【文章內(nèi)容簡介】 方式不同，靜力強(qiáng)度可分為抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎（折）強(qiáng)度及抗剪強(qiáng)度。不同種類的材料具有不同的強(qiáng)度特點(diǎn)，一般脆性材料具有較高的抗壓強(qiáng)度，而抗拉、抗彎強(qiáng)度均較低。塑性材料的抗壓及抗拉強(qiáng)度大致相同。纖維狀的材料具有順紋強(qiáng)度較高的特點(diǎn)。應(yīng)根據(jù)材料在工程中的受力特性合理選用。 常用材料的靜力強(qiáng)度 （單位：MPa）材料靜力強(qiáng)度材料靜力強(qiáng)度抗壓抗拉抗彎抗壓抗拉抗彎花崗巖普通粘土磚普通混凝土100～150～30～605～81～410～14～4～8松木（順紋）建筑鋼材30～50240～150080～120240～150060～100 比強(qiáng)度及強(qiáng)度等級比強(qiáng)度是指材料單位質(zhì)量的強(qiáng)度，常用來衡量材料輕質(zhì)高強(qiáng)的性質(zhì)。、木材和混凝土的比強(qiáng)度。 鋼材、木材和混凝土的比強(qiáng)度材料表觀密度（kg/m3）抗壓強(qiáng)度（MPa）比強(qiáng)度低碳鋼松木普通混凝土78605002400415(順紋)比強(qiáng)度高的材料具有輕質(zhì)高強(qiáng)的特性，可用于高層、大跨度的結(jié)構(gòu)材料。輕質(zhì)高強(qiáng)是材料的發(fā)展方向。為方便設(shè)計(jì)及對工程材料進(jìn)行質(zhì)量評價(jià)，對于以力學(xué)性質(zhì)為主要性能指標(biāo)的材料，通常按材料的極限強(qiáng)度劃分為若干不同的強(qiáng)度等級。強(qiáng)度等級越高的材料，承受的荷載越大。一般脆性材料按抗壓強(qiáng)度劃分強(qiáng)度等級，塑性材料按抗拉強(qiáng)度劃分強(qiáng)度等級。 影響材料強(qiáng)度的因素材料的組成構(gòu)造是決定材料強(qiáng)度的內(nèi)在因素。材料強(qiáng)度除受內(nèi)在因素的影響外，還受外在因素的影響，外在因素主要包括材料的表觀密度、孔隙率、含水率、環(huán)境溫度等。試件強(qiáng)度還與試件形狀、大小和試驗(yàn)條件密切相關(guān)。受試件與承壓板表面摩擦的影響，棱柱體形狀等長試件的抗壓強(qiáng)度較立方體等短試件的抗壓強(qiáng)度低；大試件由于材料內(nèi)部缺陷出現(xiàn)機(jī)會的增多，強(qiáng)度比小試件低一些；表面凸凹不平的試件受力面受力不均，強(qiáng)度也會降低；試件含水率的增大，環(huán)境濕度的升高，都會使材料強(qiáng)度降低；由于材料破壞是其變形達(dá)到極限變形而破壞，而應(yīng)變發(fā)展總是滯后于應(yīng)力發(fā)展，故加荷速度越快，所測強(qiáng)度值也越高。為了使試驗(yàn)結(jié)果具有可比性，材料試驗(yàn)應(yīng)嚴(yán)格按國家有關(guān)試驗(yàn)規(guī)程的規(guī)定進(jìn)行。 材料的其他力學(xué)性質(zhì) 沖擊韌性材料抵抗沖擊或振動荷載作用而不破壞的能力，稱為沖擊韌性。根據(jù)荷載作用的方式不同，分沖擊抗壓、沖擊抗拉、沖擊抗彎等。沖擊試驗(yàn)是用帶缺口的試件做沖擊抗彎試驗(yàn)。沖擊韌性以標(biāo)準(zhǔn)試件破壞時消耗于試件單位面積上的功（J／cm2）表示。橋梁、路面、吊車梁及某些設(shè)備基礎(chǔ)等有沖擊抗震要求的結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮材料的沖擊韌性。建筑鋼材、木材的沖擊韌性較好，而脆性材料的沖擊韌性均較差。 