土木工程材料作業(yè)題及例題

1、 1 某地質(zhì)人員從一堆碎石中取樣，并將其洗凈后干燥，用一個(gè)10L的金屬桶稱得一桶碎石的質(zhì)量為13.5kg；再?gòu)耐爸腥〕?000g的碎石，讓其吸水飽和后用布擦干，稱其質(zhì)量為1036g；然后放入一個(gè)廣口瓶中，并用水注滿這廣口瓶，連蓋稱重為1411g，水溫為25度，將碎石倒出后，這個(gè)廣口瓶盛滿水連同蓋的質(zhì)量為791g；另外從洗凈干燥后碎石中取一塊磨細(xì)過(guò)篩成細(xì)分，稱取50g，用李氏瓶稱其體積為18.8ml，試求： (1) 該碎石的密度，體積密度和堆積密度； (2) 該碎石的孔隙率，開(kāi)口孔隙率； (3) 該碎石的密實(shí)度，空隙率和填充率。 作業(yè)作業(yè)1 某石子絕干質(zhì)量260g，將其放入水中，其吸水飽和后排出

2、水的體積為100cm3；取出該石子試樣擦干表面后，再將其投入水中，此時(shí)排出水的體積為130cm3。試求： 石子的體積密度，體積吸水率，質(zhì)量吸水率和開(kāi)口孔隙率。1 解:(1) Vs=18.8ml，m=50g =m/Vs=50/18.8=2.66g/cm3(2) 根據(jù)排水法測(cè)定物體體積排水法測(cè)定物體體積的原理可以算出(假定水的密度為1g/cm3) V(僅含有閉口孔隙)=791-(1411-1000)/1=380ml=380cm3 視密度視密度(表觀密度表觀密度) =m/ V =1000/380=2.63g/cm3 V0=791-(1411-1036)/1=416ml=416cm3 體積密度=100

3、0/416=2.404g/cm3 V0=10L,m1=13.5kg 堆積密度=m1/V0=13.5/10=1.35kg/L=1.350g/cm3(3) 孔隙率p=1-體積密度/密度1-2.404/2.66=9.624% D=1-p 開(kāi)口孔隙率=V開(kāi)口/V0=(1036-1000)/416=8.655% 注：碎石在水中吸水的體積近似=V開(kāi)口=(1036-1000)/1=36cm3(4) 空隙率p=1-堆積密度/體積密度=1-1.350/2.404=43.8% D=1-p 1411-1000=需加入水的質(zhì)量？(1) 絕干體積密度： =260/130=2.0g/cm3試樣飽和所吸收水的體積Vsw=V

4、k=V0-V=130-100=30cm3(2)體積吸水率：(3)質(zhì)量吸水率：(4)開(kāi)口孔隙率：00/Vm%1 .23%100)130/30(%100)/(0VVswV%5 .11%100)260/30(%100)/(mmswm%1 .230VVPkK作業(yè)作業(yè)1作業(yè)作業(yè)3 3：水泥強(qiáng)度為：水泥強(qiáng)度為42.542.5，強(qiáng)度富余系數(shù)，強(qiáng)度富余系數(shù)1.101.10，卵石，要配制，卵石，要配制36.8MPa36.8MPa的混凝土，估算水灰比。的混凝土，估算水灰比。解：卵石：解：卵石：A=0.48A=0.48，B=0.33 B=0.33 36.8= 0.48 36.8= 0.48 42.5 42.5 1.

5、10 1.10（C/W - 0.33 C/W - 0.33 ） C/W= 1.97W/C= 0.51C/W= 1.97W/C= 0.51因此配制該混凝土水灰比采用因此配制該混凝土水灰比采用0.510.51)(.BWCfAfcecu例題：經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得某工程用熱軋鋼筋的屈服荷載為29kN，極限荷載為50kN，鋼筋公稱直徑為12mm，5d標(biāo)距拉斷后的長(zhǎng)度為78.4mm，10d拉斷后的長(zhǎng)度為148mm。試計(jì)算：屈服強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度，屈強(qiáng)比，5，10抗折強(qiáng)度破壞荷載(kN)抗壓強(qiáng)度破壞荷載(kN)3d28d3d28d1.252.90237529711.603.05297028681.502.75266927

6、70建筑材料試驗(yàn)室對(duì)一普通硅酸鹽水泥膠砂試件進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果如下，試確定其強(qiáng)度等級(jí)。(1)抗折強(qiáng)度 3d抗折平均值P=(1.25+1.60+1.50)/3=1.45kN (1.45-1.25)/1.45X100%=13.7910%,則P3=(1.60+1.50)/2=1.55kN f=3PL/2bh2=(3*1.55*100)/(2*40*402)=3.63MPa 28天 略(2)抗壓強(qiáng)度 F3=(23+29+29+28+26+27)/6=27kN (27-23)/27=17.4%10%，則F3= =(29+29+28+26+27)/5=27.8kN fc=27.8*1000/1600

7、=17.38MPa F28= f28=44.06MPa強(qiáng)度等級(jí)為某干砂某干砂500g500g的篩分結(jié)果如下表所列。試計(jì)算該砂的細(xì)度模數(shù)并評(píng)的篩分結(jié)果如下表所列。試計(jì)算該砂的細(xì)度模數(shù)并評(píng)定其級(jí)配定其級(jí)配例題例題計(jì)計(jì)算算各各篩篩的的分分計(jì)計(jì)篩篩余余百百分分?jǐn)?shù)數(shù)和和累累計(jì)計(jì)篩篩余余百百分分?jǐn)?shù)數(shù)如如下下表表： 篩篩孔孔 尺尺寸寸(mm) 分分計(jì)計(jì)篩篩余余量量（g） 分分計(jì)計(jì)篩篩余余（） 累累計(jì)計(jì)篩篩余余（） 4.75 5 a1=5/500=1 A1=a1=1 2.36 100 a2=100/500=20 A2=A1+ a2=21 1.18 150 a3=150/500=30 A3=A2+ a3=51

8、0.60 145 a4=145/500=29 A4=A3+ a4=80 0.30 80 a5=80/500=16 A5=A4+ a5=96 0.15 20 a6=20/500=4 A6=A5+ a6=100 作業(yè)作業(yè)4 4：自己設(shè)計(jì)鋼筋混凝土構(gòu)件，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為自己設(shè)計(jì)鋼筋混凝土構(gòu)件，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30C30，混，混凝土坍落度要求為凝土坍落度要求為55-70mm, 55-70mm, 原材料如下：原材料如下：水泥：普通硅酸鹽水泥強(qiáng)度等級(jí)水泥：普通硅酸鹽水泥強(qiáng)度等級(jí)32.532.5級(jí)，級(jí)， 密度密度31003100kg/mkg/m3 3 ，水泥富余系數(shù)，水泥富余系數(shù)1.131.13；砂：砂：

9、河砂表觀密度自己計(jì)算；河砂表觀密度自己計(jì)算；石子：碎石，石子：碎石，DmaxDmax=40mm,=40mm,連續(xù)級(jí)配，級(jí)配良好，連續(xù)級(jí)配，級(jí)配良好， 表觀密度表觀密度0g0g=2650kg/m=2650kg/m3 3 ；自來(lái)水自來(lái)水求：混凝土初步配合比設(shè)計(jì)。并現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，檢測(cè)和易性。求：混凝土初步配合比設(shè)計(jì)。并現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，檢測(cè)和易性。 1 1、混凝土配制強(qiáng)度計(jì)算、混凝土配制強(qiáng)度計(jì)算 645. 1,kcutcufff fcu,tcu,t=30+1.645=30+1.6455 5=38.2MPa =38.2MPa 2 2、計(jì)算水灰比、計(jì)算水灰比cetcuceABffAfCW,3 3、選取每立方米混凝土

