《公路集料讲座》PPT课件.ppt

,毛菊良,道 路 与 机 场 工 程 系道路与交通工程教育部重点实验室,公路工程试验检测技术培训,同济大学,公路工程试验检测技术培训,路基路面试验检测技术,第五章 砂石材料试验检测技术,第五章 砂石材料试验检测技术,第一节 砂石材料基本概念第二节 石料的技术性质和技术标准第三节 石料试验检测第四节 集料的技术性质和技术标准第五节 粗集料试验检测第六节 细集料试验检测第七节 矿质混合料的组成设计,第五章 砂石材料试验检测技术,试验规程,第一节 砂石材料基本概念,一.砂石材料分类 1.石料(1)岩浆岩岩浆是地壳深处一种处于高温、高压下的硅酸盐熔融体，在地壳发生变动或受到其它内力作用下，其就会沿着构造薄弱带上升，侵入地壳或喷出地面冷却凝固后形成的岩石被称为岩浆岩，又被称为火成岩。(2)沉积岩沉积岩是地表或接近地表的常温、常压条件下，先前存在的各种岩石经外力地质作用风化剥蚀成 松散的产物，并经过搬运、沉积和压实固结而形成的岩石，一般又被称为水成岩。(3)变质岩地壳中的岩浆岩、沉积岩或原已生成的变质岩，由于地壳运动和岩浆活动，使其在高温、高压及其它化学因素的作用下，使原岩的化学成分、结构和构造都发生了变化而形成新的岩石，称为变质岩。2.集料(1)形成过程分：卵石(砾石)、碎石(2)粒径大小分：粗集料、细集料(3)化学成分分：酸性集料、碱性集料,第一节 砂石材料基本概念,玄武岩 Basalt,伟晶花岗岩 Pegmatite,安山岩 Andesite,石灰石 Limestone,第一节 砂石材料基本概念,石料酸碱性相对比较图,第一节 砂石材料基本概念,二.集料粒径 1.粗、细集料分界(1)水泥混凝土4.75 mm(2)沥青混凝土2.36 mm(3)SMA混合料 2.集料最大粒径 3.集料公称最大粒径,2.36mm(Dmax9.5mm)4.75mm(Dmax13.2mm),第一节 砂石材料基本概念,三.标准筛,*公路水泥混凝土路面施工技术规范（JTG F30-2003）中，粗、细集料技术要求用方孔筛表示。*公路工程集料试验规程（JTG E42-2005）中，水泥混凝土用粗、细集料筛分试验用方孔筛。*标准筛技术要求：GB6003-85,第二节 石料的技术性质和技术标准,一.石料的技术性质,物理性质,力学性质,物理常数,吸水性,耐候性,真密度（A）,毛体积密度（A）,孔隙率,吸水率,饱水率,化学性质,单轴抗压强度（A）,磨耗性（A）,抗冻性,坚固性,第二节 石料的技术性质和技术标准,一.石料的技术性质,1.真密度在规定温度条件下，单位真实体积（不包括闭口、开口体积）试样的质量。2.毛体积密度在规定温度条件下，单位毛体积（包括闭口、开口体积）试样的质量。3.孔隙率孔隙体积/总毛体积4.吸水率在规定温度、自然大气压条件下，最大吸水量/试样干质量5.饱水率在规定温度、一定真空气压条件下，最大吸水量/试样干质量6.抗冻性试样在饱和状态下，抵抗反复冻融的性能，强度损失比（冻融系数）7.坚固性试样抵抗反复由硫酸钠结晶膨胀造成破坏或强度降低的性能（质量损失比）8.单轴抗压强度试件抵抗单轴压力时保持自身不被破坏的极限应力9.磨耗性试样抵抗撞击、剪切、摩擦等综合作用的性能（质量百分率）10.酸碱性（SiO2含量）,第二节 石料的技术性质和技术标准,二.石料的技术要求,4类4等,第三节 石料试验检测,石料真密度试验,公路工程岩石试验规程（JTG E41-2005）密度试验（比重瓶法）T0203-2005,公路工程石料试验规程（JTJ 054-94）密度试验（李氏比重瓶法）T0204-94,1.样品破碎、磨细、研细 0.25mm2.取约100g，烘干，冷却至室温3.