任务1-1-2：集料性能及试验

《道路建筑材料》课程建设组

集料性能及试验

任务1-1-2：学习目标认识集料

粗集料技术性质检测细集料技术性质检测训练项目粗集料技术性质检测

细集料技术性质检测粗集料密度试验粗集料筛分试验粗集料吸水率试验粗集料压碎值试验细集料筛分试验细集料表观密度试验细集料堆积密度及紧装密度试验

砂石材料源自岩石，其使用与岩石的性能息息相关。

砂石材料天然岩石人工轧制的集料工业冶金矿渣等力学性质化学性质物理性质岩石的技术性质物理性质物理常数吸水性抗冻性真实密度毛体积密度孔隙率吸水率饱水率天然岩石1．物理常数1）岩石的内部组成结构：主要由矿物实体和孔隙（包括开口孔隙和闭口孔隙）组成。2）常用指标：①真实密度

岩石在规定条件（105℃±5℃下烘干至恒重，温度20℃±2℃）下，烘干岩石矿质实体单位体积的质量。②毛体积密度在规定条件下，岩石（包括孔隙在内）的单位体积的质量。根据岩石含水状态，分为干密度、饱和密度和天然密度。

③孔隙率孔隙体积占岩石总体积的百分率。天然岩石2．吸水性是指岩石在规定条件下吸水的能力，采用吸水率和饱和吸水率两项指标来表征。吸水率与饱和吸水率的不同之处？①吸水率是在常温常压下采用自由吸水法测得的岩石试样最大的吸水质量与烘干岩石试样质量之比。②饱和吸水率则改采用煮沸法或真空抽气法测得。③可用来判断岩石的抗冻性和抗风化等性能。天然岩石3．抗冻性指岩石在吸水饱和状态下，抵抗多次冻融作用不显著破坏、强度不严重降低的性质。在寒冷地区，冬季月平均气温低于-15℃的重要工程，岩石吸水率大于0.5%时，需对岩石进行抗冻性试验。岩石抗冻性试验通常采用直接冻融法，将吸水饱和试件在－15℃下冻结4h，再放入20±5℃水中融解4h，此为一次冻融循环。反复冻融至规定次数。判断抗冻性的好坏：①外观：无剥落、裂缝、分层及掉角现象；②质量损失率不大于5%；③耐冻系数大于0.75。无条件进行冻融试验，可采用坚固性简易快速测定法。天然岩石二、力学性质1．单轴抗压强度：观看《岩石单轴抗压强度试验》录像岩石标准试件（建筑地基：直径50mm±2mm，高径比为2:1的圆柱体；桥梁工程：边长70mm±2mm的立方体；路面工程：边长50mm±2mm的立方体或直径和高均为50mm±2mm的圆柱体）经吸水饱和，在单轴受压并按规定的加载条件下，达到破坏时单位承压面积所受到的力。天然岩石2）磨耗性：观看《洛杉矶式磨耗试验》录像洛杉矶式磨耗试验：将一定级配的岩石试样5000g(m1)置于洛杉矶磨耗试验试验机中，同时加入钢球12个（总质量5000±50g）。以30~33r/min转速转动500次，取出试样过1.7mm方孔筛，用水洗净筛上试样烘干称重(m2)。Q=(m1-m2)/m1×100天然岩石三、化学性质岩石按SiO2的含量可分为：酸性石料（SiO2＞65%）；中性石料（SiO2为52%~65%）；碱性石料（SiO2＜52%）。天然岩石

集料的定义与用途集料是岩石类材料集料在土木工程中的应用：水泥混凝土沥青混凝土道路基础铁路道渣砂浆人工轧制的集料

集料的种类按照集料粒径粗集料：粒径大于4.75mm的岩石颗粒，如卵石、碎石细集料：粒径小于4.75mm的岩石颗粒，如河砂、山砂、海砂按照集料的密度普通集料：堆积密度在1520—1680kg/m3的集料密度在2500～2700kg/m3轻集料：堆积密度＜1120kg/m3的集料密度在＜1000kg/m3重集料：堆积密度＞2080kg/m3的集料密度在3500～4000kg/m3

如陶粒、煅烧页岩、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、泡沫塑料颗粒等。如铁矿石、重晶石等。碎石卵石集料的种类学习情景一：选择砂石材料普通集料轻集料重集料骨料的分类混凝土中集料的基本要求

具有良好的颗粒级配，使堆积空隙率小，颗粒总比表面积较小，以减少水泥浆用量；集料颗粒表面干净，以保证与水泥浆有良好的粘结力；含有害杂质少，不得含有影响水泥凝结硬化和后期混凝土耐久性的成分；具有足够的强度和坚固性，以保证起到骨架和传力作用。

训练项目一：粗集料技术性质检测1.粗集料密度试验密度测量可用“排液法”直接测量粗集料颗粒的密度。直接测得的密度实际是集料的表观密度，但由于粗集料的孔隙率小，将此法测得的密度为视密度—密度。大多数天然集料的视密度为2.4-3.0。堆积密度测量粗集料的堆积密度一般用固定体积法测量；砂用5升的体积的质量确定；石用10升体积的质量确定。集料堆积密度取决于颗粒粒径与级配集料的质量与体积的关系见图所示：图中：m——集料的总质量（g）；M0——集料中矿质实体质量（g）；ms——集料中孔隙及空隙部分的质量（g）；

