第一章 砂石材料
1 石料 2 集料 3 矿质混合料的组成设计 4 石料与集料的工程应用
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第一章 砂石材料
1 石料
石料是天然岩石经机械加工制成的，或者直接开采得到具 有一定形状和尺寸的石料制品。
1.1 石料的岩石学特性 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构造。 1.1.1 造岩矿物
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1 石料
1.2 石料的物理性质
1.2.4 物理常数------孔隙率
石料孔隙体积占石料总体积（包括开口孔隙和闭口孔隙体 积）的百分率。
n Vn Vi (1 h ) 100 %
Vh
t
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1 石料
1.2 石料的物理性质 1.2.5 物理常数------吸水性
开口孔隙 (体积为Vi)
闭口孔隙（体积为Vn ）
第一章 砂石材料
1 石料
1.2 石料的物理性质 1.2.1 物理常数------密度
规定条件下，石料矿质实体单位体积的质量。 真实密度 表观密度 毛体积密度
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1 石料
1.2 石料的物理性质 1.2.1 物理常数------真实密度
1 石料
1.3 石料的力学性质
磨耗率试验方法——狄法尔法（双筒式）
50块石料（50～75mm），单一粒径，质量5000g左右， 转速30～33r/min，转10,000转（5.5～5.0h）
磨耗率计算公式：
Qab＝
m1 m2 m1
100%
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。
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狄法尔法（双筒式）
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
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双筒式磨耗仪示意图
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1 石料
1.3 石料的力学性质
磨耗率试验方法——洛杉矶法（搁板式）
试样为~5000g有一定级配的集料，加入12个48mm钢球， ~5000g。转速30～33r/min，转500转。
规定条件下，烘干石料矿质实体单位表观体积（包括闭
口孔隙）的质量。
a
ms Vs Vn
V0 Vi Vn
V
开口孔隙 闭口孔隙
m0 M
a — 石料的表观密度，g / cm3;
ms — 石料矿质实体的质量，g;
Vs
矿物实体
mS
VS — 石料矿质实体的体积，cm3；
Vn — 石料矿质实体中闭口孔隙的体积，cm3
变质岩——片理状岩、块状岩
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1 石料
1.2 石料的物理性质 物理常数
石料的物理常数是反映材料矿物组成、结构状态和特征 的参数。常用物理常数是密度和孔隙率。
吸水性 抗冻性
ห้องสมุดไป่ตู้
反映材料与水有关的性质
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1 石料
材 料 内 部 体 积 构 成
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材料内部固体物质体积（Vs）
规定条件下，烘干石料矿质实体单位真实体积的质量。
t
ms Vs
t — 石料的真实密度， g / cm3; ms — 石料矿质实体的质量， g;
V
VS — 石料矿质实体的体积， cm3
V0 Vi Vn
Vs
开口孔隙 闭口孔隙
矿物实体
m0 M
mS
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1 石料
1.2 石料的物理性质
1.2.2 物理常数------表观密度
造岩矿物 地质作用
岩石
石英、云母、长石；角闪石、方解石、白 云石、黄铁矿、石膏、菱镁矿、赤铁矿等。
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1 石料
1.1.2 岩石的分类 按成岩条件分
岩浆岩
深成岩 喷出岩 火山岩
花岗岩、正长岩、辉长石 玄武岩、安山岩、辉绿岩
沉积岩
石灰岩、页岩、砂岩、石膏，散粒状的粘土、砂、卵石
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1 石料
1.2 石料的物理性质 1.2.3 物理常数------毛体积密度
规定条件下，烘干石料矿质实体单位毛体积（包括闭口、 开口孔隙）的质量。
h
Vs
ms Vn
Vi
h — 石料的表观密度， g / cm3;
ms — 石料矿质实体的质量， g; VS — 石料矿质实体的体积， cm3； Vn — 石料矿质实体中闭口孔 隙的体积， cm3; Vi — 石料矿质实体中开口孔 隙的体积， cm3
材料吸入水分的能力。包括吸水率和饱和吸水率。
① 吸水率：常温（20±2℃）、标准大气压（101.325kPa) ，最大的吸水质 量占干燥试样质量的百分比。
② 饱水率：常温、真空抽气（2.67 kPa），最大吸水质量占干燥试样质量 的百分比。
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1 石料
1.2 石料的物理性质 1.2.5 物理常数------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。
直接冻融法 坚固性法
孔隙构造、吸水性
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1 石料
1.2 石料的物理性质 1.2.5 物理常数------抗冻性
石料——直径、高50mm圆柱 体试件，50mm正方体试件， 在105±5℃烘干。
直接冻融法（冻融循环试验： 吸水饱和，-15℃冰冻←4→h 常温融解）
R P A
P——试验时石料试件破坏的极限荷载，N A——石料试件的受力截面积，mm2
材料的矿物成分 结构和构造
试件尺寸 加荷速率 湿度等
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1 石料
1.3 石料的力学性质 磨耗率 石料抵抗撞击、摩擦的联合作用的能力。
洛杉矶磨耗试验 狄法尔磨耗试验
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循环若干次(15、25、50次)
质量损失率
Q冻
m1 m2 m1
100%
Q冻 — 石料的质量损失率，%；
冻融系数
m1 — 试验前烘干试样的质量，g;
K R2 100% R1
m2 — 冻融试验后烘干试样的质量，g
K — 冻融循环后石料的耐冻系数，%
R1 — 试验前石料试件的饱水抗压强度，MPa； R2 — 冻融循环作用后，石料试件的饱水抗压强度，MPa。
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1 石料
1.3 石料的力学性质 石料的抗压强度 试件类型 ① 道路试件: 50×50×50 ±2mm立方体 Φ50×H50 ± 2mm的圆柱体 ② 桥梁试件: 70×70×70 ±2 mm立方体
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石料抗压试件
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1 石料
1.3 石料的力学性质 石料的抗压强度 对试件饱水处理后施加荷载直至破坏。