道路工程材料教案.pdfVIP

第一章石料与集料

学习目的与任务：介绍石料的岩石学特征、阐述石料与集料的主要技术性能及主要评

价方法和评价指标；讨论集料的级配概念和级配理论，并以此为基础，学习矿料的配合比设

计方法。通过学习，要求学生了解石料和集料的技术性质和技术标准，掌握级配理论和组成

设计方法。

第一章内容介绍和关注的重点。从石料的岩石学特征入手，了解构成石料的岩石分类、类型

和化学组成，引出石料将要讨论的石料性质——物理性质之一：物理常数。

一、石料的岩石学特性

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。

1．造岩矿物

不同造岩矿物和成岩条件使得各类天然岩石具有不同的结构和构造特征。石料的物理力

学性质在很大程度上取决于天然岩石的矿物成分，以及这些矿物在岩石中的结构与构造。

所谓的造岩矿物是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。由于各种矿物具有确定的化学组成与特有的结构构

造，对石料的物理力学特性有着不同的影响。下表为几种代表性的矿物。

2．常见岩石种类

路桥工程中常用岩石类型见表1—3。

另外，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。

表中的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。

二、石料的物理性质

1．物理常数

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。

（1）密度

密度定义为在规定条件下（大多指规定的温度），石料矿质实体单位体积的质量。由于

石料在组成结构上或多或少存在着孔隙，而孔隙又分为与外界连通的开口孔隙和与外界不连

通的闭口孔隙，所以石料（包括集料）的密度就有数种不同形式。

图1—1石料组成部分的质量与体积关系示意图

a)石料结构剖面图；b）石料的体积与质量的关系

1）真实密度

真实密度是指在规定条件下，烘干石料矿质实体单位真实体积（不包括孔隙体积）的

质量，按照公式（1-1）计算。

（1-1）

式中：——石料的真实密度，g/cm3；

ms——石料矿质实体的质量，g；

Vs——石料矿质实体的体积，cm3。

2）表观密度

表观密度是指在规定条件下，烘干石料矿质实体包括闭口孔隙在内的单位表观体积的质

量，由公式（1-2）计算。（1-2）

式中：——石料的表观密度，g/cm3；

——石料矿质实体的质量，g；

——石料矿质实体的体积,cm3；

——石料矿质实体中闭口孔隙的体积，cm3。

3）毛体积密度

毛体积密度是指在规定条件下，烘干石料矿质实体包括孔隙（闭口、开口孔隙）体积在

内的单位毛体积的质量，由公式（1-3）计算。

（1-3）

式中：——石料的毛体积密度，g/cm3；

——石料矿质实体的质量，g；

——石料矿质实体的体积，cm3；

——石料矿质实体中闭口孔隙的体积，cm3；

——石料矿质实体中开口孔隙的体积，cm3。

（2）孔隙率

孔隙率是指石料孔隙体积占石料总体积（包括开口孔隙和闭口孔隙体积）的百分率，由

公式（1-4）计算。（1-4）

式中：——石料的孔隙率，%；

——石料矿质实体中闭口孔隙的体积，cm3；

——石料矿质实体中开口孔隙的体积，cm3；

——石料的毛体积（含矿质实体、开口孔隙和闭口孔隙体积）,cm3。

将式（1-1）和式（1-3）代入式（1-4）可得式（1-5），即采用石料的真实密度和毛体积密度

计算其孔隙率。（1-5）

式中：n——石料的孔隙率，%；

——石料的真实密度，g/cm3；

——石料的毛体积密度，g/cm3。

第二课时：

复习：回顾砂石材料的第一种形式——石料的基本概念，从概念上阐述由于石料体积涉

及的内容不同使石料具有若干不同形式的密度，引出石料其它