第5章_水工保護基礎知識_ 第1節(jié)常用建筑材料

1、系列課程,,油氣開采職業(yè)技能培訓,第五章 水工保護基礎知識,水工保護是管道管理的一項重要工作，其目的在于加強管道保護，確保管道長期、安全、穩(wěn)定地運行。 水工保護涉及防腐、保溫、土建等一系列專業(yè)技術領域，了解這些方面的知識是非常必要的。,指粒徑為0.1～3.Omm而未經(jīng)膠結(jié)的礦物和巖石碎屑，主要由石英、長石、巖石碎屑和少量重礦物組成。,油氣管道水工保護常用的建筑材料主要有：砂、石料、水泥、鋼筋、混凝土等。,第一節(jié) 常用建筑材料,

2、一、砂,按砂的產(chǎn)源不同可分為河砂、海砂和山砂三類。河砂長期經(jīng)受流水沖洗，顆粒形狀較圓，介于海砂和山砂之間，較潔凈，一般工程中大都采用河砂。 但有的地區(qū)離河砂產(chǎn)地較遠及受交通的制約，也采用山砂作為建筑材料。,(一)按砂的產(chǎn)源分類,由于山砂中_般都含泥、軟弱顆粒和雜質(zhì)，所以要嚴格控制山砂的質(zhì)量，一般山砂的含泥量不超過3％一5％。山砂使用前必須提交檢驗報告單，符合要求后方可使用。,砂的粗細程度可用砂的細度模數(shù)來劃分，見表I一5—1。表

3、1-5-1砂的細度模數(shù)分類,(二)按砂的細度模數(shù)分類,過粗盼砂易使混凝土拌和物產(chǎn)生分層、離析、泌水現(xiàn)象；過細的砂會使水泥用量增加，經(jīng)濟性不好，且干縮較大。 因此，砂不宜過粗，也不宜過細。在水工保護工程中，使用較多的為粗砂和中砂。,石頭是構成地殼的堅硬物質(zhì)，是由礦物集合而成的。 石的分類： (1)按形狀分為毛石、塊石、片石、料石、碎石、卵石等；,二、石,(2)按用途分為砌筑石、混凝土石。 管道水工保護設施砌

4、筑用石多采用塊石、片石、料石。塊石形狀大致方正，無鋒棱凸角，頂面及底面較為平整，其厚度不小于200ram，長及寬度不小于其厚度；片石形狀不受限制，但其厚度應不小于150ram。,砌筑所用的石料應為石質(zhì)一致、不易風化，且未風化、無裂紋的硬石；如有水銹應盡量清除，能粘緊砂漿時，方可應用。 石料的抗壓極限強度應符合設計規(guī)定，當設計未規(guī)定時，各種石料的抗壓極限應不低于下列數(shù)值：,(1)片石、塊石應不低于300kgf／7e

5、m2，o用于附屬工程的片石應不低于200kgf／’em2； (2)粗料石應不低于400kgf_／em2； (3)破冰體鑲面石應不低于300kgtVem2。,石料的抗壓極限強度由抗壓試驗確定，試驗時應以立方體試件(抗壓極限強度在500k驢’ em2以下時，邊長為100ram；抗壓極限強度為500～1000kgf／em2時，邊長為。70ram；抗壓極限強度為1000kgtVem2以上時，邊長為50mm)，浸水至飽和狀態(tài)下進行

6、。試件如有明顯的紋理(或?qū)永?時，其受壓方向應與紋理方向平行。,(4)嚴寒或寒冷地區(qū)使用的石料，應經(jīng)抗凍試驗合格后才能應用9。,水泥是一種水硬性膠凝材料，加入適量水后，成為塑性漿體，即能在空氣中硬化，又能在水中硬化，并能把砂、石等材料牢固地膠結(jié)在一起。,三、水泥,主要有硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽水泥六大品種，上述水泥可用于一般土木建筑工程。,(一)水泥的分類,1．按用途及

