Lesson-18-Building-Materials(土木工程專業(yè)英語(yǔ))

土木工程專業(yè)英語(yǔ)Lesson

18

BuildingMaterials

建筑材料Newwordsandphrases:elasticity彈性stiffness剛性secular世俗；俗人temple寺廟pyramid金字塔；錐體stack堆放slate石板timber木材conifer針葉樹abundance豐富spruce云杉cabinetwork木工cellular細(xì)胞的grain糧食silicon硅manganese錳seashell貝殼negligible微不足道synthetic合成的resin樹脂thermosetting熱固型號(hào)elasticmodulus彈性模量ultimatetensilestrength極限抗拉強(qiáng)度BuildingMaterialsMaterialsforbuildingmusthavecertainphysicalpropertiestobestructurallyuseful．建筑材料必須具有某些對(duì)結(jié)構(gòu)有用的物理性能。

Primarily，theymustbeabletocarryaload,orweight,withoutchangingshapepermanently．首先，它們必須能在不永久變形的情況下承受荷載或重量。

Whenaloadisappliedtoastructuremember，itwilldeform；thatis,awirewillstretchorabeamwillbend．當(dāng)荷載被施加到結(jié)構(gòu)構(gòu)件上時(shí)，構(gòu)件將產(chǎn)生變形，即，鋼絲將拉伸而梁將彎曲。

However，whentheloadisremoved,thewireandthebeamcomebacktotheoriginalpositions．然而，當(dāng)荷載移除時(shí)，鋼絲和梁都將恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)。

Thismaterialpropertyiscalledelasticity.

這種特性就被稱為彈性。

Ifamaterialwerenotelasticandadeformationwerepresentinthestructureafterremovaloftheload,repeatedloadingandunloadingeventuallywouldincreasethedeformationtothepointwherethestructurewouldbecomeuseless.

如果材料不是彈性的，結(jié)構(gòu)中的變形在荷載移除后仍然存在，那么重復(fù)加載和卸載將最終使變形增加到結(jié)構(gòu)不能使用的程度。

Allmaterialsusedinarchitecturalstructures，suchasstoneandbrick,wood,steel,aluminum,reinforcedconcrete，andplastics，behaveelasticallywithinacertaindefinedrangeofloading.

在建筑結(jié)構(gòu)中使用的所有材料，如石頭和磚、木材、鋼材、鋁材、鋼筋混凝土和塑料等，在某個(gè)有限的荷載范圍內(nèi)均表現(xiàn)出彈性。

Iftheloadingisincreasedabovetherange，twotypesofbehaviorcanoccur：brittleandplastic.Intheformer,thematerialwillbreaksuddenly．如果荷載增加到超過(guò)了這個(gè)范圍，那么可能表現(xiàn)出兩種特性：脆性和塑性。在前者中，材料將突然破裂。BuildingMaterialsBuildingMaterialsInthelatter，thematerialbeginstoflowatacertainload(yieldstrength),ultimatelyleadingtofracture．Asexamples，steelexhibitsplasticbehavior,andstoneisbrittle.

在后者中，材料在某個(gè)荷載（屈服強(qiáng)度）下開始塑性變形，最終導(dǎo)致斷裂。例如，鋼表現(xiàn)出塑性，石頭則是脆性。

Theultimatestrengthofamaterialismeasuredbythestressatwhichfailure(fracture)occurs．材料的極限強(qiáng)度通過(guò)發(fā)生破壞（斷裂）時(shí)的應(yīng)力來(lái)測(cè)量。

Asecondimportantpropertyofabuildingmaterialisitsstiffness．建筑材料的第二個(gè)重要特性是它的剛度。

Thispropertyisdefinedbytheelasticmodulus,whichistheratioofthestress(forceperunitarea)，tothestrain(deformationperunitlength).

這種特性由彈性模量來(lái)定義，彈性模量是應(yīng)力（單位面積的力）與應(yīng)變（單位長(zhǎng)度的變形）的比值。Theelasticmodulus，therefore，isameasureoftheresistanceofamaterialtodeformationunderload.