硬度材料表面抵抗其他較硬物體壓人或刻劃的性能稱為硬度。不同材料硬度的測定方法不同，礦物質(zhì)材料硬度按刻劃法（莫氏硬度）分10級，鋼材的硬度常用鋼球壓入法（布氏硬度）測定。硬度大的材料具有耐磨性較強(qiáng)、強(qiáng)度較高的特點(diǎn)，但不易機(jī)械加工。 磨損及磨耗材料表面在外界物質(zhì)的摩擦作用下，其質(zhì)量和體積減小的現(xiàn)象稱為磨損，磨損用磨損率表示： ()式中 ——試件的磨損率，g／cm2； 、——試件磨損前、后的質(zhì)量，g；——試件受磨表面積，cm2。材料在摩擦和沖擊同時作用下，其質(zhì)量和體積減小的現(xiàn)象，稱為磨耗。磨耗以試驗(yàn)前、后的試件質(zhì)量損失百分?jǐn)?shù)表示。磨損及磨耗統(tǒng)稱為材料的耐磨性。材料的硬度大、韌性好、構(gòu)造均勻致密時，其耐磨性較強(qiáng)。多泥砂河流上水閘的消能結(jié)構(gòu)的材料，要求使用耐磨性較強(qiáng)的材料。 材料的化學(xué)性質(zhì)某些材料在使用環(huán)境條件下與周圍介質(zhì)或與其他材料配合時會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)能力的強(qiáng)弱，可將材料分為活性材料和非活性材料兩類。活性材料容易和其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并生成新物質(zhì)，改變材料原有的技術(shù)性質(zhì)；非活性材料在周圍環(huán)境介質(zhì)中或與其他材料配合時不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，能較好地保持其原有的化學(xué)成分和技術(shù)性質(zhì)的穩(wěn)定性。材料在使用過程中，往往受到周圍環(huán)境侵蝕性介質(zhì)（酸、堿、鹽溶液或氣體）的作用，長期作用的結(jié)果會使材料受到化學(xué)侵蝕。材料抵抗化學(xué)介質(zhì)侵蝕作用不破壞，其性質(zhì)也不發(fā)生顯著改變的性質(zhì)，稱為化學(xué)穩(wěn)定性。影響材料化學(xué)穩(wěn)定性的主要因素是材料的組成成分和材料構(gòu)造的密實(shí)程度。選用材料時，要考慮材料的使用環(huán)境，從材料的組成成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造方面著手，提高材料的抗侵蝕能力。有些活性材料在激發(fā)劑的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成的新物質(zhì)能滿足工程所要求的性質(zhì)，這是材料改性方面的一條重要途徑，也是充分利用一些工業(yè)廢料的有效方法。例如?；郀t礦渣。 材料的耐久性耐久性是指材料在長期使用過程中保持其工作性能到極限狀態(tài)的性質(zhì)。材料的工作性能是指材料在使用過程中所必需具備的物理、化學(xué)及力學(xué)性質(zhì)。極限狀態(tài)要依據(jù)材料的破壞程度、建筑物的安全度及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等幾方面因素綜合確定。改變材料工作性能的因素，除了外力的作用，還與材料所處的工作環(huán)境有關(guān)。環(huán)境因素的破壞作用主要是物理作用、化學(xué)作用及生物作用。這些因素或單獨(dú)或交互發(fā)生，具有復(fù)雜多變的關(guān)系。材料的耐久性是一項(xiàng)綜合性質(zhì)。對材料耐久性的判斷，需要在使用條件下進(jìn)行長期的觀察和測定。