土木工程材料講義

1、土木工程材料教 案（高峰Page: 1同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院智能與結(jié)構(gòu)材料研究所，講師。，2008.8.）課程說(shuō)明 本課程適用于高等院校工科土建類(lèi)專(zhuān)業(yè)，屬專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。要求先修課程：普通化學(xué)、普通物理、材料力學(xué)；后續(xù)課程：工程材料學(xué)、膠凝材料學(xué)、無(wú)機(jī)非金屬材料學(xué)、鋼筋混凝土學(xué)等。注冊(cè)建筑師、結(jié)構(gòu)工程師資格考試中部分內(nèi)容涉及本課程。教學(xué)安排課時(shí)：16周×2學(xué)時(shí)/周+期末測(cè)驗(yàn)。2008.9.9.12.30.，考查課，2學(xué)分。上課時(shí)間地點(diǎn)：周二3、4節(jié)，北樓418。實(shí)驗(yàn)時(shí)間地點(diǎn)：周五1、2節(jié)，工程試驗(yàn)館。教材：土木工程材料，吳科如、張雄主編，同濟(jì)大學(xué)出版社，2003年6月第1版。參考書(shū)目

2、：1. 新編建筑工程材料，李銘臻 主編，中國(guó)建材工業(yè)出版社98.1.版。TU5/ZL411-22. 建筑材料學(xué)，徐家寶 主編，華南理工大學(xué)出版社95.4.版。TU5/ZX572a課時(shí)安排：第1講：緒論，建筑材料的基本性質(zhì)第2講：建筑材料的基本性質(zhì)（續(xù)），建筑鋼材第3講：木材，石材第4講：氣硬性無(wú)機(jī)膠凝材料第5講：水泥第6講：混凝土第7講：混凝土（續(xù)1）第8講：混凝土（續(xù)2）第9講：建筑砂漿第10講：建筑塑料第11講：建筑塑料（續(xù)）第12講：墻體材料和屋面材料第13講：防水材料第14講：絕熱材料和吸聲隔聲材料第15講：建筑裝飾材料 第16講：復(fù)習(xí)=第1講=緒論一 教學(xué)目的對(duì)建筑材料的基本知識(shí)（品

3、種、材性、應(yīng)用）有一般了解，能合理選擇、使用常用的建筑材料，滿足實(shí)際應(yīng)用要求。說(shuō)明1 針對(duì)某一具體應(yīng)用，能合理選擇Page: 2選材的要求：滿意的性能、可接受的成本、可回收性。所需建筑材料。2 針對(duì)某一具體建筑材料，能合理使用，滿足實(shí)際需要。二 建筑材料的分類(lèi)1 按組成：無(wú)機(jī)材料、有機(jī)材料、復(fù)合材料。2 按性能：結(jié)構(gòu)材料Page: 2以力學(xué)性能為主。（鋼筋混凝土、鋼材）、功能材料Page: 2以物理、化學(xué)性能為主。（裝飾、防水、絕熱、隔聲）。3 按使用部位：承重材料、屋面材料、墻體材料、地面材料。說(shuō)明1 目前，全世界注冊(cè)的正式材料已超過(guò)25萬(wàn)種，并以每年5%的速度增長(zhǎng)。2 材料的分類(lèi)：按組成分

4、為：金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料、復(fù)合材料；按使用領(lǐng)域分為：建筑材料、航空材料、電子材料、醫(yī)用材料等。3 在學(xué)科上，一般按化學(xué)組成分類(lèi)。4 無(wú)機(jī)非金屬材料是由一百多種元素按不同組合構(gòu)成的龐大家族，最主要的是由硅、鋁、氧元素組成的硅酸鹽材料Page: 2歐美各國(guó)統(tǒng)稱(chēng)陶瓷（ceramics），日本稱(chēng)窯業(yè)制品。，分為水泥、陶瓷、玻璃三大類(lèi)。5 在建筑材料中，膠凝材料具有很重要的作用。6 材料學(xué)或材料工程學(xué)涉及材料的性能研究、測(cè)試、人工合成、應(yīng)用。7 材料科學(xué)是從化學(xué)、物理學(xué)的角度研究材料的組成、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，以此為材料的合成與應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。材料科學(xué)是介于基礎(chǔ)科學(xué)與應(yīng)用科學(xué)之間的基

5、礎(chǔ)應(yīng)用學(xué)科。三建筑材料的發(fā)展從天然材料發(fā)展到人造材料，從無(wú)機(jī)材料發(fā)展到有機(jī)材料，從單一材料發(fā)展到復(fù)合材料，從傳統(tǒng)材料發(fā)展到新型材料。建筑材料的發(fā)展趨勢(shì)是：輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐久、多功能。建筑材料的生產(chǎn)將越來(lái)越注重保護(hù)自然資源、利用再生資源、減少能源消耗和環(huán)境污染。建筑材料的發(fā)展與建筑設(shè)計(jì)、施工以及材料科學(xué)的發(fā)展有著密切聯(lián)系。一個(gè)國(guó)家使用的材料品種和數(shù)量的多寡是衡量其科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志?；仡櫜牧霞安牧峡茖W(xué)發(fā)展的歷史：人類(lèi)利用石塊、樹(shù)枝作工具的時(shí)期叫舊石器時(shí)代；約50萬(wàn)年前，人類(lèi)學(xué)會(huì)了用火，由此進(jìn)入新石器時(shí)代，此間有兩件重大發(fā)明：制陶Page: 2涂抹了泥土的枝條編織的容器落入火里，內(nèi)部枝

6、條燒去，剩下成形的土陶器皿，就出現(xiàn)了最早的陶器。（歷史上第一個(gè)人造材料）、冶銅Page: 2用陶質(zhì)坩堝熔銅（歷史上第二個(gè)人造材料）；青銅時(shí)代，我國(guó)的殷、西周時(shí)期對(duì)青銅Page: 2銅、錫合金冶煉已達(dá)到很高水平；鐵Page: 2人類(lèi)最先使用的是隕鐵，如出土的商代的鐵刃銅鉞。（歷史上第三個(gè)人造材料）的熔點(diǎn)Page: 21530更高、冶煉技術(shù)更復(fù)雜，至今，鋼鐵產(chǎn)量仍是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平和國(guó)防實(shí)力的標(biāo)志，可以說(shuō)鐵器時(shí)代延續(xù)至今。十八世紀(jì)工業(yè)革命（1789年）以后，機(jī)器戰(zhàn)勝了手工勞動(dòng)，對(duì)材料、特別是鋼鐵的需求急劇增長(zhǎng)，在化學(xué)、物理學(xué)、材料力學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了一門(mén)新的科學(xué)金屬學(xué)。進(jìn)入二十世紀(jì)后，在材

