【礦業(yè)實(shí)務(wù)】顧士東課件 03-第2章 礦業(yè)工程材料

第2章礦業(yè)工程材料第2章礦業(yè)工程材料2.1混凝土材料2.2金屬材料第2章考點(diǎn)目錄考點(diǎn)1：水泥水硬性分類特點(diǎn)：區(qū)分考點(diǎn)2：水泥的性能指標(biāo)考點(diǎn)3：水泥品種選用考點(diǎn)4：混凝土的基本組成考點(diǎn)6：提高混凝土性能的方法考點(diǎn)5：混凝土的強(qiáng)度及配合比2.3其他工程材料考點(diǎn)5：混凝土的性能第2章礦業(yè)工程材料2.1混凝土材料2.2金屬材料第2章考點(diǎn)目錄考點(diǎn)3：鋼筋代換考點(diǎn)2：常用鋼材加工方法2.3其他工程材料考點(diǎn)1：礦山專用鋼材考點(diǎn)4：錨索考點(diǎn)5：提升和懸吊鋼絲繩第2章礦業(yè)工程材料2.1混凝土材料2.2金屬材料第2章考點(diǎn)目錄考點(diǎn)2：氣硬性材料2.3其他工程材料考點(diǎn)1：防治水工程材料考點(diǎn)1：水泥水硬性分類特點(diǎn)按其主要水硬性物質(zhì)名稱分類（1）硅酸鹽水泥：以硅酸鹽為主要成分（2）鋁酸鹽水泥：快硬、早強(qiáng)，用于抗腐蝕、抗凍等（3）硫鋁酸鹽水泥：早強(qiáng)、自由膨脹較小的特點(diǎn)（4）鐵鋁酸鹽水泥：凝結(jié)速度快、早期強(qiáng)度高的特點(diǎn)，其抗凍性、耐腐蝕性和耐磨性也較好，常用于搶修工程。（5）氟鋁酸鹽水泥：水化熱大，且放熱量集中，具有長(zhǎng)期強(qiáng)度穩(wěn)定、低溫硬化性能好的特點(diǎn)。（6）以火山灰或潛在水硬性材主要組分的水泥?？键c(diǎn)2：水泥的性能指標(biāo)1）細(xì)度：水泥顆粒粒徑愈細(xì)，水化越快，其早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度都較高。2）凝結(jié)時(shí)間：水泥初凝時(shí)間不宜過(guò)短；終凝時(shí)間不宜太長(zhǎng)。六大常用水泥初凝時(shí)間不得早于45min，硅酸鹽終凝時(shí)間不得長(zhǎng)于6.5h，其他五類不得長(zhǎng)于10h；初凝時(shí)間過(guò)短屬于廢品；終凝時(shí)間太長(zhǎng)屬于不合格品。3）體積安定性：體積安定性不合格的水泥屬于廢品。4）強(qiáng)度：42.5級(jí)水泥的28d抗壓強(qiáng)度應(yīng)不小于42.5MPa。5）水化熱：水化熱對(duì)冬期混凝土施工則是有益的，考點(diǎn)3：水泥品種選用表2.1-3水泥品種使用條件表考點(diǎn)3：水泥品種選用

硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥火山灰硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥考點(diǎn)3：水泥品種選用幾點(diǎn)規(guī)律：1.硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥的性能、適用范圍和不適用工程基本一致。主要不適合大體積、受化學(xué)、海水侵蝕工程。2.礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥三者性能、適用范圍和不適用工程相同點(diǎn)較多。3.礦渣硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥的抗碳化能力差，但只有粉煤灰硅酸鹽水泥明確了不適用抗碳化要求的工程考點(diǎn)3：水泥品種選用4.硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥的性能、適用范圍和不適用工程；與礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥三者性能、適用范圍和不適用工程相反點(diǎn)很多，但都適用配置建筑砂漿。5.只有火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥明確不適用干燥環(huán)境的混凝土和耐磨性要求的工程。考點(diǎn)4：混凝土的基本組成（1）骨料：配制混凝土?xí)r宜優(yōu)先選用Ⅱ區(qū)砂。