集料的颗粒形状与表面特征
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02讲—砂石材料技术性质
（2）沥青路面粗集料压碎试验
Q m=m1/m0×100％
m0 试验前试样质量 m1 试验后通过3mm筛孔的细集料质量
交通工程专业 38
第一章 石料与集料
2．磨光值 磨光值是反映石料抵抗轮胎磨光作用能力的指标，它
是采用加速磨光机磨光石料，并用摆式磨擦系数测定仪测
得的磨光后集料的磨擦系数。用高磨光值的石料来铺筑道
26
第一章 石料与集料
（5）粗集料骨架间隙率
指4.75mm以上粗集料在捣实状态下颗粒间的空隙 体积百分含量。
其大小用于确定混合料中细集料和结合料的数量，并 评价集料的骨架结构。
VCA = ( 1-
ρc ρa
) * 100%
ρc
水泥混凝土用粗集料振实密度，沥青混合料用捣实密度
ρa
交通工程专业
粗集料表观密度或毛体积密度。
交通工程专业 19
第一章 石料与集料
（一）物理常数
（1）表观密度 集料的表观密度是指在规定条件下，集料单位表观
体积（矿质实体体积＋闭口孔隙体积）
a
=
ms vs vn
=
m va
交通工程专业 20
第一章 石料与集料
（2）表干密度 集料的表干密度又称作饱和面干毛体积密度，它的计
算体积与毛体积密度相同，但计算质量为集料颗粒的 表干质量（饱和面干状态，包括了吸入开口孔隙中的 水），由下式计算。
s
= Vs
ma Vn Vi
体积：矿质实体＋闭口孔隙体积＋开口孔隙体积
交通工程专业 21
第一章 石料与集料
（3）装填密度 装填密度根据装样方法的不同可为堆积密度、振实密度或 捣实密度。该密度是指烘干集料颗粒矿质实体的单位装填 体积（包括集料颗粒间空隙体积、集料矿质实体及其闭口、 开口孔隙体积）的质量，按下式计算。
Q m=m1/m0×100％
m0 试验前试样质量 m1 试验后通过3mm筛孔的细集料质量
交通工程专业 38
第一章 石料与集料
2．磨光值 磨光值是反映石料抵抗轮胎磨光作用能力的指标，它
是采用加速磨光机磨光石料，并用摆式磨擦系数测定仪测
得的磨光后集料的磨擦系数。用高磨光值的石料来铺筑道
26
第一章 石料与集料
（5）粗集料骨架间隙率
指4.75mm以上粗集料在捣实状态下颗粒间的空隙 体积百分含量。
其大小用于确定混合料中细集料和结合料的数量，并 评价集料的骨架结构。
VCA = ( 1-
ρc ρa
) * 100%
ρc
水泥混凝土用粗集料振实密度，沥青混合料用捣实密度
ρa
交通工程专业
粗集料表观密度或毛体积密度。
交通工程专业 19
第一章 石料与集料
（一）物理常数
（1）表观密度 集料的表观密度是指在规定条件下，集料单位表观
体积（矿质实体体积＋闭口孔隙体积）
a
=
ms vs vn
=
m va
交通工程专业 20
第一章 石料与集料
（2）表干密度 集料的表干密度又称作饱和面干毛体积密度，它的计
算体积与毛体积密度相同，但计算质量为集料颗粒的 表干质量（饱和面干状态，包括了吸入开口孔隙中的 水），由下式计算。
s
= Vs
ma Vn Vi
体积：矿质实体＋闭口孔隙体积＋开口孔隙体积
交通工程专业 21
第一章 石料与集料
（3）装填密度 装填密度根据装样方法的不同可为堆积密度、振实密度或 捣实密度。该密度是指烘干集料颗粒矿质实体的单位装填 体积（包括集料颗粒间空隙体积、集料矿质实体及其闭口、 开口孔隙体积）的质量，按下式计算。
石料与集料
(1) 建立基本计算方程 (2) 基本假设
(3) 计算
(4) 校核调整
2.图解法设计步骤
(1) 准备工作 筛分并计算各自的通过量百分率、明确设计级配要求 (2) 绘制框图 (3) 确定各集料用量 (4) 合成级配的计算与校核
本章小结
本章介绍了石料的岩石学特征、阐述 石料与集料的主要技术性能及主要评价方
重点：1.石料应具备哪些力学性质，采用什么指标来反映这些性质?
2.简述道路工程用石料的分类和分级方法?