通常對材料耐久性的判斷，是根據(jù)工程對所用材料的使用要求，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行有關(guān)的快速試驗(yàn)，如干濕循環(huán)、凍融循環(huán)、加濕與紫外線干燥循環(huán)、碳化、鹽溶液浸漬與干燥循環(huán)、化學(xué)介質(zhì)浸漬等。由于礦物質(zhì)材料的抗凍性可以綜合反映材料抵抗溫度變化、干濕變化等風(fēng)化作用的能力，因此抗凍性可作為礦物質(zhì)材料抵抗周圍環(huán)境物理作用的耐久性綜合指標(biāo)。在水利工程中，處于溫暖地區(qū)的結(jié)構(gòu)材料，為抵抗風(fēng)化作用，對材料也提出一定的抗凍性要求。 耐久性與環(huán)境破壞因素關(guān)系名 稱破壞作用環(huán)境因素評定指標(biāo)抗?jié)B性抗凍性沖磨氣蝕碳化化學(xué)侵蝕老化銹蝕堿骨料反應(yīng)腐朽蟲蛀耐熱耐火物理物理物理化學(xué)化學(xué)化學(xué)物理、化學(xué)物理、化學(xué)生物生物物理物理壓力水水、凍融流水、泥沙COHO2酸、堿、鹽及其溶液陽光、空氣、水H2O、OCI、電流K2O、活性骨料H2O、O菌昆蟲濕熱、冷熱交替高溫、火焰滲透系數(shù)、抗?jié)B等級抗凍等級磨損率碳化深度**銹蝕率***** 注 *表示可參考其強(qiáng)度變化率、裂縫開裂情況、變形情況進(jìn)行評定。2 鋼筋檢測建筑鋼材是建筑工程中所用各種鋼材的總稱。鋼材具有強(qiáng)度高，有一定塑性和韌性，能承受沖擊和振動荷載，可以焊接或鉚接，便于裝配等優(yōu)點(diǎn)；其缺點(diǎn)主要是易銹蝕，維護(hù)費(fèi)用大，耐火性差，生產(chǎn)能耗大。在建筑工程中鋼材被大量用作結(jié)構(gòu)材料，并被列為建筑工程的三大重要材料之一。 概述 鋼的冶煉鋼是將煉鋼生鐵在1700℃左右的煉鋼爐中冶煉，把生鐵中的雜質(zhì)氧化，%以下，并將其他元素調(diào)整到規(guī)定范圍。鋼的冶煉方法根據(jù)煉鋼設(shè)備的不同主要分為平爐、轉(zhuǎn)爐和電爐三類。建筑鋼多是平爐鋼、頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐鋼和側(cè)吹堿性轉(zhuǎn)爐鋼。平爐法冶煉是以固態(tài)或液態(tài)的生鐵、鐵礦石或廢鋼材作為原料，用煤氣或重油加熱冶煉。由于冶煉時間長，鋼的化學(xué)成分較易控制，除渣較凈，成品質(zhì)量高，可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼或特殊要求的專用鋼，但投資大、能耗大、冶煉周期長。生產(chǎn)側(cè)吹轉(zhuǎn)爐鋼是將熔融狀態(tài)的鐵水，由轉(zhuǎn)爐側(cè)面吹入高壓熱空氣，使鐵水中的雜質(zhì)在空氣中氧化，從而除去雜質(zhì)。但是，在吹煉時易混入氮、氫等有害氣體使鋼質(zhì)變壞，控制鋼的成分較難。側(cè)吹轉(zhuǎn)爐鋼的爐體容量小、出鋼快，一般只能用來煉制普通碳素鋼。頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐法是將純氧從轉(zhuǎn)爐頂部吹入爐內(nèi)，克服了空氣轉(zhuǎn)爐法的缺點(diǎn)，效率較高，鋼質(zhì)也易控制，近來較多采用。煉鋼需要足夠的氧，但如果鋼材中殘存了氧，會使鋼質(zhì)變差。因此，必須在冶煉后期脫氧。根據(jù)脫氧程度所表現(xiàn)的狀態(tài)，分為鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼三類。鋼材交貨時，必須對所用爐種以規(guī)定的代號作出標(biāo)志，脫氧狀態(tài)也是鋼質(zhì)標(biāo)志的內(nèi)容。 鋼的分類鋼的品種繁多，為了便于選用，現(xiàn)將鋼的一般分類歸納如下： 按化學(xué)成分分類（1）碳素鋼碳素鋼的化學(xué)成分主要是鐵，其次是碳，故也稱鐵碳合金。