【正文】 ： 本講主要是講解材料的物理性質(zhì)、材料的力學性質(zhì)、石膏膠凝材料、石灰膠凝材料以及水玻璃等問題。 B、 木材的平穩(wěn)含水率是指木材中的含水量與周圍環(huán)境濕度相平衡時的含水率。對應于最高 點 C 的應力稱為抗拉強度。 B、 AB 段為屈服階段，在 AB 段內(nèi)，當荷載增大，應力應變不再成正比例關系。粘土的可塑性愈強，其結合力 也愈大。與可塑性相似的另一個性質(zhì)是粘土的結合性。在采用這一參數(shù)時還應測出與之相應的含水率。 可塑性指數(shù)表示粘土能形成可塑泥團的水分變化范圍。從粘土與水相互關系來看，塑限表示粘土被水濕潤后，形成水化膜，使粘土粒子能相對滑動而產(chǎn)生可塑性的含水量。液限是粘土由流動狀態(tài)進入塑性狀態(tài)時的含水量。 粘土的性質(zhì)：主要包括可塑性與結合性、收縮、粘土的稀釋性能、粘土原料的燒結性能、耐火度， 可塑性與結合性：粘土的可塑性常用塑限、液限、可塑性指數(shù)、可塑性指標和相應含水率來反應可塑性的大小。 粘土： 粘土的組成： 化學組成：粘土是含水鋁硅酸鹽的混合體，所以主要成分是二氧化硅，氧化鋁和結晶水。耐久性是指應根據(jù)建筑物的特點，選擇合適的石材，以保證建筑物的耐久性。 建筑石材的技術性能：密度、抗壓強度、抗凍性、耐水性 建筑石材的選用原則：應考慮其裝飾性、耐久性、經(jīng)濟性。 沉積巖：建筑工程中常用的沉積巖有石灰?guī)r，砂巖等。 火成巖又稱巖漿巖，又可分為：深成 巖，噴出巖，火山巖。 定義：凡是從天然巖石中開采出來，經(jīng)加工或未加工的石材，統(tǒng)稱為天然石材。 木材的防火：主要有表面涂敷法和溶液浸注法兩種。 木材的防腐：一是破壞真菌的生存條件，二是應用化學防腐劑。 按照承重結構的受力要求對木材進行分級，分為 I、 II、 III 三級。 （ 3） 木材的等級與防護 根據(jù)木材的缺陷情況，木材通常分為一、二、三、四等。理論上，木材強度以順紋抗拉強度為最大，其次是抗彎強度和順紋抗拉強度。木材的強度有順紋強度和橫紋強度之分。當木材的含水率在纖維飽和點以上，只有 自由水增減變化時，木材的體積不發(fā)生變化。當木材長時間處于一定溫度和濕度的環(huán)境中時，木材中的含水量最后會達到與周圍環(huán)境相平衡，這時木材的含水率稱為平衡含水率。纖維飽和點是木材性質(zhì)發(fā)生變化的轉折點。 含水率：木材中的水分主要有三種，即自由水、吸附水和結合水。缺點是：各向異性，脹縮變形大、易腐、易燃等。 混凝土配筋的防銹則是根據(jù)結構的性質(zhì)和所處環(huán)境條件等，主要是提高混凝土的密實度、保證足夠厚度的混凝土保護層，以及限制氯鹽外加劑的摻加量和保證混凝土一定的堿度等，還可摻用阻銹劑。 1. 6 建筑鋼材的防護： 銹蝕：建筑鋼材在使用中，與周圍環(huán)境介質(zhì)接觸，由于環(huán) 境介質(zhì)的作用，其中的鐵與介質(zhì)可能發(fā)生化學反應，逐步被破壞，導致鋼材腐蝕，稱為銹蝕。鋼膠線是用 7 根直徑為 ~ 的高強度鋼絲，鉸捻后經(jīng)一定熱處理工藝后，清除內(nèi)應力而制成。分為：甲、乙兩級。 （ 2）冷拉鋼筋：為了提高鋼筋的強度及節(jié)約鋼筋，常對熱軋 鋼筋進行冷拉，冷拉鋼筋分為 I、 II、 III、 IV 四個級別。熱軋光圓鋼筋為 I 級，強度等級代號為 R235。 (二 )鋼筋混凝土結構用鋼 （ 1）熱軋鋼筋： 分類：根據(jù)其表面特征分為：光圓鋼筋和帶肋鋼筋，帶肋鋼筋又分為：月牙肋和等高肋兩種。 低合金高強度結構鋼的牌號按順序是由代表屈服點的字母、屈服點數(shù)值和質(zhì)量等級符號三個部分組成。比如 Q235 一 A、 F，它表示；屈服點為 235N／ mm2的平爐或氧氣轉爐冶煉的 A 級沸騰碳素結構鋼。各牌號鋼又按硫、磷含量的大小分為 A、 B、 C、 D四個質(zhì)量等級。 建筑工程用鋼有鋼結構用鋼和鋼筋混凝土結構用鋼兩類，二者所用的原料鋼鋼種均多為碳素鋼和低合金鋼。 鋼材經(jīng)冷加工后，隨著時間的延長，鋼筋強度進一步提高，這個過程稱為時效處理。 冷拔：是將 φ6 ～ φ8mm 的光圓鋼筋進行強力拉拔，使其通過截面小于鋼筋截面積的拔絲?？?，徑向擠壓縮小而縱向伸長。 冷加工強化的目的：是提高鋼材的強度和節(jié)約鋼材。 接觸對焊：接觸對焊是利用電流通過兩個焊件的接觸面所產(chǎn)生的 高溫，熔化接觸面金 屬，再對接加壓熔合為一體。在磷、硫含量均小于 ％情況下，鋼材的可焊性主要決定于其含碳量，含碳量小于 ％的碳素鋼具有良好的可焊性，含碳量超過 ％時，鋼材的可焊性變差；硫、磷及氣體雜質(zhì)也會導致鋼材的可焊性降低；過量合金元素的加入，同樣會影響鋼材的可焊性。鋼材冷彎時的彎曲角度越大，彎心直徑越小 ，則表示其冷彎性能越好。 （ 1）冷彎性能： 冷彎性能是以試驗時的彎曲角度和彎心直徑來表示。將拉斷后的試件于斷裂處對接在一起，測得其斷裂后的標距 L1，標距的伸長值（ L1 L0）與原始標距（ L0）的比值稱為伸長率 δ ，即 伸長率是反映鋼材塑性的重要技術指標，伸長率越大，表明鋼材的塑性越好。當鋼材強化達到最高點 C 點以后，在試件薄弱處的截面將顯著縮 小，產(chǎn)生 “ 頸縮現(xiàn)象 ” 。但是如果屈強比過小，則鋼材有效利用率太低，造成浪費。 抗拉強度在工程中不能直接利用，但屈服應力與抗拉強度的比值 (即屈強比 σ s／ σ b )卻能反映鋼材的安全可靠程度和利用率。 強化階段 (BC 段 ) 當荷載超過屈服點以后，由于鋼材內(nèi)部組織結構發(fā)生變化，抵抗變形的能力又重新提高，故稱為強化階段。圖中 B 上 點是這一階段應力最高點，稱為屈服上限， B 下 點稱為屈服下限。此階段的應力與應變成正比，其值為常數(shù)，稱為彈性模量，用 E 表示， ，其中 σ 為彈性階段某點的應力， ε 為其對應的應變值。 ： 鋼材的技術性質(zhì)主要包括：力學性能（抗拉性能、沖擊韌性、耐疲勞和硬度等）和工藝性能（冷彎和焊接）兩個方面。 2．工具鋼：主要用于各種刀具、量具及模具等。常用合金元素有硅、錳、鈦、鋇、鈮、鉻等。碳素鋼按含碳量又可以分為： 低碳鋼：含碳量小于 ％ 中碳鋼：含碳量為 ％～ ％ 高碳鋼：含碳量大于 ％ (2)合金鋼。碳素鋼的化學成分主要是鐵，其次是碳，故也稱鐵一 碳合金。其中鋼中的有害成分為磷和硫。此外，含碳量增加，鋼的冷脆性和時效敏感性增大，耐銹蝕性降低。 含碳量對鋼材性能的影響：碳是影響鋼材性能的主要元素之一，隨著含碳量的增加，其強度和硬度提高，塑性和韌性降低。鋼和鐵的主要成 分均是鐵和碳。 鋼與鐵的區(qū)別：鋼是由生鐵冶煉而成。 建筑用鋼材 ： 鋼材特點：與非金屬材料相比，具有品質(zhì)均勻穩(wěn)定、強度高、塑性、韌性好，可以焊接和鉚接等優(yōu)異性能。 