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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）α 32

2.5.3.2 陡度（peakedness）β 32

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