因此，彈性模量是材料抵抗荷載作用下變形能力的度量單位。

Fortwomaterialsofequalareaunderthesameload，theonewiththehigherelasticmodulushasthesmallerdeformation.

在相同荷載下，相同面積的兩種材料，高彈性模量的一種具有較小的變形。

Structuralsteel,whichhasanelasticmodulusof30millionpoundspersquareinch(psi),or2,100,000kilogramspersquarecentimeter，is3timesasstiffasaluminum，10timesasstiffasconcrete，and15timesasstiffaswood．型鋼，有30000000磅每平方英尺的彈性模量，其剛度是鋁的3倍，混凝土的10倍，木材的15倍。BuildingMaterialsMasonryconsistsofnaturalmaterials，suchasstone，ormanufacturedproducts，suchasbrickandconcreteblocks.

圬工包括天然材料，如石頭，或者制成品，如磚和混凝土塊。

Masonryhasbeenusedsinceancienttimes；mudbrickswereusedinthecityofBabylonforsecularbuildings，andstonewasusedforthegreattemplesoftheNileValley．圬工從古代就開始被使用了；泥磚被用在巴比倫城市的非宗教建筑物中，石頭被用在尼羅河流域的大寺廟中。

TheGreatPyramidinEgypt,standing481feet(147meters)high，isthemostspectacularmasonryconstruction．埃及的大金字塔，高147m，是最壯觀的圬工建筑。

Masonryunitsoriginallywerestackedwithoutusinganybondingagent，butallmodernmasonryconstructionusesacementmortarasabondingmaterial．圬工單元最初是沒有使用任何粘結(jié)劑而堆積在一起的，但是所有的現(xiàn)代圬工建筑都使用了水泥砂漿作為粘合材料。

MasonryModernstructuralmaterialsincludestone，bricksofburntclayorslate，andconcreteblocks．現(xiàn)代建筑材料包括石頭，燒結(jié)粘土磚或板巖，以及混凝土砌塊。

Masonryisessentiallyacompressivematerial；itcannotwithstandatensileforce，thatis，apull．圬工實(shí)質(zhì)上是一種抗壓材料；它不能承擔(dān)拉力。

Theultimatecompressivestrengthofbondedmasonrydependsonthestrengthofthemasonryunitandthemortar．砌合的圬工材料的極限抗壓強(qiáng)度取決于圬工單元和砂漿的強(qiáng)度。

Theultimatestrengthwillvaryfrom1,000to4,000psi(70to280kg／sqcm)，dependingontheparticularcombinationofmasonryunitandmortarused．極限強(qiáng)度將在1000到4000psi之間變化，這取決于圬工單元和所使用的砂漿的特定組合。

Masonry

Timberisoneoftheearliestconstructionmaterialsandoneofthefewnaturalmaterialswithgoodtensileproperties.

木材是最早的建筑材料之一，是為數(shù)不多的具有好的抗拉特性的天然材料之一。

Hundredsofdifferentspeciesofwoodarefoundthroughouttheworld，andeachspeciesexhibitsdifferentphysicalcharacteristics．世界各地可以發(fā)現(xiàn)成百上千個(gè)不同品種的木材，每一個(gè)品種都表現(xiàn)出不同的物理特征。

Onlyafewspeciesareusedstructurallyasframingmembersinbuildingconstruction.

只有少數(shù)的種類在建筑施工中作為框架構(gòu)件在結(jié)構(gòu)中使用。

IntheUnitedStates，forinstance，outofmorethan600speciesofwood,only20speciesareusedstructurally．比如，在美國(guó)，在超過(guò)600個(gè)木材品種中，只有20種在結(jié)構(gòu)中使用。

TimberThesearegenerallytheconifers，orsoftwoods，bothbecauseoftheirabundanceandbecauseoftheeasewithwhichtheirwoodcanbeshaped．這些通常是針葉松，或軟木，是因?yàn)樗鼈儺a(chǎn)量豐富并容易成型。

ThespeciesoftimbermorecommonlyusedintheUnitedStatesforconstructionareDouglasfir，Southernpine，spruce，andredwood.

