【矿业实务】顾士东课件 03-第2章 矿业工程材料

第2章矿业工程材料第2章矿业工程材料2.1混凝土材料2.2金属材料第2章考点目录考点1：水泥水硬性分类特点：区分考点2：水泥的性能指标考点3：水泥品种选用考点4：混凝土的基本组成考点6：提高混凝土性能的方法考点5：混凝土的强度及配合比2.3其他工程材料考点5：混凝土的性能第2章矿业工程材料2.1混凝土材料2.2金属材料第2章考点目录考点3：钢筋代换考点2：常用钢材加工方法2.3其他工程材料考点1：矿山专用钢材考点4：锚索考点5：提升和悬吊钢丝绳第2章矿业工程材料2.1混凝土材料2.2金属材料第2章考点目录考点2：气硬性材料2.3其他工程材料考点1：防治水工程材料考点1：水泥水硬性分类特点按其主要水硬性物质名称分类（1）硅酸盐水泥：以硅酸盐为主要成分（2）铝酸盐水泥：快硬、早强，用于抗腐蚀、抗冻等（3）硫铝酸盐水泥：早强、自由膨胀较小的特点（4）铁铝酸盐水泥：凝结速度快、早期强度高的特点，其抗冻性、耐腐蚀性和耐磨性也较好，常用于抢修工程。（5）氟铝酸盐水泥：水化热大，且放热量集中，具有长期强度稳定、低温硬化性能好的特点。（6）以火山灰或潜在水硬性材主要组分的水泥。考点2：水泥的性能指标1）细度：水泥颗粒粒径愈细，水化越快，其早期强度和后期强度都较高。2）凝结时间：水泥初凝时间不宜过短；终凝时间不宜太长。六大常用水泥初凝时间不得早于45min，硅酸盐终凝时间不得长于6.5h，其他五类不得长于10h；初凝时间过短属于废品；终凝时间太长属于不合格品。3）体积安定性：体积安定性不合格的水泥属于废品。4）强度：42.5级水泥的28d抗压强度应不小于42.5MPa。5）水化热：水化热对冬期混凝土施工则是有益的，考点3：水泥品种选用表2.1-3水泥品种使用条件表考点3：水泥品种选用

硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥考点3：水泥品种选用几点规律：1.硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的性能、适用范围和不适用工程基本一致。主要不适合大体积、受化学、海水侵蚀工程。2.矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥三者性能、适用范围和不适用工程相同点较多。3.矿渣硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥的抗碳化能力差，但只有粉煤灰硅酸盐水泥明确了不适用抗碳化要求的工程考点3：水泥品种选用4.硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的性能、适用范围和不适用工程；与矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥三者性能、适用范围和不适用工程相反点很多，但都适用配置建筑砂浆。5.只有火山灰质硅酸盐水泥明确不适用干燥环境的混凝土和耐磨性要求的工程。考点4：混凝土的基本组成（1）骨料：配制混凝土时宜优先选用Ⅱ区砂。①Ⅱ区砂宜用于强度等级C30～C60及有抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；②I区砂宜用于强度等级大于C60的混凝土；③Ⅲ区砂宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。④对于泵送混凝土用砂，宜选用中砂。混凝土用的碎石或卵石，其最大颗粒粒径不得超过构件截面最小尺寸的1/4,且不得超过钢筋最小净间距的3/4；泵送混凝土用碎石的最大粒径不应大于输送管内径的1/3,卵石的最大粒径不应大于输送管内径的2/5。考点4：混凝土的基本组成（2）水：符合国家标准的生活饮用水是最常用的混凝土拌和水，可直接用于拌制、养护各种混凝土。海水可用于拌制素混凝土，但不得用于拌制钢筋混凝土和预应力混凝土。有饰面要求的混凝土也不应用海水拌制。（3）矿物掺合料：以氧化硅、氧化铝为主要成分，掺量不小于5%。（4）外加剂：掺量一般不超过水泥质量5%，以水泥重量的百分率表示考点5：混凝土的性能包括和易性、混凝土强度、变形及耐久性等。和易性包括混凝土的流动性、黏聚性和保水性。影响和易性的主要因素有水泥品种、水灰比、水泥和水的用量、砂率等混凝土的强度是指混凝土的抗压强度，是按照其立方体抗压强度标准值确定的。混凝土的变形分为非荷载作用下和荷载作用下两种，荷载作用下的变形包括弹性变形和塑性变形。考点6：混凝土的强度及配合比1）混凝土的强度：混凝土的强度等级是在一定养护条件下的28d立方体抗压强度值确定的。混凝土强度等级采用符号C与立方体抗压强度表示。例如：C40表示混凝土立方体抗压强度40MPa。配合比常用的表示方法有两种：一种是以1m³混凝土中各组成材料的质量表示，如水泥336kg、砂654kg、石子1215kg、水190kg；另一种方法是以水泥为基数1，用各项材料相互间的质量比来表示。将上述配合比换算成水泥：砂子：石子：水，即是1：1.95：3.52：0.58。考点6：混凝土的强度及配合比设试验室配合比为：水泥：水：砂子：石子=1：x：y：z，现场砂子含水率为m，石子含水率为n，则施工配合比调整为：1：（x-y·m-z·n）：y·（1+m）：z·（1+n）。（新增）考点7：提高混凝土性能的方法提高混凝土性能包括强度、变形和耐久性几个方面。通用措施：（1）提高水泥强度等级；（2）尽量降低水胶比或适当水灰比；（3）加强养护，保证有适宜的温度和较高的湿度，也可采用湿热处理（蒸汽养护）来提高早期强度；（4）加强搅拌和振捣成型；（5）采用级配好且干净的砂、石骨料，并选用粒径适中的砂、石骨料；2.2金属材料考点1：矿山专用钢材常用的还有矿用工字钢、矿用特殊型钢（U型钢）、轻轨等。矿用工字钢是专门设计的翼缘宽、小高度、厚腹板的工字钢，它的几何特性既适于作梁，也适于作柱腿。U型钢可以制作具有可缩性的支架，竖向抗弯能力与横向抗弯能力强，横向稳定性较好。轻便钢轨是专为井下1～3t矿车运输提供的，也可在巷道支护中用于制作轻型支架，但承载性能较差。考点2：常用钢材加工方法钢材的加工包括钢材的冷加工强化、时效强化、热处理和焊接等几种方法。1）冷加工强化是将建筑钢材在常温下进行冷拉、冷拔和冷轧，提高其屈服强度，相应降低了塑性和韧性。2）时效强化是指钢材经冷加工后，屈服强度和极限强度随着时间的延长而逐渐提高，塑性和韧性逐渐降低的现象。3）热处理的方法有退火、正火、淬火和回火。4）焊接方法主要用于钢筋。钢筋的焊接方法有电阻电焊、闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊、气压焊、预埋件埋弧焊等。考点3：钢筋代换（1）当钢筋的品种、级别或规格需要变更时，应办理设计变更文件。代换钢筋，应征得设计单位同意。（2）钢筋代换可参照的原则有：当构件受强度控制时，钢筋可按强度相等的原则进行代换（等强度代换）；当构件按最小配筋率配筋时，钢筋可按面积相等的原则进行代换（等面积代换）。有抗震要求的框架结构，不宜以强度较高的钢筋代换原设计中的钢筋。考点4：锚索

