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第一篇 骨料品质及颗粒级配4

第一章 骨料的品质要求4

1.1 骨料的岩性4

1.1.1 天然骨料的岩性4

1.1.1.1 天然卵石矿床的岩性组成4

1.1.1.2 砂矿床的岩性组成7

1.1.2 人工骨料的岩性9

1.2 骨料的耐久性10

1.2.1 骨料的坚固性要求11

1.2.2 骨料的软弱颗粒13

1.2.3 骨料的耐磨性13

1.2.4 骨料的针、片状颗粒14

1.2.5 粗骨料的压碎性15

1.3 骨料的有害物质15

1.3.1 硫化物15

1.3.2 有机物和煤屑物质15

1.3.3 粘土物质16

1.3.4 石粉物质16

1.3.5 碱-活性岩石17

1.3.6 云母物质17

第二章 骨料颗粒的粒形与组成19

2.1 骨料颗粒的几何性质19

2.1.1 粒子球度系数（ψ）（Ⅰ）19

2.1.2 粒子球度系数（ψ）（Ⅱ）19

2.1.3 粒子球度系数（ψ）（Ⅲ）20

2.1.4 三轴形状系数（SF）20

2.1.5 粒子的扁平度指标（i）20

2.1.6 英、美对骨料粒形的描述20

2.2 骨料颗粒的蚀圆度22

2.2.1 磨损度（K）22

2.2.2 棱角度（K'）22

2.3 骨料颗粒大小22

2.3.1 筛径23

2.3.2 筛析粒径26

2.3.2.1 粒级的粒度范围27

2.3.2.2 粒度的表示27

2.3.3 等容粒径29

2.3.4 模数粒径29

2.4 骨料大小（粗细）的分类30

2.5 骨料颗粒组成的统计分析31

2.5.1 统计频率分布31

2.5.2 微分粒配曲线31

2.5.3 频率曲线的形状31

2.5.3.1 偏态度（skewness）α32

2.5.3.2 陡度（peakedness）β32

2.5.3.3 “矩”的应用32

2.5.3.4 代表粒径的物理意义33

2.5.3.5 统计组合粒径33

2.5.3.6 粒配的不均匀性34

2.5.3.7 对数-概率分布34

2.5.3.8 颗粒分布的通常表示法35

2.6 河流天然砂砾的粒形与颗粒组成规律36

2.6.1 砂砾的颗粒组成36

2.6.2 砂砾的粒形36

2.6.2.1 形状36

2.6.2.2 球度38

2.7 砂、石颗粒表面的微结构38

2.7.1 人工骨料38

2.7.1.1 花岗岩类骨料38

2.7.1.2 白云石石灰岩骨料39

2.7.2 天然骨料40

2.7.2.1 贝壳断口（面）41

2.7.2.2 V形坑41

2.7.2.3 碟形坑41

2.7.2.4 解理薄片、翻卷薄片44

2.7.2.5 SiO2覆盖层45

第三章 骨料的颗粒级配规范分析47

3.1 细骨料的颗粒级配规范分析47

3.1.1 GB/T14684—93“建筑用砂”的颗粒级配分析47

3.1.2 美国“ASTMC33—86混凝土骨料”中砂子级配分析50

3.1.3 美国垦务局砂子级配规定53

3.2 粗骨料的颗粒级配规范分析55

3.2.1 我国GB14685—93“建筑用卵石、碎石”的颗粒级配分析55

3.2.2 美国ASTMC33—86标准粗骨料颗粒级配规定分析56

3.2.3 美国垦务局粗骨料颗粒级配规定分析56

第四章 骨料颗粒级配理论61

4.1 颗粒堆积理论61

4.1.1 装填理论61

4.1.2 配位数理论63

4.2 经典的骨料颗粒连续级配理论65

4.2.1 Fuller和Thompson的最大密度理论65

4.2.2 Bolomey的骨料颗粒级配公式66

4.2.3 R.Feret的级配公式66

4.2.4 Zurich联邦实验室的级配公式66

4.2.5 Talbot和Richart的级配公式67

4.2.6 A.Birebent的级配公式67

4.2.7 C.A.G.Weymouth的粒子干涉理论67

4.3 经典的骨料颗粒间断级配理论68

4.3.1 R.Feret的经典理论68

4.3.2 R.Vallette和J.Villey的间断级配理论69

4.4 综合级配法70

4.5 刘崇熙的连续级配包围垛密理论73

4.6 刘崇熙的间断级配结晶堆垛理论79

第五章 低品质骨料的利用问题83

5.1 低品质粗骨料83

5.1.1 骨料粒形的影响83

5.1.1.1 粒形对骨料实积率的影响83