V——集料的总体积（cm）；Vs——集料中矿质实体的体积（cm）；Vn

——集料中闭口孔隙的体积（cm）；Vi

——集料中开口孔隙的体积（cm）；Vv

——集料中空隙的体积（cm）；V0

——集料中孔隙的体积（cm）；（1）表观密度用吊篮法测定：1、试样取料量由集料最大粒径确定2、须做两次平行试验3、平行试验容许误差为0.02g/m34、试样须浸水24h（2）毛体积密度（3）松方密度堆积密度振实密度用于水泥混凝土捣实密度用于沥青混合料（4）空隙率训练项目一：粗集料技术性质检测2.粗集料筛分试验颗粒级配指的是大小粒径的集料颗粒的互相搭配的比例情况——不同粒径颗粒的分布。粗细程度指的是不同粒径细集料混合在一起的总体粗细程度——平均粒径大小。最大粒径指的是粗集料公称粒级的上限——允许最大值。训练项目一：粗集料技术性质检测2.粗集料筛分试验（1）筛分试验标准及取样量公称量大粒径（mm）方孔756337.531.526.519169.54.75圆孔80634031.52520161051试样质量不少于（kg）108542.52110.5训练项目一：粗集料技术性质检测2.粗集料筛分试验

(2)筛分试样须备两份：水洗法（混凝土可省去水洗法）、干筛法（3）必须除去超粒径部分颗粒后，再进行筛分试验碎石标准筛训练项目一：粗集料技术性质检测（4）有关参数计算①通过0.075筛孔的集料含量②分计筛余百分率③累计筛余百分率④通过百分率训练项目一：粗集料技术性质检测2.粗集料筛分试验石子的级配有连续级配和间断级配两种：连续级配要求颗粒尺寸由大到小连续分级，每一级骨料都占有适当比例，这种级配较好；间断级配是人为地剔除骨料中的某些粒级，造成粒级的间断，大粒径骨料间的空隙由比其小几倍的小粒径颗粒填充，从而降低堆积空隙率。训练项目一：粗集料技术性质检测3.粗集料吸水率试验集料含水有四种状态：完全干燥骨料表面及内部完全不含水；气干骨料表面完全不含水，而内部可能含少量水；饱和面干骨料的表面干燥而颗粒内部的孔隙含水饱和，此时的含水率为饱和面干吸水率；含水湿润骨料表面吸附水且湿润。含水状态：

完全干燥气干饱和面干含水湿润训练项目一：粗集料技术性质检测4.粗集料压碎值试验压碎指标将气干状态下10~20mm的石子，按一定方法装入特制的圆柱筒内，在160~300s内加荷至200kN，卸荷后称取试样质量（G），然后用孔径为2.5mm的筛进行筛分，称取试样的筛余量（G1）。压碎指标=[(G-G1)/G]100%PP骨料颗粒压碎值试验示意图压碎指标仪

训练项目一：粗集料技术性质检测

5.粗集料磨光值（PSV）将集料试件用加速磨光机磨光，再以摆式摩擦系数测定仪测得磨光后集料的摩擦系数确定。6.集料冲击值（AIV）：集料抵抗多次连续重复冲击荷载作用的性能。将9.5~13.2mm的集料试样分三次捣实装入金属筒，以确定集料数量（m）；再将集料装于盛样皿中，先初步捣实25次，然后用冲击锤从380mm高处落下锤击集料，连续15次，间隔时间不少于1s，试验后将集料过2.36mm筛，称粉末质量（m1）。

AIV=m1/m×100

训练项目一：粗集料技术性质检测

7.集料磨耗值（AAV）选9.5~13.2mm洗净的集料试样，单层排在试模内（不少于24粒），排砂并用环氧树脂砂浆填充密实，经养护后脱模制成试件，称其质量（m1）。再将试件安装在道瑞磨耗机附的托盘上，让磨盘以28~30r/min的转速旋转，同时均匀地向磨盘上洒布规定细度的石英砂，磨500圈后，称试件质量（m2）。

AAV=3(m1-m2)/ρs

ρs：集料表干密度。

训练项目二：细集料技术性质检测1.细集料筛分试验细度模数Mx细度模数表征砂的粗细程度，可以理解为质均粒径，由筛分法测定。细度模数越大，骨料越粗，根据细度模数将砂分为：细砂（2.2-1.6）；中砂（3.0-2.3）；粗砂（3.7-3.1）。级配曲线级配曲线表示不同粒径砂的颗粒搭配情况；根据级配曲线分为三个区：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ；级配间接反映了砂颗粒的堆积密度。训练项目二：细集料技术性质检测1.细集料筛分试验砂子标准筛：9.504.752.361.180.600.300.15mm共七个孔径的筛。方法：将500g烘干的砂子试洋由粗到细一次过筛，然后称出余留在各个筛上的砂子质量。计算：各个筛上的余量为分计筛余ai，各个筛及以上筛上的分计筛余的和为累计筛余Ai。则：累计筛余Ai=

ai

（i=1……i）然后用Ai作纵坐标，筛孔尺寸作横坐标，绘制级配曲线。细度模数：Mx