10、用水量查表：用水量為、選取每立方米混凝土用水量查表：用水量為185 kg 185 kg 4 4、計(jì)算每立方米混凝土水泥用量：、計(jì)算每立方米混凝土水泥用量：CWWC/00Co=420.5kg5 5、確定砂率（、確定砂率（SpSp）: :30%30%6 6、用重量法計(jì)算配合比：（取混凝土密度為、用重量法計(jì)算配合比：（取混凝土密度為2400kg/m2400kg/m3 3） %100*00000000GSSSGSWCP每立方米混凝土各材料用量每立方米混凝土各材料用量= =水泥水泥: :砂砂: :石子石子: :水水=421:185:538:1256=421:185:538:1256=(0.46X32.5

11、X1.1)/(38.2+0.46X0.07X32.5X1.1)=0.441 土木工程材料與土木工程的關(guān)系土木工程材料與土木工程的關(guān)系1 1、土木工程材料是一切土木工程結(jié)構(gòu)中不可缺少的、土木工程材料是一切土木工程結(jié)構(gòu)中不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)物質(zhì)基礎(chǔ)2 2、在各類土木工程建設(shè)中，材料費(fèi)用在工程總造價(jià)中占有很高的、在各類土木工程建設(shè)中，材料費(fèi)用在工程總造價(jià)中占有很高的比例比例（40%-60%40%-60%，甚至更高），甚至更高）3 3、材料的品質(zhì)和性能在很大程度上決定了結(jié)構(gòu)物的性能、材料的品質(zhì)和性能在很大程度上決定了結(jié)構(gòu)物的性能4 4、新型材料的出現(xiàn)與土木工程技術(shù)的發(fā)展相互促進(jìn)、新型材料的出現(xiàn)與土木工程

12、技術(shù)的發(fā)展相互促進(jìn)土木工程的發(fā)展從來(lái)就離不開(kāi)材料，它們之間有著相互土木工程的發(fā)展從來(lái)就離不開(kāi)材料，它們之間有著相互依存不可分割的關(guān)系依存不可分割的關(guān)系 土木工程材料土木工程材料土木工程土木工程1 土木工程材料的分類土木工程材料的分類輕質(zhì)金屬夾芯板等有機(jī)復(fù)合材料金屬玻璃纖維增強(qiáng)材料等有機(jī)復(fù)合材料無(wú)機(jī)非金屬?gòu)?fù)合材料等木材、石油瀝青、塑料有機(jī)材料非金屬?gòu)?fù)合材料金屬非金屬材料金屬材料無(wú)機(jī)材料土木工程材料化學(xué)成分：化學(xué)成分： 有機(jī)材料有機(jī)材料 無(wú)機(jī)材料無(wú)機(jī)材料復(fù)合材料復(fù)合材料2.12.1材料的組成與結(jié)構(gòu)材料的組成與結(jié)構(gòu)材料的組成是指材料的材料的組成是指材料的化學(xué)成分化學(xué)成分和和礦物組成礦物組成。材料組成

13、是。材料組成是材料性質(zhì)的基礎(chǔ)，它對(duì)材料的性質(zhì)起著決定性的作用。材料性質(zhì)的基礎(chǔ)，它對(duì)材料的性質(zhì)起著決定性的作用。Composition and Structure of Civil Engineering MaterialsComposition and Structure of Civil Engineering Materials 組成組成 化學(xué)組成化學(xué)組成 礦物組成礦物組成 相組成相組成結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)(micro-structure)細(xì)觀結(jié)構(gòu)細(xì)觀結(jié)構(gòu)(meso-structure)宏觀結(jié)構(gòu)宏觀結(jié)構(gòu)(macro-structure)化學(xué)組成與礦物組成的關(guān)系化學(xué)組成與礦物組成的關(guān)系化

14、學(xué)組成相同，其礦物組成不一定相同；化學(xué)組成相同，其礦物組成不一定相同；例如：半水石膏的化學(xué)成分為例如：半水石膏的化學(xué)成分為CaSO4 0.5H2O，但，但它有它有 -、 -、 - 等等3種礦物相。種礦物相。不同的礦物相，其化學(xué)組成可能相同。不同的礦物相，其化學(xué)組成可能相同。例如：水泥熟料中的硅酸二鈣和硅酸三鈣兩種不例如：水泥熟料中的硅酸二鈣和硅酸三鈣兩種不同礦物相的化學(xué)成分均是同礦物相的化學(xué)成分均是CaO和和SiO2。礦物組成相同，其化學(xué)組成一定相同。礦物組成相同，其化學(xué)組成一定相同。材料中的氣相材料中均或多或少地含有氣相；氣相以各種尺寸和形態(tài)的孔(縫)隙存在于材料中，因此孔隙有一定的結(jié)構(gòu)孔結(jié)

15、構(gòu)；孔 (縫)隙對(duì)材料性能有很大影響：有害孔，如：孔徑較大的孔、連通縫等；無(wú)害孔，如：孔徑很小的孔、凝膠孔等；有益孔，如：孔徑很小的封閉孔等。材料結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu) 2.22.2材料的基本物理性質(zhì)材料的基本物理性質(zhì)本節(jié)主要討論以下本節(jié)主要討論以下5 5個(gè)問(wèn)題個(gè)問(wèn)題一、一、材料的結(jié)構(gòu)特征參數(shù)：材料的結(jié)構(gòu)特征參數(shù)： 密度、表觀密度、堆積密度密度、表觀密度、堆積密度二、二、密實(shí)度、密實(shí)度、孔隙率孔隙率、空隙率空隙率、填充率、填充率 三、三、材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料與水有關(guān)的性質(zhì)四、四、材料的熱工性質(zhì)材料的熱工性質(zhì) 五、五、材料的耐熱性與耐燃性材料的耐熱性與耐燃性 General Properties of

16、Civil Engineering MaterialsGeneral Properties of Civil Engineering Materials材料的密度、表觀密度和堆積密度有何區(qū)別材料的密度、表觀密度和堆積密度有何區(qū)別？答:(1)密度是材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。 (2)表觀密度是材料自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。 通常把包括所有孔隙(開(kāi)口和閉口)在內(nèi)的密度稱為體積密度；而把只包括閉口孔的密度稱為視密度。 的大小與含水情況有關(guān)，材料的重量和體積均隨含水率的變化而有所改變，因此，在測(cè)定體積密度時(shí)要注明含水率。氣干狀態(tài)：氣干體積密度；絕干狀態(tài)：絕干體積密度。 (3)堆積密度是粉狀或顆

17、粒狀材料在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。三者的區(qū)別在于材料體積內(nèi)部含孔隙、空隙程度不同。Vm00Vm00VmpVVD1%100*%100*00%100*)1 (%100*000VVVp%100*)1 (%100*000000VVVVVps1%100*%100*0000pVVD開(kāi)口孔隙率：材料中能被水所飽和的孔隙體積與材料在自然狀態(tài)下的體積的百分比材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實(shí)的程度材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實(shí)的程度散粒材料在某堆積體積中，顆粒之間的空隙體積所占的比率散粒材料在某堆積體積中，顆粒之間的空隙體積所占的比率密實(shí)度和孔隙率密實(shí)度和孔隙率填充率和空隙率填充率和空隙率顆粒填充的程度 材料與水接觸時(shí)由于水

18、在固體表面潤(rùn)濕狀態(tài)不同，表現(xiàn)材料與水接觸時(shí)由于水在固體表面潤(rùn)濕狀態(tài)不同，表現(xiàn)為為親水與憎水親水與憎水兩種不同的性質(zhì)；兩種不同的性質(zhì)； 材料在潮濕空氣中或水中吸收水分的性質(zhì)，分別稱為材料在潮濕空氣中或水中吸收水分的性質(zhì)，分別稱為吸濕吸濕性與吸水性性與吸水性； 材料材料耐水性耐水性指材料長(zhǎng)期在水的作用下不破壞、強(qiáng)度不明顯指材料長(zhǎng)期在水的作用下不破壞、強(qiáng)度不明顯下降的性質(zhì)；下降的性質(zhì)； 抗?jié)B性抗?jié)B性指材料抵抗壓力水不滲透的性質(zhì)；指材料抵抗壓力水不滲透的性質(zhì)； 抗凍性抗凍性指材料在含水狀態(tài)下能忍受多次凍融循環(huán)而不破壞，指材料在含水狀態(tài)下能忍受多次凍融循環(huán)而不破壞，強(qiáng)度也不顯著下降的性質(zhì)。強(qiáng)度也不顯著下