7、性能分類,1)通用水泥,主要有砌筑水泥、道路水泥、油井水泥等，用于某種專項工程。,2)專用水泥,3)特性水泥,主要有快硬硅酸鹽水泥、水工水泥、抗硫酸鹽水泥、膨脹水泥、自應力水泥，用于對混凝土某些性能有特殊要求的工程。,主要有硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥等。,2．按礦物組成分類,在管道水工保護工程中常用的水泥是通用水泥，其中應用最廣泛的是硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。選用什么樣的水泥

8、要根據(jù)工程的特點或所處的環(huán)境條件來確定。,(二)常用的幾種水泥的特性和適用范圍,特點：早期、后期強度高，耐腐蝕性差，水化熱大，抗碳化性好，抗凍性好，耐磨性好，耐熱性差。 適用范圍：硅酸鹽水泥優(yōu)先使用于高強度混凝土、早期強度要求高的混凝土、有耐磨要求的混凝土、嚴寒地區(qū)反復遭受凍融作用的混凝土、抗碳化性要求高的混凝土、摻混合材料的混凝土等。,1．硅酸鹽水泥,優(yōu)點：與硅酸鹽水泥相比早期強度稍低，后期強度高，抗凍性、耐磨性稍有下降，低

9、溫凝結(jié)時間有所延長，抗硫酸鹽侵蝕能力有所增強。適用范圍：適應性很強，無特殊要求的工程都可以使用。,2．普通硅酸鹽水泥,優(yōu)點：水化熱低，抗硫酸鹽侵蝕性好，蒸汽養(yǎng)護有較好的效果，耐熱性較普通硅酸鹽水泥高。 適用范圍：地面、地下、水中各種混凝土工程；高溫車間建筑。不適用于干濕交替的工程。,3．礦渣硅酸鹽水泥,優(yōu)點：保水性好、水化熱低、抗硫酸鹽侵蝕能力強。 適用范圍：地下、水下工程，大體積混凝土工程，一般工業(yè)與民用建筑。不宜用

10、于長期處于干燥環(huán)境中的混凝土工程。,4．火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥,水泥強度等級按規(guī)定齡期的抗壓強度和抗折強度來劃分，通用水泥的強度等級參見表表1-5-2水泥名稱及強度等級,(三)水泥強度等級,砌筑砂漿又分為水泥砂漿、混合砂漿和非水泥砂漿。 (1)水泥砂漿即水泥與砂子加水拌制成的砂漿。 (2)混合砂漿即由水泥、石灰或粘土按比例與砂子加水拌和在一起的砂漿。,四、砂漿,砂漿按用途分為砌筑砂漿和抹灰砂漿。,(一)砌筑砂漿,(3)非水泥

11、砂漿即用石灰或石灰加粘土與砂子加水拌制成的砂漿，稱為石灰砂漿或石灰粘土砂漿。 管道水工保護設施中用的砌筑砂漿通常為水泥砂漿。,抹灰砂漿也分為水泥砂漿、混合砂漿和非水泥砂漿，下面就其用途分別敘述如下： (I)水泥砂漿：根據(jù)設計要求，主要對砌筑的構筑物的表面進行水泥砂漿抹面或勾縫；,(二)抹灰砂漿,(2)混合砂漿：根據(jù)設計要求，主要用于房屋墻面的抹灰； (3)非水泥漿：即用石灰加麻刀等纖維材料拌制而成，適用于房屋的墻

12、面或頂棚的抹面。 管道水工保護設施常用抹面的砂漿為水泥砂漿。,(1)砌石工程所用水泥砂漿的強度等級應按設計規(guī)定辦理，如設計未作規(guī)定時，主要結(jié)構不得低于M10，次要結(jié)構不得低于M5。砂漿抗壓強度以7.07cm邊長的正立方體試件，在標準條件下養(yǎng)護28d的抗壓強度表示。砂漿必須具有適度的和易性和流動性，以保證砌石灰縫充分填滿和壓實。,(三)水泥砂漿的強度等級及配比,零星次要工程所用的砂漿可用手捏成小團，松手后不松散，但也以不能從灰刀上