第二节
集
料
概述：笼统的说集料就是粒状石质材料。
总分类：包括天然砂、人工砂、卵石、碎石，另有工业冶金矿渣 分类 集料形成的过程不同：分为卵石(又称砾石)和碎石
粒径大小的不同：分为粗集料和细集料
集 料
层用集料非常重要。
4.磨耗值 ( AAV ) 确定石料抵抗表面磨损的能力，适用于对路面抗滑表层所用集料抵
抗车轮磨耗值。该值越小，表明集料的抗磨耗能力越好。
重点：1.石抖的主要物理常数与集料的主要物理常数有哪几项?它们之间
有何异同?
2.什么是集料的装填密度?什么是松装密度?什么是紧装密度? 3.压碎值、磨耗值、磨光值及冲击值分别表征粗集料的什么性质， 对路面工程有何实用意义?
物理常数 百分率 粗集料的骨架间隙率：通常指4.75mm以上粗集料颗粒间的空隙体积的百 分含量。其大小用于确定混合料中细集料和结合 料的数量，评价集料的骨架结构。 细集料的棱角性：由在一定条件下测定的空隙率表征。
集料的级配：
级配是指集料中各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况。级配对水泥 混凝土及沥青混合料的强度、稳定性及施工和易性有着显著的影响，级
….a1，…——
各筛的分计筛余百分率，%
(3) 计算
(4) 校核调整
2.图解法设计步骤
(1) 准备工作 筛分并计算各自的通过量百分率、明确设计级配要求 (2) 绘制框图 (3) 确定各集料用量 (4) 合成级配的计算与校核
本章小结
本章介绍了石料的岩石学特征、阐述 石料与集料的主要技术性能及主要评价方
重点：1.石料应具备哪些力学性质，采用什么指标来反映这些性质?
2.简述道路工程用石料的分类和分级方法?
第二节
集
料
概述：笼统的说集料就是粒状石质材料。
总分类：包括天然砂、人工砂、卵石、碎石，另有工业冶金矿渣 分类 集料形成的过程不同：分为卵石(又称砾石)和碎石
粒径大小的不同：分为粗集料和细集料
集 料
层用集料非常重要。
4.磨耗值 ( AAV ) 确定石料抵抗表面磨损的能力，适用于对路面抗滑表层所用集料抵
抗车轮磨耗值。该值越小，表明集料的抗磨耗能力越好。
重点：1.石抖的主要物理常数与集料的主要物理常数有哪几项?它们之间
有何异同?
2.什么是集料的装填密度?什么是松装密度?什么是紧装密度? 3.压碎值、磨耗值、磨光值及冲击值分别表征粗集料的什么性质， 对路面工程有何实用意义?
物理常数 百分率 粗集料的骨架间隙率：通常指4.75mm以上粗集料颗粒间的空隙体积的百 分含量。其大小用于确定混合料中细集料和结合 料的数量，评价集料的骨架结构。 细集料的棱角性：由在一定条件下测定的空隙率表征。
集料的级配：
级配是指集料中各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况。级配对水泥 混凝土及沥青混合料的强度、稳定性及施工和易性有着显著的影响，级
….a1，…——
各筛的分计筛余百分率，%
第一章_石料与集料
第二节 集料
2010~2011学年上 20918231班
《道路建筑材料》
第一章 石料与集料
（3）粗集料骨架间隙率 骨架间隙率通常指4.75mm 以上粗集料在捣实状态下颗粒间空隙体积的百分含量。
粗集料骨架间隙率的大小用于确定混合料中细集料和结合料的数量，并评价集料的骨 架结构。
第二节 集料
2010~2011学年上 20918231班
一般来说，石料的饱水系数为0.5～0.8。饱水系数越大，说明常压下吸水后留余的空 间有限，岩石越容易被冻胀破坏，因而岩石的抗冻性就差。
第一节 石料
2010~2011学年上 20918231班
《道路建筑材料》
第一章 石料与集料
3．抗冻性
抗冻性是指石料在饱水状态下,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。抗冻性试验是指试件在浸水条件下，经多次冻结与融化作用后测定试件的质量损 失以及单轴饱水抗压强度的变化。岩石的抗冻性用两个直接指标表示，一个为冻融系数， 另一个为质量损失率。