5.1.1.2 骨料粒形对混凝土用水量的影响84

5.1.1.3 骨料粒形对混凝土强度的影响84

5.1.2 骨料比重、吸水率与坚固性的影响85

5.1.2.1 比重与吸水率的关系85

5.1.2.2 吸水率与坚固性的关系85

5.1.2.3 骨料坚固性与混凝土强度的关系85

5.1.3 骨料吸水率和坚固性对混凝土耐久性的影响87

5.2 低品质细骨料88

5.2.1 砂子细度模数的影响88

5.2.2 砂中云母含量的影响88

5.2.3 砂中泥、泥块和石粉的含量88

5.2.4 其他有害物质的含量89

第六章 混凝土设计原则及分析90

6.1 坝工混凝土发展概述90

6.1.1 中国坝工混凝土的发展90

6.1.2 美国坝工混凝土的发展91

6.2 坝工混凝土设计的基本原则94

6.2.1 耐久性原则95

6.2.2 强度原则97

6.2.3 经济性原则102

6.3 坝工混凝土配比设计的参数104

6.3.1 混凝土的相组成104

6.3.2 水灰比参数的选择104

6.3.3 混凝土工作度参数104

6.3.4 骨料最大粒径选择参数106

6.3.5 需水量参数106

6.3.6 耐久性因数的参数107

6.4 坝工混凝土的热学参数110

参考文献114

第二篇 天然骨料119

第七章 砂砾矿床的地质问题119

7.1 岩石风化和残积砂砾矿120

7.2 坡积砂砾矿121

7.3 冲积砂砾矿121

7.3.1 冲积砂砾矿床的形成121

7.3.2 冲积砂砾矿的类型123

7.3.2.1 河床砂砾矿123

7.3.2.2 河谷砂砾矿123

7.3.2.3 阶地砂砾矿123

7.3.2.4 江心洲砂砾矿123

7.4 冰川砂砾矿127

7.5 湖相砂砾矿128

7.6 滨岸砂砾矿128

第八章 天然砂砾石骨料厂的规划129

8.1 砂、卵石料场的勘探、试样分析129

8.2 砂砾石骨料生产厂的布局130

8.3 砂砾石骨料生产厂的组成131

8.4 砂砾石骨料生产厂的规模131

8.5 砂砾石料的开采132

8.6 砂砾石料开采的设备问题134

8.7 砂砾石料的运输和储存问题135

8.7.1 超径料的处理135

8.7.2 毛料的输送135

8.7.3 毛料的堆储136

第九章 颗粒筛分的基本理论137

9.1 筛分及其意义137

9.1.1 筛分137

9.1.1.1 筛分类别138

9.1.1.2 筛分顺序138

9.1.2 筛分机制138

9.2 筛分效率及影响因素138

9.2.1 筛分效率138

9.2.2 影响筛分过程的因素140

9.2.2.1 物料物理性质的影响140

9.2.2.2 筛面的运动性质及构造参数141

9.2.3 操作条件的影响144

9.2.3.1 给料均匀性144

9.2.3.2 物料的移动速度和料层厚度144

9.2.3.3 筛子的倾角146

9.2.3.4 筛子的振幅和频率146

9.3 筛分概率146

9.3.1 颗粒透筛概率146

9.3.2 考虑物理因素的颗粒透筛概率148

9.4 筛分动力学149

9.5 筛分模型152

第十章 筛分机械设备156

10.1 筛分机械的分类156

10.1.1 格筛156

10.1.1.1 固定格筛156

10.1.1.2 自动清扫棒条筛157

10.1.1.3 可动棒条筛157

10.1.1.4 滚轴筛158

10.1.2 摇动筛159

10.1.2.1 摇动筛的类型159

10.1.2.2 摇动筛的运动转数160

10.1.2.3 摇动筛的平衡161

10.1.2.4 摇动筛的生产率161

10.1.3 振动筛162

10.1.3.1 偏心振动筛162

10.1.3.2 惯性振动筛164

10.1.3.3 自定中心振动筛166

10.1.3.4 共振筛167

10.1.3.5 电振筛168

10.1.4 筒形筛168

10.2 筛面169

附录 振动筛的筛分能力计算和产品规格169

第十一章 骨料的洗净、脱水和分级172

11.1 洗净、脱水和分级的意义172

11.2 骨料的洗净173

11.2.1 粗骨料的洗净173

11.2.1.1 圆筒式洗石机173

11.2.1.2 叶桨式洗石机173

11.2.2 细骨料的洗净174

11.3 砂料分级与选别175

