道路工程材料课件.pptx

砂石材料 砂石材料分类★ 主要内容 ◇ 砂石材料的技术性能 ◇ 矿质混合料的级配理论 ◇ 矿质混合料配合比设计方法 ◇ 石料与集料在道路工程中的应用砂石材料分类☆按来源分类 ① 天然砂石材料：卵石、砾石、漂石；砂(海砂、河砂、山砂等)② 人工轧制的砂石料：块料、碎石集料③ 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① 石料② 集料：粗集料——粒径d＞4.75mm（ ＞2.36mm） 细集料——粒径d≤4.75mm（≤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⑴ 密度： ① 真实密度（真实体积 vs —矿物实体体积） ② 表观密度（表观体积 vs ＋ vn —含闭口孔隙） ③ 毛体积密度(毛体积 vs +vn+vi—闭口与开口孔隙)⑵ 孔隙率：石料体积组成示意图开口孔隙ViV0m0闭口孔隙VnMV矿物实体VsmS2）吸水性：材料吸入水分的能力① 吸水率：常温（20±2℃）、标准大气压（101.325kPa) ② 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 ①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 ② 坚固性法（硫酸钠Na2SO4结晶、体积涨大）1.2.1.2 力学性质1）抗压强度① 道路试件: 50×50×50 mm立方体 φ50×H50mm的圆柱体 图1-2 石料抗压强度试件 ② 桥梁试件:200×200×200 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① 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：m2——试验后2mm筛上烘干石料试样质量； m1——试验前烘干石料试样质量。 ② 搁板式（洛杉矶法）:试样为~5000g有级配的集料，加入钢球12个φ48mm，~5000g。转速30～33r/min，转500转 图1-4 搁板式磨耗仪图1-3 双筒式磨耗仪示意图 ① 耗时长达5h以上 ② 试件尺寸单一（50～75mm），与路用实际情况不符合 ③ 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① 省时：15min左右② 使石料受到更严峻的冲击、 剪切、摩擦作用，石料级差大③ 试样级配较符合路用状况石料的技术性质物理性质物理常数：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1.3.2 石料的技术标准1. 分类：按照成岩条件、风化程度等 ① 岩浆岩类（火成岩） ② 石灰岩类（沉积岩） ③ 砂岩与片麻岩类（变质岩） ④ 砾石岩（天然风化）2. 分级指标：饱水抗压强度和磨耗率 ① 最坚强 ② 坚强 ③ 中等坚强 ④ 较弱软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⑴ 密度：表观密度、毛体积密度、装填密度 装填密度 ① 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 ② 振实（紧装）密度——集料振摇方式装样 ③ 捣实密度——集料振摇方式装样⑵ 空隙率VG：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—Vn+Vi空隙：集料颗粒之间的空间—Vv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⑴ 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… ⑵ 筛分试验参数 ① 分计筛余百分率ai：某号筛上的筛余质量占试样总质量的百分率 ② 累计筛余百分率Ai：等于或大于某号筛上筛余质量之和占总质量的百分率 ③ 通过百分率Pi：通过某号筛的集料质量占试件总质量的百分率⑶ 级配曲线的绘制图1-10 级配曲线⑷ 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