7、料中非金屬材料發(fā)展迅速，尤以人工合成高分子材料的發(fā)展最快，在金屬學(xué)、陶瓷學(xué)、高分子科學(xué)及現(xiàn)代物理、化學(xué)的基礎(chǔ)上，于六十年代發(fā)展起一門(mén)新興科學(xué)材料科學(xué)。目前材料研究面臨的問(wèn)題包括：輕質(zhì)、腐蝕、磨損、老化、廢物利用。建筑材料的發(fā)展歷史：膠凝材料經(jīng)歷了從泥土到氣硬性膠凝材料石膏、石灰，到水硬性膠凝材料水泥；結(jié)構(gòu)材料經(jīng)歷了從最初的石塊、樹(shù)枝、泥土，到木結(jié)構(gòu)、磚石結(jié)構(gòu)使用的木材、石材、燒結(jié)或非燒結(jié)磚，到目前的鋼鐵、混凝土；功能材料經(jīng)歷了從最初的茅草、獸皮、木材，到目前品種繁多的裝飾材料、防水材料、絕熱材料等。四建筑材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1 國(guó)內(nèi)：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB）、部標(biāo)準(zhǔn)（JC、LG等）、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（QB）。2 國(guó)

8、際：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、美國(guó)（ASTM）、英國(guó)（BS）、德國(guó)（DIN）等。說(shuō)明所采用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)現(xiàn)行有效。思考題1 建筑材料的研究在現(xiàn)代建筑業(yè)中有何意義Page: 3（1）建材在基建總費(fèi)用中占很大比例（總投資的60%） （2）建筑形式、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工方法等受建材品種、質(zhì)量的制約（3）建材量大面廣，涉及資源、能源、環(huán)境等各方面，具有綜合的、巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。？2 建筑材料可分為哪幾類(lèi)？3 選用建筑材料的基本原則Page: 3（1）就地取材，選用技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的建材（2）遵照有關(guān)政策法規(guī)，合理使用利廢、節(jié)能的新材料，淘汰粘土磚等落后傳統(tǒng)建材（3）綜合考慮材料性能、施工進(jìn)度、熱工及抗震等建筑性

9、能要求、工程投資等因素?？傊龅剑簝r(jià)廉物美、滿足使用要求、綜合效益好。是什么？4 對(duì)于傳統(tǒng)建筑材料與新品種材料的使用應(yīng)抱什么態(tài)度Page: 3傳統(tǒng)建材有長(zhǎng)久的歷史、廣泛的應(yīng)用，但面臨社會(huì)的發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步更新，也暴露出不足和落后，應(yīng)結(jié)合地區(qū)特點(diǎn)、工程性質(zhì)、市場(chǎng)規(guī)律進(jìn)行合理利用和改進(jìn)。新型建材既存在技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)可行方面的問(wèn)題，也面臨人們觀念更新、設(shè)計(jì)與施工、銷(xiāo)售配套等問(wèn)題，因此，既不要盲目照搬，也不要消極保守，應(yīng)積極而慎重地推廣使用。？第一章 建筑材料的基本性質(zhì)第一節(jié) 建筑材料的基本物理性質(zhì)包括與重量、構(gòu)造狀態(tài)有關(guān)的性質(zhì)（密度、孔隙率）；與水有關(guān)的性質(zhì)（親水性、吸水性、耐水性）；與熱有關(guān)的性

10、質(zhì)（導(dǎo)熱性）；與聲有關(guān)的性質(zhì)（吸聲性）。一. 密度、表觀密度、堆積密度定義1 密度：材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，單位體積的重量。= m / V ，單位：g/cm3 。2 表觀密度：材料在自然狀態(tài)下，單位體積的重量。0 = m / V0 ，單位：g/cm3或kg/m3。3 堆積密度：散粒狀材料在堆積狀態(tài)下，單位體積的重量。0 = m / V0 ，單位：kg/m3。說(shuō)明1 物理概念上的“質(zhì)量”，在工程上常稱(chēng)為“重量”，以區(qū)別于品質(zhì)意義上的“質(zhì)量”。2 測(cè)定密度、表觀密度、堆積密度時(shí)，重量指干燥至恒重時(shí)的重量（否則須注明含水情況）；體積有不同含義：絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，應(yīng)排除材料中任何孔隙Page: 4工程上一

11、般為孔徑0.20mm以上的孔。（有孔隙材料應(yīng)將其磨細(xì)、干燥后，用比重瓶測(cè)定。）；自然狀態(tài)下，應(yīng)包含材料內(nèi)部孔隙（用排水法測(cè)定）；堆積狀態(tài)下，應(yīng)包含材料內(nèi)部孔隙及顆粒間空隙（用容量筒測(cè)定）。3 表觀密度建立了材料自然體積與重量之間的關(guān)系，在工程上可用來(lái)計(jì)算材料用量、構(gòu)件自重、材料堆放空間等。4 應(yīng)使用我國(guó)法定計(jì)量單位。按現(xiàn)行規(guī)范，不使用容重（現(xiàn)為表觀密度）、比重（現(xiàn)為密度）的稱(chēng)呼。二. 孔隙率、空隙率定義1 孔隙率：材料內(nèi)部孔隙體積占其總體積的百分率。 P =（V0-V）/ V0×100% =（1-0/）×100%2 空隙率：散粒狀材料顆粒間空隙體積占其自然堆積體積的百分率。

12、 P =（V0-V0）/ V0×100% =（1-0/0）×100%說(shuō)明1 孔隙率直接反映材料的密實(shí)程度，孔隙率高，則密實(shí)程度小。2 有關(guān)材料內(nèi)部孔隙的大小、形狀、數(shù)量、分布、連通與否等，統(tǒng)稱(chēng)為孔隙特征。工程上主要指孔隙的連通性，分為連通孔（開(kāi)孔）、封閉孔（閉孔）。3 開(kāi)孔不僅彼此貫通還與外界相通，如毛細(xì)孔。開(kāi)孔能提高材料的吸水性、透水性、吸聲性，降低抗凍性。4 閉孔不僅彼此不連通還與外界隔絕。閉孔能提高材料的隔熱保溫性能和耐久性。5 孔隙率和孔隙特征與材料的強(qiáng)度、吸水性、保溫性、耐久性等有密切關(guān)系。6 空隙率可用于控制砂、石級(jí)配及計(jì)算混凝土配合比。三. 親水性、憎水性定義

13、1 潤(rùn)濕角：在材料、水、空氣的三相交界處，沿水滴表面的切線與水和材料的接觸 面之間的夾角。2 親水性：材料與水接觸時(shí)能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)。親水性材料的潤(rùn)濕角90°。3 憎水性：材料與水接觸時(shí)不能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)。憎水性材料的潤(rùn)濕角>90°。說(shuō)明1 親水性材料能被水潤(rùn)濕，即水可在材料表面鋪展開(kāi)，而且能通過(guò)毛細(xì)管作用自動(dòng)將水吸入材料內(nèi)部，如右圖（a）所示。憎水性材料不能被水潤(rùn)濕，水分不易滲入材料毛細(xì)管中，如右圖（b）所示。2 憎水性材料常用作防水材料。親水性材料表面作憎水處理，可提高其防水性能。四. 吸水性、吸濕性定義1 吸水性：材料在水中吸收水分的性質(zhì)。以吸水率表示。2 吸濕

