【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(jí)比強(qiáng)度是指材料單位質(zhì)量的強(qiáng)度，常用來(lái)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(duì)工程材料進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，對(duì)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(jí)。強(qiáng)度等級(jí)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(jí)，塑性材料按抗拉強(qiáng)度劃分強(qiáng)度等級(jí)。 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(zhǎng)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(huì)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(huì)降低；試件含水率的增大，環(huán)境濕度的升高，都會(huì)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(cè)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(guó)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(dòng)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(shí)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(cè)定方法不同，礦物質(zhì)材料硬度按刻劃法（莫氏硬度）分10級(jí)，鋼材的硬度常用鋼球壓入法（布氏硬度）測(cè)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(shí)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(shí)，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(shí)會(huì)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?；钚圆牧先菀缀推渌镔|(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(shí)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(guò)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(zhǎng)期作用的結(jié)果會(huì)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(shí)，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(zhǎng)期使用過(guò)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(guò)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(duì)材料耐久性的判斷，需要在使用條件下進(jìn)行長(zhǎng)期的觀察和測(cè)定。通常對(duì)材料耐久性的判斷，是根據(jù)工程對(duì)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(duì)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(píng)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(yáng)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(jí)抗凍等級(jí)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(píng)定。2 鋼筋檢測(cè)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(dòng)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(shí)間長(zhǎng)，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(zhǎng)。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(shí)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(lái)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(lái)較多采用。煉鋼需要足夠的氧，但如果鋼材中殘存了氧，會(huì)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(shí)，必須對(duì)所用爐種以規(guī)定的代號(hào)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(guò)程中，有意識(shí)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(shí)脫氧程度分類（1）沸騰鋼煉鋼時(shí)僅加入錳鐵進(jìn)行脫氧，脫氧不完全。這種鋼水澆入錠模時(shí)，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(hào)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(shí)采用錳鐵、硅鐵和鋁錠等作脫氧劑，脫氧完全，且同時(shí)能起去硫作用。這種鋼水鑄錠時(shí)能平靜地充滿錠模并冷卻凝固，故稱鎮(zhèn)定鋼，代號(hào)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(hào)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(hào)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(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。%；%。（4）特級(jí)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(wú)縫鋼管是對(duì)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(gè)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(guò)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(shí)得到的應(yīng)力σ與應(yīng)變?chǔ)诺年P(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(gè)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(shuō)明應(yīng)力與應(yīng)變成正比，即σ/ε=E。A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力σp稱為比例極限。當(dāng)應(yīng)力超過(guò)比例極限時(shí)，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(duì)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(dòng)，呈現(xiàn)鋸齒狀。把此時(shí)應(yīng)力不增加，應(yīng)變?cè)黾訒r(shí)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(guò)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(duì)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?？估瓘?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(guò)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(zhǎng)度鋼材的σe和σs越高，表示鋼材對(duì)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(shuō)明超過(guò)屈服點(diǎn)后的強(qiáng)度儲(chǔ)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(duì)起來(lái)，量出拉斷后的標(biāo)距長(zhǎng)。按下式計(jì)算伸長(zhǎng)率： （）式中 δ——試件的伸長(zhǎng)率，%；——拉伸前的標(biāo)距長(zhǎng)度，mm；——拉斷后的標(biāo)距長(zhǎng)度，mm。伸長(zhǎng)率是衡量鋼材塑性的重要指標(biāo)，其值越大說(shuō)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(zhǎng)率的計(jì)算結(jié)果，通常以δ5和δ10分別表示=5d0和=10d0時(shí)的伸長(zhǎng)率。同一種鋼材，其δ5大于δ10。某些線材的標(biāo)距用=100mm，伸長(zhǎng)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(zhǎng)率小。這類鋼材由于沒(méi)有明顯的屈服階段，不能測(cè)定屈服點(diǎn)，%原標(biāo)距長(zhǎng)度時(shí)所對(duì)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(dòng)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(shí)，每平方厘米所吸收的沖擊斷裂功（J/cm2）表示，其符號(hào)為αk。