1、1东南大学交通学院土木工程材料土木工程材料赵永利东南大学交通学院025-东南大学交通学院第一章 概述 1.材料科学是人类知识体系的基础学科之一一、材料科学的起源与发展旧石器时代新石器时代铜器时代铁器时代半导体时代纳米时代东南大学交通学院第一章 概述 1.材料科学是人类知识体系的基础学科之一一、材料科学的起源与发展东南大学交通学院第一章 概述 1.材料科学是人类知识体系的基础学科之一一、材料科学的起源与发展东南大学交通学院第一章 概述 2.材料科学是现代科技的支柱学科之一一、材料科学的起源与发展东南大学交通学院第一章 概述 3.材料科学是与人们日常生活联系最紧密的学科之一一、材料科学的起源与发展
2、2东南大学交通学院第一章 概述 3.材料科学是与人们日常生活联系最紧密的学科之一一、材料科学的起源与发展科罗拉多大峡谷东南大学交通学院第一章 概述二、土木工程材料的起源与发展东南大学交通学院第一章 概述二、土木工程材料的起源与发展 1.土木工程材料是一门综合性科学土木工程材料材料学力学测试科学金属材料 无机非金属材料高分子材料 复合材料纳米材料理论力学 材料力学结构力学 弹性力学断裂力学 损伤力学微观测试 细观测试宏观测试 工程测试东南大学交通学院第一章 概述二、土木工程材料的起源与发展 2.土木工程材料是一门古老而又不断发展的科学东南大学交通学院第一章 概述二、土木工程材料的起源与发展 2.
3、土木工程材料是一门古老而又不断发展的科学东南大学交通学院第一章 概述二、土木工程材料的起源与发展 3.土木工程材料是交通土建工程的物质基础建筑工程 道路工程水利工程桥梁工程港口工程给排水工程3东南大学交通学院第一章 概述二、土木工程材料的起源与发展 3.土木工程材料是交通土建工程的物质基础“鸟巢 ”使用的钢材材质绝大部分为 Q345D和 Q345GJD钢材，局部受力大部位采用了 Q460E钢材。 Q460E钢材是专为搭建鸟巢而研制生产的，经过多次试制于 2005年 5月试制成功，它确保了国家体育场工程建设的顺利进行。东南大学交通学院第一章 概述三、我国材料科学和土木工程材料的历史与发展 1.我
4、国曾是世界上材料科学最发达的国家东南大学交通学院第一章 概述三、我国材料科学和土木工程材料的历史与发展 1.我国曾是世界上材料科学最发达的国家东南大学交通学院第一章 概述三、我国材料科学和土木工程材料的历史与发展 1.我国曾是世界上材料科学最发达的国家东南大学交通学院第一章 概述三、我国材料科学和土木工程材料的历史与发展 1.我国曾是世界上材料科学最发达的国家曾候乙尊盘东南大学交通学院第一章 概述三、我国材料科学和土木工程材料的历史与发展 1.我国曾是世界上材料科学最发达的国家我国的四大发明也是建立在对材料科学的深入认识的基础上的4东南大学交通学院第一章 概述三、我国材料科学和土木工程材料的历
5、史与发展 1.我国曾是世界上材料科学最发达的国家我国的四大发明也是建立在对材料科学的深入认识的基础上的东南大学交通学院第一章 概述三、我国材料科学和土木工程材料的历史与发展我国的四大发明也是建立在对材料科学的深入认识的基础上的 1.我国曾是世界上材料科学最发达的国家东南大学交通学院第一章 概述 1.我国曾是世界上材料科学最发达的国家三、我国材料科学和土木工程材料的历史与发展我国的四大发明也是建立在对材料科学的深入认识的基础上的东南大学交通学院第一章 概述三、我国材料科学和土木工程材料的历史与发展 1.我国曾是世界上材料科学最发达的国家我国的四大发明也是建立在对材料科学的深入认识的基础上的东南大
