第二章砂石材料道路建筑材料分類按巖石的形成分類巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖按外形分類巖石經(jīng)加工成塊狀或散粒狀則稱為石料。石料按其加工后的外形規(guī)則程度分為料石和毛石。巖石巖石技術(shù)性質(zhì)

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(jìn)行評(píng)價(jià)。物理性質(zhì)：物理常數(shù)、吸水性和抗凍性物理常數(shù)：顆粒密度、表觀密度、塊體密度及孔隙率，這些在緒論中已經(jīng)做了介紹。巖石吸水性是指石料在規(guī)定條件下吸入水分的能力。反映石料微裂紋的發(fā)育程度，用于判斷石料的抗凍和抗風(fēng)化性能。指標(biāo)：吸水率、飽和吸水率和飽水系數(shù)吸水率：是指在規(guī)定條件下，試件最大吸水質(zhì)量與烘干石料試件質(zhì)量之比。（測(cè)試方法：將已知質(zhì)量的干燥試件逐層加水至浸沒，用自由吸水法測(cè)定其吸水后的質(zhì)量）巖石物理性質(zhì)吸水性飽和吸水率是指在強(qiáng)制條件下，石料試件最大吸水質(zhì)量與烘干試件質(zhì)量之比。（測(cè)試方法：將已知質(zhì)量的干燥試件用煮沸法和真空抽氣法強(qiáng)制飽水，測(cè)定其飽水后的質(zhì)量）飽水系數(shù)：巖石吸水率與飽和吸水率之比（0.5~0.8）。

一般來說，石料的飽水系數(shù)越大，常壓下吸水后留余的空間就越少，巖石越容易被凍脹破壞，其抗凍性就越差。影響因素：孔隙大小、孔隙構(gòu)造特征

巖石物理性質(zhì)抗凍性：石料在吸水飽和狀態(tài)下，經(jīng)受規(guī)定次數(shù)凍融循環(huán)作用后抵抗破壞的能力。(-20±2)℃以下凍結(jié)4h，20±2℃水中融解4h。指標(biāo)：凍融系數(shù)、質(zhì)量損失率和外觀變化K—凍融系數(shù)L—質(zhì)量損失率R2—凍融試驗(yàn)后的試件飽水抗壓強(qiáng)度m1—試驗(yàn)前的烘干試樣質(zhì)量R1—未經(jīng)凍融試驗(yàn)的試件飽水抗壓強(qiáng)度m1—試驗(yàn)前的烘干試樣質(zhì)量巖石物理性質(zhì)抗壓強(qiáng)度：反映石材力學(xué)性能的重要指標(biāo)。采用巖石的單軸抗壓強(qiáng)度來表示。

測(cè)試方法：巖石制備成標(biāo)準(zhǔn)試件，經(jīng)吸水飽和后，單軸受壓，并按規(guī)定的加載條件加載，達(dá)到極限破壞時(shí)單位承壓面積的荷載。巖石力學(xué)性質(zhì)磨耗性：指石料抵抗撞擊、邊緣剪力和摩擦等聯(lián)合作用的性質(zhì)，以磨耗率表示。我國(guó)現(xiàn)行規(guī)程《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定，采用洛杉磯式磨耗儀測(cè)定。采用洛杉磯磨耗試驗(yàn)機(jī)，其圓筒內(nèi)徑為710±5mm，內(nèi)側(cè)長(zhǎng)510±5mm，兩端封閉。試驗(yàn)時(shí)將規(guī)定質(zhì)量m0且有一定級(jí)配的試樣和一定質(zhì)量的鋼球置于試驗(yàn)機(jī)中，以30～33r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)至規(guī)定次數(shù)后停止，取出試樣，用1.7mm的方孔篩篩去試樣中的細(xì)屑m1，用水洗凈留在篩上的試樣，烘至恒重并稱其質(zhì)量。磨耗率按下式計(jì)算：磨耗率愈高，巖石耐磨性越差。巖石力學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)—酸堿性決定因素：氧化硅在巖石組份中比例的多少?zèng)Q定了石料的酸堿性。分類：①酸性巖SiO2>65%（例花崗巖、石英巖等）②中性巖SiO2含量在52%~65%③堿性巖SiO2<52%（例石灰?guī)r、玄武巖等）意義：石料與瀝青的粘接性能不良而造成的瀝青混合料剝離，是瀝青路面常見的破壞形式之一。石料堿性越強(qiáng)，與瀝青的粘接性能越好。試驗(yàn)方法：水煮法或水浸法巖石化學(xué)性質(zhì)集料集料：是指混合料中起骨架和填充作用的粒料。根據(jù)集料粒徑的大小，可分為粗集料和細(xì)集料。粗集料：在瀝青混合料中料徑大于2.36mm，水泥混凝土中料徑大于4.75mm的粒料，例：礫石、碎石等。細(xì)集料:在瀝青混合料中料徑小于2.36mm，水泥混凝土中料徑小于4.75mm的粒料，例：砂、石屑等。天然砂：由巖石在自然條件下風(fēng)化形成的。河砂：表面圓滑、潔凈，質(zhì)地較好，產(chǎn)源廣。山砂：表面粗糙有棱角，含泥量及含有機(jī)雜質(zhì)多。海砂：常混有貝殼和鹽分等有害雜質(zhì)。人工砂：由巖石軋碎而成的顆粒，表面有棱角，較潔凈，但價(jià)格較高，無特殊情況多不采用。

