2022年一建水利水电考点：建筑材料的类型及应用.docx

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1、2022 一建水利水电考点：建筑材料的类型及应用1F411031掌握建筑材料的类型建筑材料是指建造各种工程时所应用的材料。一、建筑材料按其物化性质分类建筑材料按其物化性质可分为无机非金属材料、金属材料、有机质材料三类。（一）无机非金属材料乂常称为矿物质材料，包括天然石料、烧土制品、无机胶凝材料,1.无机胶凝材料：分为气硬性和水硬性的两类。（1）气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，并保持或继续提高其强度，属于这类材料的有石灰、石膏与 水玻璃等。只能用于地面上枯燥环境的建筑物。（2）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，保持并继续提高其强度，属于这类材 料的有硅酸盐水泥及其他品种的水

2、泥等。既可用于地上也可用于地下或水中的建筑物。2.天然石料按形成条件的不同，分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。石料按其开采加工程度的不同分 为: 细石料、粗石料、毛料石（块石）、乱毛石（片石）等。（二）金属材料包括黑色金属材料和有色金属材料两大类。1 .黑色金属材料：是指以铁元素为主要成分的金属及其合金材料，是钢和生铁的总称。2 .有色金属材料：是指黑色金属材料以外的金属及其合金材料。在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。（三）有机质材料包括木材、竹材、沥青材料和合成高分子材料等。1 .沥青材料：是有机胶凝材料，由许多高分子碳氢化合物及其非金属

3、衍生物组成的复杂混合物。它能溶 于二 氧化碳等有机溶剂中;在常温下呈固体、半固体或液体状态;颜色为褐色或黑褐色。沥青材料具有良好的 憎水性、粘 结性和塑性，能抵抗酸碱侵蚀，抗冲击性能较好。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。石油沥青按制造工业不同，可分为直储沥青、氧化沥青和裂化沥青三种：-（2）焦油沥青：可分为煤沥青、木沥青、页岩沥青、泥炭沥青等。2 .木材：普通分为软木材和硬木材。(1)软木材：即针叶树材，材质轻软，易于加工，密度和胀缩变形较小，且有较高的强度。是建筑上常 用的主要承重结构的木材，如松、杉、柏等。(2)硬木材：即阔叶树材，材质坚硬，加工较难，

4、一般较重，且胀缩、翘曲、裂缝等都较针叶树显著， 如榆、槐、栋等。3 .合成高分子材料：分为合成树脂、塑料、合成橡胶、合成纤维等。(】)合成树脂：按其形成时的反响不同，分为聚合树脂和缩聚树脂两种。按在热作用下所表现的性质不 同，又分为热塑性树脂和热固性树脂。(2)塑料：分为热塑性和热固性两种。水工建筑中常用的塑料多是聚乙烯和聚氯乙烯制品。(3)合成橡胶：多是以两种以上的单体缩聚而成的具有高度弹性的材料。橡胶止水带是钢筋混凝土地下 建筑物、水坝、贮水池等永久缝的止水材料。(4)合成纤维：可制作纤维塑料、纤维混凝土、纤维绳等。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

5、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。1.结构材料，如混凝土、型钢、木材等。3 .防水材料，如防水砂浆、防水混凝土、镀锌薄钢板、紫铜止水片、膨胀水泥防水混凝土、遇水膨胀橡 胶嵌 缝条等。4 .胶凝材料，如石膏、石灰、水玻璃、水泥、混凝土等。5 .装饰材料，如天然石材、建筑陶瓷制品、装饰玻璃制品、装饰砂浆、装饰水泥、塑料制品等。6 .防护材料，如钢材覆

6、面、码头护木等。7 .隔热保温材料，如石棉纸、石棉板、矿渣棉、泡沫混凝土、泡沫玻璃、纤维板等。1F4U032熟悉建筑材料的应用一、筑坝用土石料主要包括土坝(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。(一)土坝(体)壳用土石料最常用于均质十.坝的十.料是砂质黏十.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1义10-4加小;粘料含量一般为10%30%;有机质含量（按重量计）不大于5%;易溶盐含量小于5%o心墙坝和斜堵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。（二）防渗体用土石料一般采用黏土、砂壤土、壤土、黏质土等材料。

7、（三）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22kN/m3。也可采用碎石、卵石，不宜使用风化岩石。（四）土工合成材料的应用根据土工合成材料应用技术标准（GB50290-98）规定，土工合成材料包括土工膜、土工织物、土工复 合 材料及土工特殊材料四大类。在水利水电工程中的应用包括：1 .防渗。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。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 .护岸护底工程。