①Ⅱ區(qū)砂宜用于強(qiáng)度等級(jí)C30～C60及有抗凍、抗?jié)B或其他要求的混凝土；②I區(qū)砂宜用于強(qiáng)度等級(jí)大于C60的混凝土；③Ⅲ區(qū)砂宜用于強(qiáng)度等級(jí)小于C30的混凝土和建筑砂漿。④對(duì)于泵送混凝土用砂，宜選用中砂?；炷劣玫乃槭蚵咽渥畲箢w粒粒徑不得超過(guò)構(gòu)件截面最小尺寸的1/4,且不得超過(guò)鋼筋最小凈間距的3/4；泵送混凝土用碎石的最大粒徑不應(yīng)大于輸送管內(nèi)徑的1/3,卵石的最大粒徑不應(yīng)大于輸送管內(nèi)徑的2/5。考點(diǎn)4：混凝土的基本組成（2）水：符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的生活飲用水是最常用的混凝土拌和水，可直接用于拌制、養(yǎng)護(hù)各種混凝土。海水可用于拌制素混凝土，但不得用于拌制鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土。有飾面要求的混凝土也不應(yīng)用海水拌制。（3）礦物摻合料：以氧化硅、氧化鋁為主要成分，摻量不小于5%。（4）外加劑：摻量一般不超過(guò)水泥質(zhì)量5%，以水泥重量的百分率表示考點(diǎn)5：混凝土的性能包括和易性、混凝土強(qiáng)度、變形及耐久性等。和易性包括混凝土的流動(dòng)性、黏聚性和保水性。影響和易性的主要因素有水泥品種、水灰比、水泥和水的用量、砂率等混凝土的強(qiáng)度是指混凝土的抗壓強(qiáng)度，是按照其立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定的?；炷恋淖冃畏譃榉呛奢d作用下和荷載作用下兩種，荷載作用下的變形包括彈性變形和塑性變形?？键c(diǎn)6：混凝土的強(qiáng)度及配合比1）混凝土的強(qiáng)度：混凝土的強(qiáng)度等級(jí)是在一定養(yǎng)護(hù)條件下的28d立方體抗壓強(qiáng)度值確定的?；炷翉?qiáng)度等級(jí)采用符號(hào)C與立方體抗壓強(qiáng)度表示。例如：C40表示混凝土立方體抗壓強(qiáng)度40MPa。配合比常用的表示方法有兩種：一種是以1m3混凝土中各組成材料的質(zhì)量表示，如水泥336kg、砂654kg、石子1215kg、水190kg；另一種方法是以水泥為基數(shù)1，用各項(xiàng)材料相互間的質(zhì)量比來(lái)表示。將上述配合比換算成水泥：砂子：石子：水，即是1：1.95：3.52：0.58?？键c(diǎn)6：混凝土的強(qiáng)度及配合比設(shè)試驗(yàn)室配合比為：水泥：水：砂子：石子=1：x：y：z，現(xiàn)場(chǎng)砂子含水率為m，石子含水率為n，則施工配合比調(diào)整為：1：（x-y·m-z·n）：y·（1+m）：z·（1+n）。（新增）考點(diǎn)7：提高混凝土性能的方法提高混凝土性能包括強(qiáng)度、變形和耐久性幾個(gè)方面。通用措施：（1）提高水泥強(qiáng)度等級(jí)；（2）盡量降低水膠比或適當(dāng)水灰比；（3）加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，保證有適宜的溫度和較高的濕度，也可采用濕熱處理（蒸汽養(yǎng)護(hù)）來(lái)提高早期強(qiáng)度；（4）加強(qiáng)攪拌和振搗成型；（5）采用級(jí)配好且干凈的砂、石骨料，并選用粒徑適中的砂、石骨料；2.2金屬材料考點(diǎn)1：礦山專用鋼材常用的還有礦用工字鋼、礦用特殊型鋼（U型鋼）、輕軌等。礦用工字鋼是專門(mén)設(shè)計(jì)的翼緣寬、小高度、厚腹板的工字鋼，它的幾何特性既適于作梁，也適于作柱腿。U型鋼可以制作具有可縮性的支架，豎向抗彎能力與橫向抗彎能力強(qiáng)，橫向穩(wěn)定性較好。輕便鋼軌是專為井下1～3t礦車運(yùn)輸提供的，也可在巷道支護(hù)中用于制作輕型支架，但承載性能較差?？键c(diǎn)2：常用鋼材加工方法鋼材的加工包括鋼材的冷加工強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化、熱處理和焊接等幾種方法。