装有煤油的比重瓶保温，读数（0.05ml）4.瓶中装样品（总量控制、精度0.001g）5.排气、保温、读数6.计算、精度0.01g/cm3、评判（2次平行0.02g/cm3）,1.样品破碎、磨细、研细 0.315mm2.烘干，冷却,四分法取15g(精度0.001g）3.瓶中装样品、加水至半4.排气（水煮或真空，煤油真空）5.加液、保温、称重6.测全瓶液体同温度的质量7.计算、精度0.01g/cm3、评判（2次平行0.02g/cm3）,第三节 石料试验检测,石料毛体积密度试验,公路工程岩石试验规程（JTG E41-2005）毛体积密度试验（水中重法T0204-2005,公路工程石料试验规程（JTJ 054-94）毛体积密度试验（静水称重法）T0205-94,1.制样品50mm方或圆，或不规则，3块2.烘干、冷却、称重0.01g3.逐步浸水6h后，全浸48h4.称水中质量、饱水表干质量5.计算、精度0.01g/cm36.规格试件也可用游标卡尺量体积,1.样品可规则或不规则，尺寸岩石最大颗粒的10倍，质量150g，3块2.烘干、冷却、称重0.01g3.试件水中饱和（煮沸法或抽真空法）4.称水中质量、饱水表干质量5.计算、精度0.01g/cm36.量积法、水中重法、蜡封法,第三节 石料试验检测,石料饱水抗压强度试验,公路工程岩石试验规程（JTG E41-2005）单轴抗压强度试验 T0221-2005,公路工程石料试验规程（JTJ 054-94）单轴抗压强度试验T0213-94,1.制样品50mm方或圆，6块2.游标卡尺量尺寸，0.1mm，底算受压面积3.三次浸水6h后，高20mm，全浸48h（也可用真空法）4.擦表水，查缺陷，压至坏（0.51.0MPa/s）5.如6个中的2个与4个平均值差3倍以上，取4个平均值，1MPa6.层理显著时，平行、垂直分别做再平均,1.样品2.量尺寸，0.1mm，上下面算受压面积3.试件水中饱和（煮沸法或抽真空法）4.擦表水，查缺陷，压至坏（0.51.0MPa/s）5.列出单个和同组平均值,0.1MPa6.层理显著时，平行、垂直分别列出数据,建筑地基：圆50mm,高径比2：1，6个桥梁：立方体70mm，6个路面：圆或方，均为50mm，6个,第三节 石料试验检测,洛杉矶磨耗试验,公路工程集料试验规程（JTG E42-2005）粗集料磨耗试验（洛杉矶法）T0317-2005,公路工程集料试验规程（JTJ 058-2000）粗集料磨耗试验 T0317-2000,1.选规格料，洗净烘干2.称量合成，装料、装球、设定转速和次数、密封、开机3.水洗法测定通过规定筛孔颗粒含量4.计算，2次平行，误差不大于2%,1.选规格料，洗净烘干（水泥混凝土A类别）2.称量合成，装料、装球、设定转速和次数、密封、开机3.水洗法测定通过规定筛孔颗粒含量（全部1.7mm方孔）4.计算，2次平行，误差不大于2%,石料、水泥混凝土筛2mm圆孔沥青混合料、基层筛1.7mm方孔,第四节 集料的技术性质和技术标准,一.粗集料的技术性质,物理性质,力学性质,物理常数,表观密度（视密度）（A）,毛体积密度（A）,堆积密度（A）,空隙率（A）,级配,坚固性,压碎值（A）,磨光值（A）,冲击值（A）,磨耗值（A）,第四节 集料的技术性质和技术标准,1.表观密度（视密度）单位体积（包括实体、闭口孔隙）试样的干质量。2.毛体积密度单位体积（包括实体、闭口、开口孔隙所成轮廓线）试样的干质量。（另：饱和面干毛体积密度表干密度）3.堆积密度单位体积（包括实体、闭口、开口孔隙、颗粒间孔隙）试样的质量。（包括：自然堆积、振实、捣实，试样干质量、湿质量）4.空隙率堆积时空隙体积占试样总体积百分率5.