8、利用土工布做成软体排铺设在防冲的边坡上，防止水流冲刷渠道和海岸等上岸坡。4 .防汛抢险方面。利用填满土石料的土工编织袋，快速加高加固堤坝，在迎水面上利用土工布制成的软 体卷 材快速铺设，及时堵住渗漏通道，有效控制管涌、流土，防止渗透破坏。二、建筑石材岩石按形成条件的不同，分为火成岩（岩浆岩）、水成岩（沉积岩）及变质岩三大类。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。（一）火成岩1 .花岗岩：具有较高的抗冻性，凿平、磨光性也较好。多用于根底、桥墩、堤坝、拱石、路面、海港结 构和 基座等。2 .闪长岩：吸水低，韧性高，耐久性胜过花岗岩。3 .辉长岩：具有很高韧性及抗风化性，是良好

9、的水工建筑石料。4 .辉绿岩：多用于桥墩、根底、路面及石灰、粉刷材料、原料等。5 .玄武岩：主要用作筑路材料、堤岸的护坡材料等。（二）水成岩1 .石灰岩：致密的石灰岩加工成板状，可用来砌墙、堤坝护坡，碎石可用来作混凝土骨料等。但由它 易溶 于含有游离C02较多的水中，因此当用于水工建筑物时，应考虑它的抗水性及耐冻性。2 .砂岩：多用于根底、衬面和人行道等，但黏土砂岩遇水软化，不能用于水中建筑物。（三）变质岩1 .片麻岩：用途与花岗岩根本相同，但因呈片状而受到限制，可作成板材，用于渠道和堤岸衬砌等。2 .大理岩：用于地面、墙面、柱面、栏杆及电气绝缘板等。3 .石英岩：均匀致密，耐久性很高，硬度大

10、，开采加工很困难。三、水泥（一）水泥的品种及主要性能水泥是水硬性胶凝材料。常用的品种有：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、硅酸盐大坝水泥、快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥等。硅酸盐水泥密 度一般为 3100-3200kg/m3o在0.080mm方孔筛上的筛余晟不得超过12%,比外表积为2500-3500cm2/go标准稠度 用水量，一般在24%30%之间。初凝时间不得早于45min,终凝时间不得迟于I2h。（二）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

11、泥，防止采用火山灰质硅酸盐水泥。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，并掺用加气剂或 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 .位于水中和地卜.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。（三）水泥检验的要求水泥应有生产厂家的出厂质量证明书，包括厂别、品种、强度等级、出厂口期、抗压强度、安定性等代 表该 产品质量的内容，并应补齐28d强度证明书。有以下

12、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）；对水泥的厂别、品种、强度等级、出厂日期、抗压强度、安定性不明或对质量有 疑心者;进口水泥。建筑材料的应用（水泥砂浆、水泥混凝土）四、水泥砂浆新排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。包括流动性和保水性两个方面。（一）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。（二）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

13、值来表示。分层度大于2cm的砂浆易泌水, 不宜使JIJ，分层度接近于零的砂浆，虽保水性好，但因胶凝材料川量太多，容易发生干缩裂缝。故砂浆的分层度以12cm为宜。五、水泥混凝土混凝土的主要技术指标有：和易性、强度及耐久性。（一）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、粘聚性、保水性三个方面。影响因素有水泥浆用量、水泥浆稀稠、砂率及水泥的品 种，外加剂 的掺入等。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

14、 .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203C, 相对湿度95%以上）下，养护到28d进行测定的立方体标准值（以MPa计）的大小。根据抗压强度的大小将混凝 土分为不同的强度等级如CIO、C15、C20、C25、C30、C40等。其影响因素有：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 .混凝土的抗拉强度混凝土的抗拉强度，一般约为抗压强度的7%14乳有抗裂要求的结构，除对混凝土抗压强度有要求外， 还需对抗拉强度提出要求。抗拉强度的测定方法有轴心抗拉试验法及劈裂试验法两种。影响因素与影响抗压强度的