第二节 集料
2010~2011学年上 20918231班
《道路建筑材料》
1．物理常数
一、集料的物理性质
（1）密度
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。集料的体积和质量的关系如图所示。
第一章 石料与集料
①表观密度、毛体积密度、表干密度
与石料相应密度在概念上相同，仅在实际的密度测 定方法上有所区别。
针片状颗粒的定义：最大长度与厚度之比大于3的颗粒。
（2）集料表面特征指集料的粗糙程度和孔隙特征。表面粗糙的集料颗粒有较显著的 摩阻力，同时也会影响集料的施工和易性；粗糙且有吸收水泥浆和沥青轻组分的孔隙特征 的集料与结合料的粘结能力较强。
混凝土集料
砂岩，鲕岩
含有不明显结晶成分的细小的或 玄武岩，致密长石，斑岩，石灰
中型颗粒岩石的粗糙断面
岩
含有明显结晶成分
花岗岩，辉长岩，片麻岩
具有可见孔和洞
砖，浮石，泡沫矿渣，水泥熟料， 膨胀粘土
摘自英国标准(BS) 1975
4 集料技术要求
➢ 泥含量 ➢ 有害物含量
➢ 坚固性 ➢ 碱活性 ➢ 级配和粗细程度 ➢ 形状及表面特征 ➢ 强度
普通混凝土用砂的细度模数一般在 2.2～3.2 之 间较为适宜。
国家标准将细度模数为3.7 ～ 1.6的普通混凝 土用砂，以0.60㎜筛孔的累计筛余量分成三个级配 区，如表4-1所示及图4-1所示。普通混凝土用砂的 筛分曲线必须包容在三个级配曲线区域中的任一个 区域以内。
普通混凝土用砂级配区的规定
湿润状态：所有孔隙充满水，而且表面有水膜。
2.集料的吸湿性与吸水性
（1）吸湿性
集料在环境中，能自发地吸收空气中水分的性质称 为吸湿性。集料吸湿性用含水率表示，即集料中所 含水分与干燥集料的质量之比。集料的含水率用Ｗh 表示，其计算公式为：
Wh
ms mg mg
100%
式中ms——集料吸湿状态下的质量（ｇ或kg） mg——集料在干燥状态下的质量（ｇ或kg）
1 集料的分类 按密度分 •重集料 •普通集料 •轻集料
堆积 密 度 ≤1100kg/m3
防辐射混 凝土
1 集料的分类
按形状分 •碎石 •卵石
1 集料的分类
按材质分 •石灰岩 •石英岩 •花岗岩 •砂岩
按加工方式分 •天然集料 •人造集料
2 集料的生产
3 集料对混凝土力学性能和物理性能的影响
粒径小于0.08mm颗粒的含量 包括有机物、硫酸盐、云母、轻 物质等 硫酸钠浸泡5次循环后的重量损失 化学法、长度法等检验
哈工大威海道路工程材料重点整理(盛洪飞)
第一章 沙石材料砂石材料：石料与集料的统称，是道路工程与桥梁工程使用量最大的一宗材料。
石料：指天热岩石经机械加工制成的或直接开采得到的具有一定形状和尺寸的石料制品。
集料：由不同粒径矿物质组成的混合料，在沥青混合料和水泥混凝土中起骨架和填充作用。
第一节 沙石材料的基本知识一、 沙石材料的岩石学特征1 造岩矿物 是具有一定化学成分和结构特征的天然化合物或单质，简称矿物。
主要的造岩矿物有：石英、长石、云母、角闪石、方解石、白云石、黄铁矿、石膏、菱镁矿、磁铁矿和赤铁矿等。
2 按岩石的形成条件分：● 岩浆岩（岩浆冷凝而成）深成岩—地表深处的岩浆缓慢冷却而成喷出岩—岩浆喷出地表压力急剧降低冷却而成火山岩—火山爆发时，岩浆喷到空中急速冷却形成● 沉积岩（水成岩）碎屑岩、粘土岩、化学及生物岩● 变质岩 原生的岩浆岩或沉积岩经过地质上的变质作用而形成3 岩石矿物的主要化学成分大部分硅质岩石在水中带有负电荷，亲水性较大。
道路工程中，依据岩石中SiO2的含量将石料划分为三类—碱性石料（钙质），中性石料和酸性石料（硅质），所对应SiO2分别为<52%，52~65%和>65%● 沥青路面工程中——岩石-集料● 水泥路面工程中——碱—骨料反应碱——骨料反应是混凝土中所含的碱（Na2O 或K2O ）与骨料的活性成分反应，在混凝土浇筑成型后数年至数十年逐渐反应，反应生成物吸水膨胀，导致混凝土工程开裂，是影响混凝土耐久性最主要的因素之一。