11.3.1 砂料分级的意义175

11.3.2 螺旋分级机176

11.3.3 水力分级机177

11.3.3.1 多箱式水力分级机178

11.3.3.2 垂直式水力分级机181

11.3.3.3 垂直-水平式水力分级机182

11.3.3.4 立式水力分级机183

11.3.3.5 水力旋流器185

11.4 骨料的脱水与浓缩186

11.5 骨料的精选186

11.6 砂子级配调控187

11.6.1 斗轮式级配控制机187

11.6.2 棒磨机级配调控187

第十二章 天然骨料的生产工艺流程188

12.1 天然骨料生产的工艺问题188

12.1.1 工艺目的188

12.1.2 工艺的基本类型188

12.1.2.1 筛洗工艺型188

12.1.2.2 具有级配调整的筛洗工艺型188

12.1.3 工艺的基本环节189

12.1.3.1 破碎和磨碎189

12.1.3.2 筛分189

12.1.3.3 清洗、脱水191

12.1.3.4 污水处理192

12.1.3.5 其他192

12.2 天然骨料生产工艺的关键问题192

12.2.1 骨料生产的总体布局192

12.2.1.1 料源和料场的确定192

12.2.1.2 骨料厂址及布置192

12.2.1.3 骨料厂的生产能力的确定193

12.2.1.4 工艺流程布置193

12.2.1.5 辅助设备和自动控制设备193

12.2.1.6 工艺系统的组成193

12.2.1.7 结构装配化和轻型化193

12.2.1.8 毛料采运193

12.3 天然骨料生产的基本工艺流程194

12.3.1 筛洗工艺流程194

12.3.2 调整粗骨料级配的工艺流程195

12.3.3 调整砂子级配的工艺流程195

12.4 几个工程的天然骨料生产工艺流程196

12.4.1 水口水电枢纽天然骨料的筛洗系统196

12.4.1.1 工程规模196

12.4.1.2 原料采掘和运输196

12.4.1.3 毛料堆存196

12.4.1.4 筛洗系统197

12.4.1.5 成品堆料场198

12.4.2 葛洲坝枢纽天然骨料筛洗系统198

12.4.2.1 工程规模198

12.4.2.2 天然砂砾矿床分布198

12.4.2.3 原料采掘与运输198

12.4.2.4 毛料堆存200

12.4.2.5 成品（净料）堆料场203

第十三章 固体颗粒混合理论205

13.1 分离与混合205

13.2 颗粒混合的基本理论206

13.2.1 混合度的统计问题206

13.2.2 粒径分布及粒体的混合度206

13.2.3 固体颗粒混合的基本运动209

13.2.4 混合中粒子配列的移动211

13.2.5 固体颗粒混合机的混合度表示212

13.3 混凝土中固体颗粒在混合过程中的粒子运动215

13.3.1 混凝土混合过程中固体粒子运动的观察215

13.3.2 混凝土混合过程中固体粒子的混合度216

13.3.3 混凝土混合过程中固体颗粒的基本运动和理论混合度219

参考文献221

第三篇 人工骨料226

第十四章 骨料岩石学226

14.1 人工骨料产业的发展226

14.1.1 我国骨料开发的发展226

14.1.2 国外骨料产业的发展226

14.1.2.1 日本骨料开发情况226

14.1.2.2 欧洲骨料产业228

14.2 骨料岩石学231

14.2.1 火成岩231

14.2.1.1 花岗岩233

14.2.1.2 闪长岩233

14.2.1.3 辉长岩234

14.2.2 沉积岩234

14.2.2.1 砂岩234

14.2.2.2 石英岩235

14.2.2.3 石灰岩235

14.2.2.4 白云岩、白云石灰岩235

14.2.3 变质岩235

14.2.3.1 大理岩235

14.2.3.2 片麻岩236

14.2.4 喷出岩236

14.2.4.1 玄武岩237

14.2.4.2 安山岩237

14.2.4.3 流纹岩237

14.3 岩石力学参数238

14.3.1 岩石力学强度与混凝土强度的关系238

14.3.2 常见岩石的弹性常数238

14.3.3 岩石单轴压缩强度239

14.3.4 岩石徐变性能参数240

14.3.5 岩石破碎物性参数241

第十五章 岩石坚固性和破碎参数243

15.1 岩石坚固性的基本概念243

