公路工程石料试验

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1、第三篇公路工程石料试验第三篇公路工程石料试验第一章公路工程石料试验概述第一节砂的来源、分类及应用一、天然砂它是岩石在自然条件下形成的，其粒径在5mm以下的颗粒为天然砂。因产源不同可分为河砂、山砂和海砂。河砂颗粒表面圆滑、比较洁净、质地较好、产源广；山砂颗粒表面粗糙、有棱角、含泥量和含有机杂质多；海砂虽然具有河砂的特点，但因其在海中，常混有贝壳、碎片和盐分等有害杂质，一般工程上多使用河砂。在缺乏河砂地区，可采用山砂或海砂，但在使用时必须按规定作技术检验。二、人工砂它是将岩石轧碎而成的，颗粒表面多棱角、较洁净、因为是由人工轧制而成，所以针片状颗粒和石

2、粉含量较多，造价较高，如无特殊情况，不多采用这种砂。三、砂的应用砂广泛甩做混凝土细集料及配制砂浆。第二节岩石的来源、分类及应用天然石材是采自地壳，不经过加工或经过机械加工的天然岩石所制得的材料。这种—413—第三篇公路工程石料试验石材具有较高的抗压强度、耐久性、耐磨性，产源分布广，便于就地取材。但石材性质较脆、抗拉强度低、表观密度大、硬度较高、开采加工困难。我国有丰富的天然石材资源，广泛用于公路与桥梁工程中，如重质致密的块状石材是主要的砌体材料，常用于砌筑基础、桥涵、挡土墙、护坡、沟渠等；经人工加工成不同粒径的碎石及自然条件作用形成的卵石、则广泛

3、用做混凝土骨料。有些岩石是生产各种建筑材料的原料，例如，石灰石、天然石膏等是生产硅酸盐水泥、石灰、石膏等胶凝材料的原料。天然岩石根据生成条件可分为三大类：一、岩浆岩又称火成岩，是由地壳内的岩浆冷凝而成。在地壳深处生成的称为深成岩，如花岗岩、正长岩、闪长岩等；由岩浆喷出地面后冷凝而成的称为喷出岩，如玄武岩、安山岩、辉绿岩等。二、沉积岩又称水成岩，是岩浆岩经风化作用后再经沉积胶结而成。它包括化学沉积，如石膏、石灰岩、白云岩等；有机沉积，如贝壳岩、白垩、硅藻土等；机械沉积，如砂、砾石、砂岩、角砾岩等。三、变质岩由岩浆岩、沉积岩经过高温、高压作用变质后形

4、成的岩石。这种岩石比沉积岩更致密，如片麻岩、大理岩、石英岩等。第三节矿质混合料的组成设计在路桥工程中，砂石材料多是以矿质混合料的形式与各种结合料（如水泥或沥青等）组成混合料使用。路用矿质混合料应当满足最小空隙率（即最大密实度）和最大摩擦力（各级集料紧密排列）的要求。为此，对矿质混合料必需进行组成设计。—414—第三篇公路工程石料试验一、矿质混合料的级配理论和级配曲线范围不同粒径的集料，按一定比例配合，为达到较高的密实度（或最大摩擦力），常采用连续级配和间断级配两种级配。1．级配曲线（1）连续级配：某种混合料在标准筛孔配成的套筛（筛孔径按1／2递减

5、）中筛分后，集料的颗粒尺寸由大到小连续分级，每一分级都占有适当比例，所得级配曲线平顺圆滑。一般天然河卵石就属于连续级配。（2）间断级配是在连续级配的混合料中剔除其中间一个（或几个）分级所形成的混合料，级配曲线产生平台。连续级配和间断级配曲线如下图所示。2．级配理论目前用于计算连续级配的理论有最大密度曲线理论。（1）最大密度曲线理论：最大密度曲线是通过试验提出的一种理想曲线。该理论认为“矿质混合料的颗粒级配曲线愈接近抛物线，则其密度愈大”。因此、当级配曲线为抛物线时其密实度最大。最大密度理想曲线可用粒径（d）与通过量（p）表示如下：p2＝kd连续级

6、配和间断级配曲线式中：p———各级颗粒粒径集料的通过量（％）；d———矿质混合料各级颗粒粒径（mm）；k———常数。当颗粒粒径d等于最大粒径D时，则通过量p＝100，即d＝D时，p＝100。故21k＝100×D当希望求任一级颗粒粒径d的通过量p时dp＝100（）0．5D或dp＝100D式中：d———希望计算的某级集料粒径（mm）；D———矿质混合料的最大粒径（mm）；p———希望计算的某级集料的通过量（％）。—415—第三篇公路工程石料试验（2）最大密度曲线的n幂公式：最大密度曲线是一种理论的级配曲线。在实际应用中，矿质混合料的级配曲线应该允许在

7、一定范围内波动，级配范围（包括密级配和开级配）n幂常在0．3～0．7之间，目前多采用n次幂的通式表达。dnp＝100（）D式中：p、d和D———意义同前；n———试验指数。例1：已知矿质混合料最大粒径为40mm，试用最大密度曲线公式计算其最大密度曲线的各级粒径通过百分率，并按n＝0．3～0．7计算级配范围曲线的各粒级的通过百分率（提示：矿质混合料各级粒径尺寸按1／2递减）。理想最大密度级配曲线最大密度曲线公式和级配范围曲线各级粒径通过百分率分级顺序N12345678910DDDDDDDDDD粒径比n－1D2248163262128256512理论

8、粒径di（mm）40201052．51．250．630．3150．160．08最大密度级配曲线通过百分n＝0．510070．7150．0