12-第三章-概述、主要建筑材料一

第三章-概述、主要建筑材料（一）第三章 水利工程建筑材料第一节 概述本节主要知识点：建筑材料的概念、水利工程中主要材料、次要材料。建筑材料是指用于建造建筑物和构筑物的所有材料，是原材料、半成品和成品的总称。水利工程由于其建筑物特有的结构特征，一般都需要消耗大量的建筑材料，其材料费占工程直接成本的60%70%。根据材料在工程费用中所占的比重，分为主要材料和次要材料两大类。（1）主要材料：水泥、钢材、木材、砂石料、矿物掺和料、外加剂、土工合成材料、灌浆材料、火工材料、油料、缝面止水材料、砌体、管材等。（2）次要材料：电焊条、铁件、铁钉及其他次要材料。第二节 主要建筑材料本节主要知识点：介绍水利工程中主要材料的特性。一、水泥（一）水泥的主要技术性质水泥是水硬性胶凝材料，加水拌和后会发生一系列化学反应，经一定时间成为坚硬而结实的胶结料。水泥除能在空气中硬化和保持强度外，还能在水中继续硬化，并长期保持和继续提高其强度。1.密度与堆积表现密度硅酸盐水泥的密度一般为3.13.2g/cm3。松散堆积表现密度一般为9001300kg，紧密堆积表现密度可达14001700kg/m3。2.细度细度是指水泥颗粒的粗细程度，是检定水泥品质的主要指标之一。水泥的细度要控制在一个合理的范围，硅酸盐水泥细度采用透气式比表面积仪检验，要求其比表面积大于300m2/kg；其他五类水泥细度用筛析法检验，要求在80m标准筛上筛余量不得超过10%。筛析法有水筛、干筛和负压筛法，当三种方法结果有争议时，以负压筛为准。3.标准稠度用水量加水量对水泥一些技术性质（如凝结时间等）的测定值影响很大，所以必须在一个规定的浆体稠度下进行测定这些性质，即为标准稠度。水泥净浆达到标准稠度时，所需的拌和水量（以占水泥质量的百分比表示）称为标准稠度用水量。硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般为24%30%。水泥熟料矿物成分不同时，其标准稠度用水量也有差别。此外，水泥磨得越细，其标准稠度用水量越大。4.凝结时间水泥的凝结分为初凝与终凝，标准稠度的水泥净浆，自加水时起至水泥浆体塑性开始降低所需的时间称为初凝时间；自加水时起至水泥浆体完全失去塑性所经历的时间称为终凝时间。水泥的凝结时间在施工中具有重要意义。一般来说，初凝不宜过快，以便有足够的时间在初凝之前完成混凝土各工序的施工操作；终凝不宜过迟，使混凝土在浇捣完毕后，尽早凝结并开始硬化，以利于下一步施工工序的进行。通用硅酸盐水泥（GB175-2007）规定：硅酸盐水泥初凝时间不小于45min；终凝时间不大于390min。普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥初凝时间不小于45min；终凝时间硅酸盐水泥不大于600min。【例-单选题】普通硅酸盐水泥终凝时间不得迟于（ ）。A.4.5hB.5.5hC.6.5hD.10h网校答案：D5.体和安定性水泥的体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。当水泥浆体硬化过程发生不均匀的体积变化，就会导致水泥石膨胀开裂、翘曲，甚至失去强度，这即是安定性不良。它会降低建筑物质量，甚至引起严重事故。按照水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验法（CGB/T1346-2011），体积安定性用沸煮法检验必须合格。测试方法可以用试饼法也可用雷氏法，有争议时以雷氏法为准。6.强度水泥强度是水泥的主要技术性质。水泥强度测定按照水泥胶砂强度检验方法（lSO法）（GB/T17671-1999）进行，由按质量计的1份水泥3份IS0标准砂，用0.5的水灰比拌制的一组40mm40mm160mm塑性胶砂试件，在（201）水中养护。强度等级按3d和28d的抗压强度和抗折强度来划分，分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5和62.5R六个等级，有代号R的为早强型水泥。各等级的强度值不得低于通用硅酸盐水泥）（GB175-2007）的规定值。