2018年一级建造师【水利水电实务】建筑材料的应用

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八、水利水电工程建筑材料的应用

(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：包括无机非金属材料、金属材料。

(1)无机非金属材料：又常称为矿物质材料，包括无机胶凝材料、天然石料、烧土与熔融制品。

1)无机胶凝材料

①气硬性胶凝材料：石灰、石膏、水玻璃。

②水硬性胶凝材料：水泥。

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)合成高分子材料

1)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

(二)建筑材料的应用条件

1.筑坝用土石料。

(1)土坝(体)壳用土石料。常用于均质土坝的土料是壤土和砂质黏土，要求其应具有一定的抗渗性和强度，其渗透系数不宜大于1×10-4cm/s。

(2)防渗体用土石料。一般采用黏土、黏质土、壤土、砂壤土等材料。

(3)排水设施和砌石护坡用石料。可采用块石、碎石、卵石，不宜使用风化岩石。

2.建筑石材。

(1)火成岩(岩浆岩)：花岗岩、闪长岩、辉长岩、辉绿岩、玄武岩

(2)水成岩(沉积岩)：石灰岩、砂岩。

(3)变质岩：片麻岩、大理岩、石英岩。

3.水泥。

(1)水泥的品种及主要性能。

1)水泥按其矿物成分组成可分为：硅酸盐系列、铝酸盐系列、硫铝酸盐系列、铁铝酸盐系列、氟铝酸盐系列等。

2)按其用途和特性可分为：通用水泥、专用水泥、特性水泥。专用水泥如中、低热水泥，大坝水泥，道路水泥等。特性水泥如快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥、膨胀水泥等。通用硅酸盐水泥密度一般为3100——3200kg/m3，初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于600min(10个小时)。

(2)水泥的适用范围

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。(2012真题)

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。(2013真题)

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。(水中和地下没有大坝：矿渣硅酸盐大坝)

(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、出厂日期、强度等级、抗压强度、安定性)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：①用于承重结构工程的水泥，无出厂证明者;②存储超过3个月(快硬水泥超过1个月);③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;④进口水泥。(安定性是水泥的)

4.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。(砂浆，流动沉入，保水分层)

1)流动性。常用沉入度表示。

2)保水性。工程上采用较多的是分层度这一指标。分层度大于2cm的砂浆易泌水，不宜使用，分层度接近于0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1——2cm为宜。

5.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、耐久性、强度。(2014真题)

(1)和易性(拌合物)：包括流动性、保水性、黏聚性。坍落度的大小反映了混凝土拌合物的和易性。

(2)强度(硬化)：混凝土的强度有抗压、抗拉、抗弯及抗剪强度等。

1)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 20 ± 2 ℃ 、相对湿度 95 %以上)下，养护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。影响混凝土强度的因素有：施工方法及施工质量、水泥强度及水灰比、骨料种类及级配、养护条件及龄期等。

2)混凝土的抗拉强度：一般约为相应抗压强度的10%左右。(2007真题，7%～14%)

(3)耐久性(硬化)：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：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 6 个等级，即表示混凝土能抵抗0.2MPa、0.4MPa、 0.6MPa 、 0.8MPa 、 1. 0MPa 、 1.2MPa的水压力而不渗水。

2)抗冻性：抗冻等级分为：F50、F100、F150、F200、F250、F300等，相应表示混凝土抗冻性试验能经受

50 、 100 、 150 、 200 、 250、300次的冻融循环。

(4)混凝土的配合比。

混凝土配合比是指混凝土混凝土中水泥C、水W、砂S及石子G材料用量之间的比例关系。常采用的方法有

1)单位用量表示法：以每立方米混凝土中各项材料的重量来表示。

2)相对用量表示法：以各项材料间的重量比来表示。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(2010真题)。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。(水灰比=，砂率=)

(5)骨料。

1)混凝土的细骨料：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分为特细砂(0.7—1.5)、细砂(1.6—2.2)、中砂(2.3—3.0)、粗砂(3.1—3.7)。(从3.0逆推)(2009真题)

2)混凝土的粗骨料：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小石(5—20mm)、 中石(20—40mm)、大石(40—80mm)、特大石(80—120mm或80—150mm)四级。

(6)混凝土的外加剂。

1)改善混凝土和易性：减水剂、引气剂、泵送剂。

2)调节混凝土初凝时间、硬化性能：速凝、缓凝、早强剂。

3)改善混凝土耐久性：引气、防水、阻锈、养护剂。

4)改善混凝土其他性能：膨胀、防冻、防水、泵送剂。

6.建筑钢材。

工程所用的钢筋有热轧钢筋、热处理钢筋、冷轧带肋钢筋、冷拉钢筋四种。

(1)有物理屈服点的钢筋的屈服强度是钢筋强度的设计依据。反映钢筋塑性性能的基本指标是伸长率和冷弯性能。

(2)屈服强度、极限强度、伸长率、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。(钢铰线，二级真题)

(3)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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