水利水电工程建筑材料复习提纲

水利水电工程建筑材料掌握建筑材料的类型和特性一、建筑材料的分类建筑材料的分类方法很多，常按材料的化学成分、来源、功能用途进行分类。(一)建筑材料按材料的化学成分分类1．无机材料（1）金属材料。包括黑色金属，如合金钢、碳钢、铁等;有色金属，如铝、锌等及其合金.（2)非金属材料。如天然石材、烧土制品、玻璃及其制品、水泥、石灰、混凝土、砂浆等。2.有机材料（1)植物材料。如木材、竹材、植物纤维及其制品等。(2)合成高分子材料。如塑料、涂料、胶粘剂等。（3）沥青材料。如石油沥青及煤沥青、沥青制品。3.复合材料复合材料是指两种或两种以上不同性质的材料经适当组合为一体的材料。复合材料可以克服单一材料的弱点，发挥其综合特性。以下介绍几种常用的复合材料。(1)无机非金属材料与有机材料复合。如玻璃纤维增强塑料、聚合物混凝土、沥青混凝土、水泥刨花板等。(2)金属材料与非金属材料复合。如钢筋混凝土、钢丝网棍凝土、塑铝混凝土等。(3)其他复合材料。如水泥石棉制品、不锈钢包覆钢板、人造大理石、人造花岗岩等。(二)建筑材料按其材料来源分类1.天然建筑材料。如常用的土料、砂石料、木材等。2.人工材料。如石灰、水泥、金属材料、土工合成材料、高分子聚合物等。(三)建筑材料按其功能用途分类1.结构材料。如混凝土、型钢、木材等，2.防水材料。如防水砂浆、防水混凝土、紫铜止水片、膨胀水泥防水混凝土等。3.胶凝材料。如石膏、石灰、水玻璃、水泥、沥青等。4.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。5.防护材料。如钢材覆面、码头护木等。6.隔热保温材料。如石棉板、矿渣棉、泡沫混凝土、泡沫玻璃、纤维板等。二、建筑材料的基本性质(一)表观密度和堆积密度1.表观密度，是指材料在自然状态下，单位体积的质量。材料在自然状态下的体积是指包含材料内部孔隙在内的表观体积。当材料内部的孔隙内含有水分不同时，其质量和体积均将有所变化，故测定表观密度时，应注明含水率。在烘干状态下的表观密度，称为干表观密度。2.堆积密度。是指粉状、颗粒状或纤维状材料在堆积状态下，单位体积的质量。材料在堆积状态下的体积不但包括材料的表观体积，而且还包括颗粒间的空隙体积。其值的大小与材料颗粒的表观密度、堆积的密实程度、材料的含水状态有关。(二)密实度和孔隙率1.密实度。是指材料体积内被固体物质所充实的程度。其值为材料在绝对密实状态下的体积与在自然状态下的体积的百分比。2.孔隙率。是指材料中孔隙体积所占的百分比。建筑材料的许多工程性质，如强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性、吸声性等都与材料的致密程度有关。(块状材料)(三)填充率与空隙率1.填充率。是指粉状或颗粒状材料在某堆积体积内，被其颗粒填充的程度。2.空隙率。是指粉状或颗粒状材料在某堆积体积内，颗粒之间的空隙体积所占的比例。(四)与水有关的性质1.亲水性与憎水性。材料与水接触时，根据其是否能被水润湿，分为亲水性和憎水性材料两大类。亲水性材料包括砖、混凝土等;憎水性材料如沥青等。2.吸水性。材料在水中吸收水分的性质称为吸水性。吸水性的大小用吸水率表示。吸水率有质量吸水率和体积吸水率之分。质量吸水率是指材料吸人水的质量与材料干燥质量的百分比;体积吸水率是指材料吸水饱和时吸收水分的体积占干燥材料自然体积之比值。3，吸湿性。材料在潮湿的空气中吸收空气中水分的性质称为吸湿性。吸湿性的大小用含水率表示。材料含水后，可使材料的质量增加，强度降低，绝热性能下降，抗冻性能变差，有时还会发生明显的体积膨胀。4.耐水性。材料长期在饱和水作用下不破坏，其强度也不显著降低的性质称为耐水性。.但材料因含水会减弱其内部的结合力，因此其强度都会有不同程度的降低。5.抗渗性。材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性(或称不透水性)，用渗透系数K表示，K值越大，表示其抗渗性能越差;对于混凝土和砂浆材料，其抗渗性常用抗渗等级W表示，如材料的抗渗等级为W4,W10，分别表示试件抵抗静水水压力的能力为0.4MPa和1Mpa。