與石油瀝青相比，煤瀝青具有以下特點： （ 1） 煤瀝青的溫度穩(wěn)定性較低； （ 2） 煤瀝青的耐氣候性較差； （ 3） 煤瀝青與礦質(zhì)集料粘附性好。 1. 2 煤瀝青： 煤瀝青定義：煙煤在干餾過程中的揮發(fā)物質(zhì)，經(jīng)冷凝而成黑色粘性液體稱為煤焦油。石油瀝青的耐久性主要取決于其自身的化學組成和化學結構。工程上常以軟化點指標來表征石油瀝青的溫度敏感性。 （ 4） 溫度敏感性：溫度敏感性簡稱感溫性，是決定瀝青使用時工作性的重要指標。石油瀝青的塑性用延度來表示。 相對粘度的測定方法：對于半固體或固體的石油瀝青用針入度來表示其粘度大小，液體石瀝青則用粘滯度來表示。 （ 2） 石油瀝青的粘結性：是瀝青材料軟硬、稀稠程度的反映，通常用粘度來表示。 熱脹系數(shù)：瀝青單位長度或單位體積，在溫度上升 10C 時的長度或體積變化分別稱為線脹系數(shù)或體脹系數(shù)，統(tǒng)稱為熱脹系數(shù)。 石油瀝青的膠體結構：溶膠結構、凝膠結構、溶 — 凝膠結構 石油瀝青的技術性質(zhì)： （ 1） 石油瀝青的物理特征常數(shù)： 相對密度：瀝青在規(guī)定溫度條件下的質(zhì)量與同體積蒸餾水在規(guī)定溫度條件下的質(zhì)量之比值。 化學組分分析：就是利用瀝青在不同有機溶劑中選擇性溶解或在不同吸附劑上的選擇性吸附，而將瀝 青分離為幾個化學性質(zhì)有一定聯(lián)系的組，這些組稱為瀝青的組分。 瀝青的分類如下圖所示： 1. 1 石油瀝青： 石油瀝青的組成：由多種極其復雜的碳氫化合物和一些碳氫化合物的非金屬衍生物組成的混合物。 三、 內(nèi)容講解： 瀝青： 瀝青：是一種褐色或黑褐色的有機膠凝材料，是由天然出產(chǎn)或各種有機物經(jīng)熱加工后得到的產(chǎn)品，它是由多種化學成分極其復雜烴類所組成。第十四講瀝青、鋼材、石材、木材和粘土 一、內(nèi)容提要：本講主要是講解瀝青的組成與分類，建筑鋼材的分類及鋼材的技術性質(zhì)，木材的性質(zhì)、強度及其影響因素，石材的分類及其技術性能，粘土的組成和分類。 二、本講的重點及難點是：建筑鋼材的分類，鋼材的技術性質(zhì)，以及建筑鋼材的標準及選用問題。在常溫下可為液態(tài)、半固態(tài)或固態(tài)。它的化學組成元素主要是碳和氫，其次是氧、硫、氮（一般含量為 3%），另外還含有很少量金屬元素如鎳、鐵、錳等。 組分：油分、樹脂、地瀝青質(zhì)。 熱力學參數(shù)：包括熱脹系數(shù)，導熱系數(shù)和比熱。 導熱系數(shù)：單位厚度內(nèi)溫差為 10C 時，在 1h 通過 1m2 面積的熱量 比熱：每 克瀝青升高 10C 所需的熱量。分為絕對粘度和相對粘度。 （ 3） 塑性：石油瀝青的塑性是指在外力作用下產(chǎn)生變形而不破壞，除去后，仍能保持變形后的形狀的性質(zhì)。延度越大，塑性越小。評價石油瀝青感溫性的方法，通常是采用 “ 粘度 ” 隨 “ 溫度 ” 而變化的行為來表達。 （ 5） 石油瀝青的耐久性：耐久性是指石油瀝青抵抗各種自然因素和交通荷載的能力。 石油瀝青的應用：在工程建設中常用的石油瀝青有道路瀝青、建筑石油瀝青、防水、防潮石油瀝青和普通石油瀝青四種，在選用石油瀝材料時，應根據(jù)工程性質(zhì)、當?shù)貧夂驐l件以及所處工程部位來選用不同品種和牌號的瀝青。煤焦油經(jīng)分餾 加工以后，所得殘渣即煤瀝青。 另外，煤瀝青的防水性不及石油瀝青。鋼材的主要缺點是易銹蝕、維護費用大，耐火性差，生產(chǎn)能耗大。