【水利水电】陈灵利 教材精讲班教案 09-第1篇-第1章-1.2.4-水利水电工程建筑材料的应用（一）

1.2.4水利水电工程建筑材料的应用

一､建筑材料的类型建筑材料一般按材料的物理化学性质､来源和功能用途进行分类｡(一)建筑材料按其物理化学性质分类可分为无机材料､有机材料､复合材料三大类,具体见下表｡1.无机材料无机非金属无机胶凝材料气硬性胶凝材料：石灰、石膏与水玻璃

水硬性胶凝材料：水泥

天然石材按形成条件不同分为岩浆岩（火成岩）、沉积岩（水成岩）、变质岩三大类

按颗粒大小分为土料、砂、石三类

按其开采加工程度的不同分为毛石、块石、粗料石、建筑板材等

烧土与熔融制品金属黑色金属材料有色金属材料2.有机材料:沥青材料､植物材料､合成高分子材料｡3.复合材料:由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观上组成具有新性能的材料｡(二)建筑材料按材料来源分类可分为天然建筑材料和人工材料两类｡1.天然建筑材料,如常用的土料､砂石料､石棉､木材等及其简单采制加工的成品(如建筑石材等)2.人工材料,如石灰､水泥､沥青､金属材料､土工合成材料､高分子聚合物等｡图示:

(三)建筑材料按其功能分类建筑材料按其功能分类为结构材料､防水材料､胶凝材料､装饰材料､防护材料､隔热保温材料等,具体见下表｡材料类型常见材料结构材料混凝土、型钢、木材防水材料防水砂浆、防水混凝土、镀锌薄钢板、紫铜止水片、膨胀水泥防水混凝土、遇水膨胀橡胶嵌缝条

胶凝材料石膏、石灰、水玻璃、水泥、混凝土

装饰材料天然石材、建筑陶瓷制品、装饰玻璃制品、装饰砂浆、装饰水泥、塑料制品

防护材料钢材覆面、码头护木

隔热保温材料石棉纸、石棉板、矿渣棉、泡沫混凝土、泡沫玻璃、纤维板

【强化练习】下列属于隔热保温材料的有()｡A.石棉板B.矿渣棉C.泡沫混凝土D.泡沫玻璃E.水玻璃答案:ABCD解析:隔热保温材料,如石棉板､矿渣棉､泡沫混凝土､泡沫玻璃､纤维板等｡故选择ABCD｡下列属于防水材料的有()｡A.紫铜止水片B.塑料制品C.防水砂浆D.水玻璃E.石膏答案:AC解析:防水材料,如防水砂浆､防水混凝土､紫铜止水片､膨胀水泥防水混凝土等故选择AC｡下列属于结构材料的是()｡A.混凝土B.砂浆C.玻璃D.码头护木答案:A解析:结构材料,如混凝土､型钢､木材等｡气硬性胶凝材料不包括()｡A.水泥B.水玻璃C.石膏D.石灰答案:A解析:气硬性胶凝材料包括石灰､石膏与水玻璃等｡水泥属于水硬性胶凝材料｡

小结二､建筑材料的应用条件(一)筑坝用土石料主要包括土坝(体)壳用土石料､防渗体用土石料､排水设施和砌石护坡用石料｡1.土坝(体)壳用土石料常用于均质土坝的土料是砂质黏土和壤土,其渗透系数不应大于1×10-4cm/s;心墙坝和斜墙坝多用粒径级配较好的中砂､粗砂､砾石､卵石及其他透水性较高､抗剪强度参数较大的混合料｡2.防渗体用土石料一般采用黏土､砂壤土､壤土､黏质土等材料｡3.排水设施和砌石护坡用石料可采用块石,也可采用碎石､卵石,不宜使用风化岩石｡(二)土工合成材料土工合成材料应用主要取材防渗工程一般情况下宜采用土工膜或复合土工膜

