石料与集料.pptx
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1、第一章第一章第一章第一章 石料与集料石料与集料石料与集料石料与集料长安大学公路学院School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院第一章第一章第一章第一章 石料与集料石料与集料石料与集料石料与集料岩石与石料1.1集料1.2矿质混合料组成设计1.3School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院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。1.1 1.1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料石料School of Highway,Chang
2、an University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 1.1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料1.1.1 岩石的分类与鉴别岩石的分类与鉴别岩石的定义:岩石是指在各种地质作用下按一定方式组合而成的矿物集合体,是组成地壳及地幔的主要物质。School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.造岩矿物 定义:具有一定化学成分和结构特征的天然化合物或单质,简称矿物。主要的造岩矿物 石英、长石、云母、角闪石、方解石、白云石、黄铁矿、石膏、菱镁矿、磁铁矿和赤铁矿等。School of Highway,Changan Univer
3、sity 长安大学公路学院长安大学公路学院石英石英石英石英结晶二氧化硅;白色、乳白色结晶二氧化硅;白色、乳白色结晶二氧化硅;白色、乳白色结晶二氧化硅;白色、乳白色或灰色;质地非常坚硬,抗磨或灰色;质地非常坚硬,抗磨或灰色;质地非常坚硬,抗磨或灰色;质地非常坚硬,抗磨光性能好。光性能好。光性能好。光性能好。School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院长石长石长石长石结晶硅铝酸盐;白、浅灰、结晶硅铝酸盐;白、浅灰、桃红、红、青和暗灰色;桃红、红、青和暗灰色;强度和稳定性较石英略低强度和稳定性较石英略低(但还是很高),抗磨光(但还是很高)
4、,抗磨光性能好。性能好。School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院云母云母云母云母:结晶的、片状的铝硅酸盐;无色透明至黑色;结晶的、片状的铝硅酸盐;无色透明至黑色;云母易于裂成薄片(故当岩石中含有大量云母时,云母易于裂成薄片(故当岩石中含有大量云母时,会降低岩石的耐久性和强度)。会降低岩石的耐久性和强度)。School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院方解石方解石方解石方解石结晶碳酸钙;白色;结晶碳酸钙;白色;强度中等,易被酸类强度中等,易被酸类物质分解,易磨光。物质分解
5、,易磨光。School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院白云石:结晶碳酸钙镁复盐;白色或黑色;强度略高于方解石,易磨光。School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院角闪石、辉石、橄榄石:角闪石、辉石、橄榄石:结晶的铁、镁硅酸盐;暗绿色、棕色或黑色(又称暗色物质);强度高、坚固、耐久、韧性大。辉石辉石橄榄石橄榄石School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院角闪石School of Highway,Changan U
6、niversity 长安大学公路学院长安大学公路学院结晶的二氧化硫;金黄色;遇水及氧化作用后生成游结晶的二氧化硫;金黄色;遇水及氧化作用后生成游离的硫酸,污染并破坏岩石,在结构工程中属于有害离的硫酸,污染并破坏岩石,在结构工程中属于有害杂质。杂质。黄铁矿黄铁矿School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院岩石可由单种矿物组成,例如纯质的大理石是由方解石组成的。大多数岩石则是由两种以上的矿物组成,例如花岗岩的主要矿物为石英、长石和云母等。岩石造岩矿物School of Highway,Changan University 长安大学公路学
7、院长安大学公路学院1.1 1.1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料1.1.1 岩石的分类与鉴别岩石的分类与鉴别岩石的分类岩石的分类根据岩石矿物组成种类 单矿岩石灰岩 复矿岩花岗岩根据岩石成因 岩浆岩深成岩、喷出岩 沉积岩碎屑岩、粘土岩、化学及生物化学岩 变质岩片理状岩、块状岩 School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院岩浆岩岩浆岩:岩浆冷凝而成的岩石。岩浆冷凝而成的岩石。School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院School of Highway,Changa
