6第二章石料与集料.docx

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6第二章石料与集料

第二章-石料与集料

第二章建筑材料

《专业知识》科目考试内容及权重分配表

本章历年考试内容及权重分配表

第一节石料与集料

一、石料

1.1石料的岩石学特性

1.造岩矿物

造岩矿物是具有一定化学成分和结构的天然化合物或单质，简称矿物。

大多数岩石由两种以上的矿物组成。

表2-1几种代表性造岩矿物

2.岩石的分类

根据成岩条件将岩石分成三类:

岩浆岩—深成岩、喷出岩、火山岩

沉积岩—碎屑岩、粘土岩、化学及生物化学岩

变质岩—片理状岩、块状岩

表2-2三种岩石种类的特性

根据石料组成中二氧化硅成分含量的多少，将岩石分成不同酸碱性石料。

表2-3岩石的酸碱性

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。

因此为保证沥青混合料的强度，在选择岩石时必须优先采用碱性岩石

1.2石料的物理性质

物理常数吸水性抗冻性

1）物理常数

岩石的物理常数：

是反映材料矿物组成、结构状态和特征的参数，与岩石的技术性质有着密切的关系。

常用指标：

密度和孔隙率

（1）密度

密度是指在规定条件下，岩石矿质实体单位体积的质量，根据体积定义的不同，可以分为真实密度和毛体积密度。

2）吸水性

岩石吸水性是岩石在规定条件下吸水的能力。

指标：

吸水率和饱和吸水率

（1）吸水率：

在规定条件（常温常压）下，岩石试样最大的吸水质量与干燥岩石试样质量之比，以百分率表示。

（2）饱和吸水率：

在强制条件（常温真空）下，岩石试样最大吸水质量与干燥岩石试样质量之比，以百分率表示。

岩石的吸水性能有效的反映岩石裂隙的发育程度，可用来判断岩石的抗冻性和抗风化性。

3）抗冻性

岩石的抗冻性，是指岩石在饱水状态下，经受反复冻融循环而不破坏，并不严重降低岩石强度的能力。

室内试验：

抗冻性试验

试件尺寸：

直径和高为50mm圆柱体，或边长为50mm的正立方体。

（1）抗冻性评价指标：

冻融质量损失率、冻融系数、饱水系数。

1.3岩石的力学性质

技术指标：

单轴抗压强度、单轴压缩变形、劈裂强度、抗剪强度、点荷载强度和抗折强度，以及抗压碎、抗冲击、抗磨光、抗磨耗等性能。

关键指标：

单轴抗压强度和抗磨耗性

1）单轴抗压强度

岩石抗压强度：

是岩石力学性质中最重要的一项指标，它是岩石强度分级和岩性表述的主要依据。

影响因素：

石料的组成结构试验条件

二、集料

2.1集料的分类

定义：

集料是由不同粒径矿质颗粒组成，并在混合料中起骨架和填充作用的粒料。

分类：

（1）按成因及加工方式分：

砾石、碎石、天然砂、人工砂、石屑、工业冶金矿渣等；

（2）按粒径范围分：

粗集料、细集料、矿粉

粗集料：

沥青混合料中，是指粒径大于2.36mm的碎石、破碎砾石、筛选砾石和矿渣等。

水泥混凝土中，是指粒径大于4.75mm的碎石、破碎砾石、筛选砾石等。

细集料：

沥青混合料中，是指粒径小于2.36mm的天然砂、人工砂及石屑。

水泥混凝土中，是指粒径小于4.75mm的天然砂、人工砂。

2.2集料的物理性质

1）物理常数

表观密度毛体积密度堆积密度表干密度空隙率

集料：

是矿质颗粒的散状混合物，不仅包括矿物及矿物间的开口孔隙和闭口孔隙，还包括矿质颗粒间的空隙。

（1）表观密度

表观密度（亦称视密度）是在规定条件（烘干）下，单位表观体积（包括矿质实体和闭口孔隙）的实体质量。

（2）毛体积密度

毛体积密度是在规定条件下，单位毛体积（包括矿质实体、闭口孔隙和开口孔隙）的实体质量。

（3）堆积密度

堆积密度是单位体积（包括矿质实体、闭口孔隙和开口孔隙及颗粒间空隙）实体质量。

