【水利水電】陳靈利 教材精講班教案 09-第1篇-第1章-1.2.4-水利水電工程建筑材料的應用（一）

1.2.4水利水電工程建筑材料的應用

一?建筑材料的類型建筑材料一般按材料的物理化學性質?來源和功能用途進行分類?(一)建筑材料按其物理化學性質分類可分為無機材料?有機材料?復合材料三大類,具體見下表?1.無機材料無機非金屬無機膠凝材料氣硬性膠凝材料：石灰、石膏與水玻璃

水硬性膠凝材料：水泥

天然石材按形成條件不同分為巖漿巖（火成巖）、沉積巖（水成巖）、變質巖三大類

按顆粒大小分為土料、砂、石三類

按其開采加工程度的不同分為毛石、塊石、粗料石、建筑板材等

燒土與熔融制品金屬黑色金屬材料有色金屬材料2.有機材料:瀝青材料?植物材料?合成高分子材料?3.復合材料:由兩種或兩種以上不同性質的材料,通過物理或化學的方法,在宏觀上組成具有新性能的材料?(二)建筑材料按材料來源分類可分為天然建筑材料和人工材料兩類?1.天然建筑材料,如常用的土料?砂石料?石棉?木材等及其簡單采制加工的成品(如建筑石材等)2.人工材料,如石灰?水泥?瀝青?金屬材料?土工合成材料?高分子聚合物等?圖示:

(三)建筑材料按其功能分類建筑材料按其功能分類為結構材料?防水材料?膠凝材料?裝飾材料?防護材料?隔熱保溫材料等,具體見下表?材料類型常見材料結構材料混凝土、型鋼、木材防水材料防水砂漿、防水混凝土、鍍鋅薄鋼板、紫銅止水片、膨脹水泥防水混凝土、遇水膨脹橡膠嵌縫條

膠凝材料石膏、石灰、水玻璃、水泥、混凝土

裝飾材料天然石材、建筑陶瓷制品、裝飾玻璃制品、裝飾砂漿、裝飾水泥、塑料制品

防護材料鋼材覆面、碼頭護木

隔熱保溫材料石棉紙、石棉板、礦渣棉、泡沫混凝土、泡沫玻璃、纖維板

【強化練習】下列屬于隔熱保溫材料的有()?A.石棉板B.礦渣棉C.泡沫混凝土D.泡沫玻璃E.水玻璃答案:ABCD解析:隔熱保溫材料,如石棉板?礦渣棉?泡沫混凝土?泡沫玻璃?纖維板等?故選擇ABCD?下列屬于防水材料的有()?A.紫銅止水片B.塑料制品C.防水砂漿D.水玻璃E.石膏答案:AC解析:防水材料,如防水砂漿?防水混凝土?紫銅止水片?膨脹水泥防水混凝土等故選擇AC?下列屬于結構材料的是()?A.混凝土B.砂漿C.玻璃D.碼頭護木答案:A解析:結構材料,如混凝土?型鋼?木材等?氣硬性膠凝材料不包括()?A.水泥B.水玻璃C.石膏D.石灰答案:A解析:氣硬性膠凝材料包括石灰?石膏與水玻璃等?水泥屬于水硬性膠凝材料?

小結二?建筑材料的應用條件(一)筑壩用土石料主要包括土壩(體)殼用土石料?防滲體用土石料?排水設施和砌石護坡用石料?1.土壩(體)殼用土石料常用于均質土壩的土料是砂質黏土和壤土,其滲透系數(shù)不應大于1×10-4cm/s;心墻壩和斜墻壩多用粒徑級配較好的中砂?粗砂?礫石?卵石及其他透水性較高?抗剪強度參數(shù)較大的混合料?2.防滲體用土石料一般采用黏土?砂壤土?壤土?黏質土等材料?3.排水設施和砌石護坡用石料可采用塊石,也可采用碎石?卵石,不宜使用風化巖石?(二)土工合成材料土工合成材料應用主要取材防滲工程一般情況下宜采用土工膜或復合土工膜

反濾、排水工程無紡土工織物，或兼顧其他需要采用有紡土工織物，復合排水材料和結構（排水溝、排水管、軟式排水管、纏繞式排水管或塑料排水帶等）

防護工程可選用相應的土工合成材料需要利用工程措施實現(xiàn)

