1F411032 熟悉建筑材料的應用

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、排水設施和砌石護坡用石料。

(一)土壩(體)殼用土石料

最常用于均質土壩的土料是砂質黏土和壤土，要求其應具有一定的抗滲性和強度，其滲透系數不宜大于1×10-4cm/s;粘料含量一般為10%～30%;有機質含量(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、抗剪強度參數較大的混合料。

(二)防滲體用土石料

一般采用黏土、砂壤土、壤土、黏質土等材料。

(三)排水設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，重度應大于22kN/m3。也可采用碎石、卵石，不宜使用風化巖石。

(四)土工合成材料的應用

根據《土工合成材料應用技術規范》(GB

50290-98)規定，土工合成材料包括土工膜、土工織物、土工復合材料及土工特殊材料四大類。在水利水電工程中的應用包括：

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在防沖的邊坡上，防止水流沖刷渠道和海岸等上岸坡。

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，及時堵住滲漏通道，有效控制管涌、流土，防止滲透破壞。

二、建筑石材

巖石按形成條件的不同，分為火成巖(巖漿巖)、水成巖(沉積巖)及變質巖三大類。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。

(一)火成巖

1.花崗巖：具有較高的抗凍性，鑿平、磨光性也較好。多用于基礎、橋墩、堤壩、拱石、路面、海港結構和基座等。

2.閃長巖：吸水低，韌性高，耐久性勝過花崗巖。

3.輝長巖：具有很高韌性及抗風化性，是良好的水工建筑石料。

4.輝綠巖：多用于橋墩、基礎、路面及石灰、粉刷材料、原料等。

5.玄武巖：主要用作筑路材料、堤岸的護坡材料等。

(二)水成巖

1.石灰巖：致密的石灰巖加工成板狀，可用來砌墻、堤壩護坡，碎石可用來作混凝土骨料等。但由于它易溶于含有游離CO2較多的水中，因此當用于水工建筑物時，應考慮它的抗水性及耐凍性。

2.砂巖：多用于基礎、襯面和人行道等，但黏土砂巖遇水軟化，不能用于水中建筑物。

(三)變質巖

1.片麻巖：用途與花崗巖基本相同，但因呈片狀而受到限制，可作成板材，用于渠道和堤岸襯砌等。

2.大理巖：用于地面、墻面、柱面、欄桿及電氣絕緣板等。

3.石英巖：均勻致密，耐久性很高，硬度大，開采加工很困難。

三、水泥

(一)水泥的品種及主要性能

水泥是水硬性膠凝材料。常用的品種有：硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、硅酸鹽大壩水泥、快硬硅酸鹽水泥、抗硫酸鹽硅酸鹽水泥等。硅酸鹽水泥密度一般為3100～3200kg/m3。在0.080mm方孔篩上的篩余量不得超過12%，比表面積為2500～3500cm2 /g。標準稠度用水量，一般在24%～30%之間。初凝時間不得早于45min，終凝時間不得遲于12h。

(二)水泥的適應范圍

1.水位變化區域的外部混凝土、溢流面受水流沖刷部位的混凝土，應優先選用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽大壩水泥，避免采用火山灰質硅酸鹽水泥。

2.有抗凍要求的混凝土，應優先選用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽大壩水泥，并摻用加氣劑或塑化劑，以提高混凝土的抗凍性。當環境水兼硫酸鹽侵蝕時，應優先選用抗硫

3.大體積建筑物內部的混凝土，應優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、火山灰質硅酸鹽水泥等。

(三)水泥檢驗的要求

水泥應有生產廠家的出廠質量證明書，包括廠別、品種、強度等級、出廠日期、抗壓強度、安定性等代表該產品質量的內容，并應補齊28d強度證明書。

有下列情況之一者，應復試并按復試結果使用：用于承重結構工程的水泥，無出廠證明者;存儲超過3個月(快硬水泥超過1個月);對水泥的廠別、品種、強度等級、出廠日期、抗壓強度、安定性不明或對質量有懷疑者;進口水泥。

建筑材料的應用(水泥砂漿、水泥混凝土)

四、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量的綜合性質。包括流動性和保水性兩個方面。

(一)流動性

常用沉入度表示。沉入度即標準圓錐體在砂漿中沉入的深度：沉入度大的砂漿，流動性好。

(二)保水性

即保有水分的能力。保水性可用泌水率表示，即砂漿中泌出水分的質量占拌合水總量的百分率。但工程上采用較多的是分層度這一指標。所謂分層度通常用上下層砂漿沉入度的差值來表示。分層度大于2cm的砂漿易泌水，不宜使用，分層度接近于零的砂漿，雖保水性好，但因膠凝材料用量太多，容易發生干縮裂縫。故砂漿的分層度以1～2cm為宜。