8、n University 长安大学公路学院长安大学公路学院School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院深成岩喷出岩School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院辉长岩深成岩深成岩深成岩深成岩 是岩浆在地表深处,受上部覆盖层的压力作用,缓慢冷却而成是岩浆在地表深处,受上部覆盖层的压力作用,缓慢冷却而成是岩浆在地表深处,受上部覆盖层的压力作用,缓慢冷却而成是岩浆在地表深处,
9、受上部覆盖层的压力作用,缓慢冷却而成的岩石。的岩石。的岩石。的岩石。School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院喷出岩喷出岩 岩浆喷出地表时,压力急剧降低和迅岩浆喷出地表时,压力急剧降低和迅速冷却的条件下形成的。广义的喷出岩速冷却的条件下形成的。广义的喷出岩包括火山碎屑岩。包括火山碎屑岩。School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院沉积岩沉积岩 母岩母岩(岩浆岩、变质岩和早已形成的沉积岩岩浆岩、变质岩和早已形成的沉积岩)在地表经风化在地表经风化剥蚀而产生的物质经过搬运、沉
10、积和硬结成岩作用而形成的剥蚀而产生的物质经过搬运、沉积和硬结成岩作用而形成的岩石。岩石。School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院School of Highway,Changan University 长安大学公路学
11、院长安大学公路学院变质岩 变质岩是原生的岩浆岩或沉积岩经过地质上的变质作用而形成的岩石。变质作用是指在地壳内部高温、高压、炽热气体和渗入岩石中的水溶液综合作用下,岩石矿物重新再结晶,有时还可能生成新矿物,使原生岩石的矿物成分和构造发生显著变化而成为一种新的岩石。School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院常用岩石类型花岗岩玄
12、武岩辉长岩石灰岩砂岩石英岩片麻岩School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 1.1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石的分类与鉴别岩石的分类与鉴别岩石的简易鉴别岩石的简易鉴别根据岩石产状,特殊结构、构造,主要物质或特殊物质成分来区分岩浆岩、沉积岩和变质岩。岩浆岩:根据颜色(矿物成分)、结构和构造决定岩石名称。深色岩主要含镁铁矿物,多为基性或超基性岩类;浅色岩主要含硅铝矿物,多为中性岩类或酸性岩类。注:根据酸度,
13、也就是SiO2含量,可以把岩浆岩分成四个大类:超基性岩(SiO245%)、基性岩(SiO245-52%)、中性岩(SiO252-66%)和酸性岩(SiO266%)。注:其中的基可以换为碱。即为碱性、超碱性。School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 1.1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料玄武岩花岗岩角闪岩安山岩闪长岩School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 1.1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料沉积岩:根据胶结物的有无,区分碎屑岩和化
14、学岩、生 物化学岩。碎屑岩根据碎屑的大小区分砾岩(角砾岩)、砂岩 或粘土岩;化学岩或生物化学岩用稀盐酸鉴别:岩石起泡为石灰岩,粉末起泡为白云岩,起泡后留下土状斑点者为灰泥岩。School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 1.1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料凝灰岩角砾岩白云岩石灰岩粉砂岩School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 1.1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料变质岩:根据岩石构造划分。定向构造岩石片理状构造为片岩或千枚岩,麻状构
15、造为片麻岩,厚板状构造为板岩。块状构造岩石滴稀盐酸起泡的为大理岩,不起泡的 为石英岩。School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 1.1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料板岩大理岩石英岩片麻岩片麻岩是一种变质岩,片麻岩是一种变质岩,而且变质程度深,具而且变质程度深,具有片麻状构造或条带有片麻状构造或条带状构造,有鳞片粒状状构造,有鳞片粒状变晶,主要由长石、变晶,主要由长石、石英、云母等组成石英、云母等组成 School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院千枚岩
16、结构:粒状鳞片变晶结构结构:粒状鳞片变晶结构主要成分:极细粒状石英以及小鳞片状绢云母、绿主要成分:极细粒状石英以及小鳞片状绢云母、绿泥石等密集定向排列而成。泥石等密集定向排列而成。School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 1.1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料1.1.2 石料的技术性质石料的技术性质物理性质物理性质物理性质:物理常数、吸水性、膨胀性、耐崩解性结构组成矿质实体孔隙孔隙开口孔隙闭口孔隙School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 1.
