水利水电讲义之1F411026水利水电工程建筑材料的应用
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1F411026水利水电工程建筑材料的应用
一、建筑材料的类型
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。
防渗体用土石料：一般采用黏土、砂壤土、壤土、黏质土等材料。
(二)土工合成材料的应用：
1.防渗。利用土工膜或复合土工膜防渗性强的特点，进行土坝、堤防、池塘等工程的防渗。
2.反滤、排水。利用土工布透水性好、孔隙小的特点，作为土石坝、水闸、堤防、挡土墙等工程的排水和反滤体。
3.护岸护底工程。利用土工布做成软体排铺设在防冲的边坡上，防止水流冲刷渠道和海岸等土岸坡。
4.防汛抢险方面。利用填满土石料的土工编织袋，快速加高加固堤坝，在迎水面上利用土工布制成的软体卷材快速铺设，及时堵住渗漏通道，有效控制管涌、流土，防止渗透破坏。
(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。
1.火成岩
(1)花岗岩;(2)闪长岩;(3)辉长岩;(4)辉绿岩;(5)玄武岩
2.水成岩
(1)石灰岩;(2)砂岩：遇水软化，不能用于水中建筑物。
3.变质岩
(1)片麻岩;(2)大理岩;(3)石英岩：硬度大，开采加工很困难。
(四)水泥
1.水泥的品种及主要性能
通用硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于600min。
2.水泥的适应范围(详记)
(1)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。
(2)有抗冻要求的混凝土，应优先选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、硅酸盐大坝水泥，并掺用引气剂或塑化剂，以提高混凝土的抗冻性。当环境水兼硫酸盐侵蚀时，应优先选用抗硫酸盐硅酸盐水泥。
(3)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。
(4)位于水中和地下部位的混凝土，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。
(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。
1.和易性
包括流动性、黏聚性、保水性三个方面。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。
混凝土的抗拉强度，一般约为相应抗压强度的l0%左右。有抗裂要求的结构，除需对混凝土提出抗压强度要求外，还需对抗拉强度提出要求。
例题：混凝土抗拉强度一般约为其抗压强度的()。(2007年真题)
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渗性、抗冻性、抗冲磨性、抗侵蚀性、抗碳化性等。
4.水工建筑物不同部位混凝土的要求
(1)上、下游最高水位以上坝体表层混凝土。主要考虑抗冻因素。
(2)上、下游水位变化区的坝体表层混凝土。主要考虑抗冻、抗裂因素。
(3)上、下游最低水位以下坝体表层混凝土。主要考虑强度、抗渗、抗裂因素。
(4)坝体内部混凝土。主要考虑低热、抗裂因素。
(5)溢流坝、泄水孔、导墙和闸墩等抗冲刷部位的混凝土。主要考虑强度、抗冻、抗冲刷、抗侵蚀因素。
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间的比例关系。
混凝土配合比的设计，实质上就是确定四种材料用量之间的三个对比关系：水灰比、砂率、浆骨比。水灰比表示水泥与水用量之间的对比关系;砂率表示砂与石子用量之间的对比关系;浆骨比是用单位体积混凝土用水量表示，是表示水泥浆与骨料用量之间的对比关系。
例题：水工混凝土配合比设计参数包括()等。(2010年真题)
A.水灰比
B.水砂比
C.水石比
D.砂率
E.浆骨比
【答案】ADE
6.骨料
必须坚硬、致密、耐久、无裂隙。
(1)细骨料：粒径在0.16～5mm之间的骨料。按形成条件分为天然砂、人工砂;按细度模数F?M分为粗砂(3.7～3.1)、中砂(3.0～2.3)、细砂(2.2～1.6)、特细砂(1.5～0.7)。
(2)粗骨料：粒径大于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为特大石(150～80mm或120～80mm)、大石(80～40mm)、中石(40～20mm)、小石(20～5mm)四级。
(七)建筑钢材
工程中常用钢筋的主要力学性能如下：(新增)
1.钢筋的应力一应变曲线
2.钢筋的强度和变形指标
有物理屈服点的钢筋的屈服强度是钢筋强度的设计依据。钢筋的屈强比(屈服强度与极限抗拉强度之比)表示结构可靠性的潜力，抗震结构要求钢筋屈强比不大于0.8。无物理屈服点的钢筋质量检验以极限强度作为主要强度指标。
反映钢筋塑性性能的基本指标是伸长率和冷弯性能。
屈服强度、极限强度、伸长率和冷弯性能是有物理屈服点钢筋进行质量检验的四项主要指标，而对无物理屈服点的钢筋则只测定后三项。
钢材的力学性能主要有抗拉性能(抗拉屈服强度、抗拉极限强度、伸长率)、硬度和冲击韧性等;工艺性能有焊接性能及冷弯性能。
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