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