反滤、排水工程无纺土工织物，或兼顾其他需要采用有纺土工织物，复合排水材料和结构（排水沟、排水管、软式排水管、缠绕式排水管或塑料排水带等）

防护工程可选用相应的土工合成材料需要利用工程措施实现

加筋土工程土工格栅、土工织物、土工带和土工格室等

(三)建筑石材水工建筑物对石料的要求是有较好的耐水性､抗冻性､耐久性,具体见表｡类型常见石材火成岩（岩浆岩）花岗岩闪长岩辉长岩辉绿岩玄武岩水成岩（沉积岩）石灰岩砂岩变质岩（变质硬大麻）片麻岩大理岩石英岩【强化练习】心墙坝和斜墙坝坝壳多用粒径级配较好的()｡A.中砂B.粗砂C.砾石D.卵石E.细砂答案:ABCD解析:心墙坝和斜墙坝多用粒径级配较好的中砂､粗砂､砾石､卵石｡下列土工合成材料中,可以用于防渗工程的是()｡A.土工膜B.土工格栅C.土工布D.软式排水管答案:A解析:土工合成材料用于防渗工程时,主要材料选取应符合下列要求:(1)一般情况下宜采用土工膜或复合土工膜;(2)承受较高拉力时,宜采用加筋复合土工膜;(3)地形复杂,土工膜焊接质量难以保证,要求隔滲层受损后易于自愈时,可采用土工合成材料膨润土防渗垫;(4)道路工程可采用现场涂(喷)沥青的薄膜士工织物｡小结:

(四)水泥1.水泥的品种及主要性能(1)水泥按其矿物成分组成可分为硅酸盐系列､铝酸盐系列､硫铝酸盐系列､铁铝酸盐系列､氟铝酸盐系列等;(2)按其用途和特性可分为通用水泥､专用水泥和特性水泥｡

通用水泥:硅酸盐水泥､普通硅酸盐水泥､粉煤灰水泥､火山灰水泥､矿渣水泥､复合水泥专用水泥:中低热水泥､大坝水泥､道路水泥特性水泥:快硬硅酸盐水泥､抗硫酸盐水泥､膨胀水泥2.水泥的适用范围(13年､12年单选)水位变化区域的外部、溢流面受水流冲刷部位优先选用：硅酸盐水泥

、普通硅酸盐水泥

、硅酸盐大坝水泥（避免采用火山灰质硅酸盐水泥）

有抗冻要求

优先选用：硅酸盐水泥

、普通硅酸盐水泥

、硅酸盐大坝水泥、并有硫酸盐侵蚀优先选用：抗硫酸盐硅酸盐水泥

大体积建筑物内部优先选用矿渣硅酸盐大顼水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等，以适应低热性的要求

位于水中和地下部位宜采用矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、

火山灰质硅酸盐水泥等

图示:

3.水泥检验的要求(1)水泥应有生产厂家的出厂质量证明书(包括厂名､品种､强度等级､出厂日期､抗压强度､安定性等代表该产品质量的内容)以及28d强度证明书｡(厂安抗日极品)(2)有下列情况之一者,应复试并按复试结果使用(17年多)①用于承重结构工程的水泥,无出厂证明者;②存储超过3个月(快硬水泥超过1个月);③对水泥的厂名､品种､强度等级､出厂日期､抗压强度､安定性不明或对质量有怀疑者;④进口水泥｡【强化练习】下列用于水利工程施工的水泥,须按规定经过复试并按复试结果使用的有()｡【2017】A.进口水泥B.存储2个月的普通水泥C.存储2个月的快硬水泥D.对质量有怀疑的水泥E.用于承重结构工程且无出厂证明的水泥答案:ACDE解析:有下列情况之一者,应复试并按复试结果使用:用于承重结构工程的水泥,无出厂证明者;存储超过3个月(快硬水泥超过1个月);对水泥的厂名､品种､强度等级､出厂日期､抗压强度､安定性不明或对质量有怀疑者;进口水泥｡重力坝坝体内部混凝土采用粉煤灰硅酸盐水泥的主要目的是()｡【2013】A.提高强度B.减少水化热C.增加抗冻性D.提高抗碳化性答案:B解析:大体积建筑物内部的混凝土,应优先选用矿渣硅酸盐大坝水泥､矿渣硅酸盐水泥､粉煤灰硅酸盐水泥､火山灰质硅酸盐水泥等,以适应低热性的要求｡大坝水位变化区域的外部混凝土,应避免采用()水泥｡【2012】A.硅酸盐B.普通硅酸盐C.硅酸盐大坝D.火山灰质硅酸盐答案:D解析:大坝水位变化区域的外部混凝土､溢流面受水流冲刷部位的混凝土,应优先选用硅酸盐水泥､普通硅酸盐水泥､硅酸盐大坝水泥,避免采用火山灰质硅酸盐水泥｡五､水泥砂浆新拌砂浆的和易性是指其是否便于施工并保证质量的综合性质｡具体技术指标包括流动性和保水性两个方面｡1.流动性常用沉入度表示｡沉入度大的砂浆,流动性好｡2.保水性保水性可用泌水率表示｡但工程上采用较多的是分层度(15年单)这一指标,砂浆的分层度以1~2cm为宜｡图示:

