井巷工程-井巷建筑材料

2020/6/12,1/26,单位：安全科学与工程学院主讲人：高保彬,井巷建筑材料,井巷工程第三讲,2020/6/12,2/26,井巷建筑材料,2020/6/12,3/26,各主要建材的组分和性质,岩土体性质和分类,用井巷建筑材料的地方,棚式支架石材整体支护锚喷支护梯形金属支架料石金属锚杆（锚索）拱形可缩金属支架砖木锚杆木支架混凝土竹锚杆钢筋混凝土支架钢筋混凝土金属网混凝土,架棚支护,井壁、锚喷支护,锚杆支护,2020/6/12,5/26,水泥,1,水泥,胶凝材料分类,气硬性胶凝材料不宜于潮湿环境,水硬性胶凝材料：水泥,石膏：硫酸钙（CaSO4H2O），主要用于室内装饰、绝热保温、吸音防火石灰：生石灰；熟石灰；作用：砌筑砂浆或抹灰砂浆；拌制三合土（石灰、黏土、砂石或矿渣）提高强度和耐水性，建筑物基础、路基等。,水泥用途非常广泛，可以用于地上、地下、水中！,1756年英国工程师J.斯米顿(发现)1796年，英国人J.帕克（烧制）1813年法国的土木技师毕加（新配比）1824年英国建筑工人约瑟夫阿斯谱丁（专利）,水泥种类细化硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥建筑工程矿渣硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥高铝水泥快硬、高强、耐腐蚀，国防、道路抢修膨胀水泥防水沙浆：构件、管道接头，防渗抹面特殊工程白色水泥原料和制作设备及过程彩色水泥：氧化铁、氧化锰、氧化铬快硬水泥；抢修工程、抗冲击及抗震性工程耐硫酸盐水泥。,水泥,（CaO）,（SiO2、Al2O3）,（Fe2O3）,一、硅酸盐水泥,矿物性能（单独与水作用）,水泥的细度7200m（0.0070.2mm），水泥颗粒愈细，比表面积愈大，水化愈快，其早期强度和后期强度都越高。但在空气中硬化收缩性大，成本高。筛分法：0.08mm方孔标准筛筛余量不得超过12%,水化热。大体积混凝土水化热造成的内外温差，可导致混凝土开裂；但水化热对冬季混凝土施工则是有益的，水化热可促进水泥水化进程。,一、硅酸盐水泥,初凝：加水拌和开始失去塑性（搅拌、运输、浇捣和砌筑）大于45min13h终凝：加水拌和失去塑性产生强度（尽快硬化、产生强度）硅酸盐水泥小于6.5h，其他水泥12h58h硬化：终凝形成坚硬人造石,4416cm,一、硅酸盐水泥,凝结时间,水泥和标准沙（1：2.5）+定量水(水灰比0.35）标准试件养护试验（抗折抗压）温度20相对湿度90%3d,28d强度和标号：425、525、625、725,强度,标号高重要结构的高强混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土；凝结硬化快喷射混凝土支护；耐冻性好冬季施工和遭受反复冻融工程水化热多、周期长不适用于大体积混凝土；（3d50%，3个月90%）抗软水及化学腐蚀性差不适宜于海水、矿物水、流动的淡水及有水压的水（或体积膨胀或生成溶于水的氢氧化钙、铝化钙等）,一、硅酸盐水泥,特点及应用,按不同品种、标号及出厂日期存放一般存储条件下：三个月后强度降低1020%，六个月后强度降低1530%，1年后强度降低2540%，堆积密度10001600kg/m3,存放,标号高重要结构的高强混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