6．抗冻性。材料在饱和水的作用下，能经受多次冻融循环的作用而不破坏，强度不显著降低，且其质量也不显著减小的性质称为抗冻性。用抗冻等级F表示，如F25,F50,分别表示材料抵抗25次、50次冻融循环，而强度损失未超过规定值。抗冻性常是评价材料耐久性的重要指标。(五)材料的耐久性在使用过程中，材料受各种内外因素或腐蚀介质的作用而不破坏，保持其原有性能的性质，称为材料耐久性。材料耐久性是一项综合性质，一般包括抗渗性、抗冻性、耐化学腐蚀性、耐磨性、抗老化性等。掌握混凝土的分类和质量要求（W水、C水泥、S沙子、G石子）所谓混凝土指的是由胶凝材料与骨料（SG），按照适当的比例配合，加水拌合成混合物，经凝结硬化而形成的较坚硬的固体材料。一、混凝土骨料的分类和质量要求在混凝土中的砂、石起骨架作用，故称为骨料。其中砂称为细骨料，其粒径在0.15~4.75mm之间;石称为粗骨料，其粒径大于4.75mm。(一)细骨料1.砂的分类(1)砂按其产源不同可分为河砂、湖砂、海砂和山砂。工程一般采用河砂作细骨料。(2)砂按技术要求分为I类、II类、III类。I类宜用于强度等级大于C60的混凝土;II类宜用于强度等级为C30~C60及有抗冻、抗渗或其他要求的混凝土;III类宜用于强度等级小于C30的混凝土和砂浆配制。(3)砂按粗细程度不同可分为粗砂、中砂和细砂。2.砂的主要质量要求(1)有害杂质。配制混凝土用砂要求洁净，不含杂质，且砂中云母、硫化物、硫酸盐、氯盐和有机杂质等的含量应符合规范规定。(2)砂的颗粒级配和粗细程度。砂的颗粒级配和粗细程度常用筛分析的方法进行测定。用级配区表示砂的颗粒级配，用细度模数表示砂的粗细程度。筛分析的方法是用一套孔径为9.5mm,4.75mm,2.36mm,1.18mm,0.6mm,0.3mm,0.15mm的标准筛(方孔筛)。将500g的干砂试样由粗到细依次过筛、然后称量留在各筛上的砂量(不包括孔径为9.5mm筛)，并计算出各筛上的筛余量占砂样总质量的百分率a1、a2、a3、a4、a5、a6及累计筛余百分率A1、A2、A3、A4、A5、A6，则:砂的粗细程度用细度模数(Mx)为:砂的粗细程度用细度模数(Mx)表示，从越大，表示砂越粗。从在3.7~3.1之间为粗砂，Mx在3.0~2.3之间为中砂，Mx在2.2~1.6之间为细砂，Mx在1.5~0.7之间为特细砂。(3)砂的坚固性。是指砂在自然风化和其他外界物理化学因素作用下抵抗破裂的能力。(二)粗骨料1.粗骨料的分类普通混凝土常用的粗骨料有碎石和卵石(砾石)。碎石是由天然岩石或大卵石经破碎、筛分而得的粒径大于4.75mm的岩石颗粒。卵石是由天然岩石经自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的粒径大于4.75mm的岩石颗粒，按其产源可分为河卵石、海卵石、山卵石等几种。按卵石、碎石的技术要求分为I类、II类、III类。I类宜用于强度等级大于C60的棍凝土;II类宜用于强度等级为C30~C60及抗冻、抗渗或有其他要求的混凝土，III类宜用于强度等级小于C30的混凝土。2.粗骨料的主要质量要求(碎石：强度好；卵石：和易性好)(1)有害杂质。粗骨料中常含有一些有害杂质，如勃土、淤泥、细屑、硫酸盐、硫化物和有机杂质。它们的危害作用与在细骨料中相同。其含量应符合规范规定。(2)颗粒形状及表面特征。粗骨料的颗粒形状及表面特征会影响其对水泥的粘结性和混凝土的和易性。碎石有棱角、表面粗糙，具有吸收水泥浆的孔隙特性，与水泥的粘结性较好;卵石多为圆形，表面光滑且少棱角，与水泥的粘结性较差，但混凝土拌合物的工作性较好。针、片状颗粒不仅在受力时容易折断，影响混凝土的强度，而且其架空作用会增大骨料的空隙率，使混凝土拌合物的工作性变差。针、片状颗粒含量应符合规范规定。(3)最大粒径及颗粒级配。粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。