岩石与集料

岩石与集料河南交通职业技术学院曹学禹一、物理性质二、力学性质三、化学性质第一节岩石的技术性质一、岩石的物理性质1.物理常数(1)真实密度测定方法：密度瓶法1)称取石粉m1=15g;2)注入试液至瓶的一半处;3)用煮沸法或真空抽气法排除气泡;4)加试液至满,称取质量m3;5)称瓶与试液合质量m2.wtmmmm3211tsSstVMVmρ(2)毛体积密度测定方法：量积法、蜡封法、水中称量法蜡封法测定步骤:(1)称出烘干石料的空气中质量ms;(2)封蜡;(3)称出封蜡石料的空气中质量m1;(4)称出封蜡石料的水中质量m2。VMVVVmρinssh1000VVn100)1(thn或石蜡s1水21shρmmρmmmρ(3)孔隙率2.吸水性（在规定条件下吸水的能力）1001mmmWa测定方法：自由吸水法1002smmmWa(2)饱水率：测定方法：煮沸法或真空抽气法(1)吸水率3.耐久性（抵抗大气自然因素作用的性能）(1)抗冻性：饱和状态下抵抗反复冻结和融化的能力测定方法：直接冻融法冻融后的质量损失：100sfsmmmL冻融系数：SfRRKf100121mmmQ(2)坚固性：经饱和硫酸钠溶液多次浸泡与烘干循环后，不发生显著破坏或强度降低的性能2、岩石的力学性质APR1.单轴抗压强度：划分岩石等级的主要依据。试件尺寸圆柱体：直径和高均为50±2mm立方体：边长为50±2mm路面工程桥梁工程：边长为70±2mm的立方体★每组试件6个，浸水时间48小时。100mmm121磨Q2.磨耗性：磨耗性是岩石抵抗撞击、剪切和摩擦等综合作用的性能。洛杉矶式磨耗试验(又称搁板式磨耗试验)3、岩石的化学性质根据SiO2的含量，岩石可分为：类型氧化硅含量（%）代表岩石亲水系数酸性石料＞65石英岩1.06中性石料52~65闪长岩—碱性石料＜52石灰岩0.79第二节粗集料一．集料分类（1）总分类：包括天然砂、人工砂、卵石、碎石，另有工业冶金矿渣。（2）根据集料形成的过程不同，分为卵石（又称砾石）和碎石；（3）根据粒径大小的不同，分为粗集料和细集料；二．粗细集料粒径的界限水泥混凝土用集料的粗细界限尺寸为4.75mm，沥青混合料用集料粗细界限尺寸为2.36mm。大于或等于该尺寸的颗粒为粗集料，余为细集料。三．最大粒径这是一个较为重要但又容易引起混淆的概念，集料的最大粒径这一概念由两个不同定义构成，即集料最大粒径和集料公称最大粒径。（1）集料最大粒径：指集料100%都要求通过的最小标准筛筛孔尺寸。（2）集料公称最大粒径:指集料可能全部通过或允许有少量不通过(一般容许筛余不超过10%)的最小标准筛筛孔尺寸。这两个定义涉及的粒径有着明显区别，通常集料公称最大粒径比最大粒径要小一个粒级。四、粗集料的技术性质1.物理性质①表观密度(视密度)：在规定条件(105±5℃烘干至恒重)下．单位表观体积(包括矿质实体和闭口孔隙体积)的质量。nss表观VVmρ②毛体积密度：在规定的条件下，单位毛体积(包括矿质实体、闭口孔隙和开口孔隙)的质量。inss毛体积VVVmρ③堆积密度：单位体积（含物质颗粒固体及其闭口、开口孔隙体积及颗粒间隙体积）物质颗粒的质量。堆积密度包括自然堆积状态、振实状态和捣实下的堆积密度。Vniss堆积VVVVmρ④表干密度：单位体积（包括材料的实体矿物成分及其闭口孔隙、开口孔隙等颗粒表面轮廓线所包围的毛体积）物质颗粒的饱和面干质量称为集料的表干密度（或饱和面干毛体积密度）nisf表干VVVmρma—烘干质量mw—水中质量mf—表干质量waa表观观相对密mmmγwff相对对密表mmmγ干wfa密度mmmγ毛体积相对集料的吸水率：试验一、粗集料密度及吸水率试验（网篮法）100mmmwaafx试验二、粗集料针片状颗粒检验水泥混凝土用粗集料—规准仪法沥青路面用粗集料—游标卡尺法最大长度为L最大宽度为w最大厚度为t3tLt＜w＜L2.粗集料的力学性质压碎值磨光值冲击值磨耗值（1）压碎值—石料抵抗压碎的能力取9.5～13.2mm的集料,约3000g，装入压碎值测定仪的钢质筒内，放在压力机上，在10min左右的时间均匀加荷至400kN，稳压5s后卸载，称取通过2.36mm筛孔的全部细料的质量，则碎石的压碎值为：式中：——集料的压碎值，%；——试验前试样的质量，g；——试验后通过2.36mm筛孔的细料质量，g。★粗集料的压碎值愈小，表示其抵抗压碎的能力愈强。10001mmQa（2）磨光值（PSV）—石料抵抗轮胎磨光作用的能力将9.5～13.2mm干净、干燥粗集料颗粒单层紧密地排列在试模之中，并用环氧树脂砂浆固定，制成试件，经养护后拆模；每种集料制备6～10块试件，从中挑出4个试件供2次平行试验用；将试件安装在加速磨光试验机上，先用30号金刚砂（粗砂）按规定方法用道路轮对试件磨蚀3h，再用280号金刚砂（细砂）磨蚀3h后停机；取出试件后，用摆式摩擦系数测定仪在一块试件上重复测定5次的读数平均值，即为集料的磨光值。