土木工程材料笔记2(共25页)

1、第二章 建筑(jinzh)钢材 概 论（一）钢的特性(txng)1、优点(yudin)：品质均匀致密,抗拉和抗压强度都很高具有良好的塑性和韧性,能经受冲击和振动荷载.具有很好的加工性能2、缺点：易锈蚀维修费用大能耗大,成本高（二）、钢的冶炼加工与分类1、冶炼：就是将生铁在炼钢炉中，经高温氧化作用，减少生铁中碳及硫、磷等有害杂质含量，以提高钢的技术性质和质量。2、根据炼钢设备不同分为：转炉炼钢法平炉炼钢法电弧炉炼钢法3、钢的加工：铸锭脱氧：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢压力加工：热加工、冷加工.4、钢的分类： 按化学成分分：碳素钢 合金钢2)按质量(zhling)分：普通碳素钢 优质(yuzh)碳素钢

2、 高合金钢3)按用途(yngt)分：结构钢 工具钢 特殊钢21金属的微观结构及钢材的化学组成一、金属的微观结构概述 1、金属的晶体结构金属键结合，无方向性和饱和性，是金属材料具强度和延展性的根本原因。三种类型：FCC、BCC、HCP 2、金属晶体结构中的缺陷点缺陷线缺陷面缺陷 3、金属强化的微观机理细晶强化固熔强化弥散强化变形强化 二、钢材的化学组成1、碳：(是决定性因素)含碳量1%,随含碳量增加,除硬度增加外,强度(qingd).塑性.韧性下降,冷脆性增强,抵抗大气腐蚀性能下降.2、硅:(有益(yuy)元素)1)含量一般在1%以内,可提高强度,对塑性和韧性没有明显影响.2)含量超过1%时,冷

3、脆性增加,可焊性变差.3、锰：含量为0.8%1%时,可显著提高强度和硬度;含量大于1%时,塑性及韧性有所下降,可焊性变差;4、磷：(有害元素)产生冷脆性5、硫：(有害元素)产生热脆性6、氧、氮(有害元素)降低钢材的塑性和韧性,以及冷弯性能和可焊性能.7、铝、钛、钒、铌：改善钢的组织,细化晶粒,显著提高强度和改善韧性.22 钢材的技术性质 1.抗拉强度:弹性阶段:OA阶段,荷载较小,应力与应变成正比,当卸去外力,试件能恢复到原状.p表示弹性极限屈服阶段:AB阶段,应力(yngl)与应变不成正比例,应力在很小范围内波动,应变仍继续上升,产生明显塑性变形.s屈强(q qin)比小,安全性大;过小,则

4、不够经济.屈强比应为0.600.75强化阶段:BC阶段,内部(nib)组织重新建立了新的平衡,又恢复了抵抗外力的能力,变形继续发展.b颈缩阶段:CD阶段,某一薄弱环节断面开始显著缩小,应变迅速增大,应力随之下降,断裂.断裂伸长率:=(L1-Lo)/LoX100%=15%30% 低碳钢2%5% 塑性材料如铜.铁伸长率与标距有关5102.冲击韧性:抵抗冲击荷栽而不破坏的能力.求kk值低,脆性材料,破坏时无明显变形,断口平齐;k值高,韧性材料,断口呈灰色纤维状与钢材中磷.硫含量,组织,环境温度,解释冷脆性.3.疲劳强度:钢材承受交变荷载的作用下,可以在远低于屈服强度时突然破坏.用疲劳强度表示,指试件