二、 岩石的物理性质1 密度● 真实密度：在规定条件下，烘干岩石矿质实体单位真实体积的质量（不包括开口和闭口孔隙的体积）。
测试方法：密度瓶法● 毛体积密度：在规定条件下，烘干岩石矿质实体包括孔隙（闭口和开口孔隙）体积在内的单位毛体积的质量。
测试方法：将已知质量的干燥岩石试样，经饱水后，将试样表面擦干求的饱和面质量，再用排水法求得试样在水中的质量，两者之差为试样的毛体积。
2 孔隙率：指岩石孔隙体积占岩石总体积（包括开口孔隙和闭口孔隙体积）的百分率。
第3章---集料
◆ 质量要求：
针、片状规准仪
§3.3 粗集料
五、表观密度、堆积密度、空隙率
定义：
表观密度——
堆积密度—— 空隙率——
与细集料相同，见书P49
密实度——
意义：
反映材料的紧密程度，并用于计算材料的运输量和用量。
质量规定：表观密度≥2600kg/m3，
连续级配松散堆积空隙率见表3.9
§3.3 粗集料
空隙率+密实度=1 意义：
反映材料的紧密程度，并用于计算材料的运输量和用量。
质量规定：表观密度≥2500kg/m3，堆积密度≥1400kg/m3
空隙率≤44%
§3.3 粗集料
一、 粗集料的颗粒级配
◆ 石子的颗粒级配：有2种（连续级配和间断级配） 见表3.5
连续粒级的石子颗粒尺寸是由大到小连续分布的，粒 差小，用其配制的混凝土拌和物和易性好，不易发生离析 现象。因此配制混凝土宜采用连续级配的石子。
按集料的质量优劣，将集料分为了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类。 Ⅲ类用于C30以下， Ⅱ类用于C30-C60， Ⅰ 类用于C60以上。
§3.2 细集料
三、表观密度、堆积密度、空隙率 定义：
表观密度——自然状态下，单位体积（包括孔隙）材料的质量。 堆积密度——堆积状态下，单位体积（包括孔隙和空隙）材料
的质量。
空隙率——空隙体积占堆积体积的百分率。 密实度——固体物质体积占总体积的百分率。
六、粗集料的压碎指标
石子的强度可以采用压碎指标来衡量。 压碎指标值越小，石子强度越高。
压碎指标——被压碎颗粒质量占试样总质量的百分率。 石子抵抗压碎的能力。
标准规定：
§3.4 集料的取样送检
一、检验项目
砂子的检验项目： 颗粒级配、含泥量、泥块含量、石粉含量、 有害物质含量、坚固性等。
针、片状规准仪
§3.3 粗集料
五、表观密度、堆积密度、空隙率
定义：
表观密度——
堆积密度—— 空隙率——
与细集料相同，见书P49
密实度——
意义：
反映材料的紧密程度，并用于计算材料的运输量和用量。
质量规定：表观密度≥2600kg/m3，
连续级配松散堆积空隙率见表3.9
§3.3 粗集料
空隙率+密实度=1 意义：
反映材料的紧密程度，并用于计算材料的运输量和用量。
质量规定：表观密度≥2500kg/m3，堆积密度≥1400kg/m3
空隙率≤44%
§3.3 粗集料
一、 粗集料的颗粒级配
◆ 石子的颗粒级配：有2种（连续级配和间断级配） 见表3.5
连续粒级的石子颗粒尺寸是由大到小连续分布的，粒 差小，用其配制的混凝土拌和物和易性好，不易发生离析 现象。因此配制混凝土宜采用连续级配的石子。
按集料的质量优劣，将集料分为了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类。 Ⅲ类用于C30以下， Ⅱ类用于C30-C60， Ⅰ 类用于C60以上。
§3.2 细集料
三、表观密度、堆积密度、空隙率 定义：
表观密度——自然状态下，单位体积（包括孔隙）材料的质量。 堆积密度——堆积状态下，单位体积（包括孔隙和空隙）材料
的质量。
空隙率——空隙体积占堆积体积的百分率。 密实度——固体物质体积占总体积的百分率。
六、粗集料的压碎指标
石子的强度可以采用压碎指标来衡量。 压碎指标值越小，石子强度越高。
压碎指标——被压碎颗粒质量占试样总质量的百分率。 石子抵抗压碎的能力。
标准规定：
§3.4 集料的取样送检
一、检验项目