14、性：材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)。以含水率表示。3 吸水率：重量吸水率指材料在吸水飽和狀態(tài)下，所吸水重量占材料絕干重量的百分 率。體積吸水率指材料在吸水飽和狀態(tài)下，所吸水體積占絕干材料自然體 積的百分率。工程上常用重量吸水率。4含水率：材料所吸收水分的重量占材料絕干重量的百分率。說(shuō)明1 材料的吸水率反映材料吸收水分的能力，是固定值。2 材料的含水率表示材料在某一時(shí)間的含水狀態(tài)，不是固定值，隨環(huán)境溫度和空氣濕度的變化而改變。與空氣濕度達(dá)到平衡時(shí)的含水率稱(chēng)為平衡含水率。3 材料的吸水性和吸濕性，取決于材料的親水性、孔隙率、孔隙特征。一般地，孔隙率大，則吸水性大。材料具有微小而連通的孔隙（如毛細(xì)孔

15、），其吸水性和吸濕性較強(qiáng)。4 材料吸水后，對(duì)材料性能有不利影響：表觀密度增大，體積膨脹，強(qiáng)度下降，保溫性能下降，抗凍性變差。五. 耐水性、抗?jié)B性、抗凍性定義1 耐水性：材料長(zhǎng)期在飽和水作用下不破壞，且強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。常用軟化 系數(shù)表示。2 抗?jié)B性：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)。常用滲透系數(shù)或抗?jié)B標(biāo)號(hào)表示。3 抗凍性：材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，強(qiáng)度又不顯 著降低的性質(zhì)。常用抗凍標(biāo)號(hào)表示。4 軟化系數(shù)：材料在吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度與干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度的比值。軟 化系數(shù)越小，表示材料的耐水性越差。5 滲透系數(shù)：根據(jù)達(dá)西定律，K = Q * d /（A* t *H）

16、。滲透系數(shù)越大，表示材料的抗 滲性越差。6 抗?jié)B標(biāo)號(hào)：材料在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法下進(jìn)行透水試驗(yàn)，以試件在透水前所能承受的最大 水壓力來(lái)確定。抗?jié)B標(biāo)號(hào)越大，表示材料的抗?jié)B性越好。7 抗凍標(biāo)號(hào)：材料在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法下進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)，以重量損失不超過(guò)5%、強(qiáng) 度下降不超過(guò)25%時(shí)，所能經(jīng)受的最大凍融循環(huán)次數(shù)來(lái)確定?？箖鰳?biāo) 號(hào)越大，表示材料的抗凍性越好。說(shuō)明1 工程上，將軟化系數(shù)不低于0.85的材料稱(chēng)為耐水性材料。長(zhǎng)期處于水中或潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu)，必須選用耐水材料；用于受潮較輕或次要結(jié)構(gòu)的材料，其軟化系數(shù)不應(yīng)低于0.75。2 材料的耐水性主要與其組成成分在水中的溶解度和材料的孔隙率有關(guān)。如金屬材料的軟化系數(shù)

17、為1，粘土為0。3 防滲、防水材料（如油氈、瓦、水工瀝青混凝土）的防水性常用滲透系數(shù)表示。建筑工程材料（如砂漿、混凝土）的抗?jié)B性常用抗?jié)B標(biāo)號(hào)表示，如P4、P6。4 材料的抗?jié)B性與其親水性、孔隙率和孔隙特征有關(guān)。親水性材料的毛細(xì)孔有利于水的滲透；開(kāi)口大孔最易滲水。5 材料的抗凍性與其孔隙率、孔隙特征、吸水飽和程度、強(qiáng)度及凍結(jié)條件有關(guān)。六. 導(dǎo)熱性、熱容量定義1 導(dǎo)熱性：材料傳導(dǎo)熱量的性質(zhì)。用導(dǎo)熱系數(shù)表示。2 熱容量：材料受熱時(shí)吸收熱量、冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)。用比熱表示。3 導(dǎo)熱系數(shù)：?jiǎn)挝缓穸鹊牟牧?，?dāng)兩側(cè)溫度差為1K時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積 的熱量。= Q*/（1-2）* F * Z），單位

18、：W /（m·K）。4 熱阻：材料的導(dǎo)熱系數(shù)與材料層厚度之比的倒數(shù)。R=/，單位：（m2·K）/ W。5 比熱：?jiǎn)挝恢亓康牟牧希瑴囟壬撸ɑ蚪档停?K時(shí)所吸收（或放出）的熱量。 c = Q / (m*(1-2)，單位：J /（kg·K）。說(shuō)明1 熱阻說(shuō)明材料層抵抗熱流通過(guò)的能力。熱阻越大，表示材料層的保溫絕熱性能越好。2 導(dǎo)熱系數(shù)的影響因素：材料的組成與結(jié)構(gòu)（金屬材料非金屬材料，無(wú)機(jī)材料有機(jī)材料，晶體材料非晶體材料），表觀密度，孔隙率（因?yàn)榭諝獾膶?dǎo)熱系數(shù)很低），孔隙結(jié)構(gòu)（由于對(duì)流傳熱，粗大、開(kāi)孔材料細(xì)小、閉孔材料），含水狀態(tài)（冰水空氣），溫度（高溫低溫，但金屬材料

19、除外）。3 比熱反映材料吸熱或放熱能力的大小。4 熱容量大，可長(zhǎng)時(shí)間保持室內(nèi)溫度的穩(wěn)定，因此，在建筑設(shè)計(jì)、熱工計(jì)算時(shí)，應(yīng)選用導(dǎo)熱系數(shù)小、熱容量大的材料。七. 吸聲性、隔聲性定義1 吸聲性：材料吸收聲音的性質(zhì)。用吸聲系數(shù)表示。2 隔聲性：材料隔絕聲音的性質(zhì)。用隔聲量表示。3 吸聲系數(shù)：聲波在材料表面被吸收的聲能與入射總聲能之比。= E1/E04 隔聲量：R = 10 * lg( E0 / E2 )，單位：dB 。說(shuō)明1 吸聲系數(shù)與聲音的頻率和入射方向有關(guān)。2 平均吸聲系數(shù)不小于0.2的材料稱(chēng)為吸聲材料。吸聲材料多為輕質(zhì)、疏松、多孔的材料，空隙率常在70%以上。如玻璃棉、巖棉、礦棉等纖維材料及其板

20、、氈制品，開(kāi)口石膏板、軟質(zhì)纖維板等。3 吸聲效果的影響因素：孔隙特征（細(xì)小開(kāi)孔有利于吸聲）、表觀密度（表觀密度小有利于高頻吸聲）、材料層厚度（增大厚度有利于低頻吸聲，但對(duì)高頻作用不大）。4 在建筑上，隔聲分為隔空氣聲、隔固體聲。兩者的隔聲方法不同。5 隔聲量R表示材料隔絕空氣聲的能力，根據(jù)“質(zhì)量定律”，單位面積的材料重量越大，越不易振動(dòng)，則隔聲效果越好。因此，可選用粘土磚、鋼板、鋼筋混凝土等密實(shí)、沉重的材料作隔聲材料。6 隔絕固體聲，應(yīng)采用不連續(xù)的結(jié)構(gòu)處理以減振隔聲。如在樓板面層與結(jié)構(gòu)層之間加彈性襯墊（毛氈、軟木、橡皮等材料），在樓板上鋪設(shè)柔軟材料（地毯、木地板）。第二節(jié) 建筑材料的力學(xué)性質(zhì)一

