揚州職業(yè)大學(xué)道路建筑材料教案學(xué)習(xí)情境一緒論巖石與集料性能檢測與分析學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握評價砂石材料技術(shù)性質(zhì)的主要指標(biāo)，學(xué)會檢驗砂石材料技術(shù)性質(zhì)的方法，學(xué)會應(yīng)用級配理論設(shè)計礦質(zhì)混合料配合組成的方法。教學(xué)內(nèi)容：砂石技術(shù)性質(zhì)，礦質(zhì)混合料配合組成重點難點：砂石材料的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)要求，以及礦質(zhì)混合料的級配理論和組成設(shè)計方法，SHAPE同時對礦渣集料也作簡要介紹。情境導(dǎo)入：砂石材料廣泛應(yīng)用于水泥混凝土、瀝青混凝土以及道路與橋梁施工中。教學(xué)單元一巖石的技術(shù)性質(zhì)及應(yīng)用按照不同的用途，砂石材料可分為巖石、集料和礦質(zhì)混合料。一、巖石的技術(shù)性質(zhì)巖石的技術(shù)性質(zhì)，主要從物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)三方面進行評價。（一）物理性質(zhì)巖石的物理性質(zhì)包括:物理常數(shù)（如真實密度、毛體積密度和孔隙率等）、吸水性（如吸水率、飽水率）和抗凍性。1、物理常數(shù)巖石的物理常數(shù)是巖石礦物組成結(jié)構(gòu)狀態(tài)的反映，它與巖石的技術(shù)性質(zhì)有著密切的關(guān)系。巖（1）用表示。（2）毛體積密度。用字母表示。（3）孔隙率。2、吸水性巖石的吸水性是巖石在規(guī)定條件下吸收水分的能力。。（1）吸水率（2）飽和吸水率3、抗凍性主要因浸入其孔隙的水，結(jié)冰后體積膨脹，對孔壁產(chǎn)生的應(yīng)力所致。另外，凍融時的溫差應(yīng)力，亦產(chǎn)生破壞作用。抗凍性良好的材料，其耐水性、抗溫度或干濕交替變化能力、抗風(fēng)化能力等亦強（二）力學(xué)性質(zhì)如抗拉、抗壓、抗剪、抗折強度，還應(yīng)具備如抗磨光、抗沖擊和抗磨耗1、單軸抗壓強度2、磨耗性巖石抵抗撞擊、剪切、摩擦（三）化學(xué)性質(zhì)酸性、堿性及中性。二、道路和橋涵用石料制品（一）道路路面建筑用石料制品1、高級鋪砌用的整齊塊石2、路面鋪砌用半整齊石塊3、鋪砌用不整齊塊石4、錐形塊石教學(xué)單元二集料技術(shù)性質(zhì)及應(yīng)用分為粗集料和細集料兩類一、細集料的技術(shù)性質(zhì)1、物理常數(shù)物理性質(zhì)：表觀密度，堆積密度，緊裝密度，空隙率，含水率，砂中有害雜質(zhì)含量（1）表觀密度（2）堆積密度（3）緊裝密度（4）含水率（5）孔隙率2、級配①分計篩余百分率②累計篩余百分率③通過百分率（3）粗細程度粗砂：=3.7～3.1中砂：=3.0～2.3細砂：=2.2～1.6二、粗集料的技術(shù)性質(zhì)包括物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)1、物理性質(zhì)（1）物理常數(shù)①表觀密度（2-8）②毛體積密度粗集料的毛體積密度是在規(guī)定條件下，單位毛體積（包括材料實體、閉口孔隙和開口孔隙）的質(zhì)量。③堆積密度④空隙率（2）級配粗集料中各組成顆粒的分級和搭配情況稱為級配，級配是通過篩分試驗確定的。對水泥混凝土用粗集料可采用干篩法篩分試驗，對瀝青混合料及基層用粗集料必須采用水洗法篩分試驗。（3）堅固性試樣中各粒級顆粒的分計質(zhì)量損失百分率按下式計算：2、力學(xué)性質(zhì)粗集料力學(xué)性質(zhì)主要是壓碎值和磨耗率；其次是抗滑表層用集料的三項試驗，即磨光值、道瑞磨耗值和沖擊值。（1）壓碎值（2）磨光值（3）沖擊值（4）磨耗值集料磨耗值越高，表示集料耐磨性愈差。