)習(xí)情景一：選擇砂石材料普通集料輕集料重集料骨料的分類混凝土中集料的基本要求

具有良好的顆粒級(jí)配，使堆積空隙率小，顆?？偙缺砻娣e較小，以減少水泥漿用量；集料顆粒表面干凈，以保證與水泥漿有良好的粘結(jié)力；含有害雜質(zhì)少，不得含有影響水泥凝結(jié)硬化和后期混凝土耐久性的成分；具有足夠的強(qiáng)度和堅(jiān)固性，以保證起到骨架和傳力作用。

訓(xùn)練項(xiàng)目一：粗集料技術(shù)性質(zhì)檢測(cè)1.粗集料密度試驗(yàn)密度測(cè)量可用“排液法”直接測(cè)量粗集料顆粒的密度。直接測(cè)得的密度實(shí)際是集料的表觀密度，但由于粗集料的孔隙率小，將此法測(cè)得的密度為視密度—密度。大多數(shù)天然集料的視密度為2.4-3.0。堆積密度測(cè)量粗集料的堆積密度一般用固定體積法測(cè)量；砂用5升的體積的質(zhì)量確定；石用10升體積的質(zhì)量確定。集料堆積密度取決于顆粒粒徑與級(jí)配集料的質(zhì)量與體積的關(guān)系見圖所示：圖中：m——集料的總質(zhì)量（g）；M0——集料中礦質(zhì)實(shí)體質(zhì)量（g）；ms——集料中孔隙及空隙部分的質(zhì)量（g）；

V——集料的總體積（cm）；Vs——集料中礦質(zhì)實(shí)體的體積（cm）；Vn

——集料中閉口孔隙的體積（cm）；Vi

——集料中開口孔隙的體積（cm）；Vv

——集料中空隙的體積（cm）；V0

——集料中孔隙的體積（cm）；（1）表觀密度用吊籃法測(cè)定：1、試樣取料量由集料最大粒徑確定2、須做兩次平行試驗(yàn)3、平行試驗(yàn)容許誤差為0.02g/m34、試樣須浸水24h（2）毛體積密度（3）松方密度堆積密度振實(shí)密度用于水泥混凝土搗實(shí)密度用于瀝青混合料（4）空隙率訓(xùn)練項(xiàng)目一：粗集料技術(shù)性質(zhì)檢測(cè)2.粗集料篩分試驗(yàn)顆粒級(jí)配指的是大小粒徑的集料顆粒的互相搭配的比例情況——不同粒徑顆粒的分布。粗細(xì)程度指的是不同粒徑細(xì)集料混合在一起的總體粗細(xì)程度——平均粒徑大小。最大粒徑指的是粗集料公稱粒級(jí)的上限——允許最大值。訓(xùn)練項(xiàng)目一：粗集料技術(shù)性質(zhì)檢測(cè)2.粗集料篩分試驗(yàn)（1）篩分試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及取樣量公稱量大粒徑（mm）方孔756337.531.526.519169.54.75圓孔80634031.52520161051試樣質(zhì)量不少于（kg）108542.52110.5訓(xùn)練項(xiàng)目一：粗集料技術(shù)性質(zhì)檢測(cè)2.粗集料篩分試驗(yàn)

(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，再進(jìn)行篩分試驗(yàn)碎石標(biāo)準(zhǔn)篩訓(xùn)練項(xiàng)目一：粗集料技術(shù)性質(zhì)檢測(cè)（4）有關(guān)參數(shù)計(jì)算①通過0.075篩孔的集料含量②分計(jì)篩余百分率③累計(jì)篩余百分率④通過百分率訓(xùn)練項(xiàng)目一：粗集料技術(shù)性質(zhì)檢測(cè)2.粗集料篩分試驗(yàn)石子的級(jí)配有連續(xù)級(jí)配和間斷級(jí)配兩種：連續(xù)級(jí)配要求顆粒尺寸由大到小連續(xù)分級(jí)，每一級(jí)骨料都占有適當(dāng)比例，這種級(jí)配較好；間斷級(jí)配是人為地剔除骨料中的某些粒級(jí)，造成粒級(jí)的間斷，大粒徑骨料間的空隙由比其小幾倍的小粒徑顆粒填充，從而降低堆積空隙率。訓(xùn)練項(xiàng)目一：粗集料技術(shù)性質(zhì)檢測(cè)3.粗集料吸水率試驗(yàn)集料含水有四種狀態(tài)：完全干燥骨料表面及內(nèi)部完全不含水；氣干骨料表面完全不含水，而內(nèi)部可能含少量水；飽和面干骨料的表面干燥而顆粒內(nèi)部的孔隙含水飽和，此時(shí)的含水率為飽和面干吸水率；含水濕潤(rùn)骨料表面吸附水且濕潤(rùn)。含水狀態(tài)：

