任務1-1-2：集料性能及試驗

《道路建筑材料》課程建設組

集料性能及試驗

任務1-1-2：學習目標認識集料

粗集料技術性質檢測細集料技術性質檢測訓練項目粗集料技術性質檢測

細集料技術性質檢測粗集料密度試驗粗集料篩分試驗粗集料吸水率試驗粗集料壓碎值試驗細集料篩分試驗細集料表觀密度試驗細集料堆積密度及緊裝密度試驗

砂石材料源自巖石，其使用與巖石的性能息息相關。

砂石材料天然巖石人工軋制的集料工業冶金礦渣等力學性質化學性質物理性質巖石的技術性質物理性質物理常數吸水性抗凍性真實密度毛體積密度孔隙率吸水率飽水率天然巖石1．物理常數1）巖石的內部組成結構：主要由礦物實體和孔隙（包括開口孔隙和閉口孔隙）組成。2）常用指標：①真實密度

巖石在規定條件（105℃±5℃下烘干至恒重，溫度20℃±2℃）下，烘干巖石礦質實體單位體積的質量。②毛體積密度在規定條件下，巖石（包括孔隙在內）的單位體積的質量。根據巖石含水狀態，分為干密度、飽和密度和天然密度。

③孔隙率孔隙體積占巖石總體積的百分率。天然巖石2．吸水性是指巖石在規定條件下吸水的能力，采用吸水率和飽和吸水率兩項指標來表征。吸水率與飽和吸水率的不同之處？①吸水率是在常溫常壓下采用自由吸水法測得的巖石試樣最大的吸水質量與烘干巖石試樣質量之比。②飽和吸水率則改采用煮沸法或真空抽氣法測得。③可用來判斷巖石的抗凍性和抗風化等性能。天然巖石3．抗凍性指巖石在吸水飽和狀態下，抵抗多次凍融作用不顯著破壞、強度不嚴重降低的性質。在寒冷地區，冬季月平均氣溫低于-15℃的重要工程，巖石吸水率大于0.5%時，需對巖石進行抗凍性試驗。巖石抗凍性試驗通常采用直接凍融法，將吸水飽和試件在－15℃下凍結4h，再放入20±5℃水中融解4h，此為一次凍融循環。反復凍融至規定次數。判斷抗凍性的好壞：①外觀：無剝落、裂縫、分層及掉角現象；②質量損失率不大于5%；③耐凍系數大于0.75。無條件進行凍融試驗，可采用堅固性簡易快速測定法。天然巖石二、力學性質1．單軸抗壓強度：觀看《巖石單軸抗壓強度試驗》錄像巖石標準試件（建筑地基：直徑50mm±2mm，高徑比為2:1的圓柱體；橋梁工程：邊長70mm±2mm的立方體；路面工程：邊長50mm±2mm的立方體或直徑和高均為50mm±2mm的圓柱體）經吸水飽和，在單軸受壓并按規定的加載條件下，達到破壞時單位承壓面積所受到的力。天然巖石2）磨耗性：觀看《洛杉磯式磨耗試驗》錄像洛杉磯式磨耗試驗：將一定級配的巖石試樣5000g(m1)置于洛杉磯磨耗試驗試驗機中，同時加入鋼球12個（總質量5000±50g）。以30~33r/min轉速轉動500次，取出試樣過1.7mm方孔篩，用水洗凈篩上試樣烘干稱重(m2)。Q=(m1-m2)/m1×100天然巖石三、化學性質巖石按SiO2的含量可分為：酸性石料（SiO2＞65%）；中性石料（SiO2為52%~65%）；堿性石料（SiO2＜52%）。天然巖石

集料的定義與用途集料是巖石類材料集料在土木工程中的應用：水泥混凝土瀝青混凝土道路基礎鐵路道渣砂漿人工軋制的集料

集料的種類按照集料粒徑粗集料：粒徑大于4.75mm的巖石顆粒，如卵石、碎石細集料：粒徑小于4.75mm的巖石顆粒，如河砂、山砂、海砂按照集料的密度普通集料：堆積密度在1520—1680kg/m3的集料密度在2500～2700kg/m3輕集料：堆積密度＜1120kg/m3的集料密度在＜1000kg/m3重集料：堆積密度＞2080kg/m3的集料密度在3500～4000kg/m3

如陶粒、煅燒頁巖、膨脹蛭石、膨脹珍珠巖、泡沫塑料顆粒等。如鐵礦石、重晶石等。碎石卵石集料的種類學習情景一：選擇砂石材料普通集料輕集料重集料骨料的分類混凝土中集料的基本要求

具有良好的顆粒級配，使堆積空隙率小，顆粒總比表面積較小，以減少水泥漿用量；集料顆粒表面干凈，以保證與水泥漿有良好的粘結力；含有害雜質少，不得含有影響水泥凝結硬化和后期混凝土耐久性的成分；具有足夠的強度和堅固性，以保證起到骨架和傳力作用。

訓練項目一：粗集料技術性質檢測1.粗集料密度試驗密度測量可用“排液法”直接測量粗集料顆粒的密度。直接測得的密度實際是集料的表觀密度，但由于粗集料的孔隙率小，將此法測得的密度為視密度—密度。大多數天然集料的視密度為2.4-3.0。堆積密度測量粗集料的堆積密度一般用固定體積法測量；砂用5升的體積的質量確定；石用10升體積的質量確定。集料堆積密度取決于顆粒粒徑與級配集料的質量與體積的關系見圖所示：圖中：m——集料的總質量（g）；M0——集料中礦質實體質量（g）；ms——集料中孔隙及空隙部分的質量（g）；