%～%。此外尚含有極少量的硅、錳和微量的硫、磷等元素。碳素鋼按含碳量又可分為：低碳鋼（%）、中碳鋼（%～%）和高碳鋼（%）三種。其中低碳鋼在建筑工程中應(yīng)用最多。（2）合金鋼合金鋼是指在煉鋼過程中，有意識地加入一種或多種能改善鋼材性能的合金元素而制得的鋼種。常用合金元素有：硅、錳、鈦、釩、鈮、鉻等。按合金元素總含量的不同，合金鋼可以分為低合金鋼（合金元素總含量小于5%）、中合金鋼（合金元素總含量為5%～10%）和高合金鋼（合金元素總含量大于10%）。低合金鋼為建筑工程中常用的主要鋼種。 按冶煉時脫氧程度分類（1）沸騰鋼煉鋼時僅加入錳鐵進(jìn)行脫氧，脫氧不完全。這種鋼水澆入錠模時，有大量的CO氣體從鋼水中外逸，引起鋼水呈沸騰狀，故稱沸騰鋼，代號為“F”。沸騰鋼組織不夠致密，成分不太均勻，硫、磷等雜質(zhì)偏析較嚴(yán)重，故質(zhì)量較差。但因其成本低、產(chǎn)量高，故被廣泛用于一般建筑工程。（2）鎮(zhèn)靜鋼煉鋼時采用錳鐵、硅鐵和鋁錠等作脫氧劑，脫氧完全，且同時能起去硫作用。這種鋼水鑄錠時能平靜地充滿錠模并冷卻凝固，故稱鎮(zhèn)定鋼，代號為“Z”。鎮(zhèn)定鋼雖成本較高，但其組織致密，成分均勻，性能穩(wěn)定，故質(zhì)量好。適用于預(yù)應(yīng)力混凝土等重要的結(jié)構(gòu)工程。（3）半鎮(zhèn)定鋼脫氧程度介于沸騰鋼和鎮(zhèn)定鋼之間，為質(zhì)量較好的鋼，其代號為“b”。（4）特殊鎮(zhèn)靜鋼比鎮(zhèn)靜鋼脫氧程度還要充分徹底的鋼，故其質(zhì)量最好，適用于特別重要的結(jié)構(gòu)，代號為“TZ”。 按有害雜質(zhì)含量分類按鋼中有害雜質(zhì)磷（P）和硫（S）含量的多少，鋼材可分為以下四類：（1）普通鋼。%；%。（2）優(yōu)質(zhì)鋼。%；%。（3）高級優(yōu)質(zhì)鋼。%；%。（4）特級優(yōu)質(zhì)鋼。%；%。 按用途分類（1）結(jié)構(gòu)鋼。主要用作工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件及機(jī)械零件的鋼。（2）工具鋼。主要用于各種刀具、量具及模具的鋼。（3）特殊鋼。具有特殊物理、化學(xué)或機(jī)械性能的鋼，如不銹鋼、耐熱鋼、耐酸鋼、耐磨鋼、磁性鋼等。建筑鋼材的產(chǎn)品一般分為型材、板材、線材和管材等幾類。型材包括鋼結(jié)構(gòu)用的角鋼、工字鋼、槽鋼、方鋼、軌道鋼等。線材包括鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土用的鋼筋、鋼絲和鋼鉸線等。板材包括用于水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)、房屋、橋梁及建筑機(jī)械的中厚鋼板；用于屋面、墻面、樓板等的薄鋼板。管材主要用于鋼桁架和供水、供氣（汽）管線等。 鋼材的加工冶煉生產(chǎn)的鋼，除極少量直接用作鑄件外，絕大部分都是先澆鑄成鋼錠，然后再加工制成各種鋼材。將鋼錠加熱到1150～1300℃后進(jìn)行熱軋，所得的產(chǎn)品為熱軋鋼材。將鋼錠先熱軋，經(jīng)冷卻至室溫后再進(jìn)行冷軋的產(chǎn)品為冷軋鋼材。一般建筑鋼材以熱軋為主。鋼管是用鋼板加工焊制而成的。無縫鋼管是對實(shí)心鋼坯進(jìn)行穿孔，經(jīng)熱軋、擠壓、冷軋、冷拔等工藝而制得。 建筑鋼材的主要技術(shù)性能鋼材的技術(shù)性能包括力學(xué)性能和工藝性能兩個方面。力學(xué)性能主要包括拉伸性能、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度、硬度等；工藝性能是鋼材在加工制造過程中所表現(xiàn)的特性，包括冷彎性能、焊接性能、熱處理性能等。 