砂石材料-土木工程材

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1、第2章砂石材料南华大学杨建明教授砂石材料是由岩石风化或加工而成。重质致密的块体石材常用于砌筑基础、桥涵挡土墙、护坡、沟渠与隧道衬砌。散粒石材（如碎石、砾石、砂等）广泛用作混凝土和沥青混合料的集料、道渣和筑路材料。天然石材具有抗压强度高、耐久性和耐磨性良好，资源分布广，便于就地取材。但岩石性质较脆，抗拉强度较低，表观密度大，硬度高，开采和加工比较困难。2021/7/52.1石料一、工程常用的岩石及其制品1、工程常用的岩石（1）花岗岩主要矿物组成为石英、长石及少量暗色矿物和云母。体积密度大、抗压强度高、吸水率小、耐磨性好、耐久性相当高，且外观稳重大方。适用于基础、柱子、地

2、面，也是高档装修材料。2021/7/52.1石料（2）玄武岩由斜长石、辉石和橄榄石组成。玄武岩体积密度大、硬度高、脆性大、耐久性好、加工困难，一般用作筑路石材或混凝土集料。（3）石灰岩主要化学成分CaCO3,主要矿物成分是方解石。石灰岩来源广，硬度低、易劈裂、便于开采，具有一定强度和耐久性。2021/7/52.1石料石灰岩块石可作基础、墙身、阶石和路面，碎石是水泥混凝土和沥青混凝土的集料。石灰岩也是生产水泥和石灰的主要原料。（4）大理岩主要矿物组成为方解石和白云石。大理石锯切、雕刻性能好，磨光后非常美观，可用于高级装饰工程。如汉白玉。2021/7/52.1石料（5）砂

3、岩主要矿物是石英、有时含有少量长石、方解石、白云石及云母。硅质砂岩钙质砂岩铁质砂岩粘土质砂岩2021/7/52.1石料（6）辉绿岩高强混凝土的集料、道路路面的抗滑表层。（7）火山灰、浮石火山灰是颗粒粒径小于5mm的粉状火山岩，有火山灰活性，可作为水泥的混合材及混凝土的掺合料。浮石中粒径大于5mm，并具有多孔构造的火山岩，可作轻质混凝土的集料。2021/7/52.1石料（8）片麻岩用作碎石、块石及人行道石板。2021/7/52.1石料2、工程上常用的石料制品（1）片石（2）块石（3）方块石（4）粗料石表面凹凸相差不大于10mm。砌缝宽度小于20mm。（5）细料石表面凹凸

4、不大于5mm。砌缝宽度小于15mm。2021/7/52.1石料（6）镶面石（7）碎石（8）石屑（9）矿粉（10）砾石（11）砂（12）砂砾2021/7/52.1石料二、石料的技术性质物理性质、力学性质和化学性质1、物理性质（1）物理常数石料主要由矿物实体和孔隙（包括与外界连通的开口孔隙和不与外界连通的闭口孔隙）所组成。如图2.1。2021/7/5图2.1石料的组成结构示意图2021/7/52.1石料①真实密度②表观密度③孔隙率（2）吸水性吸水率饱水率2021/7/52.1石料（3）耐候性①抗冻性直接冻融法。该方法是将石料加工为规则的块状试样，在常温下（20℃±5℃）条

5、件下，采用逐渐浸水的方法，使开口孔隙吸饱水分，然后置于负温（通常采用-15℃）的冰箱中冻结4h，然后在常温条件下融解4h，如此循环，观察其外观破坏情况并加以记录。a.抗冻质量损失率b.耐冻系数2021/7/52.1石料②坚固性采用硫酸钠侵蚀法来测定。该法是将烘干并以称量过的试件，浸入饱和的硫酸钠溶液中经20h后，取出置于105℃±5℃的烘箱中烘4h，取出冷却至室温，这样一循环。然后再浸入饱和的硫酸钠溶液中4h，取出置于105℃±5℃的烘箱中烘4h，如此循环。最后用蒸馏水沸煮洗净，烘干称量，计算其质量损失率。2021/7/52.1石料2、力学性质（1）单轴抗压强度50m

6、m×50mm×50mm立方体试件或直径和高度为50mm的圆柱体。吸水饱和48h后的强度。（2）磨耗性采用洛杉矶磨耗试验石料磨耗率以通过2.36mm筛孔的质量百分率来表示。2021/7/52.1石料3、化学性质（1）石料的酸碱性SiO2含量>65%酸性石料SiO2含量65%~52%中性石料SiO2含量<52%碱性石料（2）石料与沥青的粘附性（3）评价方法2021/7/52.1石料沥青与粗集料粘附性试验方法有水煮法和水浸法。水煮法：选取粒径为13.2~19mm，形态接近立方体的规则集料5个，经沥青裹覆后，在蒸馏水中沸煮3min，按沥青膜剥落的情况分为五个等级来评价沥青与集

7、料的粘附性。水浸法：选取料径9.5~13.2mm的集料80g，与5.5g的沥青在规定温度条件下拌和成混合料，冷却后浸入80℃的蒸馏水中保持30min，然后评价。2021/7/52.1石料三、石料的技术标准按其造岩矿物的成分、含量以及组织结构来确定岩石名称；再按其物理-力学性质（主要为饱水状态的抗压强度和磨耗率）分为下列4种等级（表2.1）1级-最坚强的岩石2级-坚强的岩石3级-中等强度的岩石4级-较软的岩石2021/7/5表2.1道路建筑用天然石料等级和技术标准岩石类型主要岩石名称石料等级技术指标极限抗压强度（饱水状态）（MPa）洛杉矶磨耗率（%）岩