19、降的性質(zhì)。 材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料與水有關(guān)的性質(zhì) 1 1、材料的親水性與憎水性、材料的親水性與憎水性1 1、親水性與憎水性、親水性與憎水性：當(dāng)材料與水接當(dāng)材料與水接觸時(shí)，有些材料能被水潤(rùn)濕，有些觸時(shí)，有些材料能被水潤(rùn)濕，有些材料則不能被水潤(rùn)濕，前者稱材料材料則不能被水潤(rùn)濕，前者稱材料具有親水性，后者稱具有憎水性。具有親水性，后者稱具有憎水性。 潤(rùn)濕邊角潤(rùn)濕邊角：材料被水濕潤(rùn)的情況可：材料被水濕潤(rùn)的情況可用潤(rùn)濕邊角用潤(rùn)濕邊角表示。當(dāng)材料與水接表示。當(dāng)材料與水接觸時(shí)，在觸時(shí)，在材料、水以及空氣三相的材料、水以及空氣三相的交點(diǎn)處交點(diǎn)處，作沿水滴表面的切線，此，作沿水滴表面的切線，此切線與材料和水接觸

20、面的夾角切線與材料和水接觸面的夾角，稱為潤(rùn)濕邊角稱為潤(rùn)濕邊角 越小越小，材料親水性越強(qiáng)，材料親水性越強(qiáng)，越易被水濕潤(rùn)越易被水濕潤(rùn)=0=0時(shí)時(shí)，表示材料完全被水，表示材料完全被水濕潤(rùn)濕潤(rùn)（）親水性材料；（）憎水性材料2 2、材料的含水狀態(tài)（、材料的含水狀態(tài)（親水性材料親水性材料）(a)(a)干燥狀態(tài)干燥狀態(tài)- -材料的孔隙中不含水或含水極微，通常在材料的孔隙中不含水或含水極微，通常在(105(1055 5C)C)條件下烘干而得。條件下烘干而得。(b)(b)氣干狀態(tài)氣干狀態(tài)- -材料表面干燥，內(nèi)部孔隙中部分含水。即材料的孔隙中所含水與大氣濕度材料表面干燥，內(nèi)部孔隙中部分含水。即材料的孔隙中所含水與

21、大氣濕度相平衡，含水大小與空氣相對(duì)濕度和溫度密切相關(guān)。相平衡，含水大小與空氣相對(duì)濕度和溫度密切相關(guān)。(c)(c)飽和面干飽和面干- -材料表面干燥，而孔隙中充滿水達(dá)到飽和。即將濕潤(rùn)狀態(tài)的試樣，用擰干材料表面干燥，而孔隙中充滿水達(dá)到飽和。即將濕潤(rùn)狀態(tài)的試樣，用擰干的濕毛巾擦除表面水分后的狀態(tài)。的濕毛巾擦除表面水分后的狀態(tài)。(d)(d)濕潤(rùn)狀態(tài)濕潤(rùn)狀態(tài)- -材料不僅孔隙中含水飽和材料不僅孔隙中含水飽和, ,而且表面上為水濕潤(rùn)附有一層水膜。在常溫下通而且表面上為水濕潤(rùn)附有一層水膜。在常溫下通常將試樣放入水中浸泡常將試樣放入水中浸泡4d4d后，由水中取出即為濕潤(rùn)狀態(tài)。后，由水中取出即為濕潤(rùn)狀態(tài)。基本含

22、水狀態(tài)：基本含水狀態(tài)：3 3、材料的吸濕性和吸水性、材料的吸濕性和吸水性1 1）吸濕性：吸濕性：用含水率表示用含水率表示親水材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)。親水材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)。 還濕性：還濕性：親水材料在干燥空氣中放出所含水分的性質(zhì)。親水材料在干燥空氣中放出所含水分的性質(zhì)。含水率含水率%100*ggshmmmWl影響材料含水率的因素：環(huán)境的溫度和濕度影響材料含水率的因素：環(huán)境的溫度和濕度l平衡含水率：材料中所含水分與環(huán)境溫度所對(duì)應(yīng)的濕度相平衡時(shí)平衡含水率：材料中所含水分與環(huán)境溫度所對(duì)應(yīng)的濕度相平衡時(shí)的含水率的含水率材料在吸濕狀態(tài)下的重量材料在吸濕狀態(tài)下的重量 材料在干燥狀態(tài)下的

23、重量材料在干燥狀態(tài)下的重量 3 3、材料的吸濕性和吸水性、材料的吸濕性和吸水性2 2）吸水性：材料在水中吸水的性質(zhì)。）吸水性：材料在水中吸水的性質(zhì)。用吸水率表示吸水性：質(zhì)量吸水率、體積吸水率用吸水率表示吸水性：質(zhì)量吸水率、體積吸水率質(zhì)量吸水率質(zhì)量吸水率：材料吸水飽和時(shí)，吸收的水分質(zhì)量占材料干燥時(shí)：材料吸水飽和時(shí)，吸收的水分質(zhì)量占材料干燥時(shí)質(zhì)量的百分率：質(zhì)量的百分率：%100*ggbmmmmW體積吸水率體積吸水率：材料吸水飽和時(shí)，吸收的水分體積占材料干燥：材料吸水飽和時(shí)，吸收的水分體積占材料干燥時(shí)體積的百分率：時(shí)體積的百分率：0*mVWW%100*1*0wgbVVmmW質(zhì)量吸水率與體積吸水率關(guān)系

24、：質(zhì)量吸水率與體積吸水率關(guān)系：材料的吸水性對(duì)材料性能的影響材料的吸水性對(duì)材料性能的影響 重量增加，表觀密度增加； 強(qiáng)度下降（水的軟化作用） 導(dǎo)熱性增大（水比空氣導(dǎo)熱性大） 導(dǎo)電性增大（水比空氣導(dǎo)電性大） 體積膨脹 抗凍性下降4 4、材料的耐水性、材料的耐水性定義定義：材料長(zhǎng)期在飽和水作用下不被破壞，強(qiáng)度也無(wú)明顯：材料長(zhǎng)期在飽和水作用下不被破壞，強(qiáng)度也無(wú)明顯下降的性質(zhì)。下降的性質(zhì)。軟化系數(shù)：軟化系數(shù)：gbRffKqK KR R 在在0-10-1之間之間q耐水材料：耐水材料：K KR R 0.850.85 q鋼材、玻璃、瀝青鋼材、玻璃、瀝青 K KR R =1 =1黏土黏土K KR R =0 =0

25、q要求：長(zhǎng)期處于水中或潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu)要求：長(zhǎng)期處于水中或潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu) K KR R 0.850.85q用于受潮較輕或次要結(jié)構(gòu)：用于受潮較輕或次要結(jié)構(gòu)： K KR R 0.75 0.75K KR R = =材料吸水飽和后的抗壓強(qiáng)度材料吸水飽和后的抗壓強(qiáng)度/ /材料干燥時(shí)的抗壓強(qiáng)度材料干燥時(shí)的抗壓強(qiáng)度5 5、材料的抗?jié)B性、材料的抗?jié)B性定義：定義：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)AtHQdK 影響因素：影響因素： 孔隙率及孔隙特征孔隙率及孔隙特征開(kāi)口的連通大孔越多開(kāi)口的連通大孔越多抗?jié)B性越差抗?jié)B性越差閉口孔隙率大的材料閉口孔隙率大的材料抗?jié)B性仍可良好抗?jié)B性仍可良好抗?jié)B等

