建筑材料与检测第9章PPT

1、建筑材料与检测杨小刚 主编于 辉 王克宏 朱文景 陈 宇 副主编高等职业教育“十三五”土建类技能型人才培养规划教材2022/7/26Page 1人民邮电出版社北京第 9章9.1 铝合金及其制品2022/7/26Page 2金属材料9.2 建筑钢材9.3 钢筋性能检测铝合金是由铝中加入适量的某些合金元素制成，再经冷加工或热处理，大幅度地提高其强度。根据铝合金的成分和生产工艺特点，通常将其分为变形铝合金和铸造铝合金两类。由于铝材表面的自然氧化膜很薄而耐腐蚀性有限，为了提高铝材的抗蚀性，可用人工方法增加其氧化膜厚度，常用的方法是阳极氧化处理。在氧化处理的同时，还可进行表面着色处理，以增加铝合金制品的

2、外观美。建筑钢材的性能主要包括力学性能（拉伸性能、冲击韧性、硬度等）、工艺性能（冷弯性能、可焊性等）和耐久性（如锈蚀）。钢材中除了铁、碳以外，还含有硅、锰、磷、硫等元素，这些元素对钢的性能都有不同程度的影响，在建筑工程中应用最广泛的钢主要是碳素结构钢、低合金高强度结构钢，钢筋主要有热轧光圆钢筋、热轧带肋钢筋、低碳钢热轧圆盘条、预应力钢丝、冷轧带肋钢筋、热处理钢筋等品种。此外，还有钢丝与钢绞线以及不锈钢制品等等。2022/7/26Page 3 掌握铝合金的冶炼、特性及分类。 了解常用的铝合金制品。 掌握钢材的技术性质、化学成分及其对性能的影响。 了解常用的建筑钢材和钢筋等金属材料。 能在建筑工程

3、中合理地选用金属材料。2022/7/26Page 4学习目标2022/7/26Page 59.1.1 铝合金1铝的冶炼及其特性（1）铝的冶炼（2）纯铝的特性2铝合金及其特性在生产实践中，人们发现向熔融的铝中加入适量的某些合金元素制成铝合金，再经冷加工或热处理， 可以大幅度地提高其强度， 甚至极限抗拉强度可高达400500MPa， 相近于低合金钢的强度。3铝合金的分类及牌号（1）铝合金的分类（2）铝合金的牌号4铝合金型材的生产由于建筑用铝合金型材品种规格繁多，断面形状复杂，且尺寸和表面质量要求严格，因此其生产方法和钢型材完全不同。5铝合金的表面处理（1）阳极氧化处理（2）表面着色处理2022/7

4、/26Page 69.1.2 常用铝合金制品1铝合金门窗铝合金门窗是将按特定要求成型并经表面处理的铝合金型材，经下料、打孔、铣槽、攻丝等加工，制得门窗框料构件，再加连接件、密封件、开闭五金件等一起组合装配而成。铝合金门窗按其结构与开启方式可分为： 推拉窗 （门） 、 平开窗 （门） 、 悬挂窗、 回转窗 （门） 、百叶窗、纱窗等。（2）铝合金门窗的技术标准随着我国铝合金门窗生产和应用的迅速发展，现已颁布了一系列有关铝合金门窗的国家标准。2铝合金装饰板用于装饰工程的铝合金板，其品种和规格很多。按表面处理方法分，有阳极氧化处理及喷涂处理的装饰板。按常用的色彩分有银白色、古铜包、金色、红色、蓝色等。

5、按几何尺寸分，有条形板和方形板，条形板的宽度多为80100mm，厚度为0.51.5mm，长度6.0m左右。按装饰效果分，有铝合金花纹板、铝合金波纹板、铝合金压型板、铝合金浅花纹板、铝合金冲孔板等。（1）铝合金压型板（2）铝合金花纹板2022/7/26Page 7钢材是在严格的技术控制条件下生产的材料，与非金属材料相比，有品质均匀稳定、强度高、塑性韧性好、可焊接和铆接等优异性能。钢材主要的缺点是易锈蚀、维护费用大、耐火性差、生产能耗大。9.2.1 钢材的冶炼与分类1钢的冶炼2钢的分类2022/7/26Page 8建筑钢材的性能主要包括力学性能（拉伸性能、冲击韧性、硬度等） 、工艺性能（冷弯性能、

6、可焊性等）和耐久性（如锈蚀） 。力学性能9.2.2 建筑用钢的技术性能2022/7/26Page 92工艺性能9.2.2 建筑用钢的技术性能2022/7/26Page 10钢的基本成分是铁与碳。出于铁原子和碳原子的结合方式不同而形成不同形态的聚合体，称作晶体组织。铁原子和碳原子之间的结合有3种基本形式：固溶体、化合物和二者的机械混合物。由于铁和碳结合方式的不同，碳素钢在常温下形成的基本晶体组织有以下几种。9.2.3 钢的基本组织1铁素体2渗碳体3珠光体2022/7/26Page 11钢材中除了铁、碳以外，还含有硅、锰、磷、硫等元素。1碳（C）建筑钢材含碳量不大于0.8%，其基本组织为铁素体和珠

