《道路建筑材料》PPT课件.ppt

第一章,石 料 与 集 料,主要内容：,石料,1,集料,2,矿质混合料的组成设计,3,小结与习题,4,第一节 石 料,常见岩石,安山岩,花岗岩,玄武岩,石灰岩,白云岩石粉,道路建筑材料石料与集料,道路建筑材料石料与集料,石料,定义：在建筑结构工程中，所使用的石料通常指由天然岩石经机械加工制成的，或者由直接开采得到的具有一定形状和尺寸的石料制品。,物理学性质,物理常数：主要指石料的密度和孔隙率，此类常数能够直 接影响到石料的力学性质，也是将石料用于混 合料配合比设计的参数之一。,吸水性：石料吸水能力的大小，用吸水率和饱水率形式表示,抗冻性：石料在饱水状态下，能够经受反复冻结和融化而不 破坏，并不严重降低强度的能力,道路建筑材料石料与集料,物理常数,孔隙率,密度,这些物理性质具体表现，在一定程度上都与石料的孔隙率有相应的关系。当孔隙率高，特别是与外界相通且较粗大的开口孔隙发达时，使石料的表观密度和毛体积密度减小，相应的吸水性加大，抗冻性能变差。因此通过石料物理指标的了解，可以在一定程度上预测石料一些工程性质的好坏，认知石料力学性质的表现。,道路建筑材料石料与集料,重点：1.石料应具备哪些力学性质，采用什么指标来反映这些性质? 2.简述道路工程用石料的分类和分级方法?,第二节 集 料,重要但又容易引起混淆的概念,道路建筑材料石料与集料,集料,概述：笼统的说集料就是粒状石质材料。,粗细粒径的界限：水泥混凝土4.75mm，沥青混凝土2.36mm，大于或等于 该尺寸的颗粒为粗集料，余为细集料。,最大粒径：集料最大粒径和集料公称最大粒径,最大粒径：集料的最大粒径这一概念由两个不同定义构成,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。 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。,道路建筑材料石料与集料,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。但在实际使用过程中、甚至在一些书本资料上也经常不加严格区别，容易引起混淆。实际工程中所指的最大粒径往往是指公称最大粒径，这一点在今后的应用中要加以区分。,道路建筑材料石料与集料,沥青路面及各类基层用粗细集料的界限4.75mm,标准方孔筛，相应的筛孔尺寸依次为:,单位(mm),2.水泥混凝土用粗细集料的界限为2.36mm。,单位(mm),返回,道路建筑材料石料与集料,物理常数,密度,1.表观密度、毛体积密度、毛体积密度与石料相应密度在概念 上相同，仅在实际的密度测定方法上有所区别。,2.表干密度：又称作饱和面干毛体积密度,3.装填密度：装样方法不同可为堆积密度、振实密度和捣实密度,空隙率：集料在某种装填状态下的空隙体积(含开口孔隙)占装填体积的 百分率,粗集料的骨架间隙率：通常指4.75mm以上粗集料颗粒间的空隙体积的百 分含量。其大小用于确定混合料中细集料和结合 料的数量，评价集料的骨架结构。,细集料的棱角性：由在一定条件下测定的空隙率表征。,石料和集料涉及多种密度，现将这些密度归纳在下页表中：,道路建筑材料石料与集料,砂石材料密度概念小结,道路建筑材料石料与集料,集料的级配： 级配是指集料中各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况。级配对水泥混凝土及沥青混合料的强度、稳定性及施工和易性有着显著的影响，级配设计也是水泥混凝土和沥青混合料配合比设计的重要组成部分。