5、在交变荷载作用下,不发生疲劳破坏(phui)的最大应力.钢材承受1X107次交变(jio bin)荷载时不发生破坏所能承受最大应力为疲劳强度原因:a.应力较高点或缺陷点-细微裂缝-裂缝,尖缝应力集中(jzhng)-发展破坏 b.内部组织状态,成分偏析,夹杂物多少,其它各种缺陷 c.截面的变化,表面光洁度及内应力大小.4.硬度:金属材料抵抗硬物压入表面的能力,即对局部塑性变形;是热处理工件质量检查的一项重要指标.压入法测HB5.冷弯性能:定义:钢材在常温下承受弯曲变形的能力.指标以试件弯曲角度及弯心直径d与钢材厚度a比值d/a试验:弯曲处外表面无裂纹.裂缝或裂断现象; 值越大,d/a越小,冷弯性

6、能要求越高冷弯性能反映在静荷载下塑性指标,局部不均匀变形,更不利条件下的塑性变形,更严格检验.6.冷加工性能及其时效处理; 1)冷加工:在常温下对钢材进行加工,如冷拉.冷拔.冷扭. 使强度.硬度提高,冷作强化. a.冷拉:在常温下拉伸(l shn),使其产生塑性变形,增加钢材长度(4%10%)节省钢材. 采用控制(kngzh)冷拉率或控制应力或双控. b.冷拔:在常温下将钢材通过硬质合金拔丝模孔强行拉拔(l b),由于模孔直径略小于钢筋直径,使钢筋不仅受拉,同时还受周围挤压,强度大大提高.2)时效处理:钢材经冷加工后,在常温下搁置1520天或加热至100200度保持2小时左右,钢的屈服强度.抗

7、拉强度及硬度进一步提高,塑.韧性降低.节约钢材,但对于受动力荷载作用或经常处于中温条件下钢结构,应使用时效敏感性小的材料.7、钢材的热处理：目的、为了减少冷加工中所产生的各种缺陷工艺：退火、正火、淬火、回火及离子注入等8、焊接：方法；电弧焊钢结构、电渣压力焊钢筋检验方法：取样试件试验和原位非破损检测23 钢材的防火及防腐蚀一、钢材的防火：危害：温度升高，持久强度将显著下降。措施：预防包覆，如：防火板、涂刷防火涂料二、钢材腐蚀:化学(huxu)腐蚀电化学腐蚀(fsh)应力(yngl)腐蚀2.锈蚀的防止:保护层法;合金法;8.4建筑钢材的标准与选用 1.碳素结构钢:a牌号表示;b.技术要求;c.各

8、类牌号钢材的性能和用途; 2.低合金高强度结构钢:牌号表示;标准和选用; 3.钢结构用钢材:热轧型钢;冷弯薄壁型钢;钢板.压型钢板; 4.钢筋混凝土用钢材:热轧钢筋;预应力混凝土用热处理钢筋;冷轧带肋钢筋;预应力混凝土用钢丝和钢绞线; 5.钢材(gngci)的选用原则;荷载(hzi)性质;使用(shyng)温度;连接方式;钢材厚度;结构重要性;第六章 沥青和沥青混合料6.1沥青材料定义:是由多种有机化合物构成的复杂混合物.分类:沥青地沥青天然沥青 石油沥青 焦油沥青煤沥青 页岩沥青611.石油沥青: 1.分类:建筑石油沥青 道路石油沥青 普通石油沥青 2.组成:油分:赋予沥青流动性树脂:使沥青

9、具有良好的塑性和粘结性地沥青质:提高沥青粘性,耐热性.硬度;但若含量过多,塑性会降低 3.技术性质:1)粘滞性(粘性(zhn xn) 反映材料内部阻碍其相对流动的特性,与温度组分有关,地沥青质含量(hnling)较高,油分含量较少,粘性大;温度上升,粘性下降. 液态:粘滞(zhn zh)度表示; 固态.半固态:针入度表示; 划分牌号的指标2)塑性: 指石油沥青在受外力作用时产生变形而不破坏,除去外力,仍保持变形后形状的性质. 用延度过表示3)温度敏感性: 指粘滞性,塑性随温度升降而变化的性能. 用软化点表示4)大气稳定性(耐久性) 即抗老化能力.5）溶解度、闪点、燃点 4.分类标准和选用:牌号