15.1.1 М.М.Прогодъяконов的观点243

15.1.2 А.Ф.Суханов的观点243

15.1.3 Л.П.Ъаров的观点244

15.1.4 Л.А.Щреииер的观点244

15.1.5 R.Shepherd和C.G.White的观点244

15.2 岩石坚固性指标的测定244

15.2.1 岩石的抗压强度和普氏硬度244

15.2.2 岩石的点载强度247

15.2.3 岩石的回弹硬度、萧氏硬度247

15.2.4 砸捣碎屑指标法248

15.2.5 凿碎比功指标法248

15.2.6 其他方法249

15.3 岩石组成、结构对坚固性的影响249

15.3.1 石英砂岩类的坚固性249

15.3.2 碳酸盐岩石的坚固性250

15.3.3 变质岩的坚固性250

15.3.4 花岗岩的坚固性250

15.4 岩石的破碎参数252

15.4.1 破碎比252

15.4.1.1 极限破碎比252

15.4.1.2 名义破碎比252

15.4.1.3 真实破碎比253

15.4.1.4 综合破碎比253

15.4.2 破碎产品的粒度分布函数253

第十六章 破碎理论255

16.1 破碎力的作用方式255

16.2 岩石破碎的力学现象256

16.3 破碎理论概述258

16.3.1 固体颗粒在自然界的分布范围258

16.3.2 破碎第一理论——P.R.Rittinger新表面理论259

16.3.3 破碎第二理论——Friedrich Kick的体积理论262

16.3.4 破碎第三理论——F.C.Bond和王仁东的裂缝理论266

16.3.4.1 王仁东的应变能量理论266

16.3.4.2 F.C.Bond理论268

16.3.5 其他理论273

16.3.6 综合分析275

16.3.7 相似论和模型法研究破碎理论277

第十七章 破碎机械279

17.1 颚式破碎机281

17.1.1 工作原理281

17.1.2 类型281

17.1.3 构造282

17.1.3.1 简单摆动型颚式破碎机282

17.1.3.2 复杂摆动型颚式破碎机284

17.2 圆锥式破碎机286

17.2.1 粗碎圆锥破碎机286

17.2.1.1 工作原理286

17.2.1.2 类型286

17.2.1.3 构造286

17.2.2 中、细碎圆锥破碎机291

17.2.2.1 标准型圆锥破碎机292

17.2.2.2 短头圆锥破碎机293

17.2.2.3 惯性圆锥破碎机297

17.2.2.4 弹簧圆锥破碎机300

17.2.2.5 液压圆锥破碎机302

17.3 冲击式破碎机304

17.3.1 工作原理304

17.3.2 类型304

17.3.2.1 反击式破碎机305

17.3.2.2 锤式破碎机309

17.3.2.3 笼式反击式破碎机313

17.4 制砂机械313

17.4.1 湿式制砂机械313

17.4.1.1 溢流型棒磨机314

17.4.1.2 Rolobar棒磨机319

17.4.2 干式制砂机械319

第十八章 人工骨料生产工艺流程问题322

18.1 碎石厂的生产工艺问题322

18.1.1 发展前景322

18.1.2 碎石制造厂的工艺问题322

18.1.2.1 毛料开采和运输322

18.1.2.2 破碎筛分系统323

18.1.2.3 破碎机324

18.1.2.4 筛分机324

18.1.2.5 给料机324

18.1.2.6 控制系统325

18.1.2.7 环保系统325

18.2 碎石制造厂的工艺流程326

18.2.1 一般流程326

18.2.2 颗粒整形327

18.2.3 典型工艺流程329

18.3 人工砂制造的工艺流程330

18.3.1 棒磨机制砂工艺330

18.3.1.1 棒磨机制砂的工艺流程330

18.3.1.2 棒磨机制砂的操作概要333

18.3.1.3 砂子粒度统计分析和粒度调整334

18.3.2 干式制砂工艺338

18.4 大坝工程人工骨料制造工艺342

18.4.1 乌江渡大坝骨料制造工艺344

18.4.2 三峡大坝工程骨料制造工艺345

18.4.3 日本黑部川第四坝骨料制造工艺347

18.4.4 美国德沃夏克坝骨料制造工艺348

18.4.5 意大利坝工混凝土骨料级配特点351

参考文献355