生鐵是由鐵礦石、焦炭和石灰石等經(jīng)高溫熔煉，從鐵礦石中還原生鐵而得。含碳量大于 2％的為生鐵，含碳量小于 2％的為鋼。當含碳量大于 ％時，鋼的可焊性顯著降低；當含碳量大于 1％時，脆性增大，硬度增加，強度下降。 鋼材的化學成分：碳、硅、錳、磷、硫。 ： (一 )按化學成分分類 (1)碳素鋼。此外，還含 有極少量的硅、錳和微量的硫、磷等元素。合金鋼是指在煉鋼過程中，有針對性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。按合金元素總含量的不同，合金鋼可分為： 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)％ 高合金鋼：合金元素總含量大于 10％ （二） 按鋼中有害雜質(zhì)含量分類 1．普通鋼：磷含量不大于 ％硫含量不大于 ％ 2．優(yōu)質(zhì)鋼：磷含量不大于 ％ 硫含量不大于 ％ 3．高級優(yōu)質(zhì)鋼：磷含量不大于 ％硫含量不大于 ％ 4．特級優(yōu)質(zhì)鋼：磷含量不大于 ％ 硫含量不大于 ％ (三 )按用途分類 根據(jù)用途的不同，鋼可以分為： 1．結構鋼：主要用于工程結構構件等。 3．特殊性能鋼：主要是具有特殊的物理、化學或機械性能的鋼，如不銹鋼、耐 磨鋼、 耐酸鋼等。 （ 1） 抗拉性能： 低碳鋼受拉時應力應變曲線如下圖所示： 彈性階段（ OA 段） 在 OA 段內(nèi)，應變隨著應力的增加成比例增大，如果卸去 荷載，試件將恢復原狀，表現(xiàn)為彈性變形，與 A 點對應的應力為彈性極限，用 σ p表示。 屈服階段（ AB 段） 在 AB 段內(nèi)，當荷載增大，試件應力超過 σ p時，應變增加的速率大于應力增長速率， 應力與應變不再成正比例關系，開始產(chǎn)生塑性變形。由于 B 下點比較穩(wěn)定易測，故一般以 B 下 點對應的應力作為屈服點，用 σ s 表示。對應于最高點 C 的應力，稱為抗拉強度，用 σ b表示。屈強比較小，表明鋼材在受力超過屈服 點后，繼續(xù)工作時的可靠度越大，結構越安全。 頸縮階段 (CD 段 ) CD 段為頸縮階段。由于試件斷面急劇縮小，塑性變形迅速增加，拉力也隨之下降，最后發(fā)生斷裂。通常鋼材拉伸試件取 L0=5d0或 L0=10d0，其伸長率分別以 δ 5或 δ 10表示，對于同一鋼材， δ 5大于δ 10。冷彎是指將鋼材彎曲到規(guī)定的角度，檢查彎曲處有無裂紋、起層現(xiàn)象以及斷裂，如果沒有，則認為冷彎性能合格。 (3)焊接性能 鋼材本身的可焊性，直接影響著焊接質(zhì)量。 建筑鋼材的主要焊接方法有兩種： 電弧焊：電弧焊是將金屬焊條高溫熔化在焊件上，使兩部分鋼材熔合連成一體。 在常溫下，對鋼材進行冷拉、冷拔或冷軋等機械加工，使之產(chǎn)生一定的塑性變形，強度明顯提高，塑性和韌性有所降低，這個過程稱為鋼材的冷加工強化。 鋼筋冷拉：是指常溫下將鋼筋張拉至應力超過屈服應力、但遠小于抗拉強度時再卸荷的加工方法。 冷軋：是將圓鋼在軋鋼機上軋成斷面按一定規(guī)律變 化的鋼筋，可提高其強度以及與混凝土間的握裹力。 時效處理包括自然時效和人工時效。 （一）建筑鋼材的主要鋼種 （ 1）碳素結構鋼 碳素結構鋼的牌號及其表示方法： 根據(jù)國家標準《碳素結構鋼》 (GB700— 88)規(guī)定，我國碳素結構鋼分為五個牌號， 即 Q19 Q2