1第一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五主要內容1.1石料1.2集料1.3礦質混合料的組成設計1.4小結與習題2第二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五學習任務掌握粗細集料毛體積密度、表觀密度的實驗操作方法及計算過程；篩分實驗及集料級配計算方法；礦料級配類型及其特點；集料級配表示方法；級配曲線的繪制方法；熟悉集料劃分方法、粗細集料最大粒徑和公稱最大粒區別；針片狀顆粒定義；級配概念；砂細度判定方法；了解粗集料及砂的技術性質要求、粗集料力學性質定義及力學性質內容；砂中有害物質的類型及檢測；3第三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五1.1石料石料定義

在建筑結構工程中，所使用的石料通常指由天然巖石經機械加工制成的，或者由直接開采得到的具有一定形狀和尺寸的石料制品。石料的巖石學特征巖石學特性造巖礦物：具有一定化學成分和結構特性的天然化合物或單質，簡稱礦物，由一種或兩種以上的礦物組成不同的巖石。

巖石分類：根據成巖條件分為－巖漿巖、沉積巖、變質巖常見巖石種類&巖石的酸堿性道路建筑材料·砂石材料4第四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五石料的物理學特征物理學性質物理常數：主要指石料密度和孔隙率，此類常數能直接影響到石料的力學性質，是將石料用于混合料配合比設計的參數之一。吸水性：石料吸水能力的大小，用吸水率和飽水率形式表示；

耐候性：石料在飽水狀態下，能夠經受反復凍結和融化而不破壞，并不嚴重降低強度的能力；道路建筑材料·砂石材料5第五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五物理常數孔隙率：石料孔隙體積/石料總體積百分率；真實密度表觀密度毛體積密度密度吸水性吸水率飽水率抗凍性直接凍融法硫酸納法

這些物理性質具體表現，在一定程度上都與石料的孔隙率有相應的關系。當孔隙率高，特別是與外界相通且較粗大的開口孔隙發達時，使石料的表觀密度和毛體積密度減小，相應的吸水性加大，抗凍性能變差。因此石料物理指標可在一定程度上預測石料一些工程性質的好壞，認知石料力學性質的表現。道路建筑材料·砂石材料6第六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五石料的力學性質

石料在工程應用中，所表現出的抗壓、抗剪、抗彎拉強度的能力，以及抵抗荷載沖擊、剪切和摩擦作用的能力。實踐中石料的這一性質常用抗壓強度和磨耗率兩項指標來表示。4.

石料的化學性質：瀝青酸性+堿性石料=粘附性好；石料酸堿性用SiO2%表征；

SiO2%：堿性<52%,酸性>65%;5.

石料的技術標準根據石料所屬巖石類型，將石料分成四大類；依據石料的抗壓強度的高低和磨耗率的大小將每種類型巖石劃分成四個等級。重點：1.石料的物理常數有哪些，怎么計算?

2.簡述道路工程用石料的分類和分級方法?道路建筑材料·砂石材料標準7第七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五1.2集料1.定義：

籠統的說集料就是粒狀石質材料。2.集料分類：分類總分類：包括天然砂、人工砂、卵石、碎石，另有工業冶金礦渣集料形成的過程不同：分為卵石(又稱礫石)和碎石粒徑大小的不同：分為粗集料和細集料

粗細粒徑的界限：水泥混凝土4.75mm，瀝青混凝土2.36mm，大于或等于該尺寸的顆粒為粗集料，余為細集料。最大粒徑：集料最大粒徑和集料公稱最大粒徑

重要但又容易引起混淆的概念標準篩道路建筑材料·砂石材料8第八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五3.集料的物理性質物理性質物理常數集料的級配顆粒形狀和表面特征含泥量和泥塊含量物理常數密度1.表觀密度、毛體積密度、毛體積密度與石料相應密度在概念上相同，僅在實際的密度測定方法上有所區別。2.表干密度：又稱作飽和面干毛體積密度

3.裝填密度：裝樣方法不同可為堆積密度、振實密度和搗實密度空隙率：集料在某種裝填狀態下的空隙體積(含開口孔隙)占裝填體積的百分率粗集料的骨架間隙率VCADRC：通常指4.75mm以上粗集料顆粒間的空隙體積的百分含量。其大小用于確定混合料中細集料和結合料的數量，評價集料的骨架結構。

細集料的棱角性：由在一定條件下測定的空隙率表征。道路建筑材料·砂石材料9第九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五道路建筑材料·砂石材料集料的級配：

級配是指集料中各種粒徑顆粒的搭配比例或分布情況。級配對水泥混凝土及瀝青混合料的強度、穩定性及施工和易性有著顯著的影響，級配設計也是水泥混凝土和瀝青混合料配合比設計的重要組成部分。集料的顆粒形狀與表面特征：