10、按针入度划分;牌号增加,针入度.延度逐渐增大,软化点逐渐降低. 1） 一般屋面用沥青材料的软化点应比本地区屋面最高温度高20C左右; 建筑石油沥青针入度较小,软化点较高,但延度较小.2）道路(dol)石油沥青 于地区气候条件、施工季节气温、路面(lmin)类型、施工方法有关。612.煤沥青(lqng): 防腐性能好,有强烈的刺激性气味. 613.改性沥青: 可分为橡胶改性沥青;树脂沥青;橡胶树脂并用改性沥青;再生胶改性沥青和矿物填充剂改性沥青.62沥青混合料的组成与性质1、由矿料与沥青拌和而成的混合料。 分为：沥青混凝土混合料、沥青碎（砾）石混合料621沥青混合料的组成结构1、悬浮密实结构：

11、采用连续密级配矿质混合料与沥青组成的沥青混合料 密实度、强度较高，但稳定性较差2、骨架空隙结构 采用连续升级配矿质混合料与沥青组成的沥青混合料 稳定性好，耐久性差3、骨架密实型 采用间断型级配矿质混合料与沥青组成的沥青混合料 密实度、强度、稳定性都较好 622沥青混合料的技术性质 1、高温稳定型马歇尔试验(shyn)法2、低温(dwn)抗裂性3、耐久性4、抗滑性5、施工(sh gng)和易性第七章 砌筑材料7.1砌墙砖一、分类；按原料分:粘土砖.页岩砖.煤矸石砖.粉煤灰砖.灰砂砖.炉渣砖按孔洞率分:实心砖(孔洞率=15%)按制作工艺分:烧结砖;非烧结砖二.烧结砖:通过焙烧而得的砖制造:取土-调

12、制-制坯-干燥-焙烧-成品欠火与过火砖成因,特征及影响青砖:还原气氛,低价铁;红砖:氧化气氛,高价铁技术性质1)尺寸规格: 240X115X53mm 4块砖长,8块砖宽,16块砖厚恰好(qiho)为1m 每立方米砖砌体(q t)需砖512块2)质量(zhling)等级; 根据外观质量.泛霜.石灰爆裂三项指标.外观质量:包括两条面高度差.弯曲程度.杂质突出高度.缺棱掉角.裂纹长度.完整面.泛霜:粘土中可溶性盐类,随砖内水分蒸发而在砖表面产生的盐析现象.石灰爆裂:石灰石烧结后形成CaO,在砖体内吸水消化膨胀,砖体胀裂.3)强度等级:分MU30 MU25 MU20 MU15 MU10 MU7.5 解

13、释其测定方法4)吸水率:8%16%5)抗风化性能:注意风化区的划分 3.普通实心砖的优缺点及应用: 4.空心砖 1)孔洞率=15% 2)优点:节约粘土;减自重;隔热性能好;节约燃料;烧成率高. 3)技术性质:质量等级划分:按耐久性.外观质量.强度等级分其它与普通砖类似. 5.其它烧结砖:简介.三.非烧结砖优点:节省粘土,减少环境污染.不得(bu de)用于长期受热(200C以上);受急冷急热和有酸性介质侵蚀;有流水冲刷(chngshu)的建筑部位.7.2砌块(q kui) 一.定义:用于砌筑的.形体大于砌墙砖的人造块材. 二.分类:按尺寸分:大型砌块(高980mm) 中型砌块(高在380980

14、mm) 小型砌块(高115mm 380mm) 三.原料:可用地方资源,工业废渣 四.特点:生产工艺简单,原料来源广; 适应性强,制作使用方便; 改善墙体功能; 五.几种常见的砌块 73 砌筑用石材一、岩石分类： 1、火成岩： 深成岩：如花岗岩 噴出岩：如玄武岩 火山岩：火山灰 2、沉积岩： 机械沉积岩：如页岩、砂岩 化学沉积岩：如石膏、白云岩 生物沉积岩：如石灰岩 3、变质岩： 正变质(bin zh)岩：由火成岩变质而成，变质后构造、性能一般较原火成岩差 如由花岗岩变质(bin zh)而成的片麻岩 副变质(bin zh)岩：由沉积岩变质而成，变质后的结构、性能一 般较原沉积岩好 如大理石、石英