五、水泥混凝土

混凝土的主要技術指標有：和易性、強度及耐久性。

(一)和易性

和易性是指在一定施工條件下，便于施工操作并能獲得質量均勻、密實的混凝土性能。水泥混凝土拌合物的和易性包括流動性、粘聚性、保水性三個方面。影響因素有水泥漿用量、水泥漿稀稠、砂率及水泥的品種，外加劑的摻入等。坍落度的大小反映了混凝土拌合物的和易性。

(二)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，結構中主要是利用混凝土的抗壓強度。

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的標準立方體試件，在標準養護條件(溫度20±3℃，相對濕度95%以上)下，養護到28d進行測定的立方體標準值(以MPa計)的大小。根據抗壓強度的大小將混凝土分為不同的強度等級如CIO、C15、C20、C25、C30、C40等。其影響因素有：施工方法及施工質量、水泥強度及水灰比、骨料種類及級配、養護條件及齡期等。

2.混凝土的抗拉強度

混凝土的抗拉強度，一般約為抗壓強度的7%～t4%。有抗裂要求的結構，除對混凝土抗壓強度有要求外，還需對抗拉強度提出要求。抗拉強度的測定方法有軸心抗拉試驗法及劈裂試驗法兩種。影響因素與影響抗壓強度的因素相同。

(三)混凝土的耐久性

混凝土的耐久性包括抗滲性、抗凍性、抗沖磨性、抗侵蝕性等。

1.抗滲性是指混凝土抵抗壓力水滲透作用而不破壞的能力。抗滲等級分為：W2、W4、W6、W8、W10等。

2.抗凍性是指混凝土在飽和狀態下，經多次凍融循環作用而不嚴重降低強度的性能。抗凍等級分為：F50、FlO0、F150、F200、F250及F300等。

3.抗沖磨性是指混凝土抵抗高速含砂水流沖刷破壞的能力。

4.抗侵蝕性是指混凝土抵抗環境水侵蝕的能力。

(四)分區混凝土要求

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，在寒冷地區多采用厚2～3m的抗凍混凝土。

2.上、下游水位變化區的壩體表層混凝土：主要考慮抗凍、抗裂因素，多采用厚3～5m的抗滲、抗凍并具有抗侵蝕性的混凝土。

3.上、下游最低水位以下壩體表層混凝土：主要考慮強度、抗滲、抗裂因素，多采用厚2～3m的抗滲混凝土。

4.壩體內部混凝土：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。

(五)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系。常采用的方法有：

(1)以每立方米混凝土中各項材料的重量來表示;

(2)以各項材料間的重量比來表示。

混凝土配合比的設計，實質上就是確定四種材料用量之間的三個對比關系：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系;砂率表示砂與石子用量之間的對比關系;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系。

(六)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)。骨料中雜質含量不超過《水工混凝土施工規范》(DL/T 5144一⒛01)的規定，如表1F411032-1所示。

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。粗骨料中雜質含量不得超過表1F411032-2的規定。

3.砂、石料的檢驗：應按產地或料場、品種、規格、批量取樣進行檢驗。不符合質量標準的原材料，采用技術處理措施使用時，應有審批手續。

(七)混凝土的外加劑

為了提高混凝土的性能、節約水泥、加快施工進度、降低工程造價，常在混凝土內加入少量的外加劑。根據《混凝土外加劑應用技術規范》(GB 50119—2003)，外加劑按其主要功能可分為四類：

l.改善混凝土拌合物流變性能的外加劑。包括減水劑、引氣劑、泵送劑等。

2.調節混凝土凝結時間、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。

(八)粉煤灰

六、建筑鋼材

鋼材在建筑結構中主要是承受拉力、壓力、彎曲、沖擊等外力作用，但是在施工中還經常對鋼材進行冷彎或焊接等加工工藝。其中建筑鋼材的力學性能主要有抗拉屈服強度、抗拉極限強度、伸長率、硬度和沖擊韌性等;工藝性能有可焊性及冷彎性能。

1.抗拉屈服強度：指鋼材在外力作用下開始產生塑性變形時的應力。

2.抗拉極限強度：指試件破壞前，應力-應變圖上的最大應力。

3.伸長率：指鋼材拉斷后，標距長度的伸長量與原標距長的比值。

4.硬度：指材料抵抗另一更硬物體壓入其表面的能力。常用壓痕的深度或壓痕單位表面積上所受的壓力作為衡量指標。

5.沖擊韌性：指材料抵抗沖擊荷載作用的能力。用沖斷試件時每單位面積上所消耗的功來表示。

6.可焊性：是用焊接的手段使焊頭能牢固可靠且硬脆性小的性能。

7.冷彎性能：指鋼材在常溫下承受靜力彎曲時所容許的變形能力。

建筑鋼材分為鋼結構用鋼材和鋼筋混凝土用鋼筋及鋼絲。水工鋼結構主要有鋼閘門及壓力鋼管等。建筑工程所用的鋼筋有熱軋鋼筋、冷拉鋼筋、冷軋帶肋鋼筋及熱處理鋼筋四種。鋼絲主要有不同規格的預應力混凝土用鋼絲及鋼絞線。

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（責任編輯：lqh）

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