砂子的检验项目： 颗粒级配、含泥量、泥块含量、石粉含量、 有害物质含量、坚固性等。
粗集料
2-1 粗集料的技术性质—物理性质
含泥量和泥块含量：
限制含量
妨碍
存在于集料中或包裹在 集料颗粒表面的泥土
降低 影响
集料与水泥（或沥青）间的粘结能力
水泥的水化速度
混合料的整体强度和耐久性
2-2 粗集料的技术性质—力学性质
1.压碎值指按规定的方法测得石料抵抗压碎的能力，也是集料强度的相对指标， 用以鉴定集料品质。压碎值是对石料的标准试样在标准条件下进行加荷，测试石 料被压碎后，标准筛上筛余质量的百分率。 2.磨光值 ( PSV )反映石料抵抗轮胎磨光作用能力的指标。该值越大，表明集料 的抗磨光性能越好。采用加速磨光机磨光石料，并用摆式磨擦系数测定仪浊得的
空隙率：集料在某种装填状态下的空隙体积(含开口孔隙)占装填体积的
物理常数 百分率 粗集料的骨架间隙率：通常指4.75mm以上粗集料颗粒间的空隙体积的百 分含量。其大小用于确定混合料中细集料和结合 料的数量，评价集料的骨架结构。 细集料的棱角性：由在一定条件下测定的空隙率表征。 石料和集料涉及多种密度，现将这些密度归纳在下页表中：
2.36mm标准筛筛分全部 试样，可分几次筛。 称取2.36mm筛孔的全 部细料质量m1
均需筛至1min内无明显 筛余物为止。
2-2 粗集料的技术性质—力学性质
• 计算：
m1 Qa 100 m0 Qa : 压碎值% m1 : 试验后通过2.36m m筛质量g m2 : 试验前试样总质量 g
仔 细 整 平 表 面 称取 量筒 中的 试样 质量 m0
2-2 粗集料的技术性质—力学性质
试验步骤：
按规定的方法装料 将压碎值仪放到 压力机上
放入压柱
使上压板与压碎值仪 接触
整平压柱
第二章颗粒的几何特性与表征修改
球当量径：用与颗粒具有相同特征参量的球体直 径来表征单颗粒的尺寸大小 圆当量径：用与颗粒具有相同投影特征参量的圆 的直径表征单颗粒的尺寸大小
名称
符号
等体积球当量径
（体积直径）
dv
等面积球当量径 （面积直径）
ds
等比表面积球当量 径（比表面积径）
dsv
阻力当量径（阻力 直径）（Re<0.5）
dd
算式
6V dv 3
ds
S
d sv
d
3 v
d
2 s
FR
Cv
2
d
2 d
Stokes当量径 （ Stokes 直径）
dst
18v dst g( p )
物理意义或定义
与颗粒具有相同体积的球 体直径
与颗粒具有相同表面积的 球体直径
与颗粒具有相同比表面积 的球体直径
在黏度相同的流体中，与 颗粒速度相同且具有相同 运动阻力的球体直径
25
20
% mass
15
10
5
0
s1
s2
s3
s4
s5
s6
s7
s8
size fraction
Representing sizing data
Size distribution
mass %
size distribution
30
25
20
15
10
5
0
s1
s2
s3
s4
s5
s6
s7
size fraction
在同一流体中的层流区内 （Re<0.5），与颗粒具有 相同沉降速度的球体直径
名称 符号
名称
符号
等体积球当量径
（体积直径）
dv
等面积球当量径 （面积直径）
ds
等比表面积球当量 径（比表面积径）
dsv
阻力当量径（阻力 直径）（Re<0.5）
dd
算式
6V dv 3
ds
S
d sv
d
3 v
d
2 s
FR
Cv
2
d
2 d
Stokes当量径 （ Stokes 直径）
dst
18v dst g( p )
物理意义或定义
与颗粒具有相同体积的球 体直径
与颗粒具有相同表面积的 球体直径
与颗粒具有相同比表面积 的球体直径
在黏度相同的流体中，与 颗粒速度相同且具有相同 运动阻力的球体直径
25
20
% mass
15
10
5
0
s1
s2
s3
s4
s5
s6
s7
s8
size fraction
Representing sizing data
Size distribution
mass %
