第2章 矿业工程材料

二建矿业实务第二章，这一章节详细阐述了在矿业工程中常用的各类材料及其特性和应用。以下是对该章节内容的概述。

第2章 矿业工程材料

• 2.1 混凝土材料
  • （1）水泥品种
    • 通用水泥（6种）：硅酸盐水泥、普通、矿渣、火山灰质、粉煤灰和复合硅酸盐水泥。
      • 硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥： 水化热大，不宜用于大体积混凝土工程； 耐腐蚀较差，不宜用于受化学及海水侵蚀的工程； 抗冻性较好；早期强度较高。 其他四种水泥与上述特性相反。
    • 专用水泥：油井水泥、道路水泥等（从用途上来说）
    • 特种水泥：快硬水泥、低热水泥、膨胀水泥等（从性质上来说）
  • （2）水泥性能指标 --“强体吸水凝”
    • 细度： a.硅酸盐水泥细度采用透气式比表面积仪检测，要求其比表面积大于300m2/kg； b.其他5类通用水泥采用筛析法检测，要求80μm标准筛筛余量不得超过10%（即筛上量不超过10%）。
    • 凝结时间： a.初凝不宜过短（防止上层还未浇筑完毕，下层已经凝结），终凝不宜过长； b.六大类硅酸盐水泥初凝时间不得短于45min； c.硅酸盐水泥终凝时间不得长于6.5h，其他不得长于10h。
    • 体积安定性： a.水泥体积安定性不良：龟裂、弯曲、松脆和崩溃； b.原因：水泥中含有过梁的游离石灰、氧化镁或三氧化硫； c.体积安定性不合格属于废品。
    • 强度： a.按照标准试验和标准养护后所测得的强度，分为抗压、抗折和抗拉强度三种。 b.42.5级水泥表示28d抗压强度应不小于42.5MPa.
    • 水化热：对冬期施工有利
  • （3）混凝土
    • 混凝土由水泥、骨料、水和外加剂（非必须）组成。
    • 混凝土强度： a.包括混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂强度和与钢筋的粘结强度；混凝土强度等级指立方体抗压强度值； b.影响强度的因素：材料组成、施工方法、养护条件、实验条件等。 c.提高强度的措施：从影响因素入手。 d.保证强度的养护措施：保湿养护可采用洒水、覆盖、喷涂养护剂等方式； e.养护时间：硅酸盐、普通硅酸盐和矿渣硅酸盐水泥配制的混凝土，不应小于7天；其他情况的混凝土，均为不应小于14d。
    • 改善混凝土性能的方法：减少水胶比、减少水泥用量、添加外加剂、正确的施工和养护方法等。
• 2.2 金属材料
  • （1）建筑钢材的性能及其应用
    • 建筑钢材的缺点：耐腐蚀性差，耐热但不耐火，保温效果差，易产生扭曲，特有的冷桥问题。
    • 建筑钢材的主要力学性能： a.抗拉性能是反映钢材品质的最基本技术指标，包括强度（分为屈服强度和极限强度。）、弹性模量、伸长率等，一般通过拉伸试验获得。 弹性变形--屈服强度--塑性变形--极限强度 b.冲击韧性：指钢材抵抗冲击荷载的能力 c.疲劳强度：一般而言，钢材的抗拉强度越高，疲劳极限越高。 d.硬度：测定钢材硬度的方法有四种--布氏硬度法、洛氏硬度法、维氏硬度法和硝氏硬度法（布洛维硝四种）
    • 矿业特种钢材：主要为矿用工字钢、矿用特殊型钢（U型钢）、轻轨等
    • 常用钢材加工方法： a.冷加工强化：指将建筑钢材在常温下进行冷拉、冷拔和冷轧，提高其屈服强度，相应降低了塑性和韧性。 b.时效强化：指钢材经冷加工后，屈服强度和极限强度随着时间的延长而逐渐提高，塑性和韧性逐渐降低的现象。
  • （2）金属材料制品及其应用
    • 矿业工程常用的金属材料制品主要是钢索和钢丝绳
    • 钢丝绳按钢丝机械特性有特级、Ⅰ级和Ⅱ级钢丝绳。特级的钢丝绳韧性最后按，用于提升人员。
    • 扁形钢丝绳不扭转打结，作为摩擦轮提升的尾绳。
• 2.3 防治水工程材料
  • （1）材料的类型
    • 注浆宜采用普通硅酸盐水泥，强度等级不低于42.5，一般水泥浆的浓度宜为1~0.6
    • 超细水泥：用于加固地层、填充裂隙和密封水源
    • 黏土：比水泥细，可注性优于水泥
    • 水泥-水玻璃双液浆
    • 化学注浆材料：用量少、见效快，在比较紧急的情况下，常被用作工作面注浆。常用的：马丽散、聚氨酯和环氧树脂。
  • （2）注浆材料的选用
    • 水流速度小于200m/d：水泥浆液或黏土水泥浆 水流速度大于200m/d：水泥-水玻璃双液浆或黏土水泥浆 遇有岩洞：先灌注岩粉、砂石等惰性材料 可注性很差：超细水泥或化学浆液