【例2-1】工地現(xiàn)有砂500g，篩分試驗后的篩分結(jié)果如表2-1所示。計算該砂的細度模數(shù)，并評價其粗細程度。篩孔尺寸（）9.54.752.361.180.60.30.15底盤篩余量012.563.4110.5147.6102.845.118.1【解】按題所給篩分結(jié)果計算如下表。方孔篩篩孔尺寸（）9.54.752.361.180.60.30.15底盤篩余量012.563.4110.5147.6102.845.118.1分計篩余百分率（%）02.512.722.129.520.69.03.6累計篩余百分率（%）02.515.237.366.887.496.4100通過百分率（%）10097.584.862.733.212.63.60根據(jù)公式（2-19）計算細度模數(shù)：=由于細度模數(shù)為2.98在3.0～2.3之間，所以，此砂為中砂。細度模數(shù)雖能表示砂的粗細程度，但不能完全反映出砂的顆粒級配情況，因為相同細度模數(shù)的砂可能有不同的顆粒級配。因此，要全面表征砂的顆粒性質(zhì)，必須同時使用細度模數(shù)和級配兩個指標(biāo)。教學(xué)單元三礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計1、最小空隙率不同粒徑的各級礦質(zhì)集料按一定比例搭配，使其組成具有最小空隙率（即最大密實度）的礦質(zhì)混合料。2、最大摩擦力各級礦質(zhì)集料在進行比例搭配時，應(yīng)使各級集料緊密排列，形成一個多級空間骨架結(jié)構(gòu)，且具有最大的摩擦力。礦質(zhì)混合料進行組成設(shè)計（1）級配理論和級配范圍的確定（2）基本組成的設(shè)計方法。一、礦質(zhì)混合料的級配理論1、級配類型（1）連續(xù)級配（2）間斷級配2、級配理論（1）最大密度曲線理論（富勒理論）（2）最大密度曲線次冪公式（泰波理論）二、級配曲線范圍的繪制礦質(zhì)混合料按級配理論公式計算出各粒級的通過百分率，以粒級為橫坐標(biāo)，以通過百分率為縱坐標(biāo)，繪制理論級配曲線。三、礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計方法確定礦質(zhì)混合料配合比的方法很多，但一般主要采用試算法和圖解法。不管采用哪種方法，需在兩項已知條件的基礎(chǔ)上進行：1、數(shù)解法（1）基本原理此方法的基本原理是，現(xiàn)有幾種礦質(zhì)集料，欲配制成某一種符合一定級配要求的礦質(zhì)混合料，在決定各組成集料在混合料中的比例時，先假定混合料中某種粒徑的顆粒是由某一種對這一粒徑占優(yōu)勢的集料組成，而其它各種集料中不含這種粒徑。（2-24）(2-25)（2）計算步驟1）計算A料在礦質(zhì)混合料中的用量（2-26）2）計算C料在礦質(zhì)混合料中的用量（2-27）3）計算B料在礦質(zhì)混合料中的用量（2-28）4）校核調(diào)整【例2-2】現(xiàn)有的碎石、石屑和礦粉三種集料，經(jīng)篩分試驗，各集料的分計篩余百分率列于表2-2，要求配制成A-13級配要求（參照國標(biāo)（GB50092—96）中規(guī)定的細粒式混凝土A-13級配要求）的混合料，試求碎石、砂和礦粉三種集料在要求級配混合料中的用量比例。原有集料的分計篩余和混合料要求的級配范圍表2-2原材料篩孔尺寸（mm）16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075＜0.075各種礦料分計篩余（％）碎石—0.841.350.07.9——————石屑———2.822.822.516.012.411.510.81.2礦粉————————4.512.283.3A-13級配范圍通過率（%）10095~10070~8848~6836~5324~4118~3012~228~164~8—【解】(1)先將礦物混合料要求級配范圍的通過百分率換算為分計篩余百分率，計算A-13級配范圍的分計篩余百分比中值，計算結(jié)果列于表2-3。