size distribution
30
25
20
15
10
5
0
s1
s2
s3
s4
s5
s6
s7
size fraction
在同一流体中的层流区内 （Re<0.5），与颗粒具有 相同沉降速度的球体直径
名称 符号
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这两个定义涉及的粒径有着明显区别，通常集料公称最大 粒径比最大粒径要小一个粒级。但在实际使用过程中、甚至在 一些书本资料上也经常不加严格区别，容易引起混淆。实际工 程中所指的最大粒径往往是指公称最大粒径，这一点在今后的 应用中要加以区分。
道路建筑材料·石料与集料
1. 沥青路面及各类基层集料用标准筛均以方孔筛为准，相应的 筛孔尺寸依次为:
岩石学特性
造岩矿物：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。
岩石分类：根据成岩条件分为－－岩浆岩、沉积岩、变质岩
常见岩石种类&岩石的酸碱性
物理学性质
物理常数：主要指石料的密度和孔隙率，此类常数能够直 接影响到石料的力学性质，也是将石料用于混 合料配合比设计的参数之一。
第一章
砂石材料
主要内容：
1 石料 2 集料 3 矿质混合料的组成设计 4 小结与习题
第一节 石 料
道路建筑材料·石料与集料
常见岩石
花岗岩
安山岩
玄武岩
石灰岩
白云岩石粉
道路建筑材料·石料与集料
石 料
定义：在建筑结构工程中，所使用的石料通常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石料制品。
重点：1.石料应具备哪些力学性质，采用什么指标来反映这些性质?
2.简述道路工程用石料的分类和分级方法?
第二节 集 料
道路建筑材料·石料与集料
概述：笼统的说集料就是粒状石质材料。
分类
总分类：包括天然砂、人工砂、卵石、碎石，另有工业冶金矿渣
集料形成的过程不同：分为卵石(又称砾石)和碎石 粒径大小的不同：分为粗集料和细集料
1.压碎值 指按规定的方法测得石料抵抗压碎的能力，也是集料强度的相对指
标，用以鉴定集料品质。压碎值是对石料的标准试样在标准条件下进行 加荷，测试石料被压碎后，标准筛上筛余质量的百分率。
道路建筑材料·石料与集料
石 料
力学性质：石料在工程应用中，所表现出的抗压、抗剪、抗弯拉强度的能 力，以及抵抗荷载冲击、剪切和摩擦作用的能力。实践中石料 的这一性质常用抗压强度和磨耗率两项指标来表示。
技术标准：首先根据石料所属岩石类型，将石料分成四大类——岩浆岩、 石灰岩、砂岩或片麻岩以及砾岩；再依据石料的抗压强度的高 低和磨耗率的大小将每种类型岩石划分成四个等级。
吸水性：石料吸水能力的大小，用吸水率和饱水率形式表示
抗冻性：石料在饱水状态下，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
道路建筑材料·石料与集料
密度
物理常数
真实密度 ρt
孔隙率
吸水性
吸水率 饱水率
毛体积密度 ρ k
表观密度
ρ a
抗冻性
直接冻融法 硫酸纳法
这些物理性质具体表现，在一定程度上都与石料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发达时，使石料 的表观密度和毛体积密度减小，相应的吸水性加大，抗冻性能变差。因此 通过石料物理指标的了解，可以在一定程度上预测石料一些工程性质的好 坏，认知石料力学性质的表现。
集 料
粗细粒径的界限：水泥混凝土4.75mm，沥青混凝土2.36mm，大于或等于
该尺寸的颗粒为粗集料，余为细集料。 重要但又容易
最大粒径：集料最大粒径和集料公称最大粒径
引起混淆的概
念
物理性质
物理常数 集料的级配 颗粒形状和表面特征 含泥量和泥块含量
力学性质：在结构层或混合料中，粗集料起骨架作用，其性能用压碎值、 磨光值、磨耗值和冲击值等指标表示。
显著的摩阻力，同时也会影响集料的施工和易性；粗糙且有吸收水泥浆 和沥青轻组分的孔隙特征的集料与结合料的粘结能力较强。