26、級(jí)抗?jié)B等級(jí): :以規(guī)定的時(shí)間在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下所能承受的最大水壓力以規(guī)定的時(shí)間在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下所能承受的最大水壓力（MPaMPa）來(lái)確定，）來(lái)確定，材料可以抵抗材料可以抵抗0.2MPa0.2MPa、0.4MPa0.4MPa、0.6MPa0.6MPa水壓力：水壓力：2P4P6P滲透系數(shù)：滲透系數(shù)：一定厚度的材料，在一定水壓力下，一定厚度的材料，在一定水壓力下，在單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)單位面積的水量在單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)單位面積的水量 抗?jié)B性是決定材料耐抗?jié)B性是決定材料耐久性的主要指標(biāo)久性的主要指標(biāo)6 6、材料的抗凍性、材料的抗凍性定義定義：材料在吸水飽和狀態(tài)下能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破環(huán)，：材料在吸水飽和狀態(tài)

27、下能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破環(huán)，強(qiáng)度不明顯降低的性質(zhì)。強(qiáng)度不明顯降低的性質(zhì)。凍融循環(huán)凍融循環(huán)：通常采用：通常采用-15-15C Co o的溫度凍結(jié)后，再在的溫度凍結(jié)后，再在2020的水中融化，這的水中融化，這樣的過(guò)程為一次凍融循環(huán)。樣的過(guò)程為一次凍融循環(huán)。凍融破壞凍融破壞：材料吸水后，在負(fù)溫度下，水在毛細(xì)管內(nèi)結(jié)冰，體積膨：材料吸水后，在負(fù)溫度下，水在毛細(xì)管內(nèi)結(jié)冰，體積膨脹約脹約9 9，冰的凍脹壓力造成材料的內(nèi)應(yīng)力，使材料遭到局，冰的凍脹壓力造成材料的內(nèi)應(yīng)力，使材料遭到局部破壞，隨著冰凍、融化的循環(huán)作用，對(duì)材料的破壞加劇，部破壞，隨著冰凍、融化的循環(huán)作用，對(duì)材料的破壞加劇，這種破壞即為凍融破壞

28、。這種破壞即為凍融破壞。抗凍等級(jí)抗凍等級(jí)：抗凍性以試件在凍融后的質(zhì)量損失、外形變化或強(qiáng)度降：抗凍性以試件在凍融后的質(zhì)量損失、外形變化或強(qiáng)度降低不超過(guò)一定限度時(shí)所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)來(lái)表示，或稱低不超過(guò)一定限度時(shí)所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)來(lái)表示，或稱抗凍等級(jí)。材料的抗凍等級(jí)可以分為抗凍等級(jí)。材料的抗凍等級(jí)可以分為F15F15、F25F25、F50F50、F100F100、F200F200等。等。討論：材料與水有關(guān)的性質(zhì)主要和哪些因素有關(guān)？討論：材料與水有關(guān)的性質(zhì)主要和哪些因素有關(guān)？1 1、材料中所吸水分是通過(guò)開(kāi)口孔隙吸入的，故開(kāi)口孔隙率愈大，則材料、材料中所吸水分是通過(guò)開(kāi)口孔隙吸入的，故開(kāi)口孔隙率愈

29、大，則材料的吸水量愈多。材料的吸水性與材料的孔隙率和孔隙特征有關(guān)。的吸水量愈多。材料的吸水性與材料的孔隙率和孔隙特征有關(guān)。2 2、材料的吸濕性隨空氣的濕度和環(huán)境溫度的變化而改變，當(dāng)空氣濕度較、材料的吸濕性隨空氣的濕度和環(huán)境溫度的變化而改變，當(dāng)空氣濕度較大且溫度較低時(shí)，材料的含水率就大，反之則小。大且溫度較低時(shí)，材料的含水率就大，反之則小。3 3、材料的抗?jié)B性與材料內(nèi)部的孔隙率特別是開(kāi)口孔隙率有關(guān)，開(kāi)口孔隙、材料的抗?jié)B性與材料內(nèi)部的孔隙率特別是開(kāi)口孔隙率有關(guān)，開(kāi)口孔隙率越大，大孔含量越多，則抗?jié)B性越差。材料的抗?jié)B性還與材料的憎水率越大，大孔含量越多，則抗?jié)B性越差。材料的抗?jié)B性還與材料的憎水性和親

30、水性有關(guān)，憎水性材料的抗?jié)B性優(yōu)于親水性材料。性和親水性有關(guān)，憎水性材料的抗?jié)B性優(yōu)于親水性材料。4 4、材料的抗凍性取決于其孔隙率、孔隙特征及充水程度。、材料的抗凍性取決于其孔隙率、孔隙特征及充水程度。5 5、從外界條件來(lái)看，材料受凍融破壞的程度，與凍融溫度、結(jié)冰速度、從外界條件來(lái)看，材料受凍融破壞的程度，與凍融溫度、結(jié)冰速度、凍融頻繁程度等因素有關(guān)。環(huán)境溫度愈低、降溫愈快、凍融愈頻繁，則凍融頻繁程度等因素有關(guān)。環(huán)境溫度愈低、降溫愈快、凍融愈頻繁，則材料受凍破壞愈嚴(yán)重。材料的凍融破壞作用是從外表面開(kāi)始產(chǎn)生剝落，材料受凍破壞愈嚴(yán)重。材料的凍融破壞作用是從外表面開(kāi)始產(chǎn)生剝落，逐漸向內(nèi)部深入發(fā)展。逐漸

31、向內(nèi)部深入發(fā)展。 1 1、熱容性熱容性熱容量熱容量是指材料受熱時(shí)吸收熱量和冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)。是指材料受熱時(shí)吸收熱量和冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)。用熱容量來(lái)比較材料用熱容量來(lái)比較材料熱容性差別熱容性差別材料的比熱，材料的比熱，kJkJ(kg(kgK)K)。 材料受熱或冷卻前后材料受熱或冷卻前后的溫度差，的溫度差，K K 材料的熱容量，材料的熱容量，kJ kJ 材料的質(zhì)量，材料的質(zhì)量，kg kg 材料材料比熱比熱的物理意義是指的物理意義是指1kg1kg重重的材料，在溫度每改變的材料，在溫度每改變1K1K時(shí)所時(shí)所吸收或放出的熱量。用公式表吸收或放出的熱量。用公式表示為示為 2 2、導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性導(dǎo)熱系數(shù)

32、導(dǎo)熱系數(shù)的物理意義是：厚度為的物理意義是：厚度為1m1m的材料，當(dāng)溫度每改變的材料，當(dāng)溫度每改變1K1K時(shí)，時(shí)，在在lhlh時(shí)間內(nèi)通過(guò)時(shí)間內(nèi)通過(guò)1m1m2 2面積的熱量。用公式表示為面積的熱量。用公式表示為 ：當(dāng)材料兩側(cè)存在溫度差時(shí)，熱量將由溫度高的一側(cè)、通過(guò)材料傳遞當(dāng)材料兩側(cè)存在溫度差時(shí)，熱量將由溫度高的一側(cè)、通過(guò)材料傳遞到溫度低的一側(cè)，材料的這種傳導(dǎo)熱量的能力，稱為到溫度低的一側(cè)，材料的這種傳導(dǎo)熱量的能力，稱為導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性。材料的導(dǎo)熱性可用導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱性可用導(dǎo)熱系數(shù)來(lái)表示系數(shù)來(lái)表示 材料的導(dǎo)熱系數(shù)愈小，表示其絕熱性能愈好。各種材料的導(dǎo)熱系材料的導(dǎo)熱系數(shù)愈小，表示其絕熱性能愈好。各種材料的