6、学交通学院第一章 概述三、我国材料科学和土木工程材料的历史与发展 2.我国是工程材料生产和使用大国东南大学交通学院第一章 概述四、土木工程材料的工程应用 1.土木工程材料的分类聚合物混凝土、玻璃纤维增强塑料等钢筋 混凝土 、玻璃纤维混凝土等PVC钢板、有机涂层铝合金板等有机与无机非金属材料复合金属与无机非金属材料复合金属与有机材料复合复合材料塑料、涂料、胶粘剂、合成橡胶等合成高分子材料煤沥青、石油沥青及其制品等沥青材料木材、竹材、植物纤维及制品等植物材料有机材料玻璃纤维、矿物棉等无机纤维材料普遍平板玻璃、特种玻璃等玻璃石灰、石膏及制品、水泥及混凝土制品等胶凝材料及制品粘土砖、瓦、陶瓷制品等烧土
7、制品砂、石及石材制品天然石材非金属材料铝、铜、铝合金等有色金属钢、板及其合金、合金钢、不锈钢等黑色金属金属材料无机材料实例分类5东南大学交通学院第一章 概述四、土木工程材料的工程应用 1.土木工程材料的分类根据材料在土木工程中的部位或使用性能，大体上可分为二大类，即土木工程 结构材料 （如钢筋混凝土、预应力混凝土、沥青混凝土、水泥混凝土、墙体材料、路面基层及底基层材料等）和土木工程 功能材料 （如吸声材料、耐火材料、排水材料等）。东南大学交通学院第一章 概述四、土木工程材料的工程应用 2.土木工程材料的性能与应用强度性能作为结构性材料需要承受构造物本身的自重荷载、使用过程中的外加荷载、环境因素
8、作用产生的荷载（如风荷载、温度荷载）、以及特殊条件下的突发荷载（如地震荷载），因此强度性能是结构性材料最主要的性能。东南大学交通学院第一章 概述四、土木工程材料的工程应用 2.土木工程材料的性能与应用强度性能自重荷载东南大学交通学院第一章 概述四、土木工程材料的工程应用 2.土木工程材料的性能与应用强度性能外加荷载东南大学交通学院第一章 概述四、土木工程材料的工程应用 2.土木工程材料的性能与应用强度性能外加荷载东南大学交通学院第一章 概述四、土木工程材料的工程应用 2.土木工程材料的性能与应用强度性能环境荷载6东南大学交通学院第一章 概述四、土木工程材料的工程应用 2.土木工程材料的性能与应
9、用强度性能环境荷载东南大学交通学院第一章 概述四、土木工程材料的工程应用 2.土木工程材料的性能与应用强度性能环境荷载东南大学交通学院第一章 概述四、土木工程材料的工程应用 2.土木工程材料的性能与应用强度性能环境荷载东南大学交通学院第一章 概述四、土木工程材料的工程应用 2.土木工程材料的性能与应用强度性能突发荷载东南大学交通学院第一章 概述四、土木工程材料的工程应用 2.土木工程材料的性能与应用强度性能作为结构性材料需要承受构造物本身的自重荷载、使用过程中的外加荷载、环境因素作用产生的荷载（如风荷载、温度荷载）、以及特殊条件下的突发荷载（如地震荷载）， 因此强度性能是结构性材料最主要的性能
10、 。东南大学交通学院第一章 概述四、土木工程材料的工程应用 2.土木工程材料的性能与应用施工性能施工是土木工程结构成型的重要过程，因此需要根据不同的原材料特点和结构特点选用不同的工艺，同时各种土木工程材料也应具有较好的施工性能。7东南大学交通学院第一章 概述四、土木工程材料的工程应用 2.土木工程材料的性能与应用施工性能东南大学交通学院第一章 概述四、土木工程材料的工程应用 2.土木工程材料的性能与应用施工性能东南大学交通学院第一章 概述四、土木工程材料的工程应用 2.土木工程材料的性能与应用经济性能东南大学交通学院第二章 石材与集料东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 1.