在美國(guó)更通常被用于建筑的木材品種是美國(guó)松，南方松，云杉和紅木。

Theultimatetensilestrengthofthesespeciesvariesfrom5,000to8,000psi(350to560kg／sqcm).

這些品種的極限抗拉強(qiáng)度從5000變化到8000psi。

Hardwoodsareusedprimarilyforcabinetworkandforinteriorfinishessuchasfloors．硬木最初是被用作細(xì)木家具和內(nèi)部的成品，比如地板。

Becauseofthecellularnatureofwood，itisstrongeralongthegrainthanacrossthegrain．因?yàn)槟静亩嗫椎奶卣?，它沿紋理方向的強(qiáng)度比跨紋理方向的強(qiáng)度要大。

TimberWoodisparticularlystrongintensionandcompressionparalleltothegrain，andithasgreatbendingstrength．木材在平行于紋理方向的抗拉和抗壓能力都特別強(qiáng)，它還有很大的抗彎強(qiáng)度。

Thesepropertiesmakeitideallysuitedforcolumnsandbeamsinstructures．這些特性使它在結(jié)構(gòu)中非常理想地適用于梁和柱。

Woodisnoteffectivelyusedasatensilememberinatruss,however,becausethetensilestrengthofatrussmemberdependsuponconnectionsbetweenmembers．然而，木材卻不能被有效地用作桁架中的抗拉構(gòu)件，因?yàn)殍旒軜?gòu)件的抗拉強(qiáng)度取決于構(gòu)件之間的連接。

Itisdifficulttodeviseconnectionswhichdonotdependontheshearortearingstrengthalongthegrain,althoughnumerousmetalconnectorshavebeenproducedtoutilizethetensilestrengthoftimbers．雖然生產(chǎn)了許多利用木材抗拉強(qiáng)度的金屬連接器，但是很難設(shè)計(jì)與沿木材順紋方向抗剪強(qiáng)度或抗扯裂強(qiáng)度關(guān)系不大的接頭。

TimberSteelisanoutstandingstructuralmaterial．鋼筋是一種重要的結(jié)構(gòu)材料。

Ithasahighstrengthonapound-for-poundbasiswhencomparedtoothermaterials,eventhoughitsvolume-for-volumeweightismorethantentimesthatofwood.

當(dāng)和其他材料比較時(shí)，相同重量的基礎(chǔ)上它有更高的強(qiáng)度，即使相同體積的重量是木材的十倍。

Ithasahighelasticmodulus，whichresultsinsmalldeformationsunderload．它有較高的彈性模量，其結(jié)果就是荷載作用下變形較小。

ItcanbeformedbyrollingintovariousstructuralshapessuchasI-beams，plates，andsheets；italsocanbecastintocomplexshapes；anditisalsoproducedintheformofwirestrandsandropesforuseascablesinsuspensionbridgesandsuspendedroofs，aselevatorropes，andaswiresforprestressingconcrete．它能通過(guò)碾壓被做成不同的結(jié)構(gòu)型式，比如I－梁，板和薄板；它還可以被澆鑄成復(fù)雜的型式；它還可以被制成用作懸索橋和懸吊式屋頂中纜索的鋼絲繩和鋼絲索的形狀，用作電梯吊索，和預(yù)應(yīng)力混凝土的鋼絲索。

SteelSteelelementscanbejoinedtogetherbyvariousmeans，suchasbolting，riveting，orwelding．鋼筋構(gòu)件能通過(guò)不同的方式連接在一起，比如螺栓連接，鉚接，或焊接。

Carbonsteelsaresubjecttocorrosionthroughoxidationandmustbeprotectedfromcontactwiththeatmospherebypaintingthemorembeddingtheminconcrete.