集料的形狀和表面特征將影響集料顆粒間的內摩阻力、集料顆粒與結合料粘結性及吸附性等方面。1.理想集料顆粒形狀是球狀或立方體。不取用扁平、薄片、細長狀的顆粒。

針片狀顆粒的定義：最大長度與厚度之比大于3的顆粒。2.集料表面特征指集料的粗糙程度和孔隙特征。

表面粗糙的集料顆粒有較顯著的摩阻力，同時也會影響集料的施工和易性；粗糙且有吸收水泥漿和瀝青輕組分的孔隙特征的集料與結合料的粘結能力較強。

10第十頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五含泥量和泥塊含量：存在于集料中或包裹在集料顆粒表面的泥土水泥的水化速度集料與水泥(或瀝青)間的粘結能力

混合料的整體強度和耐久性降低

妨礙影響限制含量4.粗集料的力學性質(1)壓碎值指按規定的方法測得石料抵抗壓碎的能力，也是集料強度的相對指標，用以鑒定集料品質。壓碎值是對石料的標準試樣在標準條件下進行加荷，測試石料被壓碎后，標準篩上篩余質量的百分率。(2)磨光值(PSV)

反映石料抵抗輪胎磨光作用能力的指標。該值越大，表明集料的抗磨光性能越好。采用加速磨光機磨光石料，并用擺式磨擦系數測定儀濁得的磨光后集料的磨擦系數。

道路建筑材料·砂石材料11第十一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五(3)沖擊值(LSV)

反映石料抵抗沖擊荷載的能力。該值越小，表明集料的抗沖擊性能越好。由于路表集料直接承受車輪荷載的沖擊作用，這一指標對道路表層用集料非常重要。(4)磨耗值(AAV)

確定石料抵抗表面磨損的能力，適用于對路面抗滑表層所用集料抵抗車輪磨耗值。該值越小，表明集料的抗磨耗能力越好。重點：

1.石抖的主要物理常數與集料的主要物理常數有哪幾項?它們之間有何異同?2.什么是集料的裝填密度?什么是松裝密度?什么是緊裝密度?

3.壓碎值、磨耗值、磨光值及沖擊值分別表征粗集料的什么性質，對路面工程有何實用意義?

道路建筑材料·瀝青材料規范中磨光值僅作為參考，其他三個值有要求12第十二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五

礦質混合料就是能夠滿足級配要求的各種粒徑材料的集合體，簡稱礦料。確定幾種集料混合時各自比例的過程就是礦料的組成設計。

集料級配的表示方法集料級配曲線一、礦料的級配二、礦料配合比設計方法

礦料配合比設計就是根據實際工程中現有的各種集料的級配參數（即篩分結果），針對設計要求或技術規范要求，采用一定的方法確定各規格集料在合成礦料中所占有比例的操作過程。

1.3礦料的級配組成道路建筑材料·砂石材料13第十三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五1.集料級配的表示方法篩分試驗細集料的細度模數集料的級配曲線

采用標準套篩對集料進行過篩分析，以確定集料粗細顆粒的分布即級配就是所謂篩分試驗。通過篩分試驗，求得集料試樣的級配參數。

在篩分試驗中，根據集料存留在各篩上的篩余質量，分別計算出分計篩余百分率、累計篩余百分率、通過百率。分計篩余百分率：是指某號篩上的篩余質量占試樣總質量百分率

式中：mi——存留在某號篩上的試樣質量，g；

M

——集料風干試樣的總質量，g。

道路建筑材料·砂石材料集料級配的表示方法14第十四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五累計篩余百分率：是指某號篩的分計篩余百分率和大于該號篩的各篩分計篩余百分率之總和。

式中：a1，a2….a1，…——

各篩的分計篩余百分率，%通過百分率：是指通過某號篩的試樣質量占試樣總質量的百分率，即

100與某號篩累計篩余百分率之差。

式中：Ai——

某號篩的累計篩余百分率，%

道路建筑材料·砂石材料15第十五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五細集料的細度模數

用于評價細集料粗細程度的指標，是細集料篩分試驗中各號篩上的累計篩余百分率之和：

式中：Mf——砂的細度模數；

A4.75,A2.36,…A0.15

——分別為4.75、2.36、…0.15各篩的累計篩余百分率，%

細度模數愈大，表示細集料愈粗。砂按細度模數分為粗、中、細三種規格，相應的細度模數分別為：粗砂Mf=3.7～3.1；中砂Mf=3.0～2.3；細砂Mf=2.2～1.6道路建筑材料·砂石材料無4.75以上集料含4.75以上集料16第十六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五2.集料的級配曲線

(1)級配曲線的繪制以通過量的百分率為縱坐標，篩孔尺寸（也表示礦料不同顆粒的粒徑）為橫坐標，將各篩上的通過量繪制在坐標圖中，然后用曲線將各點連接起來，成為所謂的級配曲線。道路建筑材料·砂石材料級配曲線Y軸：Pi，通過百分率；X軸：標準篩孔的0.45次方，但標注時指標標準篩孔尺寸；最大粒徑17第十七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五

(2)級配曲線類型

粗細不同的粒徑按照一定的比例組合搭配在一起，以達到較高的密實程度，根據搭配組成的結果，可得到以下幾種不同級配形式。

①連續級配：連續級配是某一礦料在標準套篩中進行篩分后，礦料的顆粒由大到小連續分布，每一級都占有適當的比例。這種由大到小逐級粒徑都有，按比例互相搭配組成的礦質混合料，稱為連續級配混合料。Eg：AC。

