【導讀】廣義上建筑材料是指用于建筑工程中所有材料的總稱。不僅包括構成建筑物的材料，而且包括在建筑工程。施工中的一些輔助性材料。石器、鐵器時代—金字塔：石材、石灰、石膏。建筑材料是建筑業(yè)的物質(zhì)基礎。在建筑工程總投資中，建筑材料投資占60%以上。建筑藝術的發(fā)揮，建筑功能的實現(xiàn)，必須有品種多樣質(zhì)量良好的建筑材料。本課程主要講述建筑工程中常用建筑材料的原材料及生產(chǎn)工藝、品種與規(guī)格、主要技術性質(zhì)、質(zhì)量標準、檢驗方法、應用和保管等基本知識。掌握建筑材料的性能和應用，是學習本課程的重點。認真作好試驗和填寫試驗報告。供需雙方，必須按技術標準規(guī)定進行材料的驗收，以確保雙方的合法權益。建筑材料的技術標準分為國家標準、行業(yè)標準、地方標準、企業(yè)標準等，分別由相應的標準化管理部門批準并頒布。含水率一般情況下，材料的含水率小于質(zhì)量吸水率。在建筑工程中的作用：判斷材料的保溫隔熱性能。

　　

【正文】 一、力學性能 （一）拉伸性能 抗拉性能是建筑鋼材最重要的技術性質(zhì)。其技術指標為由拉力試驗測定的屈服點、抗拉強度和伸長率。 制作試件：試件外形（標準試件、原樣試件）；打點或劃線；明確標距 l0（計算伸長率的基數(shù)），上機試驗，記錄試驗數(shù)據(jù)，計算指 標（屈服點 σs 、抗拉強度 σb 、伸長率 δ5 或 10） 畫應力 應變圖： 明確拉伸性能試驗的四個階段的特點，以及對應指標 明確拉伸性能試驗的四個階段的特點，以及對應指標 （ 1）屈服點：當試件拉力在 ＯＢ范圍內(nèi)時，如卸去拉力，試件能恢復原狀，應力與應變的比值為常數(shù)， 因此，該階段被稱為彈性階段。當對試件的拉伸進入塑性變形的屈服階段ＢＣ時，稱屈服下限Ｃ下所對應的應力為屈服強度或屈服點，記做 σs 。設計時一般以 σs 作為強度取值的依據(jù)。對屈服現(xiàn)象不明顯的鋼材，規(guī)定以 ％殘余變形時的應力 作為屈服強度。 （ 2）抗拉強度：從圖中ＣＤ曲線逐步上升可以看出：試件在屈服階段以后，其抵抗塑性變形的能力又重新提高，稱為強化階段。對應于最高點Ｄ的應力稱為抗拉強度，用 σb 表示。 設計中抗拉強度雖然不能利用，但屈強比 σs ／ σb 有一定意義。屈強比愈小，反映鋼材受力超過屈服點工作時的可靠 性愈大，因而結構的安全性愈高。但屈強比太小，則反映鋼材不能有效地被利用。 (3) 伸長率：圖中當曲線到達Ｄ點后，試件薄弱處急劇縮小，塑性變形迅速增加，產(chǎn)生 “ 頸縮現(xiàn)象 ” 而斷裂。量出拉斷后標距部分的長度 Ll，標距的伸長值與原始標距 L0 的百分率稱為伸長率。伸長率表征了鋼材的塑性變形能力。 冷加工強化與時效處理 定義 作用 冷加工強化 鋼材在常溫下進行冷加工，使之產(chǎn)生塑性變形，從而提高屈服強度，為冷加工強化 鋼材屈服強度提高，但塑性和韌性降低 時效處理 鋼材經(jīng)冷加工后，在常溫下存放 15～20d 或加熱至 100～ 200℃ 保持 2h 左右，為時效處理。 鋼材屈服強度和抗拉強度提高，但讀寫和韌性進一步下降 繪制冷加工強化和時效處理的應力－應變圖 小結： 鋼材是重要的建筑材料之一，在建筑工程中主要是用碳素結構鋼和低合金結構鋼，用來制作鋼結構構件及做混凝土結構中的增強材料，本節(jié)主要講述建筑工程中常用鋼材，概述鋼的冶煉、加工及分類方法。