锚索结构一般由内锚头、锚索体和外锚头三部分共同组成。内锚头提供预应力，分为砂浆胶结和树脂胶结两类胶结。锚索体，是张拉力的承受者，通过对锚索体的张拉来提供预应力，锚索体由高强度钢筋、钢绞线或螺纹钢筋构成。钢绞线由热处理的优质碳素钢经冷拔制成钢丝然后绞合构成，钢筋的单根直径相对粗，抗腐蚀能力强，但强度相对低。考点5：提升和悬吊钢丝绳1）按钢丝机械特性分类：有特级、I级和Ⅱ级钢丝绳。特级的钢丝绳韧性最好，用于提升人员。2）按钢丝断面分类：有圆形、异形钢丝绳。异形钢丝绳用不规则钢丝构成密封结构，具有抗弯、抗扭及耐磨性能好的特点，可用作钢丝绳罐道等。4）按钢丝绳断面形状分类：扁形钢丝绳不扭转打结，作为摩擦轮提升的尾绳。5）按旋捻方向分类：有顺捻、交互捻、混合捻。顺捻时较柔软，受力条件好，常用于提升和运输。交互捻的刚性大，不易发散，多用于起重及需要摘挂钩的斜井提升。2.3其他工程材料考点1：防治水工程材料1）普通硅酸盐水泥：注浆宜采用，强度不宜低于42.5。2）超细水泥：用于加固地层、填充裂隙和密封水源。特点：（1）高度精细：（2）强度和耐久性。（3）较低的收缩性。3）黏土：黏土的细度比水泥细，可注性优于水泥。4）水玻璃：模数越大，二氧化硅含量越高，凝胶时间短，结石体强度高，模数过大过小都对注浆不利。水玻璃一般不单独作为注浆材料使用。环氧树脂：粘结性能和抗渗性能好，能够牢固粘结土壤和岩石，填充和封堵裂缝、空隙，提高地质体的强度和稳定性。考点2：气硬性材料1）石膏：具有良好的装饰性和抗火性，建筑石膏不宜用于潮湿和温度过高的环境。2）石灰：用来配制建筑砂浆可提高砂浆和易性，不宜用于潮湿环境或有水的环境中。3）水玻璃：注浆堵水和岩土体加固。在空气中硬化较慢。水玻璃具有良好的粘结性能和很强的耐酸腐蚀性第2章矿业工程材料2.1混凝土材料2.2金属材料第2章考点小结考点1：水泥水硬性分类特点：区分考点2：水泥的性能指标考点3：水泥品种选用考点4：混凝土的基本组成考点6：提高混凝土性能的方法考点5：混凝土的强度及配合比2.3其他工程材料