土；凝结硬化快喷射混凝土支护；耐冻性好冬季施工和遭受反复冻融工程水化热多、周期长不适用于大体积混凝土；（3d50%，3个月90%）抗软水及化学腐蚀性差不适宜于海水、矿物水、流动的淡水及有水压的水（或体积膨胀或生成溶于水的氢氧化钙、铝化钙等）,一、硅酸盐水泥,特点及应用,按不同品种、标号及出厂日期存放一般存储条件下：三个月后强度降低1020%，六个月后强度降低1530%，1年后强度降低2540%，堆积密度10001600kg/m3,存放,组成：硅酸盐水泥熟料+少量混合材料+适量石膏普通硅酸盐水泥活性掺量少于15%，非活性掺量少于10%调节水泥的强度等级强度等级类型：42.5、42.5R、52.5、52.5R四种强度类型初凝时间不小于45min，终凝时间不迟于10h；性能：基本性能同硅酸盐水泥；具有强度高、水化热大、抗冻性好、干缩小、抗碳化性能好、耐腐蚀性差、不耐高温等特点。使用：标号广，便于使用，堆积密度10001600kg/m3。,二普通硅酸盐水泥,二普通硅酸盐水泥,三水泥的混合材料,作用,改善水泥性能；调节水泥强度；,种类,活性混合材料；炉渣、火山灰、粉煤灰等非活性混合材料；石英砂、粘土、石灰石、矿渣等,三掺入混合材料的水泥,该类型水泥的特征：,早强低，终强高；（蒸汽锅炉等用料）；抗腐蚀能力强，抗碳化能力差；水化放热速度慢，放热量少；,三掺入混合材料的水泥,矿渣硅酸盐水泥：,组成：硅酸盐水泥熟料+粒化高炉矿渣+适量石膏2070%标号：275、325、425、525、625五个标号应用：水泥石氢氧化钙较少，抗软水及化学腐蚀性较强水工和海港工程耐热性好：冶炼车间、锅炉房、炉窑外壳等用水量大，保水性差，干缩性大：故抗冻性、抗渗性差堆积密度10001200kg/m3,组成：硅酸盐水泥熟料+火山灰质混合材料+适量石膏2050%标号：275、325、425、525、625五个标号应用：堆积密度9001000kg/m3硬化慢、湿热敏感性高适用于采用蒸汽养护的工程，不宜有早强要求的工程和低温工程水化热少（同标号普通水泥的70%）大体积混凝土潮湿环境中产生膨胀胶化作用抗渗要求较高的工程初期析水速度快，产生收缩裂纹，在干燥环境中不宜采用用水量大，干缩性大：故抗冻性差,三掺入混合材料的水泥,火山灰质硅酸盐水泥,组成：硅酸盐水泥熟料+粉煤灰+适量石膏2040%应用：硬化较慢，早期强度较低，不宜有早强要求的工程和低温工程水化热少（同标号普通水泥的70%）大体积混凝土初期析水速度快，产生收缩裂纹,三掺入混合材料的水泥,粉煤灰硅酸盐水泥,四超细水泥,基本参数及性能,2020/6/12,22/26,混凝土,2,2020/6/12,23/26,一混凝土的组成材料,按干表观密度（1055干燥至恒重）的大小重混凝土：干表观密度大于2600kg/m3，防x射线和射线，如重晶石混凝土、钢屑混凝土等普通混凝土：干表观密度大于19002500kg/m3，房屋、桥梁、道路等轻混凝土：干表观密度小于1900kg/m3，保温或轻质结构轻骨料混凝土（8001900kg/m3），火山渣、膨胀矿渣及煤渣等制成泡沫混凝土、加气混凝土等（3001200kg/m3），稳定的泡沫和发气剂大孔混凝土，不加细骨料防水混凝土、耐热混凝土、喷射混凝土、耐酸混凝土等,混凝土品种,组成材料：水泥+砂子+石子+水混凝土胶凝材料骨料水泥决定着混凝土的成本和强度品种工程特点和环境条件标号水泥标号为混凝土强度等级的1.52.0倍砂子细骨料：0.155mm，海砂、河砂和山砂有害杂质：妨碍水泥与砂的粘结，降低强度，增加用水量，增大收缩，降低抗冻及抗渗性颗粒形状：影响流动性及黏结强度砂的粗细及颗粒级配：节约水泥，提高强度筛分法：5、2.5、1.25、0.63、0.315、0.16标准筛，500g干砂。