物理性質(zhì)：物理常數(shù)：真實(shí)密度、表觀密度、毛體積密度、堆積密度及空隙率，這些在緒論中已經(jīng)做了介紹。)級(jí)配堅(jiān)固性力學(xué)性質(zhì)：壓碎值、磨光值、道瑞磨耗值和沖擊值等粗集料的技術(shù)性質(zhì)級(jí)配集料中各組成顆粒的分級(jí)和搭配，通過篩分試驗(yàn)確定的。篩分可分干篩法和水洗法試驗(yàn)方法：在篩分試驗(yàn)中，試樣充分過篩，根據(jù)試樣存留在各篩上的篩余質(zhì)量，分別計(jì)算參數(shù)。篩分參數(shù)：分計(jì)篩余率、篩余率、通過率粗集料的物理性質(zhì)堅(jiān)固性：是用來表征集料耐候性的一項(xiàng)指標(biāo)。集料浸入飽和硫酸鈉溶液中進(jìn)行干濕循環(huán)試驗(yàn)。經(jīng)5次循環(huán)后，觀察其表面破壞情況，并用質(zhì)量損失百分率來計(jì)算其堅(jiān)固性。粗集料的物理性質(zhì)粗集料的力學(xué)性質(zhì)：壓碎值磨光值沖擊值道瑞磨耗值粗集料的力學(xué)性質(zhì)壓碎值：集料在逐漸增加的荷載作用下抵抗壓碎的能力，也是衡量集料強(qiáng)度的相對(duì)指標(biāo)。測(cè)試方法：將9.5~13.2mm集料試樣3kg裝入壓碎值測(cè)定儀的鋼質(zhì)圓筒內(nèi)，放在壓力機(jī)上，在10min左右均勻地加荷至400kN，穩(wěn)壓5s，然后卸荷，稱其通過2.36mm的質(zhì)量百分率m1，代入下式，即可求得集料的壓碎值。壓碎值越大，強(qiáng)度越低。粗集料的力學(xué)性質(zhì)磨光值：反映集料抵抗輪胎磨光作用的指標(biāo)。將9.5~13.2mm的集料制成試件，經(jīng)加速磨光后采用擺式摩擦系數(shù)測(cè)定儀測(cè)定磨光后集料的摩擦系數(shù)BPN，再轉(zhuǎn)化為集料的磨光值PSV。磨光值愈高，集料的抗滑性愈好。粗集料的力學(xué)性質(zhì)沖擊性（AIV）：反映集料抵抗多次連續(xù)沖擊荷載的能力按規(guī)定方法稱取9.5~13.2mm試樣，裝入沖擊鋼筒搗實(shí)后，用13.75kg的沖擊錘沿導(dǎo)桿自規(guī)定高度380mm自由下落按規(guī)定連續(xù)錘擊集料，重復(fù)15次，沖擊試驗(yàn)后2.36mm標(biāo)準(zhǔn)篩通過質(zhì)量百分率。式中：

