道路与桥梁工程材料教学课件作者芦国超第一章.ppt

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1、第一章砂石材料第一节砂石材料的技术性质第二节矿质混合料的组成设计返回第一节砂石材料的技术性质一、岩石学特征及岩石的技术性质(一)岩石学特征建筑结构工程中所使用的岩石通常是指由天然岩石经机械加工制成的，或者由直接开采得到的具有一定形状和尺寸的岩石制品。1.造岩矿物所谓造岩矿物，是具有一定化学成分和结构特性的天然化合物或单质(简称矿物，由一种或两种以上的矿物组成不同的岩石)。不同造岩矿物和成岩条件使各类天然岩石具有不同的结构和构造特征。石料的物理力学性质在很大程度上取决于天然岩石的矿物成分，以及这些矿物在岩石中的结构与

2、构造。表1-1所列为几种代表性的造岩矿物。下一页返回第一节砂石材料的技术性质2.岩石分类岩石的性质除了与构成岩石的矿物有关之外，还取决于不同的成岩条件。根据成岩条件，岩石可分成三类，见表1-2。3.常用岩石类型路桥工程中常用岩石类型见表1-3。另外，根据石料组成中二氧化硅成分含量的多少，岩石被分成不同酸碱性石料，见表1-4。表中的亲水系数表明石料对水亲和力的大小。亲水系数越大，说明石料与水的结合程度越高，相对应的，与沥青的结合力就越弱，所以石料的酸碱性直接影响到石料和沥青构成的混合料的性质。上一页下一页返回第一节砂

3、石材料的技术性质(二)岩石的技术性质岩石的技术性质主要从物理性质、力学性质和化学性质三方面进行评价。1.物理性质岩石的物理性质包括:物理常数(如真实密度、毛体积密度和孔隙率等)、吸水性(如吸水率、饱水率)和抗冻性。(1)物理常数。物理常数主要指岩石的密度和孔隙率，此类常数能够直接影响到岩石的力学性质，也是将岩石用于混合料配合比设计的参数之一。岩石的内部主要由矿质实体和孔隙(包括与外界连通的开口孔隙和不与外界连通的闭口孔隙)所组成，如图1-1(a)所示。上一页下一页返回第一节砂石材料的技术性质各部分质量与体积的关系如

4、图1-1(b)所示。密度定义为在规定条件下(大多指规定的温度)岩石矿质实体单位体积的质量。①真实密度。真实密度是指在规定条件下[(105±5)℃]下烘至恒重，同时，温度在(20±2)℃时烘干岩石矿质实体单位真实体积(不包括开口与闭口孔隙体积)的质量，用ρt表示，按照式(1-1)计算。岩石真买密度的侧足万法按我国现行标准《公路工程岩石试验规程》(JTGE41-2005)采用“密度瓶法”。要获得矿质实体的体积，必须将岩石粉碎磨细，通过试验测定出来。上一页下一页返回第一节砂石材料的技术性质②表观密度。表观密度是指在规定条

5、件下，烘干岩石矿质实体，包括闭口孔隙在内的单位表观体积的质量，用ρs表示，按照式((1-2)计算。③毛体积密度。毛体积密度是指在规定条件下，烘干岩石矿质实体包括孔隙(闭口、开口孔隙)体积在内的单位毛体积的质量，根据岩石含水状态，毛体积密度可分为干密度、饱和密度和天然密度，用ρ0表示，按照式(1-3)计算。上一页下一页返回第一节砂石材料的技术性质按我国现行标准《公路工程岩石试验规程》规定，利用量积法、水中称量法和蜡封法来测定毛体积密度。④孔隙率。孔隙率是指岩石孔隙体积(包括开口孔隙和闭口孔隙的体积)占岩石总体积的百分

6、率，由式(1-4)计算。将式(1-1)和式(1-3)代入式(1-4)可得式(1-5)。上一页下一页返回第一节砂石材料的技术性质(2)吸水性。吸水性是指岩石在规定条件下吸水能力的大小，这一性质用吸水率和饱水率两种形式表示。前者指常温、常压条件下岩石试样最大吸水质量与烘干岩石试件质量之比，以百分率表示;而后者是在一定真空条件下岩石最大吸水质量与烘干岩石试件质量之比，以百分率表示。显然后者往往要大于前者。我国现行标准《公路工程岩石试验规程》规定，前者采用自由吸水法测定;后者采用煮沸法或真空抽气法测定。两者可采用式(1-6

7、)计算。吸水率、饱和吸水率能有效地反映岩石微裂隙的发育程度，可用来判断岩石的抗冻性和抗风化等性能。上一页下一页返回第一节砂石材料的技术性质(3)抗冻性。抗冻性是指岩石在饱水状态下，能够经受反复冻结和融化而不破坏，并不严重降低强度的能力。抗冻性这一性质优劣的判定采用直接冻融法和硫酸钠法两种方式。岩石抗冻性试验通常采用前一种方法，即试件在饱水状态下，在-15℃时冻结4h后，放入(20±5)℃水中融解4h，为冻融循环一次，如此反复冻融至规定次数为止。经历规定的冻融循环次数(如10次、15次、25次等)，详细检查各试件有无

8、剥落、裂缝、分层及掉角等现象，并记录检查情况。将冻融试验后的试件烘至恒重，称其质量，然后测定其抗压强度，并计算岩石的冻融质量损失率和耐冻系数。试验检测结果可用式(1-7)和式(1-8)来计算。上一页下一页返回第一节砂石材料的技术性质上述物理性质具体表现在一定程度上都与岩石的孔隙率有相应的关系。当孔隙率高，特别是与外界相通且较粗大的开口孔隙较多时，岩石的表观密