②

間斷級配：在礦料顆粒分布的整個區間里，從中間剔除一個或連續幾個粒級，形成一種不連續的級配，成為所謂的間斷級配。Eg：SMA。

③

連續開級配：整個礦料顆粒分布范圍較窄，從最大粒徑到最小粒徑僅在數個粒級上以連續的形式出現，形成所謂的連續開級配。Eg：OGFC，ATPB。不同級配類型的級配曲線如下圖所示道路建筑材料·砂石材料18第十八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五(3)級配理論

①最大密度曲線理論(富勒理論)

觀點：混合料級配曲線越接近拋物線，則其密度越大；當混合料級配曲線為拋物線時，具有最大密實度。

級配曲線公式：

道路建筑材料·砂石材料d—礦料顆粒粒徑；P—通過量；19第十九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五②離子干涉理論

觀點：集料一級級填充，確保下一級顆粒將上級顆粒間形成的空隙填滿，而總幾何尺寸不超過該空間，即互不干涉。

Eg：SMA為一級嵌擠；多級嵌擠結構其級配曲線稱s型；良好抗車轍性能；范圍：設計連續和間斷級配道路建筑材料·瀝青材料20第二十頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五(4)級配組成對礦料性能的影響

礦料的級配組成直接決定礦料的礦料密實度和礦料顆粒間內摩阻力。從而影響到水泥混凝土或瀝青混合料的強度、耐久性和施工和易性。

礦料連續級配的計算

了解礦質混合料級配的概念，接下來學習礦質混合料的配合比設計方法。道路建筑材料·砂石材料21第二十一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五二礦料配合比設計

常用的方法有：數解法、圖解法（修正平衡面積法）1.數解法——試算法設計步驟

(1)建立基本計算方程

(2)基本假設

(3)計算

(4)校核調整2.圖解法設計步驟(自學)(1)準備工作篩分并計算各自的通過量百分率、明確設計級配要求

(2)繪制框圖

(3)確定各集料用量

(4)合成級配的計算與校核

道路建筑材料·砂石材料22第二十二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五1.4小結與習題小結：質量對比：表干質量>烘干質量>水中重飽和面干：開口孔隙吸飽水，表面無水狀態；表觀密度：礦質實體和閉口孔隙排開水體積；毛體積密度：開口、閉口孔隙及實體排開水積；習題：思考題：P341-1—P351-8；作業：P351-12；道路建筑材料·砂石材料23第二十三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五常見巖石安山巖花崗巖玄武巖石灰巖白云巖石粉道路建筑材料·砂石材料24第二十四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五石料的體積：開口孔隙Vi+閉口孔隙Vn+礦質實體Vs石料物理常數：真實相對密度：單位礦質實體質量，γt測定：將礦質實體磨細，容量瓶法測定；公式：

毛體積相對密度：單位毛體積質量，γb測定：表干法，浸水48h使開口空隙吸飽水，干燥毛巾擦至表面干燥；公式：表觀相對密度：單位表觀體積質量，γa測定：水中重法，表觀體積即表面可見體積=石料干燥M-M水中重公式：道路建筑材料·砂石材料ViVn——返回25第二十五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五石料吸水性：吸水性：石料在25℃，1atm下吸水大?。怀Ｓ?；飽水率Wo：常溫真空抽氣下，吸水情況；意義：吸水性越大，瀝青粘附性越差；石料耐候性：抗凍：開口孔隙飽水時，低溫下，石料破裂產生質量損失，表征抵抗冰凍特征；采用抗凍質量損失率Qfr和凍結指數Kfr表征；堅固性：抵抗自然界降水影響，雨水中硫酸鹽使石料破壞；

實驗方法：飽和硫酸鈉溶液浸泡20h，烘箱4h，硫酸鈉溶液中4h，烘箱中4h，如此循環；

表征指標：Q堅=（m1-m2）/m1×100%道路建筑材料·砂石材料——返回26第二十六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五道路建筑材料·砂石材料——返回石料的分級兩指標：抗壓強度和洛杉磯磨耗率；狄法爾實驗在現行規范中不使用；堿性石料酸性石料27第二十七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五最大粒徑：集料的最大粒徑這一概念由兩個不同定義構成

集料最大粒徑:指集料100%都要求通過的最小標準篩篩孔尺寸。集料公稱最大粒徑:指集料可能全部通過或允許有少量不通過

(一般容許篩余不超過10%)的最小標準篩篩孔尺寸。

這兩個定義涉及的粒徑有著明顯區別，通常集料公稱最大粒徑比最大粒徑要小一個粒級。但實際使用過程中容易混淆。實際工程中所指的最大粒徑往往是指公稱最大粒徑，這一點要加以區分。道路建筑材料·砂石材料——返回28第二十八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期五瀝青路面及各類基層集料用標準篩均以方孔篩為準，相應的篩孔尺寸依次為:

75635337.531.526.519160.07