33、導(dǎo)熱系數(shù)差別很大，數(shù)差別很大，工程中通常把工程中通常把0.23 W0.23 W(m(mK)K)的材料稱為絕熱材的材料稱為絕熱材料。料。 材料的導(dǎo)熱系數(shù)，材料的導(dǎo)熱系數(shù)，W/W/（m mK K）a a 材料的厚度，材料的厚度，m Zm Z- -傳熱時(shí)間，傳熱時(shí)間，h h A A 材料傳熱的面積，材料傳熱的面積，m m2 2；2.32.3材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì) 本節(jié)共討論以下四個(gè)問(wèn)題本節(jié)共討論以下四個(gè)問(wèn)題一、材料的強(qiáng)度一、材料的強(qiáng)度 強(qiáng)度等級(jí)強(qiáng)度等級(jí) 比強(qiáng)度比強(qiáng)度 理論強(qiáng)度理論強(qiáng)度二、材料的的彈性與塑性二、材料的的彈性與塑性 三、材料的脆性與韌性三、材料的脆性與韌性 四、材料的硬度和耐磨性四

34、、材料的硬度和耐磨性 材料的力學(xué)性質(zhì)指材料在外力作用下所引起的變化的性質(zhì)。這些變化包括材料的變形和破壞。材料的變形指在外力的作用下，材料通過(guò)形狀的改變來(lái)吸收能量。 Mechanical Properties of Mechanical Properties of Engineering materialsEngineering materials影響材料強(qiáng)度的因素影響材料強(qiáng)度的因素 1.材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造：材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造：包括化學(xué)組成、礦物組成和相包括化學(xué)組成、礦物組成和相組成，結(jié)合鍵類型（金屬、共價(jià)、離子、分子、氫），宏觀組成，結(jié)合鍵類型（金屬、共價(jià)、離子、分子、氫），宏觀構(gòu)造（

35、位錯(cuò)、裂隙、夾雜及以上的不均勻程度等）。構(gòu)造（位錯(cuò)、裂隙、夾雜及以上的不均勻程度等）。 2.孔隙率與孔隙特征孔隙率與孔隙特征：材料的孔隙率愈大，則強(qiáng)度愈小。對(duì)：材料的孔隙率愈大，則強(qiáng)度愈小。對(duì)于同一品種的材料，其強(qiáng)度與孔隙率之間存在近似直線的反于同一品種的材料，其強(qiáng)度與孔隙率之間存在近似直線的反比關(guān)系。一般表觀密度大的材料，其強(qiáng)度也大。比關(guān)系。一般表觀密度大的材料，其強(qiáng)度也大。 3.試件的形狀和尺寸試件的形狀和尺寸：受壓時(shí)，立方體試件的強(qiáng)度值要高于：受壓時(shí)，立方體試件的強(qiáng)度值要高于棱柱體試件的強(qiáng)度值，相同材料采用小試件測(cè)得的強(qiáng)度較大棱柱體試件的強(qiáng)度值，相同材料采用小試件測(cè)得的強(qiáng)度較大試件高。試

36、件高。強(qiáng)度：在外力作用下，材料抵抗破壞的能力強(qiáng)度：在外力作用下，材料抵抗破壞的能力 4.加荷速度加荷速度：當(dāng)加荷速度快時(shí)，由于變形速度落后于荷載增：當(dāng)加荷速度快時(shí)，由于變形速度落后于荷載增長(zhǎng)的速度，故測(cè)得的強(qiáng)度值偏高，反之，因材料有充裕的變長(zhǎng)的速度，故測(cè)得的強(qiáng)度值偏高，反之，因材料有充裕的變形時(shí)間，測(cè)得的強(qiáng)度值偏低。形時(shí)間，測(cè)得的強(qiáng)度值偏低。 5.試驗(yàn)環(huán)境的溫度、濕度：試驗(yàn)環(huán)境的溫度、濕度：溫度高、濕度大時(shí)，試件會(huì)有體溫度高、濕度大時(shí)，試件會(huì)有體積膨脹，材料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)距離加大，質(zhì)點(diǎn)間的作用力減弱，測(cè)積膨脹，材料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)距離加大，質(zhì)點(diǎn)間的作用力減弱，測(cè)得的強(qiáng)度值偏低。得的強(qiáng)度值偏低。 6.受力面狀

37、態(tài)：受力面的平整度，潤(rùn)滑情況等受力面狀態(tài)：受力面的平整度，潤(rùn)滑情況等。試件表面不。試件表面不平或表面涂潤(rùn)滑劑時(shí)，所測(cè)強(qiáng)度值偏低。平或表面涂潤(rùn)滑劑時(shí)，所測(cè)強(qiáng)度值偏低。 一、材料的強(qiáng)度一、材料的強(qiáng)度 強(qiáng)度等級(jí)強(qiáng)度等級(jí) 比強(qiáng)度比強(qiáng)度 理論強(qiáng)度理論強(qiáng)度2 2、強(qiáng)度等級(jí)強(qiáng)度等級(jí)：材料按其強(qiáng)度的大小分為若干不同的等級(jí)（標(biāo)號(hào)）：材料按其強(qiáng)度的大小分為若干不同的等級(jí)（標(biāo)號(hào)）劃分等級(jí)的作用：劃分等級(jí)的作用：（1 1）掌握材料性質(zhì)，合理選用材料）掌握材料性質(zhì)，合理選用材料（2 2）正確進(jìn)行設(shè)計(jì)）正確進(jìn)行設(shè)計(jì)（3 3）控制工程質(zhì)量等）控制工程質(zhì)量等混凝土：混凝土： C10C10 C15 C20 C25 C30 C3

38、5 C40C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C45 C50 C55 C60，C100C100等多個(gè)強(qiáng)度等級(jí)等多個(gè)強(qiáng)度等級(jí)一、材料的強(qiáng)度一、材料的強(qiáng)度 強(qiáng)度等級(jí)強(qiáng)度等級(jí) 比強(qiáng)度比強(qiáng)度 理論強(qiáng)度理論強(qiáng)度3 3、材料的比強(qiáng)度：?jiǎn)挝惑w積重量的材料強(qiáng)度，即材料的強(qiáng)度與其、材料的比強(qiáng)度：?jiǎn)挝惑w積重量的材料強(qiáng)度，即材料的強(qiáng)度與其表觀密度之比。表觀密度之比。優(yōu)質(zhì)的結(jié)構(gòu)材料，應(yīng)具有較高的比強(qiáng)度（優(yōu)質(zhì)的結(jié)構(gòu)材料，應(yīng)具有較高的比強(qiáng)度（MPacmMPacm3 3/g/g） 衡量材料是否衡量材料是否輕質(zhì)高強(qiáng)輕質(zhì)高強(qiáng)的指標(biāo)的指標(biāo)玻璃增強(qiáng)塑料：玻璃增強(qiáng)塑料：450/2=2254

39、50/2=225高強(qiáng)度鋼絲：高強(qiáng)度鋼絲：1100/7.85=1401100/7.85=140普通混凝土普通混凝土:40/2.4=17:40/2.4=17輕骨料混凝土輕骨料混凝土:40/1.8=22:40/1.8=22燒結(jié)普通磚燒結(jié)普通磚:15/1.7=9:15/1.7=9二、材料的彈性和塑性二、材料的彈性和塑性（使用時(shí)受力性質(zhì)）（使用時(shí)受力性質(zhì)） 1 1、彈性、彈性：這種完全恢復(fù)的變形稱為彈性變形（瞬時(shí)變形）這種完全恢復(fù)的變形稱為彈性變形（瞬時(shí)變形）2 2、塑性、塑性：這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形（永久變形）這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形（永久變形）（a a）彈性變形曲線）彈性變形曲線 （b