7.水化热水泥水化过程中放出的热量称为水泥的水化热（kJ/kg）。水泥水化热的大部分是在水化初期（7d前）释放出的，后期放热量逐渐减少。水泥水化热的大小及放热速率，主要决定于水泥熟料的矿物组成、细度等因素。通常强度等级高的水泥，水化热较大。凡起促凝作用的因素（如添加氯化钙CaCl2）均可提高早期水化热。反之，凡能减慢水化反应的因素（如加入缓凝剂），则能降低或推迟放热速率。（二）水泥的分类（1）水泥按其化学组成分为硅酸盐系水泥、铝酸盐系水泥、硫铝酸盐系水泥、铁铝酸盐系水泥、磷酸盐系水泥、氟铝酸盐系水泥等系列。（2）水泥按其性能及用途分为：通用水泥，如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥六大硅酸盐系水泥；专用水泥，如道路水泥、砌筑水泥和油井水泥等；特种水泥，如快硬硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥和膨胀水泥等。（3）水利工程中常用到水泥有抗硫酸盐硅酸盐水泥、大坝水泥、防潮硅酸盐水泥及耐酸水泥等。（三）水泥的组成1.硅酸盐水泥熟料由水泥原料经配比后煅烧得到的块状料即为水泥熟料，是水泥的主要组成部分。水泥的性能主要决定于熟料质量，优质熟料应该具有合适的矿物组成和良好的岩相结构。水泥熟料的组成成分可分为化学成分和矿物成分两类。硅酸盐水泥熟料的化学成分主要是CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3四种氧化物，这四种成分占熟料质量的94%左右。其中，CaO占60%67%，SiO2占20%24%，A12O3占4%9%，Fe2O3占2.5%6%。这几种氧化物经过高温锻烧后，反应生成多种具有水硬性的矿物，称为水泥熟料。【例-多选题】硅酸盐水泥熟料的化学成分主要是（ ）四种氧化物，这四种成分占熟料质量的94%左右。A.CaOB.SiO2C.Al2O3D.Fe2O3E.MgO网校答案：ABCD2.水泥混合材料水泥混合材料分为活性混合材料和非活性混合材料。水泥中常用的活性混合材料有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料及粉煤灰三种。非活性混昆合材料有磨细的石英砂、石灰石、慢冷矿渣等。可以提高水泥产量，降低水泥生产成本，降低强度等级，减少水化热，改善和易性等作用，其加入量一般较少。（四）通用硅酸盐水泥的特性及其用途1.硅酸盐水泥（P.和P.）与普通硅酸盐水泥（P.O）硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥标号较高，主要用于重要结构的高强混凝土和预应力混凝土工程。因为水泥凝结硬化较快，抗冻性好，适用于要求早期强度高、凝结快的工程，以及有抗冻融要求和冬季施工的工程。另外，硅酸盐水泥水化热量大，不宜用于大体积混凝土工程。2.矿渣水泥（P.S）矿渣水泥中熟料含量比硅酸盐水泥少，而且混合材料在常温下水化反应比较缓慢，因此凝结硬化较慢。早期（3d、7d）强度低，但在硬化后期（28d以后）由于水化产物增多，使水泥强度不断增长，甚至超过同标号普通水泥强度。矿渣水泥石中氢氧化钙较少，水化产物碱度低，抗碳化能力较差，但抗淡水、海水和硫酸盐侵蚀能力较强，宜用于水工和海港工程。矿渣水泥具有一定的耐热性，可用于耐热混凝士工程。3.火山灰水泥（P.P）火山灰水泥强度发展与矿渣水泥相似，水化热低，早期发展慢，后期发展较快。养护温度对其强度发展影响显著，环境温度低，硬化显著变慢，所以不宜冬季施工，采用蒸汽养护或温热处理时，硬化加速，与矿渣水泥相似，火山灰水泥石Ca（OH）2含量低，也具有较高的抗硫酸盐侵蚀的性能。但在酸性水中，特别是碳酸水中，火山灰水泥的抗蚀性较差，在大气中的CO2长期作用下水化产物会分解，而使水泥石结构遭到破坏，因而这种水泥的抗大气稳定性较差。4.粉煤灰水泥（P.F）与火山灰水泥相似，粉煤灰水泥水化硬化较慢，早期强度较低，但后期强度可以赶上甚至超过普通水泥，因此对于后期才承受荷载的工程，使用粉煤灰水泥很合适。粉煤灰水泥水化热较小，适用于大体