21、 強(qiáng)度、比強(qiáng)度定義1 強(qiáng)度：材料抵抗外力破壞的能力。根據(jù)外力作用方式，分抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗 彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等。通過(guò)靜力破壞試驗(yàn)測(cè)定。2 比強(qiáng)度：材料的強(qiáng)度與其表觀密度之比。說(shuō)明1 材料的強(qiáng)度與其組成和構(gòu)造、孔隙率、試驗(yàn)條件（試件形狀尺寸、加荷速度、環(huán)境 溫濕度、試件端部約束情況、承壓面平整度）等有關(guān)。2 根據(jù)強(qiáng)度大小對(duì)建筑材料劃分強(qiáng)度等級(jí)或標(biāo)號(hào)，以便于材料的選用和質(zhì)量控制。3 比強(qiáng)度反映了單位重量的強(qiáng)度，用于比較不同密度材料的強(qiáng)度。比強(qiáng)度高，說(shuō)明材料輕質(zhì)高強(qiáng)性能好。二 彈性、塑性定義1 彈性：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后，變形能完全消失的性質(zhì)。2 塑性：材料在外力作用下產(chǎn)生變形

22、，當(dāng)外力去除后，仍保持一部分殘余變形的性質(zhì)。3 彈性模量：材料在彈性范圍內(nèi)，外力與變形的比值。4 徐變：材料在持續(xù)荷載的長(zhǎng)期作用下，變形隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加的現(xiàn)象。說(shuō)明1 彈性反映材料的變形是否可恢復(fù)。2 彈性變形是可逆變形，暫時(shí)變形；塑性變形是不可逆變形，永久變形。3 純彈性材料是沒(méi)有的。有的材料（如建筑鋼材）在受力不大時(shí)僅表現(xiàn)彈性變形（可視為彈性材料），當(dāng)受力超過(guò)一定限度后便出現(xiàn)塑性變形；有的材料（如混凝土）受力后同時(shí)產(chǎn)生彈性變形和塑性變形，稱(chēng)為彈塑性材料。4 彈性模量反映材料抵抗變形的能力。彈性模量越大，材料越不易變形，即剛度好。5 彈性模量是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。材料的彈性模量與強(qiáng)度之間沒(méi)有

23、固定關(guān)系。6 剛性反映材料變形所需外力的大小。 三 脆性、韌性定義1 脆性：材料在外力作用下，無(wú)明顯塑性變形而突然破壞的性質(zhì)。2 韌性：材料在沖擊或振動(dòng)荷載作用下，能吸收較大能量，產(chǎn)生較大變形而不產(chǎn)生突 然破壞的性質(zhì)。說(shuō)明1 脆性反映材料的破壞形式。2 脆性材料承受沖擊或振動(dòng)荷載的能力很差。所以，僅用強(qiáng)度不能反映材料承受動(dòng)荷載作用的能力，還須考慮材料的韌性。吊車(chē)梁、橋梁、路面等所用材料應(yīng)具有較高韌性。3 脆性材料的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于其抗拉強(qiáng)度。4 韌性以材料從承載起至破壞時(shí)所吸收的能量表示?？梢杂煤奢d-變形曲線下所包含的面積表示。沖擊韌性值以帶缺口的試件做沖擊破壞試驗(yàn)測(cè)定。5 韌性材料的塑性變形大

24、，抗拉強(qiáng)度接近或高于抗壓強(qiáng)度。 四 硬度、耐磨性定義1 硬度：材料抵抗較硬物質(zhì)刻劃或壓入的能力。2 耐磨性：材料抵抗磨損的能力。用耐磨率（單位面積上的重量磨損率）表示。說(shuō)明1 硬度與強(qiáng)度有一定關(guān)系。工程上有時(shí)用硬度間接推算強(qiáng)度，如對(duì)混凝土材料用回彈法推定強(qiáng)度。2 耐磨性與硬度、強(qiáng)度、材料內(nèi)部構(gòu)造有關(guān)。3 不同材料的硬度測(cè)試方法不同：礦物材料用劃痕法，測(cè)得為莫氏硬度（HM）；鋼材、木材用壓痕法，測(cè)得為布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）、維氏硬度（HV）；混凝土、砂漿、磚石材料用回彈法，測(cè)得為肖氏硬度（HS）。第三節(jié) 建筑材料的耐久性定義1耐久性：材料在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，能保持其原

25、有性能而不變質(zhì)、破壞的性質(zhì)。說(shuō)明1 耐久性是一種綜合性質(zhì)，包括：抗凍性、耐熱性、耐光性、大氣穩(wěn)定性、抗化學(xué)腐蝕性、對(duì)堿骨料反應(yīng)的抵抗等。材料在使用過(guò)程中所受的破壞作用包括：物理作用（外力、干濕交替、冷熱變化、凍融循環(huán)）、化學(xué)作用（大氣和環(huán)境水中的酸、堿、鹽等有害物質(zhì)的侵蝕，日光、紫外線的作用等）、生物作用（蟲(chóng)蛀、菌類(lèi)腐朽）。2 不同材料的主導(dǎo)性破壞因素不同：磚、石、混凝土等礦物質(zhì)材料多由于物理破壞（處于水中時(shí)也受到化學(xué)破壞）；金屬材料主要受化學(xué)和電化學(xué)腐蝕；木材等天然有機(jī)質(zhì)材料常受生物破壞；瀝青、塑料、橡膠等高分子材料受陽(yáng)光、空氣、熱的作用而老化破壞。3 提高材料耐久性的措施：減輕環(huán)境破壞作用

26、，采取表面保護(hù)措施，提高材料密實(shí)性，合理選用材料等。4 耐久性是一種長(zhǎng)期性質(zhì)，可以用模擬法進(jìn)行快速試驗(yàn)。=第2講=第四節(jié) 建筑材料的組成與結(jié)構(gòu)一組成定義1 組成：組成材料的化學(xué)成分或礦物成分。2 化學(xué)組成：構(gòu)成材料的基本化合物或元素。無(wú)機(jī)非金屬材料以各種氧化物的含量表示，金屬材料以元素含量表示。3 礦物組成：無(wú)機(jī)非金屬材料中化合物存在的特定結(jié)合形式。說(shuō)明材料的組成決定了材料的性質(zhì)（化學(xué)性質(zhì)、物理力學(xué)性質(zhì)）。二微觀結(jié)構(gòu)定義1 微觀結(jié)構(gòu)：材料的原子、分子層次（10-10m級(jí)）的結(jié)構(gòu)。分為：晶體，玻璃體、膠體。2 晶體：材料的內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)（原子、分子、離子）呈現(xiàn)規(guī)則排列的物體。分為：原子晶體（石英、金剛

27、石）、離子晶體（石膏、氯化鈉）、分子晶體（蠟、部分有機(jī)化合物）、金屬晶體（鐵、鋼、鋁、銅及其合金）。3 玻璃體：熔融物質(zhì)經(jīng)急冷而形成的無(wú)定形體（?；郀t礦渣、火山灰、粉煤灰），是非晶體。4 膠體：細(xì)小的固體粒子（直徑1100m）分散在介質(zhì)中所組成的結(jié)構(gòu)，一般屬非晶體。說(shuō)明1 材料的微觀結(jié)構(gòu)與材料的物理性質(zhì)（強(qiáng)度、硬度、彈塑性、導(dǎo)熱性等）有關(guān)。2 晶體具有一定的幾何外形，并顯示各向異性。3 玻璃體具有潛在的化學(xué)活性。4 膠體有很大的粘結(jié)力。5 膠體脫水形成凝膠。凝膠體具有固體性質(zhì)，在長(zhǎng)期應(yīng)力作用下又具有粘性液體的流動(dòng)性質(zhì)。三宏觀結(jié)構(gòu)定義1 宏觀結(jié)構(gòu)：材料宏觀存在的狀態(tài)（肉眼可分辨的毫米級(jí)）。固體