力學(xué)性能 拉伸性能鋼材的拉伸性能，典型地反映在廣泛使用的軟鋼（低碳鋼）拉伸試驗(yàn)時得到的應(yīng)力σ與應(yīng)變ε的關(guān)系上。鋼材從拉伸到拉斷，在外力作用下的變形可分為四個階段，即彈性階段、屈服階段、強(qiáng)化階段和頸縮階段。在拉伸的開始階段，0A為直線，說明應(yīng)力與應(yīng)變成正比，即σ/ε=E。A點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力σp稱為比例極限。當(dāng)應(yīng)力超過比例極限時，應(yīng)力與應(yīng)變開始失去比例關(guān)系，但仍保持彈性變形。所以，e點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力σe稱為彈性極限。Oe為彈性階段。當(dāng)荷載繼續(xù)增大，線段呈曲線形,開始形成塑性變形。應(yīng)力增加到B上點(diǎn)后，變形急劇增加，應(yīng)力則在不大的范圍(B上、B下、B)內(nèi)波動，呈現(xiàn)鋸齒狀。把此時應(yīng)力不增加，應(yīng)變增加時的應(yīng)力σs，定義為屈服極限強(qiáng)度。屈服點(diǎn)σs是熱軋鋼筋和冷拉鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定的依據(jù)，也是工程設(shè)計(jì)中強(qiáng)度取值的依據(jù)。該階段為屈服階段。超過屈服點(diǎn)后，應(yīng)力增加又產(chǎn)生應(yīng)變，鋼材進(jìn)入強(qiáng)化階段，C點(diǎn)所對應(yīng)的應(yīng)力，即試件拉斷前的最大應(yīng)力σb，稱為抗拉強(qiáng)度。抗拉強(qiáng)度σb是鋼絲、鋼絞線和熱處理鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定的依據(jù)。BC為強(qiáng)化階段。超過C點(diǎn)后，塑性變形迅速增大，試件出現(xiàn)頸縮，應(yīng)力隨之下降，試件很快被拉斷，CD為頸縮階段。 —應(yīng)變 試件拉伸前和斷裂后標(biāo)距長度鋼材的σe和σs越高，表示鋼材對小量塑性變形的抵抗能力越大。因此，在不發(fā)生塑性變形的條件下，所能承受的應(yīng)力就越大。σe與σb差值越大的鋼，說明超過屈服點(diǎn)后的強(qiáng)度儲備能力越大，結(jié)構(gòu)的安全性高。試件拉斷后，將拉斷后的兩段試件拼對起來，量出拉斷后的標(biāo)距長。按下式計(jì)算伸長率： （）式中 δ——試件的伸長率，%；——拉伸前的標(biāo)距長度，mm；——拉斷后的標(biāo)距長度，mm。伸長率是衡量鋼材塑性的重要指標(biāo)，其值越大說明鋼材的塑性越好。塑性變形能力強(qiáng)，可使應(yīng)力重新分布，避免應(yīng)力集中，結(jié)構(gòu)的安全性增大。標(biāo)距的大小影響伸長率的計(jì)算結(jié)果，通常以δ5和δ10分別表示=5d0和=10d0時的伸長率。同一種鋼材，其δ5大于δ10。某些線材的標(biāo)距用=100mm，伸長率用δ100表示。中碳鋼和高碳鋼（硬鋼）的拉伸曲線與低碳鋼不同，屈服現(xiàn)象不明顯，伸長率小。這類鋼材由于沒有明顯的屈服階段，不能測定屈服點(diǎn)，%原標(biāo)距長度時所對應(yīng)的應(yīng)力值，作為規(guī)定的屈服極限。 沖擊韌性鋼材抵抗沖擊荷載不被破壞的能力稱為沖擊韌性。用于重要結(jié)構(gòu)的鋼材，特別是承受沖擊振動荷載的結(jié)構(gòu)所使用的鋼材，必須保證沖擊韌性。鋼材的沖擊韌性用標(biāo)準(zhǔn)試件在做沖擊試驗(yàn)時，每平方厘米所吸收的沖擊斷裂功（J/cm2）表示，其符號為αk。