完全干燥氣干飽和面干含水濕潤(rùn)訓(xùn)練項(xiàng)目一：粗集料技術(shù)性質(zhì)檢測(cè)4.粗集料壓碎值試驗(yàn)壓碎指標(biāo)將氣干狀態(tài)下10~20mm的石子，按一定方法裝入特制的圓柱筒內(nèi)，在160~300s內(nèi)加荷至200kN，卸荷后稱取試樣質(zhì)量（G），然后用孔徑為2.5mm的篩進(jìn)行篩分，稱取試樣的篩余量（G1）。壓碎指標(biāo)=[(G-G1)/G]100%PP骨料顆粒壓碎值試驗(yàn)示意圖壓碎指標(biāo)儀

訓(xùn)練項(xiàng)目一：粗集料技術(shù)性質(zhì)檢測(cè)

5.粗集料磨光值（PSV）將集料試件用加速磨光機(jī)磨光，再以擺式摩擦系數(shù)測(cè)定儀測(cè)得磨光后集料的摩擦系數(shù)確定。6.集料沖擊值（AIV）：集料抵抗多次連續(xù)重復(fù)沖擊荷載作用的性能。將9.5~13.2mm的集料試樣分三次搗實(shí)裝入金屬筒，以確定集料數(shù)量（m）；再將集料裝于盛樣皿中，先初步搗實(shí)25次，然后用沖擊錘從380mm高處落下錘擊集料，連續(xù)15次，間隔時(shí)間不少于1s，試驗(yàn)后將集料過2.36mm篩，稱粉末質(zhì)量（m1）。

AIV=m1/m×100

訓(xùn)練項(xiàng)目一：粗集料技術(shù)性質(zhì)檢測(cè)

7.集料磨耗值（AAV）選9.5~13.2mm洗凈的集料試樣，單層排在試模內(nèi)（不少于24粒），排砂并用環(huán)氧樹脂砂漿填充密實(shí)，經(jīng)養(yǎng)護(hù)后脫模制成試件，稱其質(zhì)量（m1）。再將試件安裝在道瑞磨耗機(jī)附的托盤上，讓磨盤以28~30r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)均勻地向磨盤上灑布規(guī)定細(xì)度的石英砂，磨500圈后，稱試件質(zhì)量（m2）。

AAV=3(m1-m2)/ρs

ρs：集料表干密度。

訓(xùn)練項(xiàng)目二：細(xì)集料技術(shù)性質(zhì)檢測(cè)1.細(xì)集料篩分試驗(yàn)細(xì)度模數(shù)Mx細(xì)度模數(shù)表征砂的粗細(xì)程度，可以理解為質(zhì)均粒徑，由篩分法測(cè)定。細(xì)度模數(shù)越大，骨料越粗，根據(jù)細(xì)度模數(shù)將砂分為：細(xì)砂（2.2-1.6）；中砂（3.0-2.3）；粗砂（3.7-3.1）。級(jí)配曲線級(jí)配曲線表示不同粒徑砂的顆粒搭配情況；根據(jù)級(jí)配曲線分為三個(gè)區(qū)：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ；級(jí)配間接反映了砂顆粒的堆積密度。訓(xùn)練項(xiàng)目二：細(xì)集料技術(shù)性質(zhì)檢測(cè)1.細(xì)集料篩分試驗(yàn)砂子標(biāo)準(zhǔn)篩：9.504.752.361.180.600.300.15mm共七個(gè)孔徑的篩。方法：將500g烘干的砂子試洋由粗到細(xì)一次過篩，然后稱出余留在各個(gè)篩上的砂子質(zhì)量。計(jì)算：各個(gè)篩上的余量為分計(jì)篩余ai，各個(gè)篩及以上篩上的分計(jì)篩余的和為累計(jì)篩余Ai。則：累計(jì)篩余Ai=

ai

（i=1……i）然后用Ai作縱坐標(biāo)，篩孔尺寸作橫坐標(biāo)，繪制級(jí)配曲線。細(xì)度模數(shù)：Mx