水利水電講義之1F411026水利水電工程建筑材料的應用
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1F411026水利水電工程建筑材料的應用
一、建筑材料的類型
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(shè)施和砌石護坡用石料。
防滲體用土石料：一般采用黏土、砂壤土、壤土、黏質(zhì)土等材料。
(二)土工合成材料的應用：
1.防滲。利用土工膜或復合土工膜防滲性強的特點，進行土壩、堤防、池塘等工程的防滲。
2.反濾、排水。利用土工布透水性好、孔隙小的特點，作為土石壩、水閘、堤防、擋土墻等工程的排水和反濾體。
3.護岸護底工程。利用土工布做成軟體排鋪設(shè)在防沖的邊坡上，防止水流沖刷渠道和海岸等土岸坡。
4.防汛搶險方面。利用填滿土石料的土工編織袋，快速加高加固堤壩，在迎水面上利用土工布制成的軟體卷材快速鋪設(shè)，及時堵住滲漏通道，有效控制管涌、流土，防止?jié)B透破壞。
(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。
1.火成巖
(1)花崗巖;(2)閃長巖;(3)輝長巖;(4)輝綠巖;(5)玄武巖
2.水成巖
(1)石灰?guī)r;(2)砂巖：遇水軟化，不能用于水中建筑物。
3.變質(zhì)巖
(1)片麻巖;(2)大理巖;(3)石英巖：硬度大，開采加工很困難。
(四)水泥
1.水泥的品種及主要性能
通用硅酸鹽水泥初凝時間不得早于45min，終凝時間不得遲于600min。
2.水泥的適應范圍(詳記)
(1)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(zhì)硅酸鹽水泥。
(2)有抗凍要求的混凝土，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，并摻用引氣劑或塑化劑，以提高混凝土的抗凍性。當環(huán)境水兼硫酸鹽侵蝕時，應優(yōu)先選用抗硫酸鹽硅酸鹽水泥。
(3)大體積建筑物內(nèi)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(zhì)硅酸鹽水泥等，以適應低熱性的要求。
(4)位于水中和地下部位的混凝土，宜采用礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等。
(六)水泥混凝土
反映水泥混凝土質(zhì)量的主要技術(shù)指標有：和易性、強度及耐久性。
1.和易性
包括流動性、黏聚性、保水性三個方面。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(jié)構(gòu)中主要是利用混凝土的抗壓強度。
混凝土的抗拉強度，一般約為相應抗壓強度的l0%左右。有抗裂要求的結(jié)構(gòu)，除需對混凝土提出抗壓強度要求外，還需對抗拉強度提出要求。
例題：混凝土抗拉強度一般約為其抗壓強度的()。(2007年真題)
A.3%～6%
B.7%～14%
C.15%～20%
D.20%～30%
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。
4.水工建筑物不同部位混凝土的要求
(1)上、下游最高水位以上壩體表層混凝土。主要考慮抗凍因素。
(2)上、下游水位變化區(qū)的壩體表層混凝土。主要考慮抗凍、抗裂因素。
(3)上、下游最低水位以下壩體表層混凝土。主要考慮強度、抗?jié)B、抗裂因素。
(4)壩體內(nèi)部混凝土。主要考慮低熱、抗裂因素。
(5)溢流壩、泄水孔、導墻和閘墩等抗沖刷部位的混凝土。主要考慮強度、抗凍、抗沖刷、抗侵蝕因素。
5.混凝土的配合比
指混凝土中水泥、水、砂及石子材料用量之間的比例關(guān)系。
混凝土配合比的設(shè)計，實質(zhì)上就是確定四種材料用量之間的三個對比關(guān)系：水灰比、砂率、漿骨比。水灰比表示水泥與水用量之間的對比關(guān)系;砂率表示砂與石子用量之間的對比關(guān)系;漿骨比是用單位體積混凝土用水量表示，是表示水泥漿與骨料用量之間的對比關(guān)系。
例題：水工混凝土配合比設(shè)計參數(shù)包括()等。(2010年真題)
A.水灰比
B.水砂比
C.水石比
D.砂率
E.漿骨比
【答案】ADE
6.骨料
必須堅硬、致密、耐久、無裂隙。
(1)細骨料：粒徑在0.16～5mm之間的骨料。按形成條件分為天然砂、人工砂;按細度模數(shù)F?M分為粗砂(3.7～3.1)、中砂(3.0～2.3)、細砂(2.2～1.6)、特細砂(1.5～0.7)。
(2)粗骨料：粒徑大于5mm的骨料。普通混凝土常用卵石和碎石作粗骨料。水工混凝土所用的粗骨料一般分為特大石(150～80mm或120～80mm)、大石(80～40mm)、中石(40～20mm)、小石(20～5mm)四級。
(七)建筑鋼材
工程中常用鋼筋的主要力學性能如下：(新增)
1.鋼筋的應力一應變曲線
2.鋼筋的強度和變形指標
有物理屈服點的鋼筋的屈服強度是鋼筋強度的設(shè)計依據(jù)。鋼筋的屈強比(屈服強度與極限抗拉強度之比)表示結(jié)構(gòu)可靠性的潛力，抗震結(jié)構(gòu)要求鋼筋屈強比不大于0.8。無物理屈服點的鋼筋質(zhì)量檢驗以極限強度作為主要強度指標。
反映鋼筋塑性性能的基本指標是伸長率和冷彎性能。
屈服強度、極限強度、伸長率和冷彎性能是有物理屈服點鋼筋進行質(zhì)量檢驗的四項主要指標，而對無物理屈服點的鋼筋則只測定后三項。
鋼材的力學性能主要有抗拉性能(抗拉屈服強度、抗拉極限強度、伸長率)、硬度和沖擊韌性等;工藝性能有焊接性能及冷彎性能。
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