★石料的磨光值愈高，表示其抗滑性愈好。(3)冲击值(AIV)—石料抵抗多次连续重复冲击荷载作用的能力。集料的冲击值试验采用尺寸为9.5～13.2mm的干燥集料颗粒，按标准方法分三层装入量筒中，每层用捣实杆按规定方法捣实25次；称取量筒中集料试样的质量；将称好质量的集料装入圆形钢筒中后置于冲击试验仪上，调整冲击锤（锤重13.75kg±0.05kg）高度，让冲击锤从380±5mm处自由落下，连续锤击集料15次，每次间隔不少于1s。将冲击试验后的集料用2.36mm筛筛分，分别称取保留在2.36mm筛上集料的质量和通过2.36mm筛的石屑质量。1002mmAIV（4）磨耗值—石料抵抗磨耗作用的能力测定方法洛杉矶法狄法尔法道瑞法洛杉矶法磨耗试验（又称搁板式磨耗试验）是测定标准条件下粗集料抵抗摩擦、撞击的能力。试验机是由一个内径为710mm，内侧长为510mm的圆筒和筒中的一个搁板所组成。试验用的试样是按一定规格组成的级配碎石，试样加入磨耗筒的同时，加入若干个钢球，磨耗筒以30～33r/min的转速旋转，在旋转时，由于搁板的作用，可将碎石和钢球带到高处落下。经旋转500转后，将碎石试样取出，用边长1.7mm的方孔筛筛去试样中的细屑，再用水洗净留在筛上的试样，烘至恒重并称其质量。洛杉矶磨耗试验100121mmmQ道瑞磨耗试验将9.5～13.2mm的集料颗粒以单层紧密排列在试模中，集料颗粒不得少于24粒。用环氧树脂砂浆填模成型，经养生后脱模制成试件。同种集料2个试件为一组。试件用金属托盘固定于道瑞磨耗试验机的圆平板上，按28～30r/min转速旋转100圈，旋转的同时连续不断地向磨盘上均匀地撒布规定细度的石英砂。停机后取下试件，观察有无异常现象，然后按相同方法再磨400圈，可分为4个100圈重复4次磨完，也可连续1次磨完，停机后，称取试件质量。smmAAV213第三节细集料级配—各级粒径颗粒的分配情况。一般通过筛分试验的方法确定。对于水泥混凝土用细集料可采用干筛法筛分；对于沥青混合料及基层用细集料必须采用水洗法筛分。干筛法筛分试验是将预先通过9.5mm孔径的干砂试样，称取500g，置于一套孔径分别为4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15mm的标准筛（方孔筛）上，摇筛后分别求出试样存留在各筛上的质量，然后计算其级配有关参数。水洗法筛分试验是将预先通过9.5mm孔径（水泥混凝土用天然砂）或4.75mm孔径（沥青混合料及基层用天然砂、人工砂、石屑）的细集料干试样，称取500g，置于洁净容器中用洁净水冲洗，洗去小于0.075mm的颗粒后再将试样烘干称其质量，最后置于一套孔径分别为4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15mm的标准筛（方孔筛）上，摇筛后分别求出试样存留在各筛上的质量。级配参数：（1）分计筛余百分率：某号筛上的筛余质量占试样总质量的百分率。100Mmaii（2）累计筛余百分率：某号筛的分计筛余百分率和大于某号筛的各筛的分计筛余百分率之总和。Ai=a1+a2+…+ai（3）通过百分率：通过某号筛的试样质量占试样总质量的百分率，即100与某号筛累计筛余百分率之差。Pi=100-Ai（4）粗度：评价细集料粗细程度的一种指标。通常用细度模数(MX)表示。4.754.752.361.180.60.30.15XA1005A)AAAA(AMMX=3.7~3.1为粗砂MX=3.0~2.3为中砂MX=2.2~1.6为细砂★注意：1.称量各筛筛余试样的质量，精确至0.5g，所有各筛的分计筛余量和底盘中剩余量的总量与筛分前的试样总量相比，相差不得超过后者的1％。2.应进行两次平行试验，以试验结果的算术平均值作为测定值。如两次试验所得的细度模数之差大于0.2，应重新进行试验。例：分析某水泥混凝土用细集料的级配组成并计算其细度模数。筛孔尺寸（mm）9.54.752.361.180.600.300.15底盘筛余质量mi（g）01563991051157528分计筛余百分率ai(%)0312.619.82123155.6累计筛余百分率Ai(%)0315.635.456.479.494.4100通过百分率Pi(%)1009784.464.643.620.65.6—74.2310035)4.944.794.564.356.15(xM属于中砂。第四节矿质混合料组成设计数解法图解法：设计方法：试算法：2～3种矿料设计。规划求解法：采用Excel电子表格中的规划求解分析工具进行，能较为准确地计算出各种集料的用量。常用的是修正平衡面积法，适用于3种及三种以上矿料的组成设计。