道路建筑材料·石料与集料
含泥量和泥块含量：
妨碍
存在于集料中或包裹在 降低 集料颗粒表面的泥土
影响
集料与水泥（或沥青）间的粘结能力
水泥的水化速度
限制含量
混合料的整体强度和耐久性
力学性质
75 63 53 37.5 31.5 26.5 19 16
单位(mm) 0.075 0.15 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75 9.5 13.2
2.水泥混凝土用集料标准筛的孔径当大于或等于2.5mm时，以 圆孔筛为标准；小于2.5mm时以方孔筛为准。相应标准筛的 筛孔尺寸依次为：
100 80 63 50 40 31.5 25 20
石料和集料涉及多种密度，现将这些密度归纳在下页表中：
道路建筑材料·石料与集料
砂石材料密度概念小结
道路建筑材料·石料与集料
集料的级配：
级配是指集料中各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况。级配对水泥 混凝土及沥青混合料的强度、稳定性及施工和易性有着显著的影响，级 配设计也是水泥混凝土和沥青混合料配合比设计的重要组成部分。
集料的颗粒形状与表面特征 ：
集料的形状和表面特征将影响集料颗粒间的内摩阻力、集料颗粒与结 合料粘结性及吸附性等方面。 1.理想集料颗粒形状是球状或立方体。不取用扁平、薄片、细长状的颗粒。
针片状颗粒的定义：最大长度与厚度之比大于3的颗粒。 2.集料表面特征指集料的粗糙程度和孔隙特征。表面粗糙的集料颗粒有较
3.装填密度：装样方法不同可为堆积密度、振实密度和捣实密度
空隙率：集料在某种装填状态下的空隙体积(含开口孔隙)占装填体积的 百分率
粗集料的骨架间隙率：通常指4.75mm以上粗集料颗粒间的空隙体积的百 分含量。其大小用于确定混合料中细集料和结合 料的数量，评价集料的骨架结构。
细集料的棱角性：由在一定条件下测定的空隙率表征。
单位(mm)
0.075 0.16 0.315 0.63 1.25 2.5
5 10 16
——返回
道路建筑材料·石料与集料
物理性质
物理常数
物理常数 集料的级配 颗粒形状和表面特征 含泥量和泥块含量
密度
1.表观密度、毛体积密度、毛体积密度与石料相应密度在概念 上相同，仅在实际的密度测定方法上有所区别。
2.表干密度：又称作饱和面干毛体积密度 ρs
岩石集料的技术要求：以粗细两种类型的集料分别提出各自的技术要求。
道路建筑材料·石料与集料
最大粒径：集料的最大粒径这一概念由两个不同定义构成
集料最大粒径:指集料100%都要求通过的最小标准筛筛孔尺寸。 集料公称最大粒径:指集料可能全部通过或允许有少量不通过
(一般容许筛余不超过10%)的最小标准筛筛孔尺寸。
道路建筑材料·石料与集料
1. 沥青路面及各类基层集料用标准筛均以方孔筛为准，相应的 筛孔尺寸依次为:
岩石学特性
造岩矿物：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。
岩石分类：根据成岩条件分为－－岩浆岩、沉积岩、变质岩
常见岩石种类&岩石的酸碱性
物理学性质
物理常数：主要指石料的密度和孔隙率，此类常数能够直 接影响到石料的力学性质，也是将石料用于混 合料配合比设计的参数之一。
第一章
砂石材料
主要内容：
1 石料 2 集料 3 矿质混合料的组成设计 4 小结与习题
第一节 石 料
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常见岩石
花岗岩
安山岩
玄武岩
石灰岩
白云岩石粉
道路建筑材料·石料与集料
石 料
定义：在建筑结构工程中，所使用的石料通常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石料制品。
重点：1.石料应具备哪些力学性质，采用什么指标来反映这些性质?
2.简述道路工程用石料的分类和分级方法?