40、 b）塑性變形曲線）塑性變形曲線 實(shí)際上，單純的實(shí)際上，單純的彈性材料是沒(méi)有彈性材料是沒(méi)有的，大多數(shù)材料的，大多數(shù)材料在受力不大的情在受力不大的情況下表現(xiàn)為彈性，況下表現(xiàn)為彈性，受力超過(guò)一定限受力超過(guò)一定限度后則表現(xiàn)為塑度后則表現(xiàn)為塑性，所以可稱之性，所以可稱之為為彈塑性材料彈塑性材料。 三、材料的脆性與韌性三、材料的脆性與韌性1 1、脆性：、脆性：材料受力達(dá)到一定程度，突然發(fā)生破壞，且破壞時(shí)無(wú)明材料受力達(dá)到一定程度，突然發(fā)生破壞，且破壞時(shí)無(wú)明顯塑性變形，材料的這種性質(zhì)稱為脆性。顯塑性變形，材料的這種性質(zhì)稱為脆性。 脆性特點(diǎn)：受力達(dá)到破壞荷載值時(shí)變形值很小，不利于受震動(dòng)沖脆性特點(diǎn)：受力達(dá)到破壞

41、荷載值時(shí)變形值很小，不利于受震動(dòng)沖擊，擊，抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度2 2、韌性、韌性（沖擊韌性）（沖擊韌性） ：在沖擊、震動(dòng)荷載作用下，材料能吸收較：在沖擊、震動(dòng)荷載作用下，材料能吸收較大能量，同時(shí)也能產(chǎn)生一定的變形而不致破壞的性質(zhì)。大能量，同時(shí)也能產(chǎn)生一定的變形而不致破壞的性質(zhì)。例如：硅、石材、陶瓷、玻璃。例如：硅、石材、陶瓷、玻璃。例：對(duì)于要承受沖擊荷載和有抗震要求的結(jié)構(gòu)，如吊車梁、橋梁、例：對(duì)于要承受沖擊荷載和有抗震要求的結(jié)構(gòu)，如吊車梁、橋梁、路面等結(jié)構(gòu)需具有很好的沖擊韌性路面等結(jié)構(gòu)需具有很好的沖擊韌性Brittleness and DuctilityBrittleness an

42、d Ductility四、材料的硬度和耐磨性四、材料的硬度和耐磨性 1 1硬度硬度: :是指材料表面抵抗硬物壓入或刻劃的能力。反映了材是指材料表面抵抗硬物壓入或刻劃的能力。反映了材料的耐磨性和加工的難易程度。料的耐磨性和加工的難易程度。 測(cè)量方法：測(cè)量方法：壓入法，刻劃法。壓入法，刻劃法。壓入法：壓入法：常用測(cè)定金屬材料等的硬度，根據(jù)壓痕的面積或深度常用測(cè)定金屬材料等的硬度，根據(jù)壓痕的面積或深度測(cè)定材料硬度。測(cè)定材料硬度?？虅澐ǎ嚎虅澐ǎ河糜捕炔煌牟牧蠈?duì)被測(cè)材料的表面進(jìn)行刻劃，通過(guò)用硬度不同的材料對(duì)被測(cè)材料的表面進(jìn)行刻劃，通過(guò)它們對(duì)材料的劃痕來(lái)確定材料的硬度。稱為莫氏硬度。它們對(duì)材料的劃痕來(lái)

43、確定材料的硬度。稱為莫氏硬度。 刻劃法：常用來(lái)測(cè)定天然礦物的硬度?？虅澐ǎ撼Ｓ脕?lái)測(cè)定天然礦物的硬度。四、材料的硬度和耐磨性四、材料的硬度和耐磨性2 2耐磨性耐磨性：材料抵抗磨損的能力。材料抵抗磨損的能力。磨損：磨損：材料與其他物質(zhì)由于表面摩擦作用使質(zhì)量和體積減小材料與其他物質(zhì)由于表面摩擦作用使質(zhì)量和體積減小的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。耐磨性用磨損率來(lái)表示：耐磨性用磨損率來(lái)表示：M M：磨損率，：磨損率，g/cmg/cm2 2m m0 0: :磨前質(zhì)量，磨前質(zhì)量，g gm m1 1: :磨后質(zhì)量，磨后質(zhì)量，g gA A：試樣受磨面積，：試樣受磨面積，cmcm2 2AmmM102.4 2.4 材料的耐久性材料

44、的耐久性 Durability of Civil Engineering MterialsDurability of Civil Engineering Mterials一、耐久性一、耐久性：指材料在長(zhǎng)期使用條件下，受各種內(nèi)在或外：指材料在長(zhǎng)期使用條件下，受各種內(nèi)在或外在因素作用，能長(zhǎng)期不被破壞不失去原有性能，仍能正常在因素作用，能長(zhǎng)期不被破壞不失去原有性能，仍能正常使用的特性。使用的特性。二、影響材料耐久性、結(jié)構(gòu)耐久性的因素二、影響材料耐久性、結(jié)構(gòu)耐久性的因素破壞因素的種類：破壞因素的種類：物理作用、機(jī)械作用、化學(xué)作用、生物作用等物理作用、機(jī)械作用、化學(xué)作用、生物作用等。 第三章第三章 建筑

45、建筑金屬材料金屬材料 3.13.1鋼材的冶煉和分類鋼材的冶煉和分類 3.23.2建筑鋼材的主要技術(shù)性能建筑鋼材的主要技術(shù)性能 3.33.3鋼材的組成結(jié)構(gòu)及對(duì)性能的影響鋼材的組成結(jié)構(gòu)及對(duì)性能的影響（自學(xué)為主）（自學(xué)為主） 3.43.4鋼材的冷加工與熱處理鋼材的冷加工與熱處理 3.53.5鋼材的應(yīng)用鋼材的應(yīng)用q 建筑用鋼建筑用鋼q 鋼結(jié)構(gòu)用鋼鋼結(jié)構(gòu)用鋼q 鋼筋混凝土用鋼鋼筋混凝土用鋼3.63.6鋼材的防護(hù)鋼材的防護(hù) 3.13.1鋼材的冶煉和分類鋼材的冶煉和分類一、鋼的冶煉一、鋼的冶煉原料：鐵礦石原料：鐵礦石（1 1）煉鐵：煉鐵：鐵礦石鐵礦石 鐵水鐵水+ +礦渣礦渣方法：高爐煉鐵方法：高爐煉鐵生鐵：

46、含碳量生鐵：含碳量2.11-6.67%2.11-6.67%，脆硬，脆硬（2 2）煉鋼：煉鋼：鐵水、鐵塊或廢鋼鐵水、鐵塊或廢鋼 鋼水鋼水+ +鋼渣鋼渣鋼鋼: : 含碳量含碳量0.06%-2.0%0.06%-2.0%鋼與生鐵的鋼與生鐵的主要區(qū)別：主要區(qū)別：含碳量不同含碳量不同冶煉冶煉冶煉冶煉煉鋼的原理就是把熔融的生鐵進(jìn)行加工，使其中碳的含量煉鋼的原理就是把熔融的生鐵進(jìn)行加工，使其中碳的含量降到降到2.0%2.0%以下，其它雜質(zhì)含量也控制在相應(yīng)規(guī)定范圍之內(nèi)。以下，其它雜質(zhì)含量也控制在相應(yīng)規(guī)定范圍之內(nèi)。二、鋼的分類二、鋼的分類1 1 按化學(xué)成分分按化學(xué)成分分：鋼的主要成分：鋼的主要成分： 鐵、碳鐵、碳

47、其他一些雜質(zhì)：其他一些雜質(zhì)： 硅、錳、鈦、釩硅、錳、鈦、釩 磷、硫、氧、氮磷、硫、氧、氮 （1 1）碳素鋼）碳素鋼- - 低碳鋼（含碳量低碳鋼（含碳量0.25%0.6%0.6%）（2 2）合金鋼）合金鋼- - 低合金鋼（合金元素含量低合金鋼（合金元素含量5%5%） 中合金鋼（合金元素含量中合金鋼（合金元素含量5-10%10%10%）有害有害可以調(diào)整可以調(diào)整鋼材性能鋼材性能專門(mén)加入專門(mén)加入合金元素合金元素二、鋼的分類二、鋼的分類2 2 按冶煉時(shí)脫氧程度分按冶煉時(shí)脫氧程度分：（1 1）鎮(zhèn)靜鋼）鎮(zhèn)靜鋼：用硅脫氧，鋼質(zhì)均勻：用硅脫氧，鋼質(zhì)均勻密實(shí)，品質(zhì)好，成本高，可用于承受密實(shí)，品質(zhì)好，成本高，可用于