V——集料的總體積（cm）；Vs——集料中礦質實體的體積（cm）；Vn

——集料中閉口孔隙的體積（cm）；Vi

——集料中開口孔隙的體積（cm）；Vv

——集料中空隙的體積（cm）；V0

——集料中孔隙的體積（cm）；（1）表觀密度用吊籃法測定：1、試樣取料量由集料最大粒徑確定2、須做兩次平行試驗3、平行試驗容許誤差為0.02g/m34、試樣須浸水24h（2）毛體積密度（3）松方密度堆積密度振實密度用于水泥混凝土搗實密度用于瀝青混合料（4）空隙率訓練項目一：粗集料技術性質檢測2.粗集料篩分試驗顆粒級配指的是大小粒徑的集料顆粒的互相搭配的比例情況——不同粒徑顆粒的分布。粗細程度指的是不同粒徑細集料混合在一起的總體粗細程度——平均粒徑大小。最大粒徑指的是粗集料公稱粒級的上限——允許最大值。訓練項目一：粗集料技術性質檢測2.粗集料篩分試驗（1）篩分試驗標準及取樣量公稱量大粒徑（mm）方孔756337.531.526.519169.54.75圓孔80634031.52520161051試樣質量不少于（kg）108542.52110.5訓練項目一：粗集料技術性質檢測2.粗集料篩分試驗

(2)篩分試樣須備兩份：水洗法（混凝土可省去水洗法）、干篩法（3）必須除去超粒徑部分顆粒后，再進行篩分試驗碎石標準篩訓練項目一：粗集料技術性質檢測（4）有關參數計算①通過0.075篩孔的集料含量②分計篩余百分率③累計篩余百分率④通過百分率訓練項目一：粗集料技術性質檢測2.粗集料篩分試驗石子的級配有連續級配和間斷級配兩種：連續級配要求顆粒尺寸由大到小連續分級，每一級骨料都占有適當比例，這種級配較好；間斷級配是人為地剔除骨料中的某些粒級，造成粒級的間斷，大粒徑骨料間的空隙由比其小幾倍的小粒徑顆粒填充，從而降低堆積空隙率。訓練項目一：粗集料技術性質檢測3.粗集料吸水率試驗集料含水有四種狀態：完全干燥骨料表面及內部完全不含水；氣干骨料表面完全不含水，而內部可能含少量水；飽和面干骨料的表面干燥而顆粒內部的孔隙含水飽和，此時的含水率為飽和面干吸水率；含水濕潤骨料表面吸附水且濕潤。含水狀態：

完全干燥氣干飽和面干含水濕潤訓練項目一：粗集料技術性質檢測4.粗集料壓碎值試驗壓碎指標將氣干狀態下10~20mm的石子，按一定方法裝入特制的圓柱筒內，在160~300s內加荷至200kN，卸荷后稱取試樣質量（G），然后用孔徑為2.5mm的篩進行篩分，稱取試樣的篩余量（G1）。壓碎指標=[(G-G1)/G]100%PP骨料顆粒壓碎值試驗示意圖壓碎指標儀

訓練項目一：粗集料技術性質檢測

5.粗集料磨光值（PSV）將集料試件用加速磨光機磨光，再以擺式摩擦系數測定儀測得磨光后集料的摩擦系數確定。6.集料沖擊值（AIV）：集料抵抗多次連續重復沖擊荷載作用的性能。將9.5~13.2mm的集料試樣分三次搗實裝入金屬筒，以確定集料數量（m）；再將集料裝于盛樣皿中，先初步搗實25次，然后用沖擊錘從380mm高處落下錘擊集料，連續15次，間隔時間不少于1s，試驗后將集料過2.36mm篩，稱粉末質量（m1）。

AIV=m1/m×100

訓練項目一：粗集料技術性質檢測

7.集料磨耗值（AAV）選9.5~13.2mm洗凈的集料試樣，單層排在試模內（不少于24粒），排砂并用環氧樹脂砂漿填充密實，經養護后脫模制成試件，稱其質量（m1）。再將試件安裝在道瑞磨耗機附的托盤上，讓磨盤以28~30r/min的轉速旋轉，同時均勻地向磨盤上灑布規定細度的石英砂，磨500圈后，稱試件質量（m2）。

AAV=3(m1-m2)/ρs

ρs：集料表干密度。

訓練項目二：細集料技術性質檢測1.細集料篩分試驗細度模數Mx細度模數表征砂的粗細程度，可以理解為質均粒徑，由篩分法測定。細度模數越大，骨料越粗，根據細度模數將砂分為：細砂（2.2-1.6）；中砂（3.0-2.3）；粗砂（3.7-3.1）。級配曲線級配曲線表示不同粒徑砂的顆粒搭配情況；根據級配曲線分為三個區：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ；級配間接反映了砂顆粒的堆積密度。訓練項目二：細集料技術性質檢測1.細集料篩分試驗砂子標準篩：9.504.752.361.180.600.300.15mm共七個孔徑的篩。方法：將500g烘干的砂子試洋由粗到細一次過篩，然后稱出余留在各個篩上的砂子質量。計算：各個篩上的余量為分計篩余ai，各個篩及以上篩上的分計篩余的和為累計篩余Ai。則：累計篩余Ai=

ai

（i=1……i）然后用Ai作縱坐標，篩孔尺寸作橫坐標，繪制級配曲線。細度模數：Mx