8--水利水电工程设计三

第一章- 水利水电工程设计（三）第二章- 1F411020 水利水电工程设计1F411024 水利水电工程建筑材料的应用一、建筑材料的类型建筑材料是一切建筑工程的物质基础。（一）建筑材料按其物理化学性质分类建筑材料按其物理化学性质可分为无机材料、有机材料、复合材料三大类。1.无机材料1）无机非金属材料包括无机胶凝材料、天然石料、烧土与熔融制品。（1）胶凝材料气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，有石灰、石膏与水玻璃等。用于地面上干燥环境的建筑物。 水硬性胶凝材料：不仅能在空气中而且能更好地在水中硬化，有水泥等。既可用于地上也可用于地下或水中的建筑物。 （2）天然石料：土料、砂、石三类；毛石、块石、粗料石、建筑板材等。（3）烧土与熔融制品：如烧结砖、陶瓷、玻璃等。2）金属材料包括黑色金属材料和有色金属材料两类。（1）黑色金属材料：是钢和生铁的总称（2）有色金属材料：水工建筑中常用的有色金属是铜和铜的合金及铝的合金。紫铜片是水工建筑中常用的止水材料。2.有机材料包括沥青材料、植物材料和合成高分子材料等三类。1）沥青材料：具有良好的防水、抗渗、耐化学侵蚀性、抗冲击性。沥青材料是含沥青质材料的总称，常分为地沥青和焦油沥青。（1）地沥青：按产源可分为天然沥青和石油沥青。（2）焦油沥青：按其加工的有机物不同分为煤沥青、木沥青、页岩沥青等三类。2）植物材料：使用较广泛的是木材，分为软木材（建筑上常用松、杉、柏等）和硬木材（榆、槐、栎等）。3）合成高分子材料：以高分子化合物为基础人工合成的材料和制品，按材料特性分为合成树脂及塑料、合成橡胶、合成纤维、土工合成材料等。土工合成材料：包括土工织物、土工膜、土工复合材料、土工特殊材料四大类。3.复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。按其结构特点分为纤维复合材料、夹层复合材料、细粒复合材料、混杂复合材料。（二）建筑材料按材料来源分类建筑材料按材料来源可分为天然建筑材料和人工材料两类。1.天然建筑材料，如常用的土料、砂石料、石棉、木材等及其简单采制加工的成品（如建筑石材等）。2.人工材料，如石灰、水泥、沥青、金属材料、土工合成材料、高分子聚合物等。 （三）建筑材料按其功能分类建筑材料按其功能分类为结构材料、防水材料、胶凝材料、装饰材料、防护材料、隔热保温材料等。二、建筑材料的应用条件（一）筑坝用土石料 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。1.土坝（体）壳用土石料常用于均质土坝的土料是砂质黏土和壤土，要求其应具有一定的抗渗性和强度，其渗透系数不宜大于110-4cm/s；黏料含量一般为1030；有机质含量（按重量计）不大于5，易溶盐含量小于5。心墙坝和斜墙坝多用粒径级配较好的中砂、粗砂、砾石、卵石及其他透水性较高、抗剪强度参数较大的混合料。2.防渗体用土石料一般采用黏土、砂壤土、壤土、黏质土等材料。（注：砂壤土注意：“砂”是标准写法，“沙”是错误写法。壤土指土壤颗粒组成中黏粒、粉粒、砂粒含量适中的土壤，沙土是指含沙量占80%，黏土占20%左右的土壤，砂壤土就是介于壤土与沙土之间的土壤。黏土成分大于80%左右的称为黏土，60%左右的称为黏壤土，40%左右的称为砂壤土，20%左右的称为沙土。）3.排水设施和砌石护坡用石料 可采用块石，其饱和抗压强度不小于4050MPa，岩石孔隙率不大于3，吸水率（按孔隙体积比计算）不大于0.8，重度应大于22kNm3。也可采用碎石、卵石，不宜使用风化岩石。（二）土工合成材料土工合成材料在水利水电工程中的应用包括：1.防渗工程。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、排水工程。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.防护工程。需要利用工程措施实现防冲、防浪、防冻、防震、固砂、险情抢护、防止盐溃化、防泥石流或需用轻质材料使结构减载等时，可选用相应的土工合成材料。4.加筋土工程。