1）冷加工強(qiáng)化是將建筑鋼材在常溫下進(jìn)行冷拉、冷拔和冷軋，提高其屈服強(qiáng)度，相應(yīng)降低了塑性和韌性。2）時(shí)效強(qiáng)化是指鋼材經(jīng)冷加工后，屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸提高，塑性和韌性逐漸降低的現(xiàn)象。3）熱處理的方法有退火、正火、淬火和回火。4）焊接方法主要用于鋼筋。鋼筋的焊接方法有電阻電焊、閃光對(duì)焊、電弧焊、電渣壓力焊、氣壓焊、預(yù)埋件埋弧焊等。考點(diǎn)3：鋼筋代換（1）當(dāng)鋼筋的品種、級(jí)別或規(guī)格需要變更時(shí)，應(yīng)辦理設(shè)計(jì)變更文件。代換鋼筋，應(yīng)征得設(shè)計(jì)單位同意。（2）鋼筋代換可參照的原則有：當(dāng)構(gòu)件受強(qiáng)度控制時(shí)，鋼筋可按強(qiáng)度相等的原則進(jìn)行代換（等強(qiáng)度代換）；當(dāng)構(gòu)件按最小配筋率配筋時(shí)，鋼筋可按面積相等的原則進(jìn)行代換（等面積代換）。有抗震要求的框架結(jié)構(gòu)，不宜以強(qiáng)度較高的鋼筋代換原設(shè)計(jì)中的鋼筋。考點(diǎn)4：錨索

錨索結(jié)構(gòu)一般由內(nèi)錨頭、錨索體和外錨頭三部分共同組成。內(nèi)錨頭提供預(yù)應(yīng)力，分為砂漿膠結(jié)和樹(shù)脂膠結(jié)兩類膠結(jié)。錨索體，是張拉力的承受者，通過(guò)對(duì)錨索體的張拉來(lái)提供預(yù)應(yīng)力，錨索體由高強(qiáng)度鋼筋、鋼絞線或螺紋鋼筋構(gòu)成。鋼絞線由熱處理的優(yōu)質(zhì)碳素鋼經(jīng)冷拔制成鋼絲然后絞合構(gòu)成，鋼筋的單根直徑相對(duì)粗，抗腐蝕能力強(qiáng)，但強(qiáng)度相對(duì)低?？键c(diǎn)5：提升和懸吊鋼絲繩1）按鋼絲機(jī)械特性分類：有特級(jí)、I級(jí)和Ⅱ級(jí)鋼絲繩。特級(jí)的鋼絲繩韌性最好，用于提升人員。2）按鋼絲斷面分類：有圓形、異形鋼絲繩。異形鋼絲繩用不規(guī)則鋼絲構(gòu)成密封結(jié)構(gòu)，具有抗彎、抗扭及耐磨性能好的特點(diǎn)，可用作鋼絲繩罐道等。4）按鋼絲繩斷面形狀分類：扁形鋼絲繩不扭轉(zhuǎn)打結(jié)，作為摩擦輪提升的尾繩。5）按旋捻方向分類：有順捻、交互捻、混合捻。順捻時(shí)較柔軟，受力條件好，常用于提升和運(yùn)輸。交互捻的剛性大，不易發(fā)散，多用于起重及需要摘掛鉤的斜井提升。2.3其他工程材料考點(diǎn)1：防治水工程材料1）普通硅酸鹽水泥：注漿宜采用，強(qiáng)度不宜低于42.5。2）超細(xì)水泥：用于加固地層、填充裂隙和密封水源。特點(diǎn)：（1）高度精細(xì)：（2）強(qiáng)度和耐久性。（3）較低的收縮性。3）黏土：黏土的細(xì)度比水泥細(xì)，可注性優(yōu)于水泥。4）水玻璃：模數(shù)越大，二氧化硅含量越高，凝膠時(shí)間短，結(jié)石體強(qiáng)度高，模數(shù)過(guò)大過(guò)小都對(duì)注漿不利。水玻璃一般不單獨(dú)作為注漿材料使用。環(huán)氧樹(shù)脂：粘結(jié)性能和抗?jié)B性能好，能夠牢固粘結(jié)土壤和巖石，填充和封堵裂縫、空隙，提高地質(zhì)體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性?？键c(diǎn)2：氣硬性材料1）石膏：具有良好的裝飾性和抗火性，建筑石膏不宜用于潮濕和溫度過(guò)高的環(huán)境。2）石灰：用來(lái)配制建筑砂漿可提高砂漿和易性，不宜用于潮濕環(huán)境或有水的環(huán)境中。3）水玻璃：注漿堵水和巖土體加固。在空氣中硬化較慢。水玻璃具有良好的粘結(jié)性能和很強(qiáng)的耐酸腐蝕性第2章礦業(yè)工程材料2.1混凝土材料2.2金屬材料第2章考點(diǎn)小結(jié)考點(diǎn)1：水泥水硬性分類特點(diǎn)：區(qū)分考點(diǎn)2：水泥的性能指標(biāo)考點(diǎn)3：水泥品種選用考點(diǎn)4：混凝土的基本組成考點(diǎn)6：提高混凝土性能的方法考點(diǎn)5：混凝土的強(qiáng)度及配合比2.3其他工程材料