加筋土工程土工格柵、土工織物、土工帶和土工格室等

(三)建筑石材水工建筑物對石料的要求是有較好的耐水性?抗凍性?耐久性,具體見表?類型常見石材火成巖（巖漿巖）花崗巖閃長巖輝長巖輝綠巖玄武巖水成巖（沉積巖）石灰?guī)r砂巖變質巖（變質硬大麻）片麻巖大理巖石英巖【強化練習】心墻壩和斜墻壩壩殼多用粒徑級配較好的()?A.中砂B.粗砂C.礫石D.卵石E.細砂答案:ABCD解析:心墻壩和斜墻壩多用粒徑級配較好的中砂?粗砂?礫石?卵石?下列土工合成材料中,可以用于防滲工程的是()?A.土工膜B.土工格柵C.土工布D.軟式排水管答案:A解析:土工合成材料用于防滲工程時,主要材料選取應符合下列要求:(1)一般情況下宜采用土工膜或復合土工膜;(2)承受較高拉力時,宜采用加筋復合土工膜;(3)地形復雜,土工膜焊接質量難以保證,要求隔滲層受損后易于自愈時,可采用土工合成材料膨潤土防滲墊;(4)道路工程可采用現(xiàn)場涂(噴)瀝青的薄膜士工織物?小結:

(四)水泥1.水泥的品種及主要性能(1)水泥按其礦物成分組成可分為硅酸鹽系列?鋁酸鹽系列?硫鋁酸鹽系列?鐵鋁酸鹽系列?氟鋁酸鹽系列等;(2)按其用途和特性可分為通用水泥?專用水泥和特性水泥?

通用水泥:硅酸鹽水泥?普通硅酸鹽水泥?粉煤灰水泥?火山灰水泥?礦渣水泥?復合水泥專用水泥:中低熱水泥?大壩水泥?道路水泥特性水泥:快硬硅酸鹽水泥?抗硫酸鹽水泥?膨脹水泥2.水泥的適用范圍(13年?12年單選)水位變化區(qū)域的外部、溢流面受水流沖刷部位優(yōu)先選用：硅酸鹽水泥

、普通硅酸鹽水泥

、硅酸鹽大壩水泥（避免采用火山灰質硅酸鹽水泥）

有抗凍要求

優(yōu)先選用：硅酸鹽水泥

、普通硅酸鹽水泥

、硅酸鹽大壩水泥、并有硫酸鹽侵蝕優(yōu)先選用：抗硫酸鹽硅酸鹽水泥

大體積建筑物內部優(yōu)先選用礦渣硅酸鹽大頊水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥等，以適應低熱性的要求

位于水中和地下部位宜采用礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、

火山灰質硅酸鹽水泥等

圖示:

3.水泥檢驗的要求(1)水泥應有生產廠家的出廠質量證明書(包括廠名?品種?強度等級?出廠日期?抗壓強度?安定性等代表該產品質量的內容)以及28d強度證明書?(廠安抗日極品)(2)有下列情況之一者,應復試并按復試結果使用(17年多)①用于承重結構工程的水泥,無出廠證明者;②存儲超過3個月(快硬水泥超過1個月);③對水泥的廠名?品種?強度等級?出廠日期?抗壓強度?安定性不明或對質量有懷疑者;④進口水泥?【強化練習】下列用于水利工程施工的水泥,須按規(guī)定經過復試并按復試結果使用的有()?【2017】A.進口水泥B.存儲2個月的普通水泥C.存儲2個月的快硬水泥D.對質量有懷疑的水泥E.用于承重結構工程且無出廠證明的水泥答案:ACDE解析:有下列情況之一者,應復試并按復試結果使用:用于承重結構工程的水泥,無出廠證明者;存儲超過3個月(快硬水泥超過1個月);對水泥的廠名?品種?強度等級?出廠日期?抗壓強度?安定性不明或對質量有懷疑者;進口水泥?重力壩壩體內部混凝土采用粉煤灰硅酸鹽水泥的主要目的是()?【2013】A.提高強度B.減少水化熱C.增加抗凍性D.提高抗碳化性答案:B解析:大體積建筑物內部的混凝土,應優(yōu)先選用礦渣硅酸鹽大壩水泥?礦渣硅酸鹽水泥?粉煤灰硅酸鹽水泥?火山灰質硅酸鹽水泥等,以適應低熱性的要求?大壩水位變化區(qū)域的外部混凝土,應避免采用()水泥?【2012】A.硅酸鹽B.普通硅酸鹽C.硅酸鹽大壩D.火山灰質硅酸鹽答案:D解析:大壩水位變化區(qū)域的外部混凝土?溢流面受水流沖刷部位的混凝土,應優(yōu)先選用硅酸鹽水泥?普通硅酸鹽水泥?硅酸鹽大壩水泥,避免采用火山灰質硅酸鹽水泥?五?水泥砂漿新拌砂漿的和易性是指其是否便于施工并保證質量的綜合性質?具體技術指標包括流動性和保水性兩個方面?1.流動性常用沉入度表示?沉入度大的砂漿,流動性好?2.保水性保水性可用泌水率表示?但工程上采用較多的是分層度(15年單)這一指標,砂漿的分層度以1~2cm為宜?圖示:

