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　　1F411024　水利水電工程建筑材料的應(yīng)用

　　一、建筑材料的類型

　　(一)建筑材料按其物理化學(xué)性質(zhì)分類

　　建筑材料按其物理化學(xué)性質(zhì)可分為無機材料、有機材料、復(fù)合材料三大類。

　　1.無機材料

　　1)無機非金屬材料

　　(1)無機膠凝材料

　　①氣硬性膠凝材料：只能在空氣中硬化，并保持或繼續(xù)提高其強度，屬于這類材料的有石灰、石膏與水玻璃等。只能用于地面上干燥環(huán)境的建筑物。

　�、谒�硬性膠凝材料：不僅能在空氣中而且能更好地在水中硬化，保持并繼續(xù)提高其強度，屬于這類材料的有水泥等。既可用于地上也可用于地下或水中的建筑物。

　　2)金屬材料

　　包括黑色金屬材料和有色金屬材料兩類。

　　2.有機材料

　　根據(jù)《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB/T 50290--2014規(guī)定，土工合成材料包括土工織物、土工膜、土工復(fù)合材料、土工特殊材料四大類。

　　(二)建筑材料按材料來源分類

　　建筑材料按材料來源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。

　　二、建筑材料的應(yīng)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。

　　1.土壩(體)殼用土石料

　　常用于均質(zhì)土壩的土料是砂質(zhì)黏土和壤土，要求其應(yīng)具有一定的抗?jié)B性和強度，其滲透系數(shù)不宜大于1×10-4cm/s;黏料含量一般為10%～30%;有機質(zhì)含量(按重量計)不大于5%，易溶鹽含量小于5%。

　　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(zhì)土等材料。

　　3.排水設(shè)施和砌石護坡用石料

　　可采用塊石，其飽和抗壓強度不小于40～50MPa，巖石孔隙率不大于3%，吸水率(按孔隙體積比計算)不大于0.8，重度應(yīng)大于22kN/m3。也可采用碎石、卵石，不宜使用風(fēng)化巖石。

　　(二)土工合成材料

　　防滲工程;反濾、排水工程;防護工程;加筋土工程。

　　用作加筋材的土工合成材料按不同結(jié)構(gòu)需要分為：土工格柵、土工織物、土工帶和土工格室等。

　　(三)建筑石材

　　(四)水泥

　　1.水泥的品種及主要性能

　　通用硅酸鹽水泥密度一般為3100～3200kg/m3，初凝時間不得早于45min，終凝時間不得遲于600min。

　　2.水泥的適應(yīng)范圍

　　(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(yīng)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(yīng)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(dāng)環(huán)境水兼硫酸鹽侵蝕時，應(yīng)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(yīng)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(yīng)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。

　　3.水泥檢驗的要求

　　水泥應(yīng)有生產(chǎn)廠家的出廠質(zhì)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(chǎn)品質(zhì)量的內(nèi)容)以及28d強度證明書。

　　有下列情況之一者，應(yīng)復(fù)試并按復(fù)試結(jié)果使用：用于承重結(jié)構(gòu)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?qū)�質(zhì)量有懷疑者;進口水泥。

　　【2017年真題】下列用于水利工程施工的水泥，須按規(guī)定經(jīng)過復(fù)試并按復(fù)試結(jié)果使用的有(　)。

　　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(zhì)量有懷疑的水泥

　　E.用于承重結(jié)構(gòu)工程且無出廠證明的水泥

　　『正確答案』ACDE

　　(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(zhì)量的綜合性質(zhì)。具體技術(shù)指標(biāo)包括流動性和保水性兩個方面。

　　1.流動性

　　常用沉入度表示。沉入度即標(biāo)準(zhǔn)圓錐體在砂漿中沉入的深度。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，工程上采用較多的是分層度這一指標(biāo)。

　　分層度大于2cm的砂漿易泌水，不宜使用，故砂漿的分層度以1～2cm為宜。

　　【2015年真題】反映水泥砂漿保水性的技術(shù)指標(biāo)是(　)。

　　A.沉入度

　　B.泌水度

　　C.分層度

　　D.坍落度

　　『正確答案』C

　　(六)水泥混凝土

　　1.組成成分：水　水泥　 砂　 石

　　W 　 C　　 S　 G

　　2.配合比

　�、俦壤�：W/C;C：S：G

　�、趩挝桓鞣N成份用量(配料單)1m3：W、C、S、G

　　3.初步—基準(zhǔn)—實驗室—實施

　　反映水泥混凝土質(zhì)量的主要技術(shù)指標(biāo)有：和易性、強度及耐久性。

　　1.和易性

　　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。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。

　　用桶高(300mm)減去坍落后混凝土最高點的高度，其差值稱為坍落度，如差值是10mm，則坍落度為10。

　　2.混凝土的強度

　　(1)混凝土的抗壓強度

　　混凝土抗壓強度是把混凝土拌合物做成邊長為15cm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件(溫度20℃±2℃，相對濕度95%以上)下，養(yǎng)護到28d齡期，按照標(biāo)準(zhǔn)的測定方法測定的混凝土立方體試件抗壓強度(以MPa計)。

