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