当骨料用量一定时，其比表面积随着粒径的增大而减小。粒径越大，保证一定厚度润滑层所需的水泥浆或砂浆的用量就少，可节省水泥用量。因此，粗骨料的最大粒径应在条件许可的情况下，尽量选大些。但对于普通配合比的结构混凝土，尤其是高强混凝土，骨料粒径最好不大于40mm。粗骨料的最大粒径还受结构形式、配筋疏密及施工条件的限制。(4)骨料的强度.为保证混凝土强度的要求，粗骨料都必须是质地坚实、具有足够的强度。碎石或卵石的强度可采用岩石立方体强度和压碎指标两种方法来检验。压碎指标表示粗骨料抵抗受压破坏的能力，其值越小，表示抵抗压碎的能力越强。(5)骨料体积稳定性。体积稳定性是指骨料因干湿或冻融交替等作用不致引起体积变化而导致混凝土破坏的性质。可用硫酸钠溶液浸渍法来检验其坚固性。(6)骨料的含水状态.骨料的含水状态可分为干燥状态、气干状态、饱和面干状态和湿润状态等四种。计算普通混凝土配合比时，一般以干燥状态的骨料为基准，而大型水利工程常以饱和面干状态的骨料为基准。二、混凝土的分类和质量要求(一)混凝土的分类根据不同的分类条件混凝土可分为:1.按所用胶凝材料的不同可分为石膏混凝土、水泥混凝土、沥青混凝土及树脂混凝土等。2.按所用骨料的不同可分为矿渣混凝土、碎石混凝土及卵石混凝土等。3.按表观密度的大小可分为重混凝土(干表观密度大于2800kg/m3)、普通混凝土(干表观密度在2000~2800kg/m3之间)及轻混凝土(干表观密度小于2000kg/m3)。重混凝土可用作防辐射材料;普通混凝土广泛应用于各种建筑工程中;轻混凝土分为轻骨料混凝土、多孔混凝土及大孔混凝土，常用作保温隔热材料。4.按使用功能的不同可分为结构混凝土、水工混凝土、道路混凝土及特种混凝土等。5.按施工方法不同可分为普通浇筑混凝土、离心成型混凝土、喷射混凝土及泵送混凝土等。6.按配筋情况不同可分为素混凝土、钢筋混凝土、纤维混凝土、钢丝混凝土及预应力混凝土等。(二)混凝土的主要质量要求水泥混凝土的主要质量要求。1.和易性和易性是指混凝土拌合物在一定施工条件下，便于操作并能获得质量均匀而密实的混凝土的性能。和易性良好的混凝土在施工操作过程中应具有流动性好、不易产生分层离析或泌水现象等性能。和易性是一项综合性指标，包括流动性、黏聚性及保水性三个方面的含义。流动性是指新拌混凝土在自重或机械振捣力的作用下，能产生流动并均匀密实地充满模板的性能。黏聚性是指混凝土拌合物中各种组成材料之间有较好的黏聚力，在运输和浇筑过程中，不致产生分层离析，使混凝土保持整体均匀的性能。黏聚性差的拌合物中水泥浆或砂浆与石子易分离，混凝土硬化后会出现蜂窝、麻面、空洞等不密实现象。保水性是指混凝土拌合物保持水分，不易产生泌水的性能。(1)和易性的指标及测定方法一般常用坍落度定量地表示拌合物流动性的大小。根据经验，通过对试验或现场的观察，定性地判断或评定混凝土拌合物粘聚性及保水性。坍落度的测定是将混凝土拌合物按规定的方法装人标准截头圆锥筒内，将筒垂直提起后，拌合物在自身质量作用下会产生坍落现象，坍落的高度(以mm计)称为坍落度。坍落度越大，表明流动性越大。按坍落度大小，将混凝土拌合物分为:低塑性混凝土(坍落度为10~40mm)、塑性混凝土(坍落度为50~90mm)、流动性混凝土(坍落度为100~150mm)、大流动性混凝土(坍落度)160mm)。在测定坍落度的同时，应检查混凝土的黏聚性及保水性。黏聚性的检查方法是用捣棒在已坍落的拌合物锥体一侧轻打，若轻打时锥体渐渐下沉，表示黏聚性良好;如果锥体突然倒塌、部分崩裂或发生石子离析，则表示黏聚性不好。保水性以混凝土拌合物中稀浆析出的程度评定，提起坍落度筒后，如有较多稀浆从底部析出，拌合物锥体因失浆而骨料外露，表示拌合物的保水性不好。如提起坍落筒后，无稀浆析出或仅有少量稀浆在底部析出，混凝土锥体含浆饱满，则表示混凝土拌合物保水性良好。对于干硬性混凝土拌合物(坍落度小于l0mm)，采用维勃稠度(VB)作为其和易性指标。(2)影响混凝土拌合物和易性的因素影响拌合物和易性的因素很多，主要有水泥浆含量、水泥浆的稀稠、含砂率的大小、原材料的种类以及外加剂等