碳素鋼在氧化作用下會(huì)腐蝕，必須要通過(guò)噴漆或把它們嵌入混凝土中從而避免與空氣接觸來(lái)加以保護(hù)。

Abovetemperaturesofabout700F(371℃)，steelrapidlylosesitsstrength,andthereforeitmustbecoveredinajacketofafireproofmaterial(usuallyconcrete)toincreaseitsfireresistance．當(dāng)溫度高于371℃時(shí)，鋼筋很快就會(huì)損失掉它的強(qiáng)度，因此必須要用一種防火材料（通常是混凝土）將它包裹起來(lái)以增加它的抗火性。

SteelTheadditionofalloyingelements，suchassiliconormanganese，resultsinhigherstrengthsteelswithtensilestrengthsupto250,000psi(17,500kg／sqcm)．加入合金元素，如硅或錳，將得到抗拉強(qiáng)度高達(dá)250000psi的高強(qiáng)度的鋼筋。

Thesesteelsareusedwherethesizeofastructuralmemberbecomescritical，asinthecaseofcolumnsinaskyscraper．這些鋼筋被用在結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸很重要的結(jié)構(gòu)中，比如摩天大樓的柱子中。

SteelAluminumisespeciallyusefulasabuildingmaterialwhenlightweight，strength，andcorrosionresistanceareallimportantfactors．當(dāng)輕質(zhì)、強(qiáng)度和抗腐蝕成為所有的重要因素時(shí)，鋁就是一種特別有用的建筑材料。

Becausepurealuminumisextremelysoftandductile,alloyingelements,suchasmagnesium，silicon，zinc，andcopper，mustbeaddedtoittoimpartthestrengthrequiredforstructuraluse．因?yàn)榧冧X非常軟且具韌性，所以必須要添加一些合金元素，如錳、硅、鋅和銅等，以給它提供結(jié)構(gòu)使用所需要的強(qiáng)度。

Structuralaluminumalloysbehaveelastically．結(jié)構(gòu)鋁合金表現(xiàn)出彈性。

Theyhaveanelasticmodulusonethirdasgreatassteelandthereforedeformthreetimesasmuchassteelunderthesameload．它們的彈性模量是鋼筋的1/3，因此在相同的荷載條件下其變形就是鋼筋的3倍。

AluminumTheultimatetensilestrengthofaluminumalloysrangesfrom20,000to60,000psi(1,400to4,200kg／sqcm)．鋁合金的極限抗拉強(qiáng)度變化范圍在20000到60000psi之間。

Aluminumcanbeformedintoavarietyofshapes；itcanbeextrudedtoformI-beams，drawntoformwireandrods,androlledtoformfoilandplates.

鋁能被塑造成不同的型式；它能被壓制成I梁，拉伸成絲和棒，碾壓成薄片和板。

Aluminummemberscanbeputtogetherinthesamewayassteelbyriveting,bolting，and(toalesserextent)bywelding．鋁構(gòu)件能用和鋼筋一樣的方式，鉚接、螺栓連接和焊接等連接到一起。

Apartfromitsuseforframingmembersinbuildingsandprefabricatedhousing，aluminumalsofindsextensiveuseforwindowframesandfortheskinofthebuildingincurtain-wallconstruction．除了用于建筑物和預(yù)制裝配式房屋中的框架構(gòu)件以外，鋁還有更廣泛的用途用于窗框和幕墻建筑結(jié)構(gòu)的外表面。

AluminumConcreteisamixtureofwater，sandandgravel，andportlandcement．混凝土是水、砂和礫石、以及波特蘭水泥的混合物。

Crushedstone,manufacturedlightweightstone,andseashellsareoftenusedinlieuofnaturalgravel．碎石、人造輕型石料和貝殼通常被用在自然礫石的場(chǎng)所。

Portlandcement,whichisamixtureofmaterialscontainingcalciumandclay，isheatedinakilnandthenpulverized．波特蘭水泥，它是鈣和粘土的混和材料，在窯里加熱然后研成粉末。