11、岩石的形成地壳表面的岩石根据形成的地质条件不同，分为岩浆岩、沉积岩和变质岩岩浆岩是由地下熔融的岩浆涌出、冷却后形成的，又称火成岩。东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 1.岩石的形成岩浆岩根据具体的成因不同，又可分为深成岩、喷出岩和火山岩。8东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 1.岩石的形成岩浆岩根据具体的成因不同，又可分为深成岩、喷出岩和火山岩。深成岩是未喷发的地表的岩浆在地下慢慢冷却形成的，其特点是结构致密、晶粒粗大、强度高。典型的代表如：花岗岩。东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 1.岩石的形成岩浆岩根据具体的成因不同，又可分为深
12、成岩、喷出岩和火山岩。喷出岩是岩浆涌出地表，在空气中冷却形成的岩石，其特点是晶粒细小、结构均匀，常含有一定的孔隙。典型的代表如，玄武岩。东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 1.岩石的形成岩浆岩根据具体的成因不同，又可分为深成岩、喷出岩和火山岩。喷出岩是岩浆涌出地表，在空气中冷却形成的岩石，其特点是晶粒细小、结构均匀，常含有一定的孔隙。典型的代表如，玄武岩。南京桂子山石柱林东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 1.岩石的形成沉积岩是由经过风化的母岩块体再次沉积形成的，也称水成岩。东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 1.岩石的形成沉积岩是由
13、经过风化的母岩块体再次沉积形成的，也称水成岩。沉积岩的形成往往经过风化、搬运和沉积三个过程。其中水在风化搬运和沉积过程中都起到了重要作用。东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 1.岩石的形成沉积岩是由经过风化的母岩块体再次沉积形成的，也称水成岩。沉积岩的形成往往经过风化、搬运和沉积三个过程。其中水在风化搬运和沉积过程中都起到了重要作用。9东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 1.岩石的形成沉积岩是由经过风化的母岩块体再次沉积形成的，也称水成岩。沉积岩的形成往往经过风化、搬运和沉积三个过程。其中水在风化搬运和沉积过程中都起到了重要作用。东南大学交通学院第二章
14、石材与集料一、岩石的形成与分类 1.岩石的形成沉积岩是由经过风化的母岩块体再次沉积形成的，也称水成岩。沉积岩的典型特征是具有鲜明的层理结构，其代表性岩石是砂岩和石灰岩。东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 1.岩石的形成变质岩 -在地质温度和应力作用下，由岩浆岩或沉积岩变质而成常见的变质岩如大理石、石英岩等。东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 1.岩石的形成三大类岩石具有不同的形成条件和环境，而岩石形成所需的环境条件又会随着地质作用的进行不断地发生变化。沉积岩和岩浆岩可以通过变质作用形成变质岩。在地表常温、常压条件下，岩浆岩和变质岩又可以通过母岩的风、剥蚀
15、和一系列的沉积作用而形成沉积岩。变质岩和沉积岩当进入地下深处后，在高温高压条件下又会发生熔融形成岩浆，经结晶作用而变成岩浆岩。因此，在地球的岩石圈内，三大岩类处于不断演化过程之中。东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 2.岩石的矿物组成构成岩石的矿物很多，最常见的有石英、长石、云母方解石、白云石、石膏等。石英是结晶度较高的 SiO2晶体，是硅质类岩石中的主要成分。石英是最坚固耐久的矿物之一，其抗压强度可达1000Mpa，常见的石英为无色、乳白色、浅灰色透明或不透明的矿物，其中无色而透明的称为水晶。东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 2.岩石的矿物组成构成岩
16、石的矿物很多，最常见的有石英、长石、云母方解石、白云石、石膏等。长石的晶体是 Al3+代替了硅氧四面体中的 Si4+，形成铝氧四面体，周围配合以其它金属离子以保持价键的平衡。长石的抗压强度为 120 170Mpa，耐久性低，易风化成高岭土。长石是岩浆岩中最主要的造岩矿物，占岩浆岩的 2/3。10东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 2.岩石的矿物组成构成岩石的矿物很多，最常见的有石英、长石、云母方解石、白云石、石膏等。云母是具有连续层状硅氧四面体结构的铝硅酸盐。如KAl2(AlSi3O10)(OH)2为白云母。云母化学性质稳定，但具有典型的层理结构。云母是分布很广的矿物，岩石
17、中若含有大量的云母，将使岩石具有层理，强度和耐久性低。东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 2.岩石的矿物组成构成岩石的矿物很多，最常见的有石英、长石、云母方解石、白云石、石膏等。方解石是一种结晶的碳酸钙，强度中等，易分解，如在表面滴上稀盐酸，则产生气泡。方解石是沉积岩中普遍层存在的矿物。东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 2.岩石的矿物组成构成岩石的矿物很多，最常见的有石英、长石、云母方解石、白云石、石膏等。方解石是一种结晶的碳酸钙，强度中等，易分解，如在表面滴上稀盐酸，则产生气泡。方解石是沉积岩中普遍层存在的矿物。东南大学交通学院第二章 石材与集料一、
18、岩石的形成与分类 2.岩石的矿物组成构成岩石的矿物很多，最常见的有石英、长石、云母方解石、白云石、石膏等。方解石是一种结晶的碳酸钙，强度中等，易分解，如在表面滴上稀盐酸，则产生气泡。方解石是沉积岩中普遍层存在的矿物。东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 2.岩石的矿物组成构成岩石的矿物很多，最常见的有石英、长石、云母方解石、白云石、石膏等。白云石：为碳酸钙镁的复盐，在自然界中白云石与方解石混合存在，白云石仅在热盐酸或浓盐酸作用下才分解出 CO2。黄色白云石白色方解石 东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 2.岩石的矿物组成构成岩石的矿物很多，最常见的有石英、
19、长石、云母方解石、白云石、石膏等。石膏：化学成分为硫酸钙，分为二水、半水和无水等多种。二水石膏质地较软，称为软石膏或生石膏；半水石膏遇水可迅速凝结，称为建筑石膏；无水石膏质地较硬，称为硬石膏。11东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 3.常见的岩石种类自然界中的岩石由于形成原因、产地、所含杂质等的不同有很多种类，在土木工程中常用的有花岗岩、玄武岩、灰绿岩、石灰岩、砂岩、大理石、石英岩等。花岗岩 是岩浆岩中分布较广的一种深成岩，主要由长石、石英和少量云母（或角闪石等）组成，具有致密的结晶结构和块状构造。东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 3.常见的岩石种类自
20、然界中的岩石由于形成原因、产地、所含杂质等的不同有很多种类，在土木工程中常用的有花岗岩、玄武岩、灰绿岩、石灰岩、砂岩、大理石、石英岩等。花岗岩 颜色一般为灰白、微黄、淡红等；由于结构致密，其孔隙率和吸水率很小，表观密度大于 2700kg/m3；抗压强度达120250Mpa；耐风化，使用期约为 75200年；东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 3.常见的岩石种类自然界中的岩石由于形成原因、产地、所含杂质等的不同有很多种类，在土木工程中常用的有花岗岩、玄武岩、灰绿岩、石灰岩、砂岩、大理石、石英岩等。在土木工程中花岗岩常用于作基础、闸坝、桥墩、台阶、路面、墙石和勒脚及纪念性土建结
21、构物等。但在高温作用下，由于花岗岩内的石英膨胀将石材引起破坏，其耐火性不好。东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 3.常见的岩石种类自然界中的岩石由于形成原因、产地、所含杂质等的不同有很多种类，在土木工程中常用的有花岗岩、玄武岩、灰绿岩、石灰岩、砂岩、大理石、石英岩等。玄武岩 是喷出岩中最普通的一种，颜色较深，有时也呈多孔状或斑形构造。硬度高，脆性大，抗风化能力强，表观密度为 29003500 kg/m3，抗压强度为 100500Mpa，常用作高强混凝土的骨料，道路路面的抗滑表层等。东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 3.常见的岩石种类自然界中的岩石由于形
22、成原因、产地、所含杂质等的不同有很多种类，在土木工程中常用的有花岗岩、玄武岩、灰绿岩、石灰岩、砂岩、大理石、石英岩等。辉绿岩 也是一种常见的喷出岩，主要由铁、铝硅酸盐组成，具有较高的耐酸性。常用作高强混凝土的骨料、耐酸混凝土骨料、道路路面的抗滑表层等。东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 3.常见的岩石种类自然界中的岩石由于形成原因、产地、所含杂质等的不同有很多种类，在土木工程中常用的有花岗岩、玄武岩、灰绿岩、石灰岩、砂岩、大理石、石英岩等。石灰岩 是典型的沉积岩，主要化学成分为 CaCO3。主要矿物成分是方解石。石灰石来源广、具有一定的强度和耐久性，因而广泛用于土木工程中，
23、是常用的水泥混凝土和沥青混凝土的骨料；也是生产水泥和石灰的主要原料。12东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 3.常见的岩石种类自然界中的岩石由于形成原因、产地、所含杂质等的不同有很多种类，在土木工程中常用的有花岗岩、玄武岩、灰绿岩、石灰岩、砂岩、大理石、石英岩等。砂岩 也是一种典型的沉积岩，主要是由石英砂或石灰岩等细小碎屑经沉积并重新胶结而成的岩石。它的性质决定于胶结物的种类及胶结物的种类及胶结的致密程度。东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 3.常见的岩石种类自然界中的岩石由于形成原因、产地、所含杂质等的不同有很多种类，在土木工程中常用的有花岗岩、玄武岩
24、、灰绿岩、石灰岩、砂岩、大理石、石英岩等。大理石 是由石灰岩或白云经高温高压作用，重新结晶变质而成。大理石构造致密，密度大，但硬度不大，易于分割。可用于高级土木工程物的装饰工程。我国的汉白玉、丹东绿切花白、红奶油、墨玉等大理石均为世界著名高级土木工程装饰材料。东南大学交通学院第二章 石材与集料一、岩石的形成与分类 3.常见的岩石种类自然界中的岩石由于形成原因、产地、所含杂质等的不同有很多种类，在土木工程中常用的有花岗岩、玄武岩、灰绿岩、石灰岩、砂岩、大理石、石英岩等。大理石 是由石灰岩或白云经高温高压作用，重新结晶变质而成。大理石构造致密，密度大，但硬度不大，易于分割。可用于高级土木工程物的装
25、饰工程。我国的汉白玉、丹东绿切花白、红奶油、墨玉等大理石均为世界著名高级土木工程装饰材料。 东南大学交通学院第二章 石材与集料二、集料的生产及基本概念集料 (Aggregate)是指在混合料中起骨架和填充作用的颗粒，包括碎石、砾石、机制砂、石屑、天然砂等。东南大学交通学院第二章 石材与集料二、集料的生产及基本概念集料既可以天然开采获得也可以人工加工获得，目前工程中常用的是人工破碎获得的集料。东南大学交通学院第二章 石材与集料二、集料的生产及基本概念集料既可以天然开采获得也可以人工加工获得，目前工程中常用的是人工破碎获得的集料。颚式破碎机反击式破碎机旋转破碎机13东南大学交通学院第二章 石材与集
26、料二、集料的生产及基本概念集料既可以天然开采获得也可以人工加工获得，目前工程中常用的是人工破碎获得的集料。东南大学交通学院第二章 石材与集料二、集料的生产及基本概念粗集料 (coarse aggregate)： 在沥青混合料中，粗集料是指粒径大于2.36mm的集料；在水泥混凝土中，粗集料是指粒径大于 4.75mm的集料。细集料 (fine aggregate)： 在沥青混合料中，细集料是指粒径小于2.36mm的集料；在水泥混凝土中，粗集料是指粒径小于 4.75mm的集料。东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质集料是混凝土中的体积最大的组分，同时也是混合料的受力主体，因此其性能对混
27、凝土的整体性能有着非常重要的影响。因此必须对其性能进行认真的检测和控制，我国交通部规范公路工程集料试验规程（ JTG E42-2005）中共规定了 48项集料试验，其中粗集料 27项，细集料 21项。东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 1.密度(density)在物理学里，密度被定义为单位体积内的质量，但对于具体的工程材料，密度的含义要复杂得多。东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 1.密度(density)在物理学里，密度被定义为单位体积内的质量，但对于具体的工程材料，密度的含义要复杂得多。集料真实体积和质量 V0， m0闭口孔体积和质量 V2， m2开口孔
28、体积 V3， m3东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 1.密度集料真实体积和质量 V0， m0闭口孔体积和质量 V2， m2开口孔体积 V3， m3真实密度：简称密度，是指单位真实体积（不含闭口孔、开口孔及颗粒间空隙的体积）物质的干质量。14东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 1.密度集料真实体积和质量 V0， m0闭口孔体积和质量 V2， m2开口孔体积 V3， m3真实密度的测定是将石料样品磨细后在 105 5的条件下烘至恒重，称其质量，然后在密度瓶中加经水煮沸后，使水份充分进入闭口孔中，测其体积，再进行计算。真实密度最接近物理含义上的密度概念，但在实际
29、工程中，真实密度并没有什么实际用途，因此很少进行测试。东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 1.密度集料真实体积和质量 V0， m0闭口孔体积和质量 V2， m2开口孔体积 V3， m3毛体积密度(bulk density)是指集料单位毛体积（包括真实体积、开口孔体积和闭口孔体积）范围内的真实质量。东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 1.密度集料真实体积和质量 V0， m0闭口孔体积和质量 V2， m2开口孔体积 V3， m3饱和面干密度 (saturated surface-dry density)是指集料单位毛体积（含颗粒固体及其闭口孔和开口孔体积）颗粒的
30、饱和面干质量，其中饱和面干质量包括集料的真实质量和开口孔中所饱和的水的质量。东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 1.密度集料真实体积和质量 V0， m0闭口孔体积和质量 V2， m2开口孔体积 V3， m3表观密度 (apparent densiry)是指集料单位表观体积（含颗粒固体及其闭口孔体积）范围内的真实质量。东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 1.密度集料真实体积和质量 V0， m0闭口孔体积和质量 V2， m2开口孔体积 V3， m3堆积密度 (accumulated densiry)：单位体积（含颗粒固体及闭口孔、开口孔体积和颗粒间空隙体积）颗粒
31、的质量，也称为容重，又分为干堆积密度和湿堆积密度。东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 1.密度集料真实体积和质量 V0， m0闭口孔体积和质量 V2， m2开口孔体积 V3， m3相对密度 (specific gravity)：密度与同温度水的密度之比。15东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 1.密度集料真实体积和质量 V0， m0闭口孔体积和质量 V2， m2开口孔体积 V3， m3含水量：是指集料中所含的水份质量占集料干质量之比。吸水率：是指集料在常温条件下的最大吸水量与集料干质量之比，也称最大含水率或饱水率。东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的
32、技术性质 1.密度集料真实体积和质量 V0， m0闭口孔体积和质量 V2， m2开口孔体积 V3， m3毛体积密度 饱和面干密度 表观密度东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 1.密度习题：为测定某集料的密度，做如下试验：取一广口瓶，装满水后，盖上玻璃盖，称得质量为 1435克，将已浸水一昼夜的集料放入广口瓶中，充分排出气泡，并擦干溢出的水，测得总质量为 1615克，取出集料，用拧干的湿毛巾擦干集料的表面水，称得集料质量为 300克，将集料在105下烘干至恒重后，质量为 293克，试计算其毛体积密度、表观密度、饱和面干密度和吸水率解：毛体积密度：东南大学交通学院第二章 石材与集
33、料三、集料的技术性质 1.密度习题：为测定某集料的密度，做如下试验：取一广口瓶，装满水后，盖上玻璃盖，称得质量为 1435克，将已浸水一昼夜的集料放入广口瓶中，充分排出气泡，并擦干溢出的水，测得总质量为 1615克，取出集料，用拧干的湿毛巾擦干集料的表面水，称得集料质量为 300克，将集料在105下烘干至恒重后，质量为 293克，试计算其毛体积密度、表观密度、饱和面干密度和吸水率解：饱和面干密度：东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 1.密度习题：为测定某集料的密度，做如下试验：取一广口瓶，装满水后，盖上玻璃盖，称得质量为 1435克，将已浸水一昼夜的集料放入广口瓶中，充分排出
34、气泡，并擦干溢出的水，测得总质量为 1615克，取出集料，用拧干的湿毛巾擦干集料的表面水，称得集料质量为 300克，将集料在105下烘干至恒重后，质量为 293克，试计算其毛体积密度、表观密度、饱和面干密度和吸水率解：表观密度：东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 1.密度习题：为测定某集料的密度，做如下试验：取一广口瓶，装满水后，盖上玻璃盖，称得质量为 1435克，将已浸水一昼夜的集料放入广口瓶中，充分排出气泡，并擦干溢出的水，测得总质量为 1615克，取出集料，用拧干的湿毛巾擦干集料的表面水，称得集料质量为 300克，将集料在105下烘干至恒重后，质量为 293克，试计算其
35、毛体积密度、表观密度、饱和面干密度和吸水率解：吸水率：16东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 1.密度习题：为测定某集料的密度，做如下试验：取一广口瓶，装满水后，盖上玻璃盖，称得质量为 1435克，将已浸水一昼夜的集料放入广口瓶中，充分排出气泡，并擦干溢出的水，测得总质量为 1615克，取出集料，用拧干的湿毛巾擦干集料的表面水，称得集料质量为 300克，将集料在105下烘干至恒重后，质量为 293克，试计算其毛体积密度、表观密度、饱和面干密度和吸水率解：2.59g/cm3表观密度2.39%2.50g/cm32.44g/cm3吸水率饱和面干密度毛体积密度东南大学交通学院第二章
36、石材与集料三、集料的技术性质 2.针片状颗粒 (flar and elongated particle in coarse aggregate)含量粗集料颗粒中最大长度方向与最小厚度方向的尺寸之比超过某一比例时，被认为是针片状颗粒，也称为细长扁平颗粒。东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 2.针片状颗粒 (flar and elongated particle in coarse aggregate)含量粗集料颗粒中最大长度方向与最小厚度方向的尺寸之比超过某一比例时，被认为是针片状颗粒，也称为细长扁平颗粒。沥青混凝土中是用游标卡尺进行测量，以细长比或扁平比大于 3为标准。东南大