28、材料分為：致密結(jié) 構(gòu)（鋼材、玻璃）、多孔結(jié)構(gòu)（燒結(jié)粘土磚、泡沫塑料）、纖維結(jié)構(gòu)（木 材、石棉）、層狀結(jié)構(gòu)（膠合板、紙面石膏板）、散粒材料（粒狀、粉狀 材料）。說(shuō)明1 材料的構(gòu)造決定了材料的性能?？筛鶕?jù)使用性能的要求，將材料做成致密、多孔、層狀等不同構(gòu)造。四細(xì)觀結(jié)構(gòu)定義1 細(xì)觀結(jié)構(gòu)：用光學(xué)顯微鏡能觀察到的微米級(jí)材料結(jié)構(gòu)。如金屬材料的金相組織，巖 石的礦物組織，木材的木纖維、導(dǎo)管、髓線、樹(shù)脂道等顯微組織，混凝 土的微裂縫等。思考題1 材料含水后，對(duì)材料的密度Page: 11不變、表觀密度Page: 11增大有何影響？2 一塊磚，外形尺寸240*115*53mm，從室外取來(lái)時(shí)重量為2700g，浸水飽

29、和后重量為2850g，絕干時(shí)重量為2600g，求此磚的含水率Page: 11W含=（2700-2600）/2600*100%、吸水率Page: 11W吸=（2850-2600）/2600*100%、干表觀密度Page: 110=2600/（24*11.5*5.3）。3 某石灰石的密度為2.70g/cm3，孔隙率為1.2%，將該石灰石破碎成石子，石子的堆積密度為1580kg/m3，求此石子的表觀密度Page: 110=（1-0.012）*2.70和空隙率Page: 11P=（1-1580/0）*100%。4 某巖石在氣干、絕干、水飽和狀態(tài)下測(cè)得的抗壓強(qiáng)度分別為172、178、168MPa，求該巖

30、石的軟化系數(shù)Page: 11K軟=168/178？并指出該巖石可否用于水下工程Page: 11K軟0.85？5 已知室內(nèi)溫度15，室外溫度-15，外墻面積100m2，每天燒煤20kg，煤的發(fā)熱量4.2*104kJ/kg，磚的導(dǎo)熱系數(shù)0.78W/(m.K)，問(wèn)外墻需要多厚Page: 11=*F*Z*（1-2）/Q=0.78*100*24*3600*30/（20*4.2*10000*1000）？6 建筑物的屋面Page: 11抗彎、抗沖、輕質(zhì)、抗?jié)B、抗凍、保溫隔熱、耐久性。、外墻Page: 11抗壓、抗沖、輕質(zhì)、抗?jié)B、抗凍、保溫隔熱、耐久性、隔聲。、基礎(chǔ)Page: 11抗壓、耐水、抗?jié)B、耐久性所使

31、用的材料各應(yīng)具備哪些性質(zhì)？7 脆性材料與韌性材料有何不同Page: 11破壞方式不同。？使用時(shí)應(yīng)注意Page: 11脆性材料應(yīng)受壓，避免受拉或沖擊、振動(dòng)。哪些問(wèn)題？第二章 建筑鋼材 金屬材料分為黑色金屬（鐵、鋼、合金鋼）、有色金屬（銅、鋁、鉛等非鐵金屬及其合金）。人類(lèi)使用金屬材料始于青銅時(shí)代，隨后進(jìn)入鐵器時(shí)代。1860年前后，發(fā)明了鋼的冶煉技術(shù)。1889年建造的法國(guó)埃菲爾塔，標(biāo)志著鋼結(jié)構(gòu)的興起。1940年以后，鋁合金、不銹鋼等現(xiàn)代金屬建筑材料迅速發(fā)展。目前用量較大的金屬材料有500多種。建筑鋼材指建筑工程中所用的各種鋼材（型鋼、鋼板、鋼筋、建筑五金）。建筑鋼材是最重要的建筑材料之一。建筑鋼材強(qiáng)

32、度高，材性好，比強(qiáng)度高，施工便利，缺點(diǎn)是易銹蝕。第一節(jié) 鋼的冶煉和分類(lèi)一鋼的冶煉1 生鐵的冶煉：鐵礦石、石灰石、焦碳和少量錳礦石在高爐內(nèi)進(jìn)行還原反應(yīng)，由氧化鐵形成金屬鐵，再吸收碳而成生鐵。鐵渣排出時(shí)用水急冷，形成水淬礦渣Page: 12水泥及混凝土行業(yè)普遍使用的一種活性摻合料。2 鋼的冶煉：生鐵在轉(zhuǎn)爐（最常用）、平爐或電爐中進(jìn)行氧化反應(yīng)，除去雜質(zhì)而成鋼。二鋼的分類(lèi)1 按冶煉時(shí)脫氧程度分類(lèi)：沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼。2 按化學(xué)成分分類(lèi)：碳素鋼（低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼）、合金鋼（低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼）。3 按有害雜質(zhì)分類(lèi)：普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼、特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。4 按用途分類(lèi)：

33、結(jié)構(gòu)鋼（結(jié)構(gòu)構(gòu)件、機(jī)械零件等，一般為低碳鋼或中碳鋼）、工具鋼（工具、量具、模具等，一般為高碳鋼）、特殊鋼（不銹鋼、耐熱鋼、耐酸鋼、耐磨鋼、磁性鋼等，一般為合金鋼）。建筑工程中常用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼中的低碳鋼（軟鋼）、普通合金結(jié)構(gòu)鋼中的低合金鋼。第二節(jié) 建筑鋼材的技術(shù)性能一 力學(xué)性能1 抗拉性能低碳鋼（軟鋼）是建筑工程中廣泛使用的一種鋼材，其拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線如上左圖所示。中碳鋼、高碳鋼（硬鋼）的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線與低碳鋼不同，如上右圖所示。硬鋼的抗拉強(qiáng)度高，塑性變形小，屈服現(xiàn)象不明顯。規(guī)范規(guī)定以產(chǎn)生相對(duì)于初始長(zhǎng)度0.2%殘余變形時(shí)的應(yīng)力值作為名義屈服點(diǎn)，以0.2表示。低碳鋼的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線反映