計算分計篩余百分比中值表2-3篩孔尺寸（mm）16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075＜0.075A-13級配范圍通過率（%）10095~10070~8848~6836~5324~4118~3012~228~164~8—A-13級配范圍累計篩余（%）—15~030~1252~3264~4776~5982~7088~7892~8496~92—A-13級配范圍累計篩余中值（%）—7.521.042.055.567.576.083.088.094.0100A-13級配范圍分計篩余中值（%）—7.513.521.013.512.08.57.05.06.06.0（2）計算碎石在混合料中的含量碎石在4.75mm篩孔占優(yōu)勢（分計篩余百分比最大），令==0，因此：（3）計算礦粉在混合料中的含量礦粉＜0.075mm篩孔占優(yōu)勢（分計篩余百分比最大），令==0，因此：（4）計算石屑在混合料中的含量（5）校核根據(jù)以上計算得到礦質(zhì)混合料的組成配合比為：碎石=42.0%，石屑=50.8%，礦粉=7.2%。按表2-4進行校核：礦質(zhì)混合料組成計算和校核表2-4原材料篩孔尺寸（mm）16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075＜0.075各種礦料分計篩余（%）碎石—0.841.350.07.9——————石屑———2.822.822.516.012.411.510.81.2礦粉————————4.512.283.3各礦料在混合料中用量（%）碎石42.0—0.317.421.03.3——————石屑50.8———1.411.611.48.16.35.95.50.6礦粉7.2————————0.30.96.0混合料分計篩余（%）—0.317.422.414.911.48.16.36.26.46.6混合料累計篩余（%）—0.317.740.155.066.474.580.887.093.4100混合料通過量（%）10099.782.359.945.033.625.519.213.06.6—A-13級配范圍通過率（%）10095~10070~8848~6836~5324~4118~3012~228~164~8—根據(jù)校核結(jié)果，符合級配范圍要求。如不符合級配范圍，應(yīng)調(diào)整配合比再進行試算，經(jīng)幾次調(diào)整，逐步接近，直至達到要求。如經(jīng)計算確實不能符合級配要求，應(yīng)調(diào)整或增加集料品種。2、圖解法設(shè)計步驟如下：（1）準(zhǔn)備工作（2）繪制框圖（3）確定各集料用量隨堂練習(xí)：一、填空題：測定石料與瀝青粘附性的主要方有。粗集料毛體積密度是指粗集料在規(guī)定的條件下，單位毛體積（包括、和礦質(zhì)實體體積）的質(zhì)量。3、目前集料摻配中常見的級配理論主要有和等。4、我國現(xiàn)在對巖石抗凍性測定方法有和兩種。5、道路和橋梁所用建筑材料需具備四方質(zhì)：、、和工藝性質(zhì)。在選擇瀝青結(jié)合料時，應(yīng)該優(yōu)選性石料，如果沒有時，可摻加各種抗剝劑以提高瀝青與石料的粘附性。粗集料表觀密度是指集料在烘干的至恒重的條件下，單位體積（礦質(zhì)實體體積和）的質(zhì)量。8、測定巖石的密度，須先將巖粉在溫度為度的烘箱中烘至恒重。9、我國現(xiàn)行測定巖石毛體積密度的主要方法是量積法、、。10、對于同種巖石材料來說的孔隙率越小，材料的密度越，當(dāng)材料的密度固定時，其質(zhì)量越大，則該材料的體積越。11、巖石的在規(guī)定條件下吸水的能力主要采用和兩項指標(biāo)表示。12、粗集料的堆積密度是指單位體積的質(zhì)量，其中堆積體積包栝體積、體積、體積、體積。13、巖石的吸水率與飽和水率的主要區(qū)別是試驗條件不同，前者是在規(guī)定條件下測得的，后者是在條件下測得的。14、巖石經(jīng)若干次凍融試驗后的試件飽水抗壓強度與未經(jīng)凍融試驗的試件飽水抗壓強度之比為巖石的，它是用以評價巖石的指標(biāo)。