37、学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 3.压碎值（ Aggregate crushing value）集料压碎值是集料在连续增加的荷载下，抵抗压碎的能力。它作为相对衡量石材强度的一个指标，用以评价混合料用集料的质量。东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 3.压碎值（ Aggregate crushing value）集料压碎值是集料在连续增加的荷载下，抵抗压碎的能力。它作为相对衡量石材强度的一个指标，用以评价混合料用集料的质量。东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 3.压碎值（ Aggregate crushing value）集料压碎值是集料在连续增
38、加的荷载下，抵抗压碎的能力。它作为相对衡量石材强度的一个指标，用以评价混合料用集料的质量。方孔筛2.36mm10min达到400kN立即卸载分三层每层捣实 25次捣实后高10cm方孔筛 9.513.2mm沥青混凝土筛孔大小加压方式成型方法材料数量粒径大小材料类型17东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 4.磨光值（Polished Stone Value简称PSV）现代高速交通的条件对路面的抗滑性提出更高的要求。作为高速公路沥青路面用的集料，在车辆轮胎的作用下，不仅要求具有高的抗磨耗性，而且要求具有高的抗磨光性。东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 4.磨光值（
39、Polished Stone Value简称PSV）磨光值选取 9.513.2mm集料试样，制备好的试件安装于加速磨光机的道路轮上，使试件受到磨料金刚砂的磨耗。经磨耗 6h后取下试件，冲洗去金刚砂，用摆试摩擦系数仪测定试件的摩擦系数值，即可得到集料磨光值。东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 5.含泥量泥土颗粒不仅强度低，而且严重影响胶结料的粘结性能，因此集料应保持洁净状态；目前采用的含泥量测试方法由于不区分泥土颗粒和石屑颗粒，因此其测试结果也称为0.075mm颗粒含量东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 5.含泥量泥土颗粒不仅强度低，而且严重影响胶结料的粘结性
40、能，因此集料应保持洁净状态；目前采用的含泥量测试方法由于不区分泥土颗粒和石屑颗粒，因此其测试结果也称为0.075mm颗粒含量东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 6.级配的基本概念级配（ Gradation）集料中各组成颗粒的分级和搭配称为级配，级配是影响混合料性能的最重要因素。东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 6.级配的基本概念级配（ Gradation）集料中各组成颗粒的分级和搭配称为级配，级配是影响混合料性能的最重要因素。18东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 6.级配的基本概念标准筛 (atandard test sieves)是对
41、颗粒性材料进行筛分试验用的符合标准形状和尺寸规格要求的系列样品筛。东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 6.级配的基本概念标准筛是对颗粒性材料进行筛分试验用的符合标准形状和尺寸规格要求的系列样品筛。目前国际上一般用方孔筛，我国标准筛筛孔尺寸为 75mm、63mm、 53mm、 37.5mm、31.5mm、 26.5mm、 19mm、 16mm、13.2mm、 9.5mm、 4.75mm、2.36mm、 1.18mm、 0.6mm、0.3mm、 0.15mm、 0.075mm.东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 6.级配的基本概念级配通过筛分试验确定。筛分试验就
42、是将集料通过一系列规定筛孔尺寸的标准筛，而获得有关集料级配的数据。集料最大粒径 （ Maximum Size of Aggregate）指集料 100%都要求通过的最小的标准筛孔尺寸。集料公称最大粒径 （ Nominal Maximum Size of Aggregate）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。通常比集料最大粒径小一个粒径。东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 6.级配的基本概念级配通过筛分试验确定。筛分试验就是将集料通过一系列规定筛孔尺寸的标准筛，而获得有关集料级配的数据。分计筛余百分率 （ Percentage