第二节 集 料
道路建筑材料·石料与集料
概述：笼统的说集料就是粒状石质材料。
分类
总分类：包括天然砂、人工砂、卵石、碎石，另有工业冶金矿渣
集料形成的过程不同：分为卵石(又称砾石)和碎石 粒径大小的不同：分为粗集料和细集料
1.压碎值 指按规定的方法测得石料抵抗压碎的能力，也是集料强度的相对指
标，用以鉴定集料品质。压碎值是对石料的标准试样在标准条件下进行 加荷，测试石料被压碎后，标准筛上筛余质量的百分率。
道路建筑材料·石料与集料
石 料
力学性质：石料在工程应用中，所表现出的抗压、抗剪、抗弯拉强度的能 力，以及抵抗荷载冲击、剪切和摩擦作用的能力。实践中石料 的这一性质常用抗压强度和磨耗率两项指标来表示。
技术标准：首先根据石料所属岩石类型，将石料分成四大类——岩浆岩、 石灰岩、砂岩或片麻岩以及砾岩；再依据石料的抗压强度的高 低和磨耗率的大小将每种类型岩石划分成四个等级。
吸水性：石料吸水能力的大小，用吸水率和饱水率形式表示
抗冻性：石料在饱水状态下，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
道路建筑材料·石料与集料
密度
物理常数
真实密度 ρt
孔隙率
吸水性
吸水率 饱水率
毛体积密度 ρ k
表观密度
ρ a
抗冻性
直接冻融法 硫酸纳法
这些物理性质具体表现，在一定程度上都与石料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发达时，使石料 的表观密度和毛体积密度减小，相应的吸水性加大，抗冻性能变差。因此 通过石料物理指标的了解，可以在一定程度上预测石料一些工程性质的好 坏，认知石料力学性质的表现。
集 料
粗细粒径的界限：水泥混凝土4.75mm，沥青混凝土2.36mm，大于或等于
该尺寸的颗粒为粗集料，余为细集料。 重要但又容易
最大粒径：集料最大粒径和集料公称最大粒径
引起混淆的概
念
物理性质
物理常数 集料的级配 颗粒形状和表面特征 含泥量和泥块含量
力学性质：在结构层或混合料中，粗集料起骨架作用，其性能用压碎值、 磨光值、磨耗值和冲击值等指标表示。
显著的摩阻力，同时也会影响集料的施工和易性；粗糙且有吸收水泥浆 和沥青轻组分的孔隙特征的集料与结合料的粘结能力较强。
道路建筑材料·石料与集料
含泥量和泥块含量：
妨碍
存在于集料中或包裹在 降低 集料颗粒表面的泥土
影响
集料与水泥（或沥青）间的粘结能力
水泥的水化速度
限制含量
混合料的整体强度和耐久性
力学性质
75 63 53 37.5 31.5 26.5 19 16
单位(mm) 0.075 0.15 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75 9.5 13.2
2.水泥混凝土用集料标准筛的孔径当大于或等于2.5mm时，以 圆孔筛为标准；小于2.5mm时以方孔筛为准。相应标准筛的 筛孔尺寸依次为：
100 80 63 50 40 31.5 25 20
石料和集料涉及多种密度，现将这些密度归纳在下页表中：
道路建筑材料·石料与集料
砂石材料密度概念小结
道路建筑材料·石料与集料
集料的级配：
级配是指集料中各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况。级配对水泥 混凝土及沥青混合料的强度、稳定性及施工和易性有着显著的影响，级 配设计也是水泥混凝土和沥青混合料配合比设计的重要组成部分。
集料的颗粒形状与表面特征 ：
集料的形状和表面特征将影响集料颗粒间的内摩阻力、集料颗粒与结 合料粘结性及吸附性等方面。 1.理想集料颗粒形状是球状或立方体。不取用扁平、薄片、细长状的颗粒。
针片状颗粒的定义：最大长度与厚度之比大于3的颗粒。 2.集料表面特征指集料的粗糙程度和孔隙特征。表面粗糙的集料颗粒有较
3.装填密度：装样方法不同可为堆积密度、振实密度和捣实密度
空隙率：集料在某种装填状态下的空隙体积(含开口孔隙)占装填体积的 百分率
粗集料的骨架间隙率：通常指4.75mm以上粗集料颗粒间的空隙体积的百 分含量。其大小用于确定混合料中细集料和结合 料的数量，评价集料的骨架结构。
细集料的棱角性：由在一定条件下测定的空隙率表征。
单位(mm)
0.075 0.16 0.315 0.63 1.25 2.5
5 10 16
——返回
道路建筑材料·石料与集料
物理性质
物理常数
物理常数 集料的级配 颗粒形状和表面特征 含泥量和泥块含量
密度
1.表观密度、毛体积密度、毛体积密度与石料相应密度在概念 上相同，仅在实际的密度测定方法上有所区别。
2.表干密度：又称作饱和面干毛体积密度 ρs
岩石集料的技术要求：以粗细两种类型的集料分别提出各自的技术要求。
道路建筑材料·石料与集料
最大粒径：集料的最大粒径这一概念由两个不同定义构成
集料最大粒径:指集料100%都要求通过的最小标准筛筛孔尺寸。 集料公称最大粒径:指集料可能全部通过或允许有少量不通过
(一般容许筛余不超过10%)的最小标准筛筛孔尺寸。