7、光体。当含碳量提高时，钢中的珠光体随之增多，故强度和硬度也相应提高，而塑性和韧性则相应降低。同时，碳是显著降低钢材可焊性元素之一， 含碳量超过0.3%时的可焊性显著降低。 碳还增加钢的冷脆性和时效敏感性，降低抗大气锈蚀性。2硅（Si）硅是在钢的冶炼过程中作脱氧剂而加入的。硅在钢中能提高钢的强度、硬度和弹性模量。但当其含量超过1%时，钢的塑性和韧性会明显降低，增加冷脆性，并使可焊性变差。3锰（Mn）锰也是在炼钢时作脱氧剂而加入的。锰在钢中能提高钢的强度和韧性，还可减少硫对钢的危害作用。但当其含量超过1%时，也会使钢的塑性及韧性降低，可焊性变差。4磷（P）磷主要来自冶炼时炉料中的生铁。钢中含磷则使

8、钢的塑性降低，可焊性变差，产生冷脆现象，所以在钢中必须严格限制磷的含量。9.2.4 钢的化学成分对性能的影响2022/7/26Page 125硫（S）硫是冶炼钢时，由原料和燃料进入钢中的有害杂质。在钢水中硫与铁形成FeS， FeS塑性差，使钢产生热脆性，故钢中也必须严格限制硫的含量。但当钢中有一定锰时，锰与硫可以结合形成MnS，可减轻硫的有害作用。6氧（O）和氢（H）氧主要以各类氧化物夹杂于钢中，如FeO， MgO， SiO2， Al2O3等，这些夹杂的氧化物对钢的性能有不利的影响，如出现热脆，或使钢的抗疲劳性能降低等。氢大部分是由水分蒸发而进入钢中，氢在钢中有害作用大，会使钢变脆，即所谓的氢

9、脆，还使一些合金钢出现白点等。7钒（V） 、铌（Nb） 、钛（Ti）是合金钢中常用的合金元素，适量加入钢内能改善组织，细化晶粒，显著提高强度和改善韧性。9.2.4 钢的化学成分对性能的影响2022/7/26Page 13在建筑工程中应用最广泛的钢品种主要有碳素结构钢、低合金高强度结构钢，另外在钢丝中也部分使用了优质碳素结构钢。9.2.5 常用建筑钢材1碳素结构钢碳素结构钢原称普通碳素结构钢，在各类钢中其产量最大，用途最广泛，多轧制成型材、异型型钢和钢板等，可供焊接、铆接和螺栓连接。2低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢的牌号，由代表屈服点的汉语拼音字母（Q） 、屈服点数值、质量等级符号（A、

10、B、 C、 D、 E）三个部分按顺序组成。如Q345A表示屈服点不小于345MPa的A级钢。2022/7/26Page 14钢筋是用于钢筋混凝土结构中的线材。按照生产方法、外形、用途等不同，工程中常用的钢筋主要有热轧光圆钢筋、热轧带肋钢筋、低碳钢热轧圆盘条、预应力钢丝、冷轧带肋钢筋、热处理钢筋等品种。钢筋具有强度较高、塑性较好，易于加工等特点，广泛地应用于钢筋混凝土结构中。9.2.6 钢筋2022/7/26Page 151钢丝预应力混凝土用钢丝简称预应力钢丝，是以优质碳素结构钢盘条为原料，经淬火、酸洗、冷拉制成的用作预应力混凝土骨架的钢丝。2钢绞线预应力混凝土用钢绞线简称预应力钢绞线，是由多根

11、圆形断面钢丝捻制而成。钢绞线按左捻制成并经回火处理消除内应力。9.2.7 钢丝与钢绞线2022/7/26Page 16彩色涂层钢板是以冷轧薄钢板或镀锌钢板为基材，经适当处理后，在其表面上涂覆彩色的聚氯乙烯、环氧树脂、不饱和聚酯树脂等而制成。为增加装饰性等常将彩色涂层钢板辊压成一定形状（V形、半波形、梯形等） 。彩色涂层钢板主要用于外墙板、屋面板等的护面板等。9.2.8 彩色涂层钢板2022/7/26Page 17（1）不锈钢的一般特性不锈钢是加铬元素为主并加其他元素的合金钢，铬含量越高，钢的抗腐蚀性越好。除铬外，不锈钢中还含有镍、锰、钛、硅等元素，这些元素都能影响不锈钢的强度、塑性、韧性和耐蚀