17、1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料物理常数意义:表征石料的内部组成结构,并间接反映其物理力 学特性,也是混合料组成设计计算时的重要原始 资料。指标:真实密度、毛体积密度和孔隙率School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 1.1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料物理常数密度(1)真实密度(密度或颗粒密度)定义:是指在规定条件下烘干石料 矿质单位真实体积(不包括 开口体积与闭口孔隙体积)的质量。测试方法:煮沸法或真空抽气法School of Highway,Changan University 长安大学公路学院
18、长安大学公路学院1.1 1.1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料物理常数密度(2)毛体积密度定义:又称块体密度,是指在规定条件下,烘干石料包 括孔隙在内的单位体积固体材料的质量。测试方法:量积法、水中称量法和蜡封法School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院(3)表观密度)表观密度 是指在规定条件下,烘干石料包括闭口孔隙在内的单位体积固体材料的质量。School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 1.1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料物理常数孔隙率定
19、义:一般提到的岩石孔隙率是指总孔隙率。所谓总孔 隙率是指开口孔隙和闭口孔隙的体积之和占岩石 试样总体积的百分比。测试方法:石料的孔隙率一般不能实测,可根据岩石的 真实密度和毛体积密度计算 School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 1.1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料吸水性定义:石料在规定的条件下吸入水分的能力。意义:有效地反映石料微裂缝的发育程度,用于判断石料的抗冻和抗风化性能。指标:吸水率、饱和吸水率和饱水系数School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公
20、路学院1.1 1.1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料吸水性吸水率定义:是指在规定条件下,试件最大吸水质量与烘干石料试件质量之比。测试方法:将已知质量的干燥规则试件逐层加水至浸 没,用自由吸水法测定其吸水后质量 School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 1.1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料吸水性饱和吸水率定义:是指在强制条件下,石料试件的最大吸水质量与烘干试件质量之比。测试方法:将已知质量的干燥规则试件用煮沸法或真空 抽气法强制饱水,测定其饱水后的质量 School of Highway,Changan
21、 University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 1.1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料吸水性饱水系数定义:岩石吸水率与饱和吸水率之比意义:一般来说,石料的饱水系数越大,常压下吸水后 留余的空间就越少,岩石越容易被冻胀破坏,其 抗冻性就越差。School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 1.1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料吸水性影响因素影响因素:孔隙率大小、孔隙构造特征规律:一般来说,孔隙结构相同的石料,孔隙越大,吸 水率越大;表观密度大的石料,孔隙率越小,吸 水率也越小School of
22、Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 1.1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料膨胀性意义:对具有粘土矿物岩层,必须了解岩石膨胀特 性,以便控制开挖过程中地下水对岩层、岩体 的影响(岩石吸收水分造成膨胀)。指标:岩石自由膨胀率、岩石侧向约束膨胀率和岩石 膨胀压力。School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 1.1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料自由膨胀率试验仪侧向约束膨胀率试验仪岩石膨胀压力试验仪School of Highway,Changan Uni
23、versity 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 1.1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料耐崩解性意义:耐崩解性反映了岩石试样在一定条件下抵抗遇水 软化和崩解剥落的能力,主要用于岩石分类。指标:崩解量、崩解指数、崩 解时间和崩解状况关键指标:崩解指数,是指岩石试件干湿循环后残留质量与原质量百分比。School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 1.1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料1.1.2石料的技术性质石料的技术性质力学性质力学性质技术指标:单轴抗压强度、单轴压缩变形、劈裂强度、抗剪强度、点荷载强度和抗
24、折强度,以及抗压碎、抗冲击、抗磨光、抗磨耗等性能。关键指标:单轴抗压强度和抗磨耗性School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 1.1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料力学性质单轴抗压强度意义:单轴抗压强度是反映石料力学性质的重要指标。影响因素:石料的组成结构试验条件矿物组成、岩石的结构孔隙构造、裂隙分布等试件几何尺寸、温度、加载速率、湿度等School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 1.1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料测试方法:将石料制
25、备成规定标准试件,饱水处理后采 用万能试验机(或压力试 验机),使试件在按规定 加载条件下单轴受压,直 至达到极限破坏时的单位 承压面积强度。School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1 1.1 岩石与石料岩石与石料岩石与石料岩石与石料力学性质单轴压缩变形意义:测定岩石试件在单轴压缩应力条件下的轴向及径向应变值,据此计算岩石的弹性模量和泊松比。测试方法:将石料制成规定的圆柱体标准试件后采用电阻应变仪或千分表进行测定。School of Highway,Changan University 长安大学公路学院长安大学公路学院1.1
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