【強化練習】工程上反映水泥砂漿保水性的技術指標是()?【2015】A.沉入度B.泌水率C.分層度D.坍落度答案:C解析:水泥砂漿的具體技術指標包括流動性和保水性兩個方面?其中,保水性在工程上采用較多的是分層度這一指標?所謂分層度通常用上下層砂漿沉入度的差值來表示?小結:

六?水泥混凝土反映水泥混凝土質量的主要技術指標有和易性?強度及耐久性?(14年多)1.和易性(聚水流)(1)水泥混凝土拌合物的和易性包括流動性?黏聚性?保水性三個方面?(2)影響和易性的因素有水泥漿的用量?水泥漿的稠度?砂率?水泥的品種?水泥細度?外加劑的摻入?時間和溫度等?(3)坍落度的大小反映了混凝土拌合物的和易性?

2.混凝土的強度混凝土的強度有抗壓?抗拉?抗彎及抗剪強度等,以抗壓強度最大,結構中主要是利用混凝土的抗壓強度?(1)混凝土的抗壓強度把混凝土拌合物做成邊長為15cm的標準立方體試件,在標準養(yǎng)護條件(溫度20℃±2℃,相對濕度95%以上)下,養(yǎng)護到28d齡期(從攪拌加水開始計時),按照標準的測定方法測定的混凝土立方體試件抗壓強度(以MPa計)?(2)影響混凝土強度的因素有:施工方法及施工質量?水泥強度及水膠比?骨料種類及級配?養(yǎng)護條件及齡期等?(3)混凝土的抗拉強度,一般約為相應抗壓強度的10%左右?抗拉強度的測定方法有劈裂抗拉試驗法及軸心抗拉試驗法兩種?3.混凝土的耐久性混凝土的耐久性包括抗?jié)B性?抗凍性?抗沖磨性?抗侵蝕性?抗碳化性等?(1)抗?jié)B性①是指混凝土抵抗壓力水滲透作用的能力?②抗?jié)B等級分為:W2?W4?W6?W8?W10?W12等,即表示混凝土能抵抗0.2?0.4?0.6?0.8?1.0?1.2MPa的水壓力而不滲水?③影響混凝土抗?jié)B性的因素有水膠比?骨料最大粒徑?養(yǎng)護方法?水泥品種?外加劑?摻合料和齡期?(2)抗凍性①是指混凝土在飽和狀態(tài)下,經多次凍融循環(huán)作用而不嚴重降低強度(抗壓強度下降不超過25%,重量損失不超過5%)的性能?②抗凍等級分為:F50?F100?F150?F200?F250及F300等?③決定混凝土抗凍性的重要因素有混凝土的密實度?孔隙構造和數(shù)量?孔隙的充水程度?【強化練習】反映水泥混凝土質量的主要技術指標有()?【2014】A.安定性B.和易性C.壓縮性D.耐久性E.強度答案:BDE解析:反映水泥混凝土質量的主要技術指標有和易性?強度和耐久性?【案例節(jié)選】某水利樞紐工程包括節(jié)制閘和船閘工程,工程所在地區(qū)每年5-9月份為汛期?項目于2014年9月開工,計劃2017年1月底完工?項目劃分為節(jié)制閘和船閘兩個單位工程?根據(jù)設計要求,節(jié)制閘閘墩?船閘側墻和底板采用C25?F