,混凝土组成材料,石子粗骨料：大于5mm卵石和碎石质量要求：针状（2.4倍）和片状（0.4倍）降低强度活性氧化硅碱骨料反应（生成凝胶，吸水无限膨胀，水泥石涨裂）粒度要求：连续级配和间断级配最大粒径（小于结构截面最小尺寸的1/4，钢筋最小净距的3/4）,水：自来水和清洁天然水,混凝土组成材料,常用混凝土一般要满足以下四项要求：经拌和后形成的拌合物应具有一定的和易性；混凝土应在规定龄期达到设计要求的强度；混凝土应具有适应其所处环境的耐久性；经济合理，在保证质量前提下，降低造价,混凝土的技术性质,是指混凝土拌和物易于施工操作（拌和、运输、浇筑和捣实）并能获得质量均匀、成型密实的性能。指标：流动性粘聚性保水性测定：塌落度,和易性：,塌落度选择,和易性的测定,混凝土的强度,提高混凝土强度的方法提高水泥标号；降低水灰比；为改善和易性，可掺加减水剂；采用级配好且干净的砂、高强度石子；加强养护，保证适宜的温度、较高的湿度，或采用湿热处理（蒸汽养护）来提高早期强度。加强搅拌和振捣；添加增强材料，如硅粉、钢纤维等。,混凝土的强度,混凝土拌合时或拌合前可掺入一定量的外加剂，包括减水剂、早强剂、速凝剂、防冻剂等，可显著改善混凝土某些性能。如提高最终强度或初期强度（早强）、改善和易性、提高耐久性及节约水泥等。,减水剂：不改变水灰比条件下，提高流动性；不改变流动性条件下，减少水灰比以提高混凝土强度。速凝剂：加速水泥硬化（初凝15min，终凝10min）。提高早期强度，但对后期强度影响较大。,混凝土的外加剂,混凝土的外加剂,混凝土配合比指混凝土组成材料间的数量比例关系。混凝土配合比表示方法有两种:以1m3混凝土中各组成材料的质量表示，如水泥336kg，砂654kg，石子1215kg，水195kg；以水泥质量为1，表示出各成份的质量比，如:1:1.95:3.52:0.58(水泥:砂子:石子:水)。,混凝土配合比,混凝土配合比指混凝土组成材料间的数量比例关系。混凝土配合比表示方法有两种:以1m3混凝土中各组成材料的质量表示，如水泥336kg，砂654kg，石子1215kg，水195kg；以水泥质量为1，表示出各成份的质量比，如:1:1.95:3.52:0.58(水泥:砂子:石子:水)。,混凝土配合比,混凝土配合比设计,混凝土配合比设计,2020/6/12,36/26,钢材、木材和石材,3,钢材分类品质：普通钢、优质钢、高级优质钢成分：碳素钢、合金钢用途分：型钢、钢筋、工具钢,钢材,建筑钢材成分：碳素钢特点：材料广泛、价格便宜,井巷用途：架设金属支架、铺设轨道、锚杆,矿用工字钢，专门设计的宽翼缘、小高度、厚腹板的工字钢，既适于作梁，也适于作腿。U型钢，可制作具有可缩性的支架，竖向、横向抗弯能力强，横向稳定性好。轻便钢轨，专为井下1t至3t矿车运输提供的，并在巷道支护中可用于制作轻型支架，但承载性能较差。,矿用类型：,钢材,24.15cm218.96kg,31.52cm224.75kg,36.92cm228.98kg,45.56cm235.76kg,井巷用途：支护（现在用的较少）,轻质高强；导电、导热性能低