34、了材料的許多重要技術(shù)性能：（1） 彈性階段：OA段，呈直線，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，其比值即彈性模量（E=/），產(chǎn)生彈性變形，A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力為彈性極限（P）。（2） 屈服階段：AB段，呈鋸齒狀，應(yīng)力在不大的范圍內(nèi)波動(dòng)，應(yīng)變急劇增大，開(kāi)始產(chǎn)生塑性變形Page: 13OA段與AB段分界的標(biāo)志，出現(xiàn)屈服現(xiàn)象。B下點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力為屈服點(diǎn)或屈服強(qiáng)度Page: 13硬鋼無(wú)法測(cè)得屈服點(diǎn)，故以0.2代替。（S）。鋼材受力達(dá)到屈服點(diǎn)后，由于變形迅速發(fā)展，盡管尚未破壞，但已不能滿足使用要求，故設(shè)計(jì)中一般以屈服點(diǎn)作為強(qiáng)度取值的依據(jù)Page: 13鋼結(jié)構(gòu)在彈性范圍內(nèi)工作。（3） 強(qiáng)化階段：BC段，呈平緩上升曲線，應(yīng)力持續(xù)上升

35、，應(yīng)變快速發(fā)展，C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力為極限強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度（b）。工程上，不能直接利用抗拉強(qiáng)度，而是用屈強(qiáng)比（S /b）反映材料的安全可靠程度和利用率（常用碳素鋼的屈強(qiáng)比0.580.63，低合金鋼0.650.75）。（4） 頸縮階段：CD段，呈快速下降曲線，應(yīng)力持續(xù)下降Page: 13由于產(chǎn)生頸縮，承載面積急劇減小，應(yīng)變快速增加，變形不再是均勻分布，在試件的薄弱處產(chǎn)生頸縮Page: 13試件某一處斷面顯著減小現(xiàn)象，直至在D點(diǎn)斷裂。2 塑性：鋼材在外力作用下發(fā)生塑性變形Page: 13使應(yīng)力重新分布，消除應(yīng)力集中，避免脆性斷裂。而不破壞的能力。鋼材的塑性指標(biāo)：伸長(zhǎng)率、 斷面收縮率。（1）伸長(zhǎng)率：試件拉斷

36、后對(duì)接在一起，測(cè)得標(biāo)距伸長(zhǎng)值與原始標(biāo)距的百分比。 =（l1-l0）/ l0*100%（2）斷面收縮率：試件拉斷后，頸縮處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分 比。=（A0-A1）/A0*100%說(shuō)明（1） 伸長(zhǎng)率反映鋼材塑性大小。伸長(zhǎng)率越大，塑性越好。（2） 鋼材拉伸時(shí)的塑性變形在試件標(biāo)距內(nèi)的分布是不均勻的，頸縮處的伸長(zhǎng)較大，故l0/d0越大，頸縮處的伸長(zhǎng)值在總伸長(zhǎng)值中所占比例越小，則計(jì)算所得伸長(zhǎng)率越小。l0/d0通常取5或10，相應(yīng)的伸長(zhǎng)率分別為5 、10Page: 13對(duì)于同一鋼材，510 。（3） 對(duì)于一般非承重結(jié)構(gòu)，只要保證鋼材的抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率即能滿足要求；對(duì)于承重結(jié)構(gòu)則必須具有

37、抗拉強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、伸長(zhǎng)率三項(xiàng)指標(biāo)合格的保證。3 沖擊韌性：鋼材抵抗沖擊荷載的能力。以缺口試件的沖擊彎曲試驗(yàn)測(cè)定。說(shuō)明（1） 鋼材的沖擊韌性與鋼材的化學(xué)成分、冶煉質(zhì)量、溫度、時(shí)效等因素有關(guān)。（2） 當(dāng)溫度下降到一定范圍時(shí)，鋼材的沖擊韌性值突然下降很多，這種性質(zhì)稱(chēng)為鋼材的冷脆性。如右圖所示。北方寒冷地區(qū)需檢驗(yàn)鋼材的冷脆性，應(yīng)選用脆性轉(zhuǎn)變溫度低于使用溫度的鋼材。4 疲勞強(qiáng)度：鋼材在交變荷載Page: 14大小、方向變化的荷載的反復(fù)作用下，在應(yīng)力遠(yuǎn)小于抗拉強(qiáng)度時(shí)發(fā)生破壞，稱(chēng)疲勞破壞Page: 14疲勞破壞是由于疲勞裂紋累積擴(kuò)展所致，在斷口可明顯分辨出疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)和瞬時(shí)斷裂區(qū)。鋼材在無(wú)數(shù)次Page:

38、14通常取10000000次重復(fù)的交變荷載作用下不發(fā)生斷裂所能承受的最大應(yīng)力，稱(chēng)疲勞強(qiáng)度。5 硬度：布氏法、洛氏法。二 工藝性能1 冷彎性能：鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力。以冷彎試驗(yàn)判定是否合格。冷彎性 能反映鋼材在苛刻變形條件下承受靜荷載作用時(shí)的塑性。2 焊接性能：焊接件的拉伸、彎曲試驗(yàn)，以破壞不發(fā)生在焊接處為合格。第三節(jié) 鋼材的冷加工強(qiáng)化、時(shí)效處理和焊接一 冷加工強(qiáng)化定義1 冷加工：在常溫下進(jìn)行機(jī)械加工，包括冷拉、冷拔、冷扭、冷沖、冷壓等。2 冷加工強(qiáng)化：鋼材通過(guò)冷加工產(chǎn)生塑性變形，提高屈服強(qiáng)度，相應(yīng)地降低塑性和韌性。常對(duì)鋼筋進(jìn)行冷拉Page: 14一般鋼筋控制冷拉率（單控），預(yù)應(yīng)力鋼筋

39、既控制冷拉率、又控制冷拉應(yīng)力（雙控）。、冷拔。說(shuō)明1 冷加工強(qiáng)化的原因：鋼材在冷加工變形時(shí)，產(chǎn)生晶格變形。2 經(jīng)過(guò)冷加工強(qiáng)化，鋼材的屈服強(qiáng)度提高（見(jiàn)下圖，由B提高至K），沖擊韌性降低（曲線下包含的面積減?。Ｔ诠こ躺?，可節(jié)約鋼材，但受沖擊荷載的部位不得使用冷拉、冷拔鋼筋。二 時(shí)效處理定義1 時(shí)效：鋼材經(jīng)冷加工后，隨時(shí)間的延長(zhǎng)，屈服強(qiáng)度（由K提高至K1）和極限強(qiáng)度（由C提高至C1）逐漸提高，而塑性和韌性逐漸降低的現(xiàn)象。2 時(shí)效處理：經(jīng)過(guò)冷拉的鋼筋，在常溫下存放1520天（自然時(shí)效Page: 14用于強(qiáng)度較低的鋼筋），或加熱到100200并保持23小時(shí)（人工時(shí)效Page: 14用于強(qiáng)度較高的鋼筋）

40、，使強(qiáng)度進(jìn)一步提高的過(guò)程。說(shuō)明1 產(chǎn)生時(shí)效的原因：溶于-Fe晶格中的氮、氧等原子，向滑移面等缺陷處移動(dòng)、聚集，使晶格變形加劇。2 在工程中，經(jīng)過(guò)時(shí)效處理，可使鋼筋的屈服強(qiáng)度提高2025%，節(jié)約鋼材2030% 。3 鋼材的時(shí)效敏感性用應(yīng)變時(shí)效敏感系數(shù)表示。三 焊接1 電弧焊：利用高溫電弧，使焊條金屬熔化在焊件上以聯(lián)接焊件。用于鋼結(jié)構(gòu)。2 接觸對(duì)焊：利用電流使焊件的接觸面金屬熔融，經(jīng)加壓熔合而成。用于鋼筋。第四節(jié) 建筑鋼材的選用一 鋼結(jié)構(gòu)用鋼1 碳素結(jié)構(gòu)鋼：根據(jù)碳素結(jié)構(gòu)鋼（GB700-88）規(guī)定，分五個(gè)牌號(hào)：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275。技術(shù)要求：化學(xué)成分、力學(xué)性能（拉伸、沖擊