m1—通過2.36mm標(biāo)準(zhǔn)篩的集料質(zhì)量（g）;m0—試樣總質(zhì)量（g）。粗集料的力學(xué)性質(zhì)細(xì)集料的技術(shù)性質(zhì)技術(shù)性質(zhì)：物理常數(shù)：表觀密度、堆積密度及空隙率級(jí)配：通過篩分試驗(yàn)，干篩法或水洗法。粗度分計(jì)篩余率：各號(hào)篩上的篩余量與篩分后試樣總質(zhì)量的百分率，準(zhǔn)確至0.01%。篩余率：該號(hào)篩及大于該號(hào)篩的各號(hào)篩的分計(jì)篩余率之和，準(zhǔn)確至0.01%。通過率：等于100減去該號(hào)篩篩余率，準(zhǔn)確至0.1%。細(xì)集料的篩分參數(shù)粗度：評(píng)價(jià)砂粗細(xì)粗度的一種指標(biāo)，通常用細(xì)度模數(shù)表示，按下式計(jì)算：細(xì)度模數(shù)愈大，表示細(xì)集料愈粗。砂按細(xì)度模數(shù)分為粗、中、細(xì)三種規(guī)格，相應(yīng)的細(xì)度模數(shù)分別為：3.7~3.1為粗砂；3.0~2.3為中砂；2.2~1.6為細(xì)砂。細(xì)度模數(shù)雖然表示砂的粗細(xì)程度，但不能完全反映出砂的顆粒級(jí)配情況，因?yàn)橄嗤?xì)度模數(shù)的砂可有不同的顆粒級(jí)配。因此，要全面表征砂的顆粒性質(zhì)，必須同時(shí)使用細(xì)度模數(shù)和級(jí)配兩個(gè)指標(biāo)。細(xì)集料的物理性質(zhì)礦質(zhì)混合料的級(jí)配理論級(jí)配曲線范圍的繪制礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)方法礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)在混合料中是以結(jié)合料（水泥或?yàn)r青）來填充集料的空隙并包裹集料。所以，集料空隙越大，填充集料顆?？障端璧慕Y(jié)合料越多；集料的總表面積越大，包裹集料顆粒所需的結(jié)合料越多。從節(jié)約結(jié)合料的角度考慮，最好采用空隙較小，總表面積也較小的集料。若各種粒徑的集料顆粒在相互排列時(shí)，能夠互相嵌鎖又互相不干涉，形成緊密多級(jí)嵌擠的空間骨架結(jié)構(gòu)，則集料顆粒間將具有較大的內(nèi)摩擦力。礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)礦質(zhì)混合料顆粒級(jí)配應(yīng)滿足的基本要求：最小空隙率：使不同粒徑的各級(jí)礦質(zhì)集料按一定的比例搭配后，應(yīng)有最大密實(shí)度。最大摩擦力：各級(jí)礦質(zhì)集料在進(jìn)行比例搭配時(shí)，應(yīng)使各級(jí)集料排列緊密，形成一個(gè)多級(jí)空間骨架結(jié)構(gòu)，且具有最大的摩擦力。組成設(shè)計(jì)的目的：選配一個(gè)具有足夠密實(shí)度，并且有較高內(nèi)摩擦力的礦質(zhì)混合料。礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)礦質(zhì)混合料的級(jí)配理論級(jí)配類型：連續(xù)級(jí)配：是采用標(biāo)準(zhǔn)套篩對(duì)某一混合料進(jìn)行試驗(yàn)，所得級(jí)配曲線平順圓滑，具有連續(xù)性。這種由大到小，逐級(jí)粒徑均有，按比例互相搭配組成的礦質(zhì)混合料。間斷級(jí)配：在礦質(zhì)混合料中剔除其一個(gè)分級(jí)或幾個(gè)分級(jí)而形成一種不連續(xù)的礦質(zhì)混合料。單粒徑單粒徑富勒理論：一種理想的級(jí)配，認(rèn)為“級(jí)配曲線愈接過拋物線時(shí)，則其密度愈大。”

P2=kd當(dāng)d=D時(shí)，P=100→1002=k·D→式中：d—欲計(jì)算通過百分率的粒徑

D—礦質(zhì)混合料最大粒徑礦質(zhì)混合料的級(jí)配理論泰波理論：認(rèn)為礦料的級(jí)配應(yīng)允許有一定的波動(dòng)范圍，故最大密度曲線改為n次冪。

式中：n——級(jí)配指數(shù)n=0.45~0.5，密實(shí)度最大n=0.3~0.7，密實(shí)度尚可n=0.35~0.45，工作性較好礦質(zhì)混合料的級(jí)配理論礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)方法

礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)就是根據(jù)實(shí)際工程中現(xiàn)有的各種集料的級(jí)配參數(shù)（即篩分結(jié)果），針對(duì)設(shè)計(jì)要求或技術(shù)規(guī)范要求，采用一定的方法確定各規(guī)格集料在合成礦料中所占有比例的操作過程。設(shè)計(jì)依據(jù)各種集料的篩分結(jié)果

按規(guī)范要求的級(jí)配范圍即標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配方法①試算法②圖解法礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)方法試算法：（適用于2~3種礦料組成的混合料）基本原理：在確定各組成集料在混合料中的比例時(shí)，先假定混合料中某種粒徑的顆粒是由某一種對(duì)這一粒徑占優(yōu)勢(shì)的集料組成，而其它各種集料中不含有此粒徑。根據(jù)各個(gè)主要粒徑去試算各種集料在混合料中的大致比例，再經(jīng)過較核調(diào)整，最終獲得滿足混合料級(jí)配的各集料的配合比例。計(jì)算過程

已知：集料混合料

⑴準(zhǔn)備工作：Pi→Ai→ai;參數(shù)集料A集料B集料C混合料M篩孔i的分計(jì)篩余%aA(i)aB(i)aC(i)aM(i)在混合料中的比例%XYZ100⑵計(jì)算方程：

X＋Y＋Z＝100(1)d=i時(shí)：X.aA(i)+Y.aB(i)

+Z.aC(i)

＝aM(i)

(2)ABCM+→+礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)方法礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)方法圖解法—修正平衡面積法：繪制圖解法坐標(biāo)圖計(jì)算設(shè)計(jì)級(jí)配范圍中值繪制圖框并作對(duì)角線（為設(shè)計(jì)級(jí)配中值）確定縱坐標(biāo)：通過百分率（％）——算術(shù)坐標(biāo)確定橫坐標(biāo)：根據(jù)設(shè)計(jì)級(jí)配中值，P→d，確定篩孔尺寸位置將各種集料的級(jí)配（通過量）繪在圖中礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)方法篩孔尺寸(mm)16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075級(jí)配范圍(mm)10095~10070~8848~6836~5324~4118~3012~228~164~8級(jí)配中值(mm)100987957453324171269879574533241260.0759.513.24.752.360.61.180.30.15圖解法圖解