,集料的颗粒形状与表面特征 ： 集料的形状和表面特征将影响集料颗粒间的内摩阻力、集料颗粒与结合料粘结性及吸附性等方面。 1.理想集料颗粒形状是球状或立方体。不取用扁平、薄片、细长状的颗粒。 针片状颗粒的定义：最大长度与厚度之比大于3的颗粒。 2.集料表面特征指集料的粗糙程度和孔隙特征。表面粗糙的集料颗粒有较 显著的摩阻力，同时也会影响集料的施工和易性；粗糙且有吸收水泥浆 和沥青轻组分的孔隙特征的集料与结合料的粘结能力较强。,道路建筑材料石料与集料,含泥量和泥块含量：,存在于集料中或包裹在集料颗粒表面的泥土,降低,妨碍,影响,限制含量,力学性质,1.压碎值 指按规定的方法测得石料抵抗压碎的能力，也是集料强度的相对指标，用以鉴定集料品质。压碎值是对石料的标准试样在标准条件下进行加荷，测试石料被压碎后，标准筛上筛余质量的百分率。 2.磨光值 ( PSV ) 反映石料抵抗轮胎磨光作用能力的指标。该值越大，表明集料的抗磨光性能越好。采用加速磨光机磨光石料，并用摆式磨擦系数测定仪浊得的磨光后集料的磨擦系数。,道路建筑材料石料与集料,3.冲击值 ( LSV ) 反映石料抵抗冲击荷载的能力。该值越小，表明集料的抗冲击性能越好。由于路表集料直接承受车轮荷载的冲击作用，这一指标对道路表层用集料非常重要。 4.磨耗值 ( AAV ) 确定石料抵抗表面磨损的能力，适用于对路面抗滑表层所用集料抵抗车轮磨耗值。该值越小，表明集料的抗磨耗能力越好。,重点：1.石抖的主要物理常数与集料的主要物理常数有哪几项?它们之间 有何异同? 2.什么是集料的装填密度?什么是松装密度?什么是紧装密度? 3.压碎值、磨耗值、磨光值及冲击值分别表征粗集料的什么性质， 对路面工程有何实用意义?,第三节 矿质混合料的组成设计,矿质混合料的组成设计,道路建筑材料石料与集料,矿质混合料就是能够满足级配要求的各种粒径材料的集合体，简称矿料。确定几种集料混合时各自比例的过程就是矿料的组成设计。, 集料级配的表示方法 级配组成对矿料性能的影响 矿料连续级配的计算,一、矿料的级配,二、矿料配合比设计方法,矿料配合比设计就是根据实际工程中现有的各种集料的级配参数（即筛分结果），针对设计要求或技术规范要求，采用一定的方法确定各规格集料在合成矿料中所占有比例的操作过程。,道路建筑材料石料与集料,集料级配的表示方法,筛分试验,细集料的细度模数,集料的级配曲线,采用标准套筛对集料进行过筛分析，以确定集料粗细颗粒的分布即级配就是所谓筛分试验。通过筛分试验，求得集料试样的级配参数。 以细集料的筛分为例：,在筛分试验中，分别称量500g砂样充分过筛，根据砂样存留在各筛上的筛余质量，分别计算出分计筛余百分率、累计筛余百分率、通过百率。 分计筛余百分率 ：是指某号筛上的筛余质量占试样总质量百分率 式中：mi 存留在某号筛上的试样质量，g； M 集料风干试样的总质量，g。,道路建筑材料石料与集料,细集料的细度模数,道路建筑材料石料与集料,用于评价细集料粗细程度的指标，是细集料筛分试验中各号筛上的累计筛余百分率之和（以水泥混凝土用细集料为例）：,式中：Mf 砂的细度模数； A4.75 , A2.36, A0.15 分别为4.75mm、2.36mm、0.15mm各 筛的累计筛余百分率，% 细度模数愈大，表示细集料愈粗。砂按细度模数分为粗、中、细三种规格，相应的细度模数分别为： 粗砂 Mf = 3.73.1；中砂Mf = 3.0 2.3；细砂Mf = 2.21.6,集料的级配曲线,道路建筑材料石料与集料,1.