土工合成材料可用作加筋材改善土体强度，提高土工结构物稳定性和地基承载力。用作加筋材的土工合成材料按不同结构需要可分为：土工格栅、土工织物、土工带和土工格室等。（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.火成岩花岗岩、闪长岩、辉长岩、辉绿岩、玄武岩。（口诀：玄辉辉闪花）2.水成岩石灰岩（可用来砌墙、堤坝护坡，碎石可用来作混凝土骨料等）、砂岩（黏土砂岩遇水软化，不能用于水中建筑物） （口诀：水砂石） 3.变质岩 片麻岩、大理岩、石英岩。 （口诀：变大石片）（四）水泥1.水泥的品种及主要性能水泥是水硬性胶凝材料。通用硅酸盐水泥密度一般为31003200kg/m3，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（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）有抗冻要求的混凝士，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。当环境水兼硫酸盐侵蚀时，应优先选用抗硫酸盐水泥。（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。3.水泥检验的要求水泥应有生产厂家的出厂质量证明书（包括厂名、品种、强度等级、出厂日期、抗压强度、安定性等代表该产品质量的内容）以及28d强度证明书。有下列情况之一者，应复试并按复试结果使用：用于承重结构工程的水泥，无出厂证明者；存储超过3个月（快硬水泥超过1个月）；对水泥的厂名、品种、强度等级、出厂日期、抗压强度、安定性不明或对质量有怀疑者；进口水泥。【例-多选题】下列用于水利工程施工的水泥,须按规定经过复试并按复试结果使用的有（ ）。A.进口水泥 B.存储2个月的普通水泥C.存储2个月的快硬水泥 D.对质量有怀疑的水泥E.用于承重结构工程且无出厂证明的水泥网校答案：ACDE网校解析：有下列情况之一者，应复试并按复试结果使用：用于承重结构工程的水泥，无出厂证明者；存储超过3个月（快硬水泥超过1个月）；对水泥的厂名、品种、等级强度、出厂日期、抗压强度、安定性不明或对质量有怀疑者；进口水泥。（五）水泥砂浆 新拌砂浆的和易性是指其是否便于施工并保证质量的综合性质。具体技术指标包括流动性和保水性两个方面。 1.流动性常用沉入度表示。沉入度即标准圆锥体在砂浆中沉入的深度。沉入度大的砂浆，流动性好。2.保水性 即保有水分的能力。保水性可用泌水率表示，即砂浆中泌出水分的质量占拌合水总量的百分率。但工程上采用较多的是分层度这一指标。所谓分层度通常用上下层砂浆沉入度的差值来表示。分层度大于2cm的砂浆易泌水，不宜使用，分层度接近于零的砂浆，虽保水性好，但因胶凝材料用量太多，容易发生干缩裂缝。故砂浆的分层度以12cm为宜。（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.和易性和易性是指在一定施工条件下，便于施工操作并能获得质量均匀、密实的混凝土性能。水泥混凝土拌合物的和易性包括流动性、黏聚性、保水性三个方面。影响因素有水泥浆的用量、水泥浆的稠度、砂率、水泥的品种、水泥细度、外加剂的掺入、时间和温度等。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。 （1）混凝土的抗压强度混凝土抗压强度是把混凝土拌合物做成边长为15cm的标准 立方体试件，在标准养护条件（温度202，相对湿度95 以上）下，养护到28d龄期，按照标准的测定方法测定的混凝土立方体试件抗压强度（以MPa计）。影响混凝土强度的因素有：施工方法、施工质量、水泥强度、水灰比、骨料种类及级配、养护条件及龄期等。（2）混凝土的抗拉强度混凝土的抗拉强度，一般约为相应抗压强度的10%左右。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。（1）抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透作用的能力。抗渗等级分为：W2、W4、W6、W8、W10、W12等，即表示混