重點掌握建筑鋼材的技術性能（拉伸性能），建筑鋼材的選擇使用。并會動手做相應試驗。 教 案 首 頁 課題 167。 建筑鋼材的主要技術性能 167。 建筑中常 用鋼材 課型 理論 教學 目的 理解建筑鋼材的主要技術標準 掌握建筑鋼材的主要工藝性能和鋼材的選用原則 重點 難點 建筑鋼材的主要工藝性能和鋼材的選用原則 教輔 工具 教學方法 課堂講授 啟發(fā)式教學 授課 班級 授課 日期 教 學 過 程 回顧導入 第二節(jié) 建筑鋼材的主要技術性能 二、工藝性能 三、化學成分對鋼材性能的影響 四、鋼的基本組織 第三節(jié) 建筑中常用鋼材 一、建筑鋼材常用鋼品種 二、常用建筑鋼材 三、 鋼材的選用原則 課后小結 建筑鋼材的主要技術標準 建筑鋼材的主要工藝性能和鋼材的選用原則 第七章 ? 金屬材料 第二節(jié) 建筑鋼材的主要技術性能 一、力學性能 （一）拉伸性能 （二）沖擊韌性 1. 定義：沖擊韌性是指鋼材抵抗沖擊荷載作用而不被破壞的能力。 2. 指標：將試件沖段的缺口處單位面積上所消耗的功作為鋼材的沖擊韌性指標，用 αk 表示（單位 J/cm2）。 3. 試驗：制作試件，上機試驗，記錄數(shù)據(jù)，分析鋼材的沖擊韌性大小。 4. 影響因素：溫度，鋼材內(nèi)在質(zhì)量。 5. 鋼材的化學成分、組織狀態(tài)、內(nèi)在 缺陷及環(huán)境溫度都會影響鋼材的沖擊韌性。試驗表明，沖擊韌性隨溫度的降低而下降，其規(guī)律是開始下降緩和，當達到一定溫度范圍時，突然下降很多而呈脆性，這種脆性稱為鋼材的冷脆性。 發(fā)生冷脆時的溫度稱為臨界溫度，其數(shù)值愈低，說明鋼材的低溫沖擊性能愈好。所以在負溫下使用的結構，應當選用脆性臨界溫度較工作溫度為低的鋼材。 隨時間的延長而表現(xiàn)出強度提高，塑性和沖擊韌性下降的現(xiàn)象稱為時效。完成時效變化的過程可達數(shù)十年，但是鋼材如經(jīng)受冷加工變形，或使用中經(jīng)受震動和反復荷載的影響，時效可迅速發(fā)展。因時效而導致性能改變的程度稱為時效敏感性，對于承受動荷載的結構應該選用時效敏感性小的鋼材。 （三）硬度 鋼材抵抗硬物壓入表面局部體積的能力。 （四）疲勞強度 鋼材在交變荷載反復作用下，可在最大應力遠遠低于抗拉強度的情況下突然破壞，這種破壞稱為疲勞破壞。其指標用疲勞強度表示。 二、工藝性能 （一）冷彎性能 冷彎性能是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力，是鋼材的重要工藝性能。冷彎性能指標是通過試件被彎曲的角度（ 90176。 、 180176。 ）及彎心直徑 ｄ對試件厚度（或直徑） a的比值（ｄ /a）區(qū)分的，試件按規(guī)定的彎曲角和彎心直徑進行試驗，試件彎曲處的外表面無裂斷、裂縫或起層，即認為冷彎性能合格。 （二）焊接性能 影響鋼材可焊性的主要因素是化學成分及含量。如硫產(chǎn)生熱脆性，使焊縫處產(chǎn)生硬脆及熱裂紋。又如，含碳量超過％，可焊性顯著下降等。 三、化學成分對鋼材性能的影響 鋼材的化學成分主要是指碳、硅 、錳、硫、磷等，在不同情況下往往還需考慮氧、氮及各種合金元素。 四、鋼的基本組織主要有以下幾種： （ 1）鐵素體 塑性、韌性很好，但強度、硬度很低。 （ 2）奧氏體 其強度、硬度不高，但塑性好，在高溫下易于軋制成型。 （ 3）滲碳體 晶體結構復雜，塑性差，性硬脆，抗拉強度低。 （ 4）珠光體 層狀結構，塑性較好，強度和硬度較高。 第三節(jié) 建筑中常用鋼材 一、建筑鋼材常用鋼品種（牌號及牌號代表的含義、質(zhì)量標準與應用） （一）碳素結構鋼 牌號： Q19 Q21 Q23 Q25 Q275 Q表示屈服點， 19 21 23 255和 275為屈服強度值（ MPa）。 質(zhì)量等級：各牌號按沖擊韌性或以硫、磷等雜質(zhì)含量由多至少劃分為 A、 B、 C、 D四個等級。 脫氧程度： F（沸騰鋼）、 b（半鎮(zhèn)靜鋼）、 Z（鎮(zhèn)靜鋼）和 TZ（特殊鎮(zhèn)靜鋼）。 Z和 TZ在鋼的牌號中可以省略不寫。 例如： Q235－ A178。F 表示屈服點為 235MP 的 A級沸騰鋼。 應用： Q235 鋼屬低碳鋼，既有較高的強度，有較好的塑性和韌性，可焊性也好，在建筑中廣泛用 Q235 軋成的各種型材、鋼板、管材、和鋼筋等。 Q19 Q215 號鋼，強度低，塑性和韌性較好，易于冷加工，常用作鋼釘、鉚釘、螺栓及鐵絲等。 Q25 Q275 號鋼，強度較高，但塑性、韌性較差，不易焊接和冷彎加工，可用于軋制鋼筋、制作螺栓配件等，但更多用于機械零件和工具等。 （二）低合金高強度結構鋼 牌號：有 Q29 Q34 Q390、 Q420 和 Q460 五個等級。 Q表示屈服點， 29 34 390、 420和 460為屈服強度值（ MPa）。 質(zhì)量等級：各牌號按沖擊韌性至多劃分有 A、 B、 C、 D、 E五個等級。 （三）優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼 二、常用建筑鋼材 ? 鋼結構用鋼材 主要用熱軋成型的鋼板和型鋼等；薄壁輕型鋼結構中主要采用薄壁型鋼。圓鋼和小角鋼；鋼材所用的母材主要是普通碳素結構鋼和低合金高強度結構鋼。 ? 鋼筋混凝土用鋼材 主要品種有熱軋鋼筋、冷加工鋼筋、熱處理鋼筋、預應力混凝土用鋼絲和鋼絞線。鋼筋與混凝土之間有較大的握裹力，能牢固嚙合在一起。鋼筋抗拉強度高、塑性好，放人混凝土中可很好地改善混凝土脆性，擴展混凝土的應用范圍，同時混凝土的堿性環(huán)境又很好地保護了鋼筋。鋼筋混凝土結構用的鋼筋主要由碳素結構鋼、低合金高強度結構鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼制成。 熱軋鋼 筋 用加熱鋼坯軋成的條型鋼筋，稱為熱軋鋼筋。鋼筋混凝土用熱軋鋼筋，根據(jù)其表面形狀分為光圓鋼筋和帶肋鋼筋兩類。 冷軋帶肋鋼筋 冷軋帶肋鋼筋是采用普通低碳鋼或低合金鋼熱軋的圓盤條，經(jīng)冷軋或冷拔減徑后在其表面冷軋成二面或三面有肋的鋼筋，也可經(jīng)低溫回火處理。 冷軋扭鋼筋 預應力混凝土用熱處理鋼筋 預應力混凝土鋼絲和鋼絞線 三、鋼材的選用原則 考慮荷載 使用環(huán)境溫度 連接方式 鋼材厚度 結構重要性 小結： 近年來，高層和大跨結構迅速發(fā)展，金屬材料在建筑 工程中的應用越來越多，鋼材是建筑工程耗用量較大而價格昂貴的建筑材料，所以如何經(jīng)濟合理的利用鋼材，以及設法用其他較廉價的材料來代替鋼材，以節(jié)約金屬材料資源，降低成本，是非常重要的課題。 重點掌握建筑鋼材的技術性能（沖擊韌性、硬度、冷彎性能）。并會動手做相應試驗。了解鋼材化學成分對其性能的影響。掌握建筑中常用鋼的品種和常用建筑鋼材的主要品種。 教 案 首 頁 課題 167。 