级配曲线的绘制 以通过量的百分率为纵坐标，筛孔尺寸（也表示矿料不同颗粒的粒径）为横坐标，将各筛上的通过量绘制在坐标图中，然后用曲线将各点连接起来，成为所谓的级配曲线。,a）常数坐标 b）半对数坐标,道路建筑材料石料与集料,2.级配曲线类型 粗细不同的粒径按照一定的比例组合搭配在一起，以达到较高的密实程度，根据搭配组成的结果，可得到以下几种不同级配形式。, 连续级配：连续级配是某一矿料在标准套筛中进行筛分后，矿料的颗粒由大到小连续分布，每一级都占有适当的比例。这种由大到小逐级粒径都有，并按比例互相搭配组成的矿质混合料，称为连续级配混合料。 间断级配：在矿料颗粒分布的整个区间里，从中间剔除一个或连续几个粒级，形成一种不连续的级配，成为所谓的间断级配。 连续开级配：整个矿料颗粒分布范围较窄，从最大粒径到最小粒径仅在数个粒级上以连续的形式出现，形成所谓的连续开级配。,不同级配类型的级配曲线如下图所示,道路建筑材料石料与集料,a）连续型密集配 b）连续型开级配 c）间断型密集配,道路建筑材料石料与集料,矿料配合比设计常用的方法有： 数解法、图解法（修正平衡面积法）,1.数解法试算法设计步骤 (1) 建立基本计算方程 (2) 基本假设 (3) 计算 (4) 校核调整 2.图解法设计步骤 (1) 准备工作 筛分并计算各自的通过量百分率、明确设计级配要求 (2) 绘制框图 (3) 确定各集料用量 (4) 合成级配的计算与校核 3.规划求解方法设计 见P1-3.,小 结 与 习 题,本章介绍了石料的岩石学特征、阐述 石料与集料的主要技术性能及主要评价方 法和评价指标；讨论集料的级配概念和级 配理论，并以此为基础，学习矿料的配合 比设计方法。通过学习，要求学生了解石 料和集料的技术性质和技术标准，掌握级 配理论和组成设计方法。,本 章 小 结,1-1 石抖的主要物理常数与集料的主要物理常数有哪几项?它们之间 有何异同? 1-2 石料应具备哪些力学性质，采用什么指标来反映这些性质? 1-3 简述道路工程用石料的分类和分级方法? 1-4 什么是集料的装填密度?什么是松装密度?什么是紧装密度? 1-5 压碎值、磨耗值、磨光值及冲击值分别表征粗集料的什么性质， 对路面工程有何实用意义? 1-6 什么是集料的级配?如何确定集料的级配?用哪几项参数表示集料 的级配? 1-7 为什么研究集料的级配?连续级配类型与间断级配类型有何差别? 1-8 简述最大密度级配范围计算公式的意义。 1-9 常用矿质混合料配合比设计方法有几种?简述设计过程的主要步骤。,课 后 习 题,1-10 级配型碎石与填隙碎石结构层的强度形成有何不同?这种差异对 它们的路用性能会产生什么影响? 111 某道路工程沥青混合料用细集料的筛分试验结果见表120。 请计算该细集料的“分计筛余百分率”、“累计筛余百分率”、“通过百 分率”及其细度模数，绘制该细集料的级配曲线图，判断该细集料的 粗细程度并分析其级配是否符合设计级配范围的要求。,1-12 某工程用石灰岩石料，经饱水抗压强度检验，平均极限荷载 分别为179kN、182kN、174kN、178kN、189kN和185kN(5mm5m圆柱 体试件)；洛杉矾磨耗值为33。试确定该石料的技术等级。 1-13 按照级配计算公式(132)，取级配指数n=0.3，0.5和0.7， 计算最大粒径D=16mm集料的通过百分率，并将这些级配绘制在同一 张图上。用贝雷级配分析法计算这些级配的控制粒径、第一、第二 分界尺寸、粗