级配颗粒分级及搭配状况（分计筛余、累计筛余、通过率）6.坚固性试样抵抗反复由硫酸钠结晶膨胀造成破坏或强度降低的性能（质量损失比）7.压碎值集料在逐渐增加荷载下抵抗压碎的能力，小于规定粒径颗粒质量百分率8.磨光值石料抵抗轮胎磨光作用的能力，测定摩擦系数9.冲击值石料抵抗冲击荷载的能力，小于规定粒径颗粒质量百分率10.磨耗性石料抵抗磨耗作用的性能（洛杉矶法、道瑞法、狄法尔法）,一.粗集料的技术性质,第四节 集料的技术性质和技术标准,二.细集料的技术性质,物理常数,表观密度（视密度）（A）,堆积密度（A）,空隙率（A）,级配（A）,粗度（细度模数）（A）,第四节 集料的技术性质和技术标准,二.细集料的技术性质,1.表观密度、堆积密度、空隙率（同前）2.级配颗粒粒级的分布状况（分计筛余、累计筛余、通过率）3.粗度表征细集料的粗细程度，细度模数表示，分级,第四节 集料的技术性质和技术标准,三.集料的技术要求,1.粗集料按建筑用卵石、碎石（GB/T 146852001）分3级水泥砼路面用沥青混合料用基层、底基层,2.细集料按建筑用砂（GB/T 146852001）分3级水泥砼路面用沥青混合料用基层、底基层用,第五节 粗集料试验检测,粗集料取样法,1.取样方法,料堆皮带运输机车、船,2.取样数量（表）,第五节 粗集料试验检测,粗集料密度表观密度,第五节 粗集料试验检测,粗集料密度表观密度,ma:集料烘干质量 mf:集料表干质量 mw:集料水中质量 T:T时水的密度,质量 体积,公路工程集料试验规程（JTG E42-2005）T0304-2005（网蓝法）T0308-2005（容量瓶法）1.筛料、称料、洗料、浸料24h2.称水中重（控温、水面）3.擦表面水，称表干重4.烘干，称重5.平行试验2次，精度：密度0.02、吸水率0.2%,第五节 粗集料试验检测,粗集料密度堆积密度及空隙率,公路工程集料试验规程（JTG E42-2005）T0309-2005,1.烘料2.自然堆积密度3.振实密度4.捣实密度5.筒标定,装料（筒口上50mm左右）调平、称重m2,机械人工,（同上），振动台振3min调平、称重m2,3层，25mm圆钢，25来回，每次垂直滚转、调平、称重m2,3层，16mm钢捣棒，边向中25次刮平、调平、称重m2,(筒重m1、容积V、筒+水重mw),第五节 粗集料试验检测,粗集料压碎值试验,公路工程集料试验规程（JTG E42-2005）T0316-2005 粗集料压碎值试验,1.风干料，过筛9.5mm13.2mm，约3000g，3份2.确定试样质量（3层装金属筒，每次表面捣实25次）3.装样（3层装试筒，每次表面捣实25次）4.加压（10min内到400kN，稳压5s，卸载）5.过2.36mm筛，称细料重，1g6.计算，精确0.1%，3次平行试验,第五节 粗集料试验检测,针片状试验水泥砼用,颗粒最小厚度（或直径）方向与最大长度（或宽度）方向尺寸比,1.风干、分样、筛分、称重2.针状颗粒挑选3.片状颗粒挑选4.总量计算，精确0.1%,公路工程集料试验规程（JTG E42-2005）T0311-2005 规准仪法,第五节 粗集料试验检测,针片状试验,公路工程集料试验规程（JTG E42-2005）T0312-2005 游标卡尺法,颗粒最大长度（或宽度）方向与最小厚度（或直径）方向尺寸比3倍,1.分样，4.75mm过筛，称量2.游标卡尺量 最大/最小3部分3.平行2次试验，差平均20%，取平均，否则，加1次，取3次平均值,第五节 粗集料试验检测,抗冲击试验,公路工程集料试验规程（JTG E42-2005）T0322-2005 粗集料冲击值试验,1.风干，取9.5mm13.2mm样品，不少于1kg2.