墻體材料 課型 理論 教學 目的 理解不同墻體材料的施工工藝 掌握各種墻體材料的重要功用 重點 難點 各種墻體材 料的重要功用 教輔 工具 教學方法 課堂講授 啟發(fā)式教學 授課 班級 授課 日期 教 學 過 程 回顧導入 1. 砌墻磚 1. 磚的分類 2. 燒結普通磚 3. 燒結多孔磚 4. 燒結空心磚 5. 灰砂磚、粉煤灰磚 課后小結 不同墻體與屋面材料的施工工藝 各種墻體與屋面材料的重要功用 第八章 墻體材料 要求： 、檢測方法和評定方法；了解砌體材料的發(fā)展。 。 用于墻體的材料主要有磚、砌塊和板 材三類。 第一節(jié) ? 砌墻磚 一、磚的分類 ：粘土磚、頁巖磚、煤矸石磚、粉煤灰磚 ： ? 燒結磚：經(jīng)焙燒而制成的磚。 ? 蒸養(yǎng)磚：經(jīng)常壓蒸汽養(yǎng)護硬化而成的磚。 ? 蒸壓磚：經(jīng)高壓蒸汽養(yǎng)護硬化而成的磚。 ? 免燒磚：以自然養(yǎng)護而成，如非燒結粘土磚。 ：普通磚（孔洞率 15％）、多孔磚和空心磚（孔洞率 35％） ： 正火磚、過火磚、欠火磚 ： 機制磚、手工磚 ：紅磚、青磚 工程中常用的砌墻磚品種： ? 燒結普通粘 土磚 ? 燒結普通頁巖磚 ? 燒結多孔磚 ? 燒結空心磚 ? 蒸壓灰砂磚 ? 蒸壓粉煤灰磚 二、燒結普通磚 燒結普通磚是以粘土、頁巖、煤矸石、粉煤灰為主要原材料，經(jīng)焙燒而成的尺寸為 240179。115179。53 ㎜直角六面體塊材。 粘土質(zhì)材料在一定溫度下，其中的鋁硅酸鹽礦物部分熔融，冷卻后將其余礦物顆粒粘結成一體，保持磚坯的形體，并具有一定的物理、力學性能。這一工藝稱為 “ 燒結 ” 或 “ 焙燒 ” 。燒結普通磚俗稱小磚、標準磚、實心磚等。 燒結普通磚根據(jù)抗壓強度分為ＭＵ ＭＵ 2ＭＵ ＭＵ 1ＭＵ 10五個強度等級。強度和抗風化性能合格的磚，根據(jù)尺寸偏差、外觀質(zhì)量、泛霜和石灰爆裂等分為優(yōu)等品（Ａ）、一等品（Ｂ）和合格品（Ｃ）三個質(zhì)量等級。各等級磚的具體技術要求如下： （ 1）尺寸允許偏差 燒結普通磚的尺寸允許偏差應符合規(guī)定（樣本數(shù)為 20 塊）。 （ 2）外觀質(zhì)量 燒結普通磚的優(yōu)等品顏色應基本一致，一等品和合格品顏色無要求。項目包括：兩條面的高度差、彎曲、雜質(zhì)凸出高度、 缺棱掉角情況、裂紋長度、完整面、顏色 （ 3）強度等級 燒結普通磚強度應 規(guī)定。強度實驗按 GB/T2542 進行，抽取 10 塊磚試樣進行抗壓強度試驗，根據(jù)試驗結果，按平均值一標準 值方法（變異系數(shù) δ≦ 時）或平均值一最小值方法（變異系數(shù) δ ＞ 時）評定磚的強度等級。 （ 4）燒結普通磚的缺陷指標 當生產(chǎn)燒結磚的原料中含有有害雜質(zhì)或生產(chǎn)工藝不當時，均可造成燒結磚的質(zhì)量缺陷，影響磚的耐久性。主要缺陷及耐久性 指標有： 1）燒結磚的泛霜 當生產(chǎn)燒結磚的原料中含有可溶性無機鹽時，會隱含在成品燒結磚的內(nèi)部，磚吸水后再次干燥時，水分會向外遷移，這些可溶性鹽隨水滲 到磚的表面，水分蒸發(fā)后便留下白色粉末狀的鹽，形成白霜，這就是泛霜現(xiàn)象。 泛霜嚴重時，由于大量鹽類的溶出和結晶膨脹會造成磚砌體表面粉化及剝落，內(nèi)部孔隙率增大，抗凍性顯著下降。國家標準規(guī)定優(yōu)等磚不得有泛霜現(xiàn)象，合格磚不得嚴重泛霜