2）级配

指集料中不同尺寸颗粒的比例。

级配通过筛分试验确定的，对

水泥混凝土用的集料：

可采用干筛法和水洗法

沥青混合料用的集料：

必须采用水洗法

4）坚固性

测试方法：

选取规定数量的集料，装在金属网浸入饱和硫酸钠溶液中进行干湿循环试验，经5次循环后，观察其表面破坏情况，并用质量损失百分率来计算其坚固性。

5）集料的颗粒形状与表面特征

（1）颗粒形状：

蛋圆形、棱角形、针状、片状

针状：

长度大于其平均粒径2.4倍的颗粒

片状：

厚度小于其平均粒径0.4倍的颗粒

针片状颗粒：

最大长度与厚度之比大于3的颗粒。

（2）表面特征：

表面的粗糙程度及孔隙特征等

【例-2017年真题多选】下列指标中属于集料物理性质的有（）

A.集料的密度

B.磨耗率

C.空隙率

D.冲击值

网校答案：

AC

2.3集料的力学特性

粗集料的力学性质主要是压碎值和磨耗率，其次是磨光值、冲击值和磨耗值等。

1）压碎值

意义：

衡量集料强度的相对指标，以鉴定集料品质。

测试方法：

将标准石料试样在规定条件下加荷，测试石料被压碎后，2.36mm标准筛上通过质量的百分率。

2）磨光值

意义：

反映集料抵抗轮胎磨光作用的能力。

测试方法：

将9.5mm~13.2mm并剔除针片状颗粒的集料制成试件，加速磨光后采用摆式摩擦系数测定仪测定磨光后集料的摩擦系数PSVra。

3）冲击值

意义：

反映了集料抵抗多次连续重复冲击荷载作用的能力。

测试方法：

按规定方法称取9.5~13.2mm试样质量，捣实后用13.75kg的冲击锤沿导杆自规定高度自由下落按规定连续锤击集料，测试试验后2.36mm标准筛上通过质量百分率。

4）道瑞磨耗值

道瑞磨耗值反映了集料抵抗车轮撞击及磨耗的能力，一般磨耗损失小的集料坚硬、耐磨并且耐久性好。

【例-2016年真题多选】下列指标中属于粗集料力学性质的有（）

A.压碎值

B.磨耗率

C.空隙率

D.冲击值

网校答案：

ABD

2.4岩石集料的技术要求

1）粗集料的技术标准

粗集料的技术要求应符合现行标准《建设用碎石、卵石》（GB/T14685-2011）的规定。

2）细集料的技术要求

细集料的技术要求应符合现行标准《建设用砂》（GB/T14684-2011）的规定。

2.5工业冶金矿渣集料的技术特性

1）分类

黑色金属矿渣有分为:

高炉矿渣和钢渣两类。

2）物理力学性质

矿渣的密度与矿物成分有关，在2.97~3.32g/cm3。

矿渣的堆积密度在1900kg/m3以上，空隙率大多在35%以下，耐冻性（或坚固性）一般均能符合路用要求。

矿渣的力学强度一般均较高，其强度与空隙率有关。

通常其极限抗压强度在50MPa以上，高者可达150MPa，相当于石灰岩至花岗岩的强度。

三、矿质混合料组合设计

3.1矿质混合料的级配

为达到最大密实度（或最小空隙率）和最大摩擦力的要求，混合料可以采用连续级配和间断级配两类级配。

工程实践中，n=0.45时，密实度最大；n=0.3~0.7时，有较好的密实度，满足工程需要。

3.2矿质混合料的配合比设计

确定矿质混合料配合比的方法有很多，但一般主要采用数解法和图解法。

不管哪种方法，必须具备两个已知条件：

（1）各种集料的筛分结果

（2）按技术规范（或理论级配）要求的矿质混合料的级配范围。

1）数解法

（1）试算法：

适用于2~3种集料组成的混合料，是最简单的一种方法。

（2）规划求解法：

采用Excel表格中的规划求解分析工具，通过设置规划求解中的约束条件，可较为准确地计算出各种集料的用量。

2）图解法

我国推荐采用的图解法为修正平衡面积法。

修正平衡面积法的设计步骤为：

（1）绘制级配曲线坐标图；

（2）绘制各种集料的级配曲线；

（3）确定各种集料的用量比例；

（4）校核调整