15、岩二 、建筑石材的技术性质1、物理性质： 表观密度；孔隙率；吸水性；耐水性等简要介绍2、石材力学性质： A、力学性质：立方体抗压强度 用MU表示 B、其它三、石材工艺性质：加工性；磨光性；抗钻性；四、石材的应用毛石料石石板广场地坪、路面、庭院小径用石材第九章 建筑功能材料(cilio) 本章要求:了解(lioji)建筑功能材料的性质及选用原则.91防水材料911防水(fn shu)卷材1、防水卷材应具备的几种性能：耐水性温度稳定性机械强度、延伸性、抗断裂性柔韧性大气稳定性2、常见几种防水卷材1）.沥青防水卷材:石油沥青纸胎油毡 石油沥青玻璃布油毡 石油沥青玻璃纤维胎油毡 铝箔面油毡2）.改性沥

16、青防水卷材:SBS卷材 APP卷材3）.合成高分子防水卷材:EPDM防水卷材 PVC防水卷才 氯化聚乙烯-橡胶共混防水卷材9.2.2 防水涂料1、防水涂料应具备的几种性能固体含量耐热度柔性(ru xn)不透水性延伸性 2、常见(chn jin)几种防水涂料1）.沥青(lqng)类防水涂料:A）冷底子油:常作为底层来用B)沥青胶:也叫玛珶脂C)水乳型沥青防水涂料:2).高聚物改性沥青防水涂料:A)氯丁橡胶沥青防水材料B)水乳型再生橡胶防水涂料C)聚氨脂防水涂料913 密封材料1、嵌入建筑接缝的定型和不定型材料2、应具有的性质：高水密性气密性良好的粘结性良好的耐高温性良好的耐老化性一定的弹塑性和拉

17、伸压缩循环性能 3、不同的使用部位有不同的要求 4、常见的几种密封材料沥青嵌缝油膏聚氯乙稀接缝膏和塑料(slio)油膏丙烯酸类密封(mfng)膏聚胺酯密封(mfng)膏硅酮密封膏2灌浆材料1、定义：在压力作用下注入构筑物的缝隙孔洞中，具有增加承载能力、防止渗漏及提高结构的整体性能效果的材料。2、应具有的性能：可灌性胶凝时间可调性良好的粘结性、强度、抗渗性、耐久性3、分类： 水泥浆 固体浆材 粘土浆 水泥粘土浆 灌浆材料化学浆材甲基丙烯酸甲酯（甲凝）丙烯酰胺（丙凝）环氧树脂木质素93绝热材料一.作用原理和基本要求: 1.表观密度小,导热性低o500Kg/m3 50两面各50两面各50两面各50两

18、面各50技术标准稳定度MS(KN)I型沥青混凝土II型沥青混凝土7.55.05.04.03.0-流值FL(0.1mm)I型沥青混凝土II型沥青混凝土20-4020-4020-4520-4520-50-空隙率VV(%)I型沥青混凝土II型沥青混凝土III型沥青混凝土3-64-101-03-64-101-02-5-沥青饱和度VAF(%)I型沥青混凝土II型沥青混凝土70-8560-7570-8560-7575-90-残留稳定度MS0(%)I型沥青混凝土II型沥青混凝土75707570.75-4）a1为密度最大值的沥青用量a2为稳定度最大值的沥青用量a3为空隙率范围中值的沥青用量OAC1=(a1+a2+a3)/35) 确定各关系曲线上沥青(lqng)用量，画出共同部分OAC2=(OACmin+OACmax)/26）确定(qudng)OAC值注：对于热