15、 因素相同。（三）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、抗侵蚀性等。1 .抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透作用而不破坏的能力。抗渗等级分为：琳2、W4、W6、W8、叼0等。2 .抗冻性是指混凝土在饱和状态下，经屡次冻融循环作用而不严重降低强度的性能。抗冻等级分为：F50、 F100、 F150、 F200、 F250 及F300 等。3 .抗冲磨性是指混凝土抵抗高速含砂水流冲刷破坏的能力。4 .抗侵蚀性是指混凝土抵抗环境水侵蚀的能力。（四）分区混凝土要求1 .上、下游最高水位以上坝体表层混凝土：主要考虑抗冻因素;在寒冷地区多采用厚23m的抗冻混凝 土。2 .上、下游水位变化区

16、的坝体表层混凝土：主要考虑抗冻、抗裂因素，多采用厚35m的抗渗、抗冻并具 有抗侵蚀性的混凝土。3 .上、下游最低水位以下坝体表层混凝土：主要考虑强度、抗渗、抗裂因素，多采用厚23m的抗渗混凝 土。4 .坝体内部混凝土：主要考虑低热、抗裂因素。5 .溢流坝、泄水孔、导墙和闸墩等抗冲刷部位的混凝土：主要考虑强度、抗冻、抗冲刷、抗侵蚀因素。（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间的比例关系。常采用的方法有：（1）以每立方米混凝土中各项材料的重量来表示；（2）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比照关系：水灰比、砂率、浆

17、骨比。水 灰比 表示水泥与水用量之间的比照美系；砂率表示砂与石子用量之间的比照关系；浆骨比是用单位体积混凝土用 水晟表示，是表示水泥浆与骨料用量之间的比照关系。（六）骨料骨料必须坚硬、致密、耐久、无裂隙。1 .混凝土的细骨料：粒径在Oo 165nlm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 分为粗砂（FM=3.73.1）、中砂（FM=3. 0-2.3）、细砂（FM=2. 21. 6）、特细砂砂M=l. 50.7） ,骨料 中 杂质含量不超过水工混凝土施工标准（DL/T 5144 一也01）的规定，如表1F411032-1所示。2 .混凝土的粗骨料：粒径大于5mm的骨料。普通混

18、凝土常用卵石和碎石作粗骨料。水工混凝土所用的粗骨 料一般分为特大石（15080nmi或12080mll1）、大石（8040nlm）、中石（4020mm）、小石（205mm）四级。粗骨 料中杂质含量不得超过表1F411032-2的规定。3 .砂、石料的检验：应按产地或料场、品种、规格、批量取样进行检验。不符合质量标准的原材料，采 用技术处理措施使用时，应有审批手续。（七）混凝土的外加剂为了提高混凝土的性能、节约水泥、加快施工进度、降低工程造价，常在混凝土内参加少量的外加剂。根据混凝土外加剂应用技术标准（GB 50119-2022）,外加剂按其主要功能可分为四类：1.改善混凝土拌合物流变性能的外加

19、剂。包括减水剂、引气剂、泵送剂等。2.调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。包括速凝剂、早强剂、缓凝剂。3 .改善混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂等。4 .改善混凝土其他性能的外加剂。包括膨胀剂、防冻剂、防水剂和泵送剂等。（八）粉煤灰六、建筑钢材钢材在建筑结构中主要是承受拉力、压力、弯曲、冲击等外力作用，但是在施工中还经常对钢材进行冷 弯或 焊接等加工工艺。其中建筑钢材的力学性能主要有抗拉屈服强度、抗拉极限强度、伸长率、硬度和冲击 韧性等;工 艺性能有可焊性及冷弯性能。1 .抗拉屈服强度：指钢材在外力作用下开始产生塑性变形时的应力。2 .抗拉极限强度：指试件破坏前，应力-应变图上的最大

20、应力。3 .伸长率：指钢材拉断后，标距长度的伸长量与原标距长的比值。4 .硬度：指材料抵抗另一更硬物体压入其外表的能力。常用压痕的深度或压痕单位外表积上所受的压力作为 衡量指标。5 .冲击韧性：指材料抵抗冲击荷载作用的能力。用冲断试件时每单位面积上所消耗的功来表示。6 .可焊性：是用焊接的手段使焊头能牢固可靠且硬脆性小的性能。7 .冷弯性能：指钢材在常温下承受静力弯曲时所容许的变形能力。建筑钢材分为钢结构用钢材和钢筋混凝土用钢筋及钢丝。水工钢结构主要有钢闸门及压力钢管等。建筑 工 程所用的钢筋有热轧钢筋、冷拉钢筋、冷轧带肋钢筋及热处理钢筋四种。钢丝主要有不同规格的预应力混 凝土用 钢丝及钢绞线。