三层装量筒，25次自由捣实，都在高50mm内3.称重，0.1g4.冲击杯中装料，捣实25次5.自由锤击15次，（高380mm，重13.75kg,间隔大于1s）6.过筛2.36mm，总量不超1g7.计算，2次平行,第五节 粗集料试验检测,磨耗试验道瑞试验,1.洗净、干燥、取9.5mm13.2mm2.制作试件3.试块称重，0.1g4.称试件、托盘、配重，2kg5.装样6.进石英砂，磨100圈7.检查，再磨4100圈8.称试件质量9.计算，2平均或4平均,1.试模准备2.排料(面下，大于24颗)3.吹砂（0.10.3mm砂，3/4高）4.固化5.养生（常温24h）6.拆模、清理,第五节 粗集料试验检测,磨光试验,1.洗净、干燥、除针片料、取9.5mm13.2mm、洗干小于0.3mm砂，预磨橡胶轮2.制作试件3.分组、编号、安装4.粗砂磨光（C轮、30号金刚砂27g/min、水60ml/min、57600转、1h2h暂停）5.细砂磨光（X轮、280号金刚砂3g/min、水60ml/min、57600转、2h暂停）6.磨光值测定（洗净，1820水中2h）、读数0.17.5次读数（单块最大最小不超3，4块最大最小不超4.7，4块标准4652）8.计算，PSV=PSV试件+49-PSV标准,1.试模准备2.排料(面下)6块选4块2组3.吹砂（小于0.3mm砂）4.固化5.养生（40下3h）6.冷却后拆模、清理,第六节 细集料试验检测,细集料筛分,1.干筛(500g,0.5g,前总量1%)水泥砼2.水洗法（500g,0.5g,前总量1%）沥青砼、基层、水泥砼3.计算（分计、累计、百分通过率）4.天然砂细度模数计算Mx=(A0.15+A0.3+A0.6+A1.18+A2.36)-5A4.75/100-A4.755.平行2次，Mx不大于0.2,第六节 细集料试验检测,细集料密度表观密度（容量瓶法）,1.干样300g（m0），装已含半瓶水（23 1.7）的瓶中2.排气泡，恒温24h3.加水至刻度，称重（m2）4.全装同温水至刻度，称重（m1）5.计算，表观相对密度：m0/(m0+m1-m2)6.平行2次，2次结果应不大于0.01g/cm3,第六节 细集料试验检测,细集料堆积密度及紧装密度,1.堆积密度：（高度、装砂、称重）2.紧装密度：（2次装、10mm钢筋、25次、交叉、称重）3.计算（堆积0.001、紧装0.001、空隙率0.1%）4.平行2次,第七节 矿质混合料的组成设计,级配类型和级配曲线 1.级配类型 2.级配曲线,二.矿料的级配理论,三.矿料的组成设计方法 1.试算法操作 2.图解法操作,四.矿料级配设计示 1.试算法 2.图解法,第七节 矿质混合料的组成设计,级配类型和级配曲线 1.级配类型 2.级配曲线（绘图 Excel）,连续级配间断级配连续开级配,第七节 矿质混合料的组成设计,二.矿料的级配理论,1.N法 Px=100(d/D)n n=0.5 富勒曲线 一般 n=0.30.5 日本：n=0.350.45 美国：n=0.452.K法 Px=100(1-(kx-1)/(kn-1)n=3.32log(D/0.004)X=3.32log(D/dx)同济认为：k=0.70.8 南方：k=0.7 北方：k=0.75 k0.8 将出现车辙3.I法 Px=100i x X=3.32log(D/d)i=0.70.8 i0.8 细料偏多,不够稳定 i0.7 透水,第七节 矿质混合料的组成设计,三.矿料的组成设计方法,1.试算法（快速简单）2.图解法（易于掌握、过程繁杂）3.程序求解法4.Excel图解试配法,第七节 矿质混合料的组成设计,四.矿料级配设计示例,1.试算法2.图解法,谢 谢！,