43、 retained）是在某号筛上的筛余质量占试样总质量的百分率。累计筛余百分率 （ Cumulative percentage retained）是某号筛的分计筛余百分率和大于某号筛的各筛分计筛余百分率之总和。通过百分率 （ Percentage passing）是通过某筛的质量占试样总质量的百分率，亦即 100与累计筛余百分率之差。东南大学交通学院第二章 石材与集料1006600.0756944.5450.07510.589.54.5450.1515856600.321796600.62773101001.183763111102.364852141404.7562389909.571291
44、1.511513.282.517.5151501697.52.52.5251910000026.6通过百分率(%)累计筛余百分率(%)筛余百分率(%)筛余质量(g)筛孔(mm)东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 6.级配的基本概念级配通过筛分试验确定。筛分试验就是将集料通过一系列规定筛孔尺寸的标准筛，而获得有关集料级配的数据。细度模数 (fineness modulus)：是表示砂或细集料粗细程度的参数。将通过 9.5mm的砂或细集料进行筛分试验，并按下面公式进行计算：Mx=(A2.36+A1.18+A0.6+A0.3+A0.15 5 A4.75)/(100- A4.75)1
45、9东南大学交通学院第二章 石材与集料三、集料的技术性质 6.级配的基本概念级配通过筛分试验确定。筛分试验就是将集料通过一系列规定筛孔尺寸的标准筛，而获得有关集料级配的数据。细度模数 (Mx)：是表示砂或细集料粗细程度的参数。将通过 10mm或 9.5mm的砂或细集料进行筛分试验，并按下面公式进行计算：细度模数愈大，表示细集料愈粗。砂的粗度按细度模数一般可分为下列三级：Mx =3.73.1为粗砂；Mx=3.02.3为中砂；Mx=2.21.6为细砂。东南大学交通学院第二章 石材与集料四、集料的级配设计理论 1.基本概念东南大学交通学院第二章 石材与集料四、集料的级配设计理论 1.基本概念级配曲线6
46、0.07510.50.15150.3210.6271.18372.36484.75629.57113.282.51697.51910026.5通过百分率（）筛孔（mm）东南大学交通学院第二章 石材与集料四、集料的级配设计理论 1.基本概念级配曲线（ 1） 连续级配 （ Continuous gradation）是某一矿质混合料在标准筛孔与成的套筛中进行筛析时，所得的级配曲线平顺圆滑，具有连续（不间断的）性质，相邻粒径的粒料之间，有一定的比例关系（按质量计）。这种由大到小，逐级粒径均有，并按比例互相搭配组成的矿质混合料，称为连续级配矿质混合料。（ 2） 间断级配 （ Gap gradation）
47、间断级配是在矿质混合料中剔除其一个（或几个）分级，形成一种不连续的混合料。这种混合料称为间断级配矿质混合料。东南大学交通学院第二章 石材与集料四、集料的级配设计理论 2.级配设计理论最大密度曲线理论富勒曲线东南大学交通学院第二章 石材与集料四、集料的级配设计理论 2.级配设计理论干涉理论20东南大学交通学院第二章 石材与集料四、集料的级配设计理论 2.级配设计理论密级配沥青混凝土混合料矿料级配范围5-107-1812-2820-4035-5555-7590-100100AC-5砂粒式4-86-169-2313-3220-4430-5845-7590-100100AC-104-85-157-20
48、10-2815-3824-5038-6868-8590-100100AC-13细粒式4-85-147-189-2613-3620-4834-6260-8076-9290-100100AC-163-74-135-178-2412-3316-4426-5650-7262-8078-9290-100100AC-20中粒式3-74-135-178-2412-3316-4224-5245-6557-7665-8375-9090-100100AC-25粗粒式0.0750.150.30.61.182.364.759.513.2161926.531.5通过下列筛孔 (mm)的质量百分率 ( )级配类型东南大学
49、交通学院第二章 石材与集料四、集料的级配设计理论 3、级配组成设计方法问题的提出东南大学交通学院第二章 石材与集料四、集料的级配设计理论 3、级配组成设计方法问题的提出天然或人工轧制的一种集料的级配往往很难完全符合某一级配范围的要求，因此必须采用两种或两种以上的集料配合起来才能符合级与范围的要求。矿质混合料配合组成设计的任务就是确定组成混合料各集料的比例。东南大学交通学院第二章 石材与集料四、集料的级配设计理论 3、级配组成设计方法10062853328配比734.981.90.10.0751358.493.3100.1518810.198.6150.3251317.2100400.6321823.11006051.18422535.010098.3302.36523243.010010080154.75634356.610010010053.39.5735362.5100100100701.613.2806276.01001001