Concretederivesitsstrengthfromthefactthatpulverizedportlandcement，whenmixedwithwater,hardensbyaprocesscalledhydration．混凝土的強(qiáng)度來(lái)自于：粉碎的波特蘭水泥，當(dāng)和水混和的時(shí)候，就通過(guò)一個(gè)被稱為水合作用的過(guò)程硬化。

Inanidealmixture，concreteconsistsofaboutthreefourthssandandgravel(aggregate)byvolumeandonefourthcementpaste．在理想的混合物中，混凝土由大約3/4體積的砂和礫石（骨料）及1/4的水泥漿組成。

ConcreteThephysicalpropertiesofconcretearehighlysensitivetovariationsinthemixtureofthecomponents，soaparticularcombinationoftheseingredientsmustbecustom-designedtoachievespecifiedresultsintermsofstrengthorshrinkage．因?yàn)榛炷恋奈锢硖匦詫?duì)成分組合的變化十分敏感，所以這些成分的一個(gè)特定的組合就必須根據(jù)強(qiáng)度或收縮來(lái)習(xí)慣性地設(shè)計(jì)得到達(dá)特定的結(jié)果。

Whenconcreteispouredintoamoldorform，itcontainsfreewater，notrequiredforhydration,whichevaporates．當(dāng)混凝土被注入進(jìn)一個(gè)模型時(shí)，它含有游離水，不需要水合作用，這些水會(huì)蒸發(fā)。

Astheconcretehardens，itreleasesthisexcesswateroveraperiodoftimeandshrinks．當(dāng)混凝土硬化時(shí)，它會(huì)在一段時(shí)間釋放出多余的水并收縮。

Asaresultofthisshrinkage，finecracksoftendevelop．收縮的結(jié)果往往是產(chǎn)生細(xì)微的裂縫。

ConcreteInordertominimizetheseshrinkagecracks，concretemustbehardenedbykeepingitmoistforatleast5days．為了使這些收縮裂縫減到最少，必須使混凝土在保持至少5天的潮濕狀態(tài)下硬化。

Thestrengthofconcreteincreasesintimebecausethehydrationprocesscontinuesforyears；asapracticalmatter，thestrengthat28daysisconsideredstandard．混凝土的強(qiáng)度隨著時(shí)間的增加而增強(qiáng)，因?yàn)樗献饔脮?huì)持續(xù)很多年；作為一種工程材料，28天強(qiáng)度被考慮作為標(biāo)準(zhǔn)。

Concretedeformsunderloadinanelasticmanner．混凝土在荷載下的變形是彈性模式。

Althoughitselasticmodulusisonetenththatofsteel，similardeformationswillresultsinceitsstrengthisalsoaboutonetenththatofsteel．雖然其彈性模量是鋼筋的1/10，但是將產(chǎn)生相近的變形，因?yàn)槠鋸?qiáng)度也大約是鋼筋的1/10。

Concreteisbasicallyacompressivematerialandhasnegligibletensilestrength．混凝土基本上是一種抗壓材料，抗拉強(qiáng)度是微不足道的。

ConcreteReinforcedconcretehassteelbarsthatareplacedinaconcretemembertocarrytensileforces．鋼筋混凝土有放置在混凝土構(gòu)件中用來(lái)承擔(dān)拉力的鋼條。

Thesereinforcingbars，whichrangeindiameterfrom0.25inch(0.64cm)to2.25inches(5.7cm)，havewrinklesonthesurfacestoensureabondwiththeconcrete．這些鋼筋，直徑范圍從0.25英寸到2.25英寸，表面有紋路以保證和混凝土的粘結(jié)。

Althoughreinforcedconcretewasdevelopedinmanycountries，itsdiscoveryusuallyisattributedtoJosephMonnier，aFrenchgardener，whousedawirenetworktoreinforceconcretetubesin1868．雖然鋼筋混凝土在許多國(guó)家被生產(chǎn)，但是它的發(fā)現(xiàn)通常被歸功于Joseph，一個(gè)法國(guó)的花匠，他曾在1868年使用鋼筋網(wǎng)加固混凝土管。

Thