公路工程试验

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1、1.砂石材料砂石材料分类★主要内容◇砂石材料的技术性能◇矿质混合料的级配理论◇矿质混合料配合比设计方法◇石料与集料在道路工程中的应用砂石材料分类☆按来源分类①天然砂石材料：卵石、砾石、漂石；砂(海砂、河砂、山砂等)②人工轧制的砂石料：块料、碎石集料③工业冶金矿渣集料：钢渣、高炉渣、煤渣、粉煤灰等☆按尺寸和用途分类①石料②集料：粗集料——粒径d＞4.75mm（＞2.36mm）细集料——粒径d≤4.75mm（≤2.36mm）1.2砂石材料的技术性能1.2.1石料的技术性质1.2.1.1物理性质物理常数吸水性抗冻性1.2.1石料的技术性质1）物理常数图1-1石料体积组成示意图⑴密度：①真实密度（真

2、实体积vs—矿物实体体积）②表观密度（表观体积vs＋vn—含闭口孔隙）③毛体积密度(毛体积vs+vn+vi—闭口与开口孔隙)⑵孔隙率：石料体积组成示意图m0VnMmSViVsVV0开口孔隙闭口孔隙矿物实体2）吸水性：材料吸入水分的能力①吸水率：常温（20±2℃）、标准大气压（101.325kPa)②饱水率：常温、真空抽气（2.67kPa）3）抗冻性：石料在水饱和状态下，能经受反复冻融而不破坏，并不严重降低强度的能力①直接冻融法（冻融循环试验：-15℃冰冻4h←→常温融解）循环若干次(15、25、50次)◇质量损失◇强度损失：强度降低不大于25％，耐冻系数＞0.75②坚固性法（硫酸钠Na2SO

3、4结晶、体积涨大）1.2.1.2力学性质1）抗压强度①道路试件:50×50×50mm立方体φ50×H50mm的圆柱体图1-2石料抗压强度试件②桥梁试件:200×200×200mm立方体图1-2石料抗压强度试件影响石料抗压强度的因素：内因：材料的矿物成分结构和构造外因：试件尺寸加荷速率湿度等2)磨耗率②搁板式（洛杉矶法）:试样为~5000g有级配的集料，加入钢球12个φ48mm，~5000g。转速30～33r/min，转500转图1-4搁板式磨耗仪①双筒式（狄法尔法）:50块石料（50～75mm），质量5000g左右，转速30～33r/min，转10,000转（5.5～5.0h）图1-3双筒式

4、磨耗仪磨耗率计算公式：式中：m2——试验后2mm筛上烘干石料试样质量；m1——试验前烘干石料试样质量。图1-3双筒式磨耗仪示意图①耗时长达5h以上②试件尺寸单一（50～75mm），与路用实际情况不符合③石料间相互作用，不同性质石料的磨耗率相差不大图1-4搁板式磨耗仪示意图①省时：15min左右②使石料受到更严峻的冲击、剪切、摩擦作用，石料级差大③试样级配较符合路用状况物理性质物理常数：密度（表观密度、毛体积密度）、空隙率吸水性：吸水率、饱水率抗冻性力学性质抗压强度：单位面积上所能承受的最大荷载磨耗率：石料抵抗撞击、剪切和摩擦综合作用的能力石料的技术性质1.分类：按照成岩条件、风化程度等①岩

5、浆岩类（火成岩）②石灰岩类（沉积岩）③砂岩与片麻岩类（变质岩）④砾石岩（天然风化）2.分级指标：饱水抗压强度和磨耗率①最坚强②坚强③中等坚强④较弱软1.3.2石料的技术标准1.2.2集料的技术性质图1-5碎石集料1.2.2.1物理性质1）物理常数图1-6集料的体积组成⑴密度：表观密度、毛体积密度、装填密度装填密度①堆积（松装）密度——集料按自由下落方式装样图1-7细集料堆积密度试验仪具示意图②振实（紧装）密度——集料振摇方式装样③捣实密度——集料振摇方式装样⑵空隙率VG：集料空隙体积占集料总体积的百分比——不含开口孔隙——含开口孔隙颗粒之间的空间体积图1-5碎石集料不同粒径、尺寸较小的石料颗

6、粒的集合体图1-6集料的体积组成孔隙：矿物之间的空间—Vn+Vi空隙：集料颗粒之间的空间—Vv颗粒之间的空间体积图1-7细集料堆积密度试验仪具示意图2）级配：指集料中不同尺寸颗粒的比例反映了粒径大小不同的矿质颗粒的相互搭配情况级配的几种情况⑴筛析试验套筛圆孔筛(直径)：…40、20、10、5、2.5、1.25、0.63、0.3…方孔筛(边长)：…13.2、9.5、4.75、2.36、1.18、0.6、0.3…⑵筛分试验参数①分计筛余百分率ai：某号筛上的筛余质量占试样总质量的百分率②累计筛余百分率Ai：等于或大于某号筛上筛余质量之和占总质量的百分率③通过百分率Pi：通过某号筛的集料质量占试件

7、总质量的百分率⑶级配曲线的绘制图1-10级配曲线⑷制表图1-8级配的几种情况筛析试验用套筛图1-10级配曲线示意图①作图：纵坐标为通过百分率P(％)常数坐标横坐标为筛孔尺寸(mm)②注意：坐标单位注明不同曲线意义③判断集料级配是否符合要求3）粗度→细度模数→评价砂（0.16～4.75mm）粗细程度细度模数粗砂：Mf＝3.7～3.1中砂：Mf＝3.0～2.3细砂：Mf＝2.2～1.6碎石受压4）集料的颗粒形状