48、承受沖擊荷載的重要結(jié)構(gòu)。沖擊荷載的重要結(jié)構(gòu)。（2 2）沸騰鋼）沸騰鋼：用錳鐵脫氧，內(nèi)部雜：用錳鐵脫氧，內(nèi)部雜質(zhì)多，化學(xué)成分和力學(xué)性能不均勻，質(zhì)多，化學(xué)成分和力學(xué)性能不均勻，強(qiáng)度低、沖擊韌性差、可焊性差、生強(qiáng)度低、沖擊韌性差、可焊性差、生產(chǎn)成本低，可用于一般建筑結(jié)構(gòu)。產(chǎn)成本低，可用于一般建筑結(jié)構(gòu)。（3 3）半鎮(zhèn)靜鋼）半鎮(zhèn)靜鋼：用少量硅脫氧，性：用少量硅脫氧，性能介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間能介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間（4 4）特殊鎮(zhèn)靜鋼）特殊鎮(zhèn)靜鋼(A)(A)沸騰鋼沸騰鋼 (B)(B)鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼兩鋼錠的縱剖面圖兩鋼錠的縱剖面圖代號(hào)代號(hào)“F”代號(hào)代號(hào)“TZ”代號(hào)代號(hào)“Z”代號(hào)代號(hào)“b”A AB B二、鋼的

49、分類二、鋼的分類3 3 按雜質(zhì)含量分按雜質(zhì)含量分： 普通鋼：含硫量普通鋼：含硫量0.0450.045-0.050-0.050；含磷量；含磷量0.0450.045。 優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼: :含硫量含硫量0.0350.035；含磷量；含磷量0.0350.035。 高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼: :含硫量含硫量0.0250.025，含磷量，含磷量0.0250.025。 特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼: :含硫量含硫量0.0150.015，含磷量，含磷量0.0250.025。 牌號(hào)后加牌號(hào)后加“高高”或或“A”后后加加“E”4 4、按照用途、按照用途：（1 1）結(jié)構(gòu)鋼：主要用于工程構(gòu)件和機(jī)械零件）結(jié)構(gòu)鋼：主要用于工程構(gòu)件和機(jī)

50、械零件, ,一般為中一般為中、低碳鋼低碳鋼（2 2）工具鋼：主要用于各種刀具，量具和磨具）工具鋼：主要用于各種刀具，量具和磨具, ,一般為高碳鋼一般為高碳鋼（3 3）特殊鋼：用于特殊場(chǎng)合，如不銹鋼，耐熱鋼，磁性鋼，耐）特殊鋼：用于特殊場(chǎng)合，如不銹鋼，耐熱鋼，磁性鋼，耐酸鋼等，一般為合金鋼酸鋼等，一般為合金鋼 建筑上常用的是結(jié)構(gòu)鋼。建筑上常用的是結(jié)構(gòu)鋼。5 5、按照產(chǎn)品型式、按照產(chǎn)品型式：（1 1）型材：鋼結(jié)構(gòu)用角鋼，工字鋼，方鋼，槽鋼等）型材：鋼結(jié)構(gòu)用角鋼，工字鋼，方鋼，槽鋼等（2 2）板材：各種厚度鋼板）板材：各種厚度鋼板（3 3）線材：鋼筋，鋼絲，鋼絞線）線材：鋼筋，鋼絲，鋼絞線（4 4）

51、管材：鋼管，自來(lái)水管，鋼管樁）管材：鋼管，自來(lái)水管，鋼管樁3.2 3.2 建筑鋼材的主要技術(shù)性能建筑鋼材的主要技術(shù)性能一、力學(xué)性能一、力學(xué)性能靜荷載：一定的力學(xué)強(qiáng)度和不致過(guò)大的變形靜荷載：一定的力學(xué)強(qiáng)度和不致過(guò)大的變形動(dòng)荷載：較高的韌性動(dòng)荷載：較高的韌性q 1 1、強(qiáng)度（抗拉性能）、強(qiáng)度（抗拉性能）q 2 2、塑性、塑性q 3 3、韌性、韌性q 4 4、硬度、硬度q 5 5、疲勞強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度力學(xué)性能力學(xué)性能工藝性能工藝性能技術(shù)性能技術(shù)性能強(qiáng)度、彈性、塑性、耐磨性強(qiáng)度、彈性、塑性、耐磨性 （可加工性）：冷彎、可焊性（可加工性）：冷彎、可焊性一、力學(xué)性能一、力學(xué)性能1 1、強(qiáng)度、強(qiáng)度：在外力作用

52、下，材料抵抗：在外力作用下，材料抵抗變形和破壞變形和破壞能力能力鋼材受力產(chǎn)生應(yīng)力、應(yīng)變，反映鋼材的主要力學(xué)特征鋼材受力產(chǎn)生應(yīng)力、應(yīng)變，反映鋼材的主要力學(xué)特征低碳鋼的應(yīng)力低碳鋼的應(yīng)力- -應(yīng)應(yīng)變關(guān)系曲線變關(guān)系曲線OAOA：彈性階段：彈性階段ABAB：屈服階段：屈服階段BCBC：強(qiáng)化階段：強(qiáng)化階段CDCD：頸縮階段。：頸縮階段。彈性階段彈性階段(OA(OA段段) )：彈性模量和彈性極限彈性模量和彈性極限屈服階段屈服階段(AB(AB段段) )：圖中：圖中B B上點(diǎn)是這一階段應(yīng)力最高點(diǎn)，稱為屈服上限，上點(diǎn)是這一階段應(yīng)力最高點(diǎn)，稱為屈服上限，B B下點(diǎn)下點(diǎn)稱為屈服下限。由于稱為屈服下限。由于B B下比較

53、穩(wěn)定易測(cè)，因此以它作為材料抗力的指標(biāo)，稱為下比較穩(wěn)定易測(cè)，因此以它作為材料抗力的指標(biāo)，稱為屈服點(diǎn)或屈服點(diǎn)或屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度，用，用s s表示。表示。強(qiáng)化階段強(qiáng)化階段(BC(BC段段) )：對(duì)應(yīng)于最高點(diǎn)：對(duì)應(yīng)于最高點(diǎn)C C的應(yīng)力，稱為的應(yīng)力，稱為強(qiáng)度極限或抗拉強(qiáng)度強(qiáng)度極限或抗拉強(qiáng)度。工程上。工程上使用的鋼材，不僅希望具有高的屈服強(qiáng)度，還希望具有一定的使用的鋼材，不僅希望具有高的屈服強(qiáng)度，還希望具有一定的屈強(qiáng)比屈強(qiáng)比（s/ b）。頸縮階段頸縮階段(CD(CD段段) ): :由于試件斷面急劇縮小，塑性變形迅速增加，拉力也就隨著由于試件斷面急劇縮小，塑性變形迅速增加，拉力也就隨著下降，最后發(fā)生斷裂。將