【强化练习】工程上反映水泥砂浆保水性的技术指标是()｡【2015】A.沉入度B.泌水率C.分层度D.坍落度答案:C解析:水泥砂浆的具体技术指标包括流动性和保水性两个方面｡其中,保水性在工程上采用较多的是分层度这一指标｡所谓分层度通常用上下层砂浆沉入度的差值来表示｡小结:

六､水泥混凝土反映水泥混凝土质量的主要技术指标有和易性､强度及耐久性｡(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动性､黏聚性､保水性三个方面｡(2)影响和易性的因素有水泥浆的用量､水泥浆的稠度､砂率､水泥的品种､水泥细度､外加剂的掺入､时间和温度等｡(3)坍落度的大小反映了混凝土拌合物的和易性｡

2.混凝土的强度混凝土的强度有抗压､抗拉､抗弯及抗剪强度等,以抗压强度最大,结构中主要是利用混凝土的抗压强度｡(1)混凝土的抗压强度把混凝土拌合物做成边长为15cm的标准立方体试件,在标准养护条件(温度20℃±2℃,相对湿度95%以上)下,养护到28d龄期(从搅拌加水开始计时),按照标准的测定方法测定的混凝土立方体试件抗压强度(以MPa计)｡(2)影响混凝土强度的因素有:施工方法及施工质量､水泥强度及水胶比､骨料种类及级配､养护条件及龄期等｡(3)混凝土的抗拉强度,一般约为相应抗压强度的10%左右｡抗拉强度的测定方法有劈裂抗拉试验法及轴心抗拉试验法两种｡3.混凝土的耐久性混凝土的耐久性包括抗渗性､抗冻性､抗冲磨性､抗侵蚀性､抗碳化性等｡(1)抗渗性①是指混凝土抵抗压力水渗透作用的能力｡②抗渗等级分为: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的水压力而不渗水｡③影响混凝土抗渗性的因素有水胶比､骨料最大粒径､养护方法､水泥品种､外加剂､掺合料和龄期｡(2)抗冻性①是指混凝土在饱和状态下,经多次冻融循环作用而不严重降低强度(抗压强度下降不超过25%,重量损失不超过5%)的性能｡②抗冻等级分为:F50､F100､F150､F200､F250及F300等｡③决定混凝土抗冻性的重要因素有混凝土的密实度､孔隙构造和数量､孔隙的充水程度｡【强化练习】反映水泥混凝土质量的主要技术指标有()｡【2014】A.安定性B.和易性C.压缩性D.耐久性E.强度答案:BDE解析:反映水泥混凝土质量的主要技术指标有和易性､强度和耐久性｡【案例节选】某水利枢纽工程包括节制闸和船闸工程,工程所在地区每年5-9月份为汛期｡项目于2014年9月开工,计划2017年1月底完工｡项目划分为节制闸和船闸两个单位工程｡根据设计要求,节制闸闸墩､船闸侧墙和底板采用C25､F