41、、冷彎）。碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由四部分組成：QPage: 15屈服點(diǎn)、屈服點(diǎn)數(shù)值Page: 15N/mm2、質(zhì)量等級(jí)Page: 15A、B、C、D、脫氧程度Page: 15F（沸騰鋼）、b（半鎮(zhèn)靜鋼）、Z（鎮(zhèn)靜鋼）、TZ（特殊鎮(zhèn)靜鋼）。如：Q235-AF表示屈服強(qiáng)度為235（N/mm2）的A級(jí)沸騰鋼；Q215-C表示屈服強(qiáng)度為215（N/mm2）的C級(jí)鎮(zhèn)靜鋼。Q235號(hào)鋼，綜合性能好，廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)，用作鋼結(jié)構(gòu)的屋架、閘門(mén)、管道、橋梁及鋼筋。Q195、Q215號(hào)鋼，強(qiáng)度較低，塑性、韌性、可焊性好，用于受荷較小及焊接結(jié)構(gòu)、鉚釘、地腳螺絲等。Q255、Q275Page: 15現(xiàn)已被20MnSi等低

42、合金鋼代替號(hào)鋼，強(qiáng)度較高，塑性、韌性、可焊性差，用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中配筋、螺栓等。2 低合金結(jié)構(gòu)鋼： 根據(jù)低合金結(jié)構(gòu)鋼（GB1591-88）規(guī)定，分17個(gè)牌號(hào)。 低合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由四部分組成：含碳量Page: 15平均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)、合金元素、合金元素含量Page: 15平均含量小于1.5%時(shí)，無(wú)腳注；平均含量1.5%2.4%時(shí)，腳注2；平均含量2.5%3.4%時(shí)，腳注3；以此類(lèi)推。、脫氧程度Page: 15一般為鎮(zhèn)靜鋼，不標(biāo)注。若為半鎮(zhèn)靜鋼則標(biāo)注b。如：16Mn表示平均含碳量0.16%，合金元素為錳（Mn），平均含錳量小于1.5%，鎮(zhèn)靜鋼。 低合金結(jié)構(gòu)鋼主要用于型鋼、鋼板、鋼管、鋼筋，適用

43、于重型結(jié)構(gòu)、大跨度結(jié) 構(gòu)、高層結(jié)構(gòu)、橋梁。3 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼： 根據(jù)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（GB699-88）規(guī)定，分31個(gè)牌號(hào)。 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由三部分組成：含碳量Page: 15平均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)、含錳量Page: 15普通含錳量（0.35%0.80%）不標(biāo)注，較高含錳量（0.70%1.20%）標(biāo)注Mn。、脫氧程度Page: 15有3個(gè)牌號(hào)是沸騰鋼，標(biāo)注F。其余都是鎮(zhèn)靜鋼，不標(biāo)注。如：45表示平均含碳量0.45%、普通含錳量的鎮(zhèn)靜鋼；45 Mn表示含錳量較高的45號(hào)鋼；15F表示平均含碳量0.15%、普通含錳量的沸騰鋼。 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼主要用于鋼鑄件、高強(qiáng)螺栓、預(yù)應(yīng)力混凝土的錨具、鋼絲。二

44、鋼筋混凝土用鋼由碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼加工而成。1 熱軋鋼筋 根據(jù)鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋（GB13013-91）、鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋（GB1499-91）規(guī)定，熱軋鋼筋按屈服強(qiáng)度分四個(gè)等級(jí)Page: 15強(qiáng)度等級(jí)代號(hào)分別為：R235、RL335、RL400、RL540。：、。其中級(jí)鋼筋為Q235（A、B級(jí)）熱軋光圓鋼筋，宜做非預(yù)應(yīng)力鋼筋；、級(jí)鋼筋為月牙肋鋼筋，由普通低合金鋼軋制，宜做非預(yù)應(yīng)力鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋；級(jí)鋼筋為等高肋鋼筋，由優(yōu)質(zhì)合金鋼軋制，宜做預(yù)應(yīng)力鋼筋。2冷拉鋼筋 工程上，為提高鋼筋強(qiáng)度、節(jié)約鋼筋，常對(duì)熱軋鋼筋進(jìn)行冷拉。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（GB50204-92）

45、，冷拉鋼筋分四個(gè)等級(jí)：冷拉級(jí)、冷拉級(jí)、冷拉級(jí)、冷拉級(jí)。其中冷拉級(jí)鋼筋用于非預(yù)應(yīng)力受拉鋼筋，冷拉級(jí)、冷拉級(jí)、冷拉級(jí)鋼筋用于預(yù)應(yīng)力鋼筋。3冷軋帶肋鋼筋 以普通低碳鋼或低合金鋼熱軋的圓盤(pán)條為母材，經(jīng)冷軋減徑后在其表面冷軋成二面或三面有月牙肋的鋼筋，公稱(chēng)直徑412mm。冷軋帶肋鋼筋是一種新型高效建筑鋼材，將逐步取代冷拔低碳鋼絲。根據(jù)冷軋帶肋鋼筋（GB13788-92）規(guī)定，冷軋帶肋鋼筋按抗拉強(qiáng)度分三級(jí)：LLPage: 16分別表示冷、肋。550、LL650、LL800。其中，LL550級(jí)鋼筋用作鋼筋混凝土構(gòu)件的受力主筋、架立筋、構(gòu)造鋼筋；LL650、LL800級(jí)鋼筋用作中、小預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力主筋

46、。4 預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋 鋼廠將熱軋螺紋鋼筋經(jīng)淬火和高溫回火調(diào)質(zhì)處理制成的盤(pán)條鋼筋，公稱(chēng)直徑6、 8.2、10 mm。特點(diǎn)是：強(qiáng)度高、韌性高、錨固力強(qiáng)，適用于預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件（軌枕、梁、板、吊車(chē)梁）的配筋。熱處理鋼筋代號(hào)RB150，分兩種：帶縱肋、無(wú)縱肋。應(yīng)符合預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋（GB4463-84）規(guī)定。5 冷拔低碳鋼絲 將直徑6.58 mm的Q235熱軋圓盤(pán)條鋼筋，經(jīng)多次冷拔Page: 16冷拔?？字睆奖蠕摻钪睆叫?.51.0 mm而成。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（GB50204-92），冷拔低碳鋼絲按強(qiáng)度分甲級(jí)、乙級(jí)。甲級(jí)鋼絲用作預(yù)應(yīng)力筋，乙級(jí)鋼絲用作非預(yù)應(yīng)力筋（焊接網(wǎng)

