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1、一级建造师水利水电工程管理与实务精讲班第9讲：1F411020 水利水电工程设计（五）八、水工建筑物渗流分析【重要】主要内容：确定渗透压力；确定渗透坡降（或流速）；确定渗流量。对土石坝，还应确定浸润线的位置。（13、15考点）十、水工建筑物抗震设计水库的修建往往可以诱发地震。地震荷载包括：地震惯性力、水平向地震动水压力和地震动土压力等。基本烈度：指建筑物所在地区在今后一定时期内可能遭遇的最大地震烈度。设计烈度：抗震设计中实际采用的烈度。对于重要建筑物的设计烈度可在基本烈度的基础上提高1度。1F411024水利水电工程建筑材料的应用一、建筑材料的类型1.无机材料（1）无机非金属材料1)无机胶凝材
2、料气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，并保持或继续提高其强度，石灰、石膏与水玻璃等。只能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，保持并继续提高其强度，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：按形成条件不同分为岩浆岩（火成岩）、沉积岩（水成岩）、变质岩三大类；按颗粒大小分为土料、砂、石三类；按其开采加工程度的不同分为毛石、块石、粗料石、建筑板材等。（2）金属材料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
3、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。（5）土工合成材料:土工合成材料产品的原料主要有聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酯(PET)、聚酰胺(PA)、高密度聚乙烯( HDPE)、发泡聚苯乙倍(EPS)、聚氯乙烯(PVC)、低密度聚乙烯(LDPE)和线形低密度聚乙烯(LLDPE)等。根据土工合成材料应用技术规范GB/T 50290- 2014规定， 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。（18年修改）二、建筑材料的应用条件（一）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砂质黏土和壤土
4、，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 -4cms；黏料含量一般为10%30%。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。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%。也可采用碎石、卵石，不宜使用风化岩石。（二）土工合成材料（18年修改）土工合成材料在水利水电工程中的应用包括:1.防渗工程。土工合成材料用于防渗工程时，主要材料选取应符合下列要求: （1）一般情况下宜采用土工膜或复合土工膜；（2）承受较高拉力时，宜采用加筋复合土工膜;（3）地形复杂，土工膜焊接质量难以保证，要求隔渗层受损后易于自愈时，可
5、采用土工合成材料膨润土防渗垫; （4）道路工程可采用现场涂(喷)沥青的薄膜士工织物。2.反滤、排水工程。工程中需要反滤功能时，可采用无纺土工织物，或兼顾其他需要采用有纺土工织物;工程中需要排水功能时，可采用无纺土工织物( 利用其平面排水) ;需要排水能力较大时，可采用复合排水材料和结构(排水沟、排水管、软式排水管、缠绕式排水管或塑料排水带等)。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。士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
6、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）建筑石材要求有较好的耐水性、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； 2.水成岩：石灰岩，砂岩；3.变质岩：片麻岩，大理岩，石英岩。【提示】要掌握每种岩石的具体例子，此内容在二建考试中多次考到，可以选题题形式考查。（四）水泥1.通用硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于600min。2.水泥的适用范围：【重要】（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。（3）大体积建筑物内部的混凝土，应优先选用矿
7、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。3.水泥检验的要求：水泥应有生产厂家的出厂质量证明书以及28d强度证明书；4.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l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。【重要】【例题1单选】重力坝坝体内部混凝土采用粉煤灰硅酸盐水泥的主要目的是（ ）。A.提高强度B.减少水化热C.增加抗冻性D.提高抗碳化性【答案】B【解析】粉煤灰硅酸盐水泥水化放热较少。【例题2多选】下列用于水利工程施工的水泥，须按规定经过复
8、试并按复试结果使用的有（ ）。【2017】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【答案】ACDE【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，元出厂证明者；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。（五）水泥砂浆【重要】1.流动性：常用沉入度表示。沉入度大的砂浆，流动性好。2.保水性：保水性可用泌水率表示，工程上采用较多的是分层度这一指标。砂浆的分层度以12cm为宜。（15年考点）（六）水泥混凝土【重要
9、】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。（14年考点）1.和易性包括流动性、黏聚性、保水性三个方面。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：（1）抗压强度：根据抗压强度的大小将混凝土分为不同的强度等级。（2）抗拉强度：一般约为相应抗压强度的10%左右。有抗裂要求的结构，需对抗拉强度提出要求。测定方法有劈裂抗拉试验法及轴心抗拉试验法。3.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、Wl0、Wl2等，即表示混凝土能抵抗0.2、0.4、0.6、0.8、1
10、.0、1.2MPa的水压力而不渗水。（2）抗冻性是指混凝土在饱和状态下，经多次冻融循环作用而不严重降低强度（抗压强度下降不超过25%，质量损失不超过5%）的性能。抗冻等级分为：F50、F100、F150、F200、F250及F300等。【提示】水泥混凝土的技术指标是重点，掌握每个指标的关键内容，尤其对抗渗性和抗冻性，明确区分字母W、F的含义，会描述W、F后面的数字所代表的含义。【例题多选】反映水泥混凝土质量的主要技术指标有（ ）。A.安定性B.和易性C.压缩性D.耐久性E.强度【答案】BDE【解析】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。4.水工建筑物不同部位混凝土的要求（2
11、）上、下游水位变化区的坝体表层混凝土。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。（4）坝体内部混凝土。主要考虑低热、抗裂因素。5.混凝土的配合比（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。（3）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：水胶比、砂率、浆骨比。水灰比表示水与水泥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。【重要】6.骨料1）混凝土的细骨料粒径在0.165mm之间的骨料。按细
12、度模数FM分为粗砂（3.73.1）、中砂（3.02.3）、细砂（2.21.6）、特细砂（1.50.7）。2）混凝土的粗骨料（1）粒径大于5mm的骨料。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（15080mm或12080mm）、大石（8040mm）、中石（4020mm）、小石（205mm）四级。（2）粗骨料的最大粒径：不应超过钢筋净间距的2/3、构件断面最小边长的1/4、素混凝土板厚的1/2。对少筋或无筋混凝土结构，应选用较大的粗骨料粒径。（3）施工中，宜将粗骨料按粒径分成下列几种粒径组合：当最大粒径为40mm时，分成D20、D40两级；当最大粒径为80mm时，分成D20、D
13、40、D80三级；当最大粒径为150 (120) mm时，分成D20、D40、D80、D150 (D120)四级。7.混凝土的外加剂【重要】作用：提高混凝土的性能、节约水泥、加快施工进度、降低工程造价。（1）改善混凝土和易性的外加剂，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、阻锈剂、养护剂等。（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。8.粉煤灰1.按煤种分为F类和C类，F类是由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰；C类是由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰，其氧化钙含量一般大于10%。2.拌制混凝土和砂浆用粉煤灰分为三个等级：I级、级、级。3.普通硅酸盐水泥配置的重力坝内部碾压混凝土粉煤灰最大掺量可达65%，内部常态混凝土最大掺量可达50%。第 6 页/共 6 页