12、性。不锈钢耐腐蚀，是由于铬的性能比铁活泼，在不锈钢中，铬首先与环境中的氧化合，生成一层与钢基体牢固结合的致密氧化膜层，称做钝化膜，它能使不锈钢得到保护，不致锈蚀。不锈钢可分为铬不锈钢，铬镍不锈钢和高锰低铬不锈钢等。普通不锈钢（简称不锈钢）具有耐大气和水蒸气侵蚀的能力，耐酸不锈钢除对大气和水气有抗蚀能力外，还对某些侵蚀介质（如酸、碱、盐溶液）具有良好的抗蚀性。（2）普通不锈钢装饰制品建筑装饰用不锈钢制品包括薄钢板、钢管、型材及各种异型材。主要是薄钢板，其中，厚度小于2mm 的薄钢板用得最多。不锈钢的主要特点是：耐腐蚀性好；经不同表面加工可形成不同的光泽度和反射能力；安装方便；装饰效果好，具有时代

13、感。9.2.9 不锈钢及制品2022/7/26Page 18 同一截面尺寸和同一炉罐号组成的钢筋分批验收时，每批质量不大于60t。如炉罐号不同时，应按钢筋混凝土结构用热轧光圆（带肋）钢筋的规定验收。 钢筋应有出厂证明书或试验报告单。验收时应抽样做力学性能试验，包括拉力试验和冷弯试验两个项目。两个项目中如有一个项目不合格，该批钢筋即为不合格品。 钢筋在使用中如有脆断、焊接性能不良或力学性能显著不正常时，还应进行化学成分分析及其他专项试验。 取样方法和结果评定规定，自每批钢筋中任意抽取两根，于每根距端部500mm处各取一套试样（两根试件） ，在每套试样中取一根做拉力试验，另一根做冷弯试验。在拉力试

14、验的两根试件中，如其中一根试件的屈服点、抗拉强度和伸长率三个指标中，有一个指标达不到标准中规定的数值，应再抽取双倍（4根）钢筋，制取双倍（4根）试件重做试验，如仍有一根试件的一个指标达不到标准要求，则不论这个指标在第一次试件中是否达到标准要求，拉力试验项目也按不合格处理。在冷弯试验中，如有一根试件不符合标准要求，应同样抽取双倍钢筋，制成双倍试件重做试验，如仍有一根试件不符合标准要求，冷弯试验项目即为不合格。 试验应在室温1035进行，对温度要求严格的试验，试验温度为（235）。9.3.1 钢筋性能检测一般规定2022/7/26Page 191试验目的测定低碳钢的屈服强度、抗拉强度与延伸率。注意

15、观察拉力与变形之间的变化。确定应力与应变之间的关系曲线，评定钢筋的强度等级。2主要仪器设备（1）万能材料试验机为保证机器安全和试验准确，其吨位选择最好是使试件达到最大荷载时，指针位于指示度盘第三象限内。试验机的测力示值误差不大于1%。（2）量爪游标卡尺（精确度为0.1mm） 。3试件制作和准备抗拉试验用钢筋试件不得进行车削加工，可以用两个或一系列等分小冲点或细划线标出原始标距（标记不应影响试样断裂） ，测量标距长度L0（精确至0.1mm） ，如图9.9所示。计算钢筋强度用横截面积采用表9.10所列公称横截面积。9.3.2 钢筋拉伸试验2022/7/26Page 204屈服强度和抗拉强度的测定（

16、1）调整试验机测力度盘的指针，使对准零点，并拨动副指针，使与主指针重叠。（2）将试件固定在试验机夹头内。开动试验机进行拉伸，拉伸速度为：屈服前，应力增加速度按表9.11所示规定，并保持试验机控制器固定于这一速率位置上，直至该性能测出为止；屈服后或只需测定抗拉强度时，试验机活动夹头在荷载下的移动速度不大于0.5L0/min。（3）拉伸中，测力度盘的指针停止转动时的恒定荷载，或第一次回转时的最小荷载，即为所求的屈服点荷载Fs。按下式计算试件的屈服强度。式中， fy屈服强度， MPa；Fs屈服点荷载， N；A试件的公称横截面积， mm2。当fy1000MPa时，应计算至10MPa； fy为20010

17、00MPa时，计算至5MPa；fy200MPa时，计算至1MPa。小数点数字按“四舍六入五单双法”处理。（4）向试件连续施载直至拉断，由测力度盘读出最大荷截Fb（N） 。按下式计算试件的抗拉强度：9.3.2 钢筋拉伸试验2022/7/26Page 21式中， fu抗拉强度， MPa；Fb最大荷载， N；A试件的公称横截面积， mm2。5伸长率测定（1）将已拉断试件的两段在断裂处对齐，尽量使其轴线位于一条直线上。如拉断处由于各种原因形成缝隙，则此缝隙应计入试件拉断后的标距部分长度内。（2）如拉断处到邻近的标距点的距离大于1/3L0时，可用卡尺直接量出已被拉长的标距长度L1（mm） 。（3）如拉断处到邻近的标距端点的距离小于或等于1/3L0，可按下述移位法确定L1：在长段上，从拉断处0取基本等于短段格数，得B点，接着取等于长段所余格数之半，得C点；或者取所余格数减1与加1之半，得C与C1点。移位后的L1分别为AO+OB+2BC或者AO+OB+BC+BCl。如果直接量测所求得的伸长率能达到技术条件的规定值，则可不采用移位法。（