　　(2)混凝土的抗拉強度

　　混凝土的抗拉強度，一般約為相應(yīng)抗壓強度的10%左右。

　　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性是指混凝土抵抗壓力水滲透作用的能力。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。影響混凝土抗?jié)B性的因素有水灰比、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)抗凍性是指混凝土在飽和狀態(tài)下，經(jīng)多次凍融循環(huán)作用而不嚴(yán)重降低強度(抗壓強度下降不超過25%，質(zhì)量損失不超過5%)的性能。抗凍等級分為：F50、F100、F150、F200、F250及F300等。決定混凝土抗凍性的重要因素有混凝土的密實度、孔隙構(gòu)造和數(shù)量、孔隙的充水程度。

　　5.混凝土的配合比

　　混凝土配合比是指混凝土中水泥、水、砂及石子材料用量之間的比例關(guān)系。常采用的方法有：

　　(1)單位用量表示法：以每立方米混凝土中各項材料的重量來表示;

　　(2)相對用量表示法：以各項材料間的重量比來表示。

　　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。

　　6.骨料

　　骨料必須堅硬、致密、耐久、無裂隙。

　　(1)混凝土的細骨料：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(F·M=3.7～3.1)、中砂(F·M=3.0～2.3)、細砂(F·M=2.2～1.6)、特細砂(F·M=1.5～0.7)。

　　(2)混凝土的粗骨料：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。

　　粗骨料的最大粒徑：不應(yīng)超過鋼筋凈間距的2/3、構(gòu)件斷面最小邊長的1/4、素混凝土板厚的1/2。對少筋或無筋混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用較大的粗骨料粒徑。

　　施工中，宜將粗骨料按粒徑分成下列幾種粒徑組合：① 當(dāng)最大粒徑為40mm時，分成D20、D40兩級。

　�、诋�(dāng)最大粒徑為80mm時，分成D20、D40、 D80三級。

　�、郛�(dāng)最大粒徑為150(120)mm時，分成D20、D40、D80、D150(D120)四級。

　　7.混凝土的外加劑

　　外加劑按其主要功能可分為四類：

　　(1)改善混凝土和易性的外加劑，包括減水劑、引氣劑、泵送劑等。

　　(2)調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間、硬化性能的外加劑，包括速凝劑、早強劑、緩凝劑。

　　(3)改善混凝土耐久性的外加劑，包括引氣劑、防水劑、阻銹劑、養(yǎng)護劑等。

　　(4)改善混凝土其他性能的外加劑，包括膨脹劑、防凍劑、防水劑和泵送劑等。

　　8.粉煤灰

　　【2014年真題】反映水泥混凝土質(zhì)量的主要技術(shù)指標(biāo)有(　)。

　　A.安定性

　　B.和易性

　　C.壓縮性

　　D.耐久性

　　E.強度

　　『正確答案』BDE

　　【2016年真題】下列材料用量對比關(guān)系中，不屬于混凝土配合比的是(　)。

　　A.砂率

　　B.水膠比

　　C.漿骨比

　　D.水砂比

　　『正確答案』D

　　(七)建筑鋼材

　　工程所用的鋼筋有熱扎鋼筋、冷軋帶肋鋼筋、冷拉熱軋鋼筋及預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋四種。

　　2.反映鋼筋塑性性能的基本指標(biāo)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)量檢查的四項主要指標(biāo)，而對無物理屈服點的鋼筋則只測定后三項。

　　鋼材的力學(xué)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。

　　(1)抗拉屈服強度：指鋼材在外力作用下開始產(chǎn)生塑性變形時的應(yīng)力。

　　(2)抗拉極限強度：指試件破壞前，應(yīng)力—應(yīng)變圖上的最大應(yīng)力值。

　　(3)伸長率：指鋼材拉斷后，標(biāo)距長度的伸長量與原標(biāo)距長的比值。

　　3.鋼筋檢驗

　　進入施工現(xiàn)場的鋼筋，應(yīng)具有出廠質(zhì)量證明書或試驗報告單，每捆(盤)鋼筋均應(yīng)掛上標(biāo)牌，標(biāo)牌上應(yīng)注有廠標(biāo)、鋼號、產(chǎn)品批號、規(guī)格、尺寸等項目，在運輸和儲存時不得損壞和遺失這些標(biāo)牌。

　　到貨鋼筋應(yīng)分批進行檢驗，檢驗時以60t同一爐(批)號、同一規(guī)格尺寸的鋼筋為一批。隨機選取2根經(jīng)外部質(zhì)量檢查和直徑測量合格的鋼筋，各截取一個抗拉試件和一個冷彎試件進行檢驗，不得在同一根鋼筋上取兩個或兩個以上同用途的試件。鋼筋取樣時，鋼筋端部要先截去500mm再取試樣。在拉力檢驗項目中，包括屈服點、抗拉強度和伸長率三個指標(biāo)。

　　對鋼號不明的鋼筋，需經(jīng)檢驗合格后方可使用。檢驗時抽取的試件不得少于6組。