13、流下為好。 重大工程砂漿成分配合比應通過試驗確定。,(2)一般情況下每立方米水泥砂漿材料用量參見表1—5—3(引用JGJ 98—2000《砌筑砂漿配合比設計規(guī)程》)。表1—5—3每立方米水泥砂漿材料用量,注：1．此表水泥強度等級為32．5級，大于32．5級水泥用量宜取下限； 2．根據(jù)施工水平合理選擇水泥用量； 3．當采用細砂或粗砂時，用水量分別取上限或下限； 4．稠度小于70rnm時，用水量可小于

14、下限； 5．施工現(xiàn)場氣候炎熱或干燥，可酌量增加用水量。,(3)小型工程水泥砂漿體積配合比(水泥：砂)參見表1—5—4。 表1—5—4小型工程水泥砂漿體積配合比參考表注：本表使用中砂。使用細砂時應酌量減砂；使用粗砂時可酌量加砂。本表適用于管道水工保護工程量較小或日常一般維修時使用。,(4)砌石面勾縫的操作和要求。 石砌體完成后，一般都要對砌體進行勾縫，保證砌體灰縫飽滿牢固，外觀整潔美觀，具體要求參見表1—5—

15、5。,表1—5—5砌石面勾縫操作程序及要求,在完成砌體后，根據(jù)要求對砌體進行抹面，包括日常對砌體的抹面維修，具體要求詳見表1—5—6。表1—5-6水泥砂漿抹面操作程序及要求,(四)抹面砂漿,用普通碳素鋼或低合金鋼加熱鋼坯軋成的條形鋼材，是土木工程中使用量最大的鋼材品種之一。熱軋鋼筋按強度等級分為I～Ⅳ四個級別。,五、鋼筋,鋼筋主要用于鋼筋混凝土結(jié)構中，目前普遍使用的有熱軋鋼筋、冷拉鋼筋、熱處理鋼筋等品種。,(一)熱軋鋼筋,一般，I級鋼

16、筋用鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼或沸騰的A，普通碳素鋼乙類鋼軋成，具有塑韌性好、便于彎折成型、容易焊接等特性，強度代號為RL235。1I～Ⅳ級鋼筋用低合金的鎮(zhèn)靜鋼或半鎮(zhèn)靜鋼(僅用于1I級鋼筋)軋成，鋼筋表面一律帶有兩條縱肋和沿長度方向均勻分布的橫肋，以加強與混凝土之間的粘結(jié)性能，強度代號為RL335，Pd_,400，RL540。,熱軋鋼筋的技術性能應符合表1—5-7(見GB 13013--1991((鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋》和GB 1499--1

17、991(鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》)的規(guī)定。,將I～Ⅳ級熱軋鋼筋，在常溫下，拉伸至超過屈服點但不超過抗拉強度的某一應力，然后卸荷，即制成了冷拉鋼筋。冷拉可使鋼筋的屈服點提高17％～27％，伸長率降低，鋼筋變得硬脆，冷拉時效后強度仍有提高。實際操作中，可將冷拉、除銹j調(diào)直、切斷合并為一道工序，即簡化了程序，提高了勞動效率，既可以節(jié)約鋼材，又可制作預應力鋼筋。,(二)冷拉鋼筋,冷拉設備簡單，易于操作，是鋼筋冷加工的常用方法之一。根據(jù)GB 5

18、0204—1992《鋼筋混凝土結(jié)構工程施工驗收規(guī)范》，其技術性能應符合表1—5—8的要求。,2-表中冷拉鋼筋的屈服強度值，系GB 50010—2002《混凝土結(jié)構設計規(guī)范》中冷拉鋼筋強度標準值； 3·鋼筋直徑大于25mm的冷拉Ⅲ級、Ⅳ級鋼筋，冷彎彎曲直徑應增加ld。,熱處理鋼筋是鋼廠將熱軋的中碳低合金螺紋鋼筋經(jīng)淬火高溫回火調(diào)質(zhì)處理而成的。其特點是塑性降低不大，但強度提高很多，綜合性比較理想。,(三)熱處理鋼筋,熱處理鋼筋