15、磨耗率是指石料抵抗、和等綜合作用的性能。16、粗集料篩分試驗過程中，篩上剩余總質(zhì)量與篩分前總質(zhì)量相差不得超過篩分前總質(zhì)量的。17、混合料料的摻配方法主要有法和法。18、石料的抗壓強度是以標(biāo)準(zhǔn)試件在狀態(tài)下，單軸受壓時的來表示的。19、測定粗集料空隙率時，必需先測定粗集料的密度和密度。20、我國現(xiàn)行采用法和法測定巖石的飽和水率。21、砂的粗細程度用表示。可以將砂分為粗砂、和。二、名詞解釋：1、石料的等級：2、巖石的磨耗性：3、連續(xù)級配：4、間斷級配：5、粗集料表觀密度：6、粗集料毛體積密度：7、壓碎值8、集料：9、級配：三、單選題：1、砂子的細度模數(shù)越大表示砂子（）（A）越粗（B）越細（C）級配越好（D）級配越差2、巖石的吸水率、含水率、飽和吸水率三者在數(shù)值上有如下關(guān)系()。（A）吸水率＞自然含水率＞飽和吸水（B）吸水率＞自然含水率＞飽和吸水率（C）自然含水率＞吸水率＞飽和吸水率（D）飽和吸水率＞吸水率＞自然含水率3、材料的密度ρt毛體積密度ρh和表觀密度ρa之間存在如下關(guān)系（）。（A）ρt＜ρa＜Ph(B)ρt＞ρa＞ρh（C）ρt＜ρh＜ρa(D)ρt＞ρh＞ρa4、粗集料壓碎值試驗時要求集料分三層裝入壓碎筒中，每層分別插搗（）次。（A）10（B）15（C）20(D)255、巖石密度試驗時平行試驗誤差要求為（）g/cm3。（A）0.02（B）0.05（C）0.002（D）0.0056、路用石料單軸抗壓強度試驗標(biāo)準(zhǔn)試件的邊長為（）mm。（A）200（B）150（C）100（D）507、測定巖石密度時，要求天平精度為（）（A）0.1（B）0.01（C）0.001（D）0.00018、細集料篩分試驗要求每次稱取的質(zhì)量為（）g。（A）300g（B）400g（C）500g（D）600g9、粗集料壓碎值試驗時要求集料的尺寸為（）。（A）大于2.36mm小于4.75mm（B）大于4.75mm小于9.5mm（C）大于9.5mm小于13.2mm（D）大于13.2mm小于16.0mm10、細度莫數(shù)MX等于2.3的砂為（）。（A）細砂（B）中砂（C）粗砂（D）無法確定粗細11、混凝土所用細集料是指粒徑小于（）mm的集料。（A）2.36（B）4.75（C）9.5（D）13.2四、判斷題：1、巖石等級的劃分是通過單軸抗壓強度測定的。（）2、細度模數(shù)是評價細集料粗細程度的指標(biāo)。（）3、橋梁用巖石抗壓強度的標(biāo)準(zhǔn)試件是邊長為3cm的立方體試件。（）4、巖石耐候性的兩項指標(biāo)為抗凍性和堅固性。（）5、巖石的孔隙率愈大，吸水率也愈大，抗凍性亦愈差。（）6、石料的酸堿性是根據(jù)石料的PH值定的。（）7、集料的最大粒徑肯定不等于公稱最大粒徑（）8、洛杉嘰磨耗法測定集料的磨耗率時需要用水洗靜集料并烘干備用。（）9、集料壓碎值測定時需要用水洗靜集料并烘干備用。（）10、洛杉嘰磨耗法測定集料的磨耗率時需要2.36mm篩過篩。（）11、粗集料的篩分試驗取樣為1kg，跟其它因素?zé)o關(guān)。（）12、封蠟法可用來測定巖石的毛體積密度。（）13、巖石的真實密度試驗中，總共需加熱3小時才能測定真實密度。（）14、在各種混合料中連續(xù)級配都優(yōu)于間斷級配，應(yīng)優(yōu)先選用。（）15、同種礦物組成的巖石，飽和吸水率越大則抗凍性也越強。（）16、用廣口瓶法測定粗集料的表觀密度時需要做三次試驗，取算術(shù)平均值作為最終結(jié)果。17、同種礦物組成的巖石，飽和吸水率越大則抗壓強度也越大。（）18、細集料的篩分試驗取樣為500g，跟其它因素?zé)o關(guān)。（）19、做篩分試驗時，用搖篩機篩過后，就可以分別稱取各號篩上篩余質(zhì)量計算分計篩余、累計篩余及通過百分率。（）五、簡答題：1、巖石的技術(shù)性質(zhì)主要從哪三個方面來進行評定？主要的物理常數(shù)有哪些？2、巖石和集料