47、、焊接骨架、箍筋、構(gòu)造鋼筋）。6碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線 碳素鋼絲（即高強(qiáng)度鋼絲）由優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼盤(pán)條經(jīng)冷拔等工藝制成。 刻痕鋼絲由碳素鋼經(jīng)壓痕軋制、低溫回火而成。 鋼絞線由7根高強(qiáng)度鋼絲，經(jīng)絞捻、熱處理消除內(nèi)應(yīng)力而制成。 預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲（GB5223-85）規(guī)定，預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲分冷拉鋼絲Page: 16直徑3、4、5、6、7 mm（代號(hào)L）、矯直回火鋼絲Page: 16直徑3、4、5 mm（代號(hào)J）、矯直回火刻痕鋼絲Page: 16直徑5 mm（代號(hào)JK）。主要用于大跨度屋架、大跨度吊車(chē)梁、橋梁、電桿、軌枕等的預(yù)應(yīng)力鋼筋。預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線（GB/T5224-95）規(guī)定，鋼絞線的

48、公稱(chēng)直徑分9.5、11.10、12.70、15.20 mm。主要用于大跨度、重負(fù)荷的后張法預(yù)應(yīng)力屋架、橋梁、薄腹梁等的預(yù)應(yīng)力鋼筋。思考題1 鋼與生鐵在冶煉過(guò)程Page: 16生鐵在高爐內(nèi)通過(guò)還原反應(yīng)而得，鋼在轉(zhuǎn)爐內(nèi)通過(guò)氧化反應(yīng)而得。和化學(xué)成分Page: 16含碳量大于2%為生鐵，小于2%為鋼。上有何區(qū)別？按含碳量Page: 16低碳鋼（<0.25%）、中碳鋼（0.25%0.6%）、高碳鋼（>0.6%）多少及脫氧程度Page: 16沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼的不同，鋼分為哪些種類(lèi)？2 含碳量Page: 17隨含碳量增加，碳素鋼的硬度提高、塑性降低、韌性降低、冷脆性及時(shí)效敏感

49、性增大，強(qiáng)度先增后降（1%）。對(duì)碳素鋼的性能有何影響？3 拉伸試驗(yàn)可測(cè)定鋼材哪些力學(xué)性能Page: 17屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率。？它對(duì)選用Page: 17以屈服點(diǎn)為強(qiáng)度取值依據(jù)。鋼材有何用途？4 某鋼材試樣，直徑10mm，長(zhǎng)度100mm，當(dāng)荷載達(dá)26.69kN時(shí)開(kāi)始塑性變形，當(dāng)荷載達(dá)47.10kN時(shí)被拉斷，拉斷后試樣長(zhǎng)度116mm，斷口直徑6.7mm，求該鋼材的屈服強(qiáng)度Page: 1726.69*1000/（3.14*5*5）（MPa）、極限強(qiáng)度Page: 1747.10*1000/(3.14*5*5) （MPa）、伸長(zhǎng)率Page: 1710 = (116-100)/100*100%、斷面收

50、縮率Page: 17=(10*10-6.7*6.7)/(10*10)*100%？5 用兩根直徑16mm的鋼筋作拉伸試驗(yàn)，達(dá)到屈服點(diǎn)的荷載為70.3kN、70.9kN，極限荷載為102 kN、106 kN，試件原標(biāo)距長(zhǎng)度80mm，拉斷后標(biāo)距長(zhǎng)度96.0mm、94.4mm，試確定該鋼筋的級(jí)別Page: 17級(jí)。6 試解釋下列鋼牌號(hào)的含義：（1）Q235-APage: 17碳素結(jié)構(gòu)鋼，屈服點(diǎn)235、A級(jí)、鎮(zhèn)靜鋼。（2）Q255-B·bPage: 17碳素結(jié)構(gòu)鋼，屈服點(diǎn)255、B級(jí)、半鎮(zhèn)靜鋼。（3）16MnNbPage: 17普通低合金結(jié)構(gòu)鋼，平均含碳量0.16%，合金元素Mn、Nb平均含量

51、在1.5%以下。（4）25Si2MnVPage: 17普通低合金結(jié)構(gòu)鋼，平均含碳量0.25%，合金元素Si平均含量在1.5%2.5% ，Mn、V平均含量在1.5%以下。7 試解釋下列符號(hào)的含義：（1）0.2 Page: 17硬鋼的名義屈服點(diǎn)，即產(chǎn)生殘余變形為0.2%時(shí)的應(yīng)力值。（2）5Page: 17原始標(biāo)距為5倍原始直徑時(shí)的伸長(zhǎng)率。 （3）10Page: 17原始標(biāo)距為10倍原始直徑時(shí)的伸長(zhǎng)率。=第3講=第三章 木材木材是一種天然有機(jī)材料，其作為建筑材料的歷史Page: 18一萬(wàn)年前，人類(lèi)學(xué)會(huì)了加工木材，三千多年前，木材應(yīng)用已能達(dá)到目前部分水平。可以說(shuō)與人類(lèi)的歷史一樣久遠(yuǎn)。在當(dāng)代建筑工程中，

52、木材與水泥、鋼材并稱(chēng)為三大材。世界上天然原料的使用數(shù)量，木材繼煤、石油之后排名第三。木材的優(yōu)點(diǎn)：輕質(zhì)高強(qiáng)，易于加工，彈性、韌性好，能承受沖擊、振動(dòng)，熱容量大，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能低，紋理裝飾性好等。木材的缺點(diǎn)：構(gòu)造不均勻，各向異性，天然缺陷多，易吸濕，干縮濕脹，易腐朽、蟲(chóng)蛀、燃燒。當(dāng)前，木材的綜合利用大大改善了木材的性能、提高了木材的利用率。在建筑工程中，木材可用作桁架、梁、柱、門(mén)窗、地板、腳手架、混凝土模板等。木材的樹(shù)種分針葉樹(shù)（軟木材）、闊葉樹(shù)（硬木材）。針葉樹(shù)（紅松、白松等松木、杉木、柏樹(shù)等）主要用作承重構(gòu)件和裝修材料，闊葉樹(shù)（榆木、樺木、水曲柳等）適用于室內(nèi)裝修、家具和膠合板。竹、藤、麻等天然植物材料在建筑上也有一定的應(yīng)用。第一節(jié) 木材的構(gòu)造 木材具有多孔、三維各向異性的構(gòu)造。一 宏觀構(gòu)造 樹(shù)木由樹(shù)皮、木質(zhì)部、髓心組成，在木質(zhì)部分布著年輪、髓線。木材的內(nèi)部構(gòu)造可從三個(gè)切面進(jìn)行剖析：橫切面、徑切面、弦切面。二 微觀構(gòu)造 木材由不同細(xì)胞組成，細(xì)胞由細(xì)胞壁和細(xì)胞腔組成。針葉樹(shù)由管胞、樹(shù)脂道、 髓線Page: 18針葉樹(shù)的髓線細(xì)小而不發(fā)達(dá)，闊葉樹(shù)則粗大而發(fā)達(dá)，這是鑒別這兩種木材的主要特征之一。等細(xì)胞組成，闊葉樹(shù)由導(dǎo)管、木纖維、髓線等細(xì)胞組成。第二節(jié) 木材的性質(zhì)一 化學(xué)組成 木材的細(xì)胞壁主要化學(xué)組成是纖維素（40%50%）、半纖維素（20