54、拉斷后的試件于斷裂處對(duì)接在一起，測(cè)得其斷后標(biāo)距。下降，最后發(fā)生斷裂。將拉斷后的試件于斷裂處對(duì)接在一起，測(cè)得其斷后標(biāo)距。標(biāo)距的伸長(zhǎng)值與原始標(biāo)距的百分比稱為標(biāo)距的伸長(zhǎng)值與原始標(biāo)距的百分比稱為伸長(zhǎng)率伸長(zhǎng)率。拉伸性能拉伸性能是建筑鋼材最重要的性能。通過(guò)對(duì)鋼材進(jìn)行抗拉試驗(yàn)所測(cè)是建筑鋼材最重要的性能。通過(guò)對(duì)鋼材進(jìn)行抗拉試驗(yàn)所測(cè)的的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度( (極限強(qiáng)度）和伸長(zhǎng)率極限強(qiáng)度）和伸長(zhǎng)率是鋼材的重要技術(shù)性是鋼材的重要技術(shù)性質(zhì)指標(biāo)。質(zhì)指標(biāo)。硬鋼（高碳鋼）的拉伸性能硬鋼（高碳鋼）的拉伸性能 硬鋼強(qiáng)度高，塑性差，拉伸過(guò)硬鋼強(qiáng)度高，塑性差，拉伸過(guò)程無(wú)明顯屈服階段，無(wú)法直接程無(wú)明顯屈服階段，無(wú)法

55、直接測(cè)定屈服強(qiáng)度。用條件屈服強(qiáng)測(cè)定屈服強(qiáng)度。用條件屈服強(qiáng)度度0.2來(lái)代替屈服強(qiáng)度。來(lái)代替屈服強(qiáng)度。 條件屈服點(diǎn)條件屈服點(diǎn)0.2 ：使硬鋼產(chǎn)生：使硬鋼產(chǎn)生0.2%塑性變形時(shí)的應(yīng)力。見(jiàn)左塑性變形時(shí)的應(yīng)力。見(jiàn)左圖。圖。0A0.2%aboa總變形。ba彈性變形99.8%。ob塑性變形0.2%。%100001LLL 伸長(zhǎng)率伸長(zhǎng)率：伸長(zhǎng)率表征了鋼材的塑性變形能力伸長(zhǎng)率表征了鋼材的塑性變形能力。由于在塑性變形時(shí)。由于在塑性變形時(shí)頸縮處的伸長(zhǎng)較大，故當(dāng)原始標(biāo)距頸縮處的伸長(zhǎng)較大，故當(dāng)原始標(biāo)距L L0 0與試件的直徑與試件的直徑d d0 0之比之比愈大，則頸縮處伸長(zhǎng)中的比重愈小，因而計(jì)算的伸長(zhǎng)率會(huì)愈大，則頸縮處伸

56、長(zhǎng)中的比重愈小，因而計(jì)算的伸長(zhǎng)率會(huì)小些。所以規(guī)定小些。所以規(guī)定L L0 0=5d=5d0 0或或L L0 0=10d=10d0 0。2 2 塑性：塑性：塑性是鋼材的一個(gè)重要性能指標(biāo)。塑性是鋼材的一個(gè)重要性能指標(biāo)。 在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力用拉伸試驗(yàn)時(shí)的伸長(zhǎng)率、斷面收縮率表示用拉伸試驗(yàn)時(shí)的伸長(zhǎng)率、斷面收縮率表示伸長(zhǎng)率伸長(zhǎng)率是衡量是衡量鋼材塑性鋼材塑性的指標(biāo)，的指標(biāo)，它的數(shù)值越大，表示它的數(shù)值越大，表示鋼材塑性越好鋼材塑性越好。 良好的塑性，可將結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力良好的塑性，可將結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力( (超過(guò)屈服點(diǎn)的應(yīng)超過(guò)屈服點(diǎn)的應(yīng)力力) )重分布，從而避免結(jié)

57、構(gòu)過(guò)早破壞。重分布，從而避免結(jié)構(gòu)過(guò)早破壞。5 5 ：表示：表示L L0 0 =5d =5d0 0的伸長(zhǎng)率的伸長(zhǎng)率10 10 ：表示：表示L L0 0 =10d =10d0 0時(shí)的伸長(zhǎng)率時(shí)的伸長(zhǎng)率 d d0 0鋼材直徑鋼材直徑3 3 沖擊韌性沖擊韌性|沖擊韌性沖擊韌性是指鋼材抵抗沖擊荷載的能力。沖擊韌性指標(biāo)是通是指鋼材抵抗沖擊荷載的能力。沖擊韌性指標(biāo)是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)試件的彎曲沖擊韌性試驗(yàn)確定的。以擺錘打擊試件，于過(guò)標(biāo)準(zhǔn)試件的彎曲沖擊韌性試驗(yàn)確定的。以擺錘打擊試件，于刻槽處將其打斷，試件單位截面積上所消耗的功，即為鋼材的刻槽處將其打斷，試件單位截面積上所消耗的功，即為鋼材的沖擊韌性指標(biāo)。沖擊韌性指標(biāo)。一

58、、力學(xué)性能一、力學(xué)性能4 4、硬度：、硬度：鋼材表面局部體積內(nèi)抵抗變形的能力鋼材表面局部體積內(nèi)抵抗變形的能力測(cè)定方法：以硬物壓入鋼材表面，根據(jù)壓力大小和壓痕面積或壓入深度評(píng)定。測(cè)定方法：以硬物壓入鋼材表面，根據(jù)壓力大小和壓痕面積或壓入深度評(píng)定。常用指標(biāo)：布氏硬度（常用指標(biāo)：布氏硬度（HBHB）、洛氏硬度）、洛氏硬度（HRA或HRC） 5 5、疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度 受交變荷載反復(fù)作用，鋼材在應(yīng)力低于其屈服強(qiáng)度的情況下突然發(fā)生脆性斷受交變荷載反復(fù)作用，鋼材在應(yīng)力低于其屈服強(qiáng)度的情況下突然發(fā)生脆性斷裂破壞的現(xiàn)象裂破壞的現(xiàn)象, ,稱為疲勞破壞。稱為疲勞破壞。 鋼材的鋼材的疲勞破壞一般是由拉應(yīng)力引起疲勞破壞

59、一般是由拉應(yīng)力引起的。的。二、工藝性能二、工藝性能冷彎性能冷彎性能焊接性能焊接性能鋼材在各種加工過(guò)鋼材在各種加工過(guò)程中的行為程中的行為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。鋼材的冷彎性能是以試驗(yàn)是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力。鋼材的冷彎性能是以試驗(yàn)時(shí)的彎曲角度時(shí)的彎曲角度(a)和彎心直徑和彎心直徑(d)為指標(biāo)表示。鋼材冷彎時(shí)的彎曲角度愈大，為指標(biāo)表示。鋼材冷彎時(shí)的彎曲角度愈大，彎心直徑愈小，則表示其冷彎性能愈好。彎心直徑愈小，則表示其冷彎性能愈好。 鋼材的冷彎性能也是表明鋼材在靜荷下的塑性，它能揭示鋼材內(nèi)部組織是否鋼材的冷彎性能也是表明鋼材在靜荷下的塑性，它能揭示鋼材內(nèi)部組織

60、是否均勻，是否存在內(nèi)應(yīng)力及夾雜物等缺陷。在工程中，冷彎試驗(yàn)還被用作對(duì)鋼材均勻，是否存在內(nèi)應(yīng)力及夾雜物等缺陷。在工程中，冷彎試驗(yàn)還被用作對(duì)鋼材焊接質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)的一種手段。焊接質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)的一種手段。 1 1 冷彎性能冷彎性能二、工藝性能二、工藝性能2 2 焊接性能焊接性能: :鋼材的焊接性能鋼材的焊接性能是指在一定的焊接工藝條件下，在焊縫及其附近過(guò)是指在一定的焊接工藝條件下，在焊縫及其附近過(guò)熱區(qū)不產(chǎn)生裂紋及硬脆傾向，焊接后鋼材的力學(xué)性能，特別是強(qiáng)度熱區(qū)不產(chǎn)生裂紋及硬脆傾向，焊接后鋼材的力學(xué)性能，特別是強(qiáng)度不低于原有鋼材的強(qiáng)度。不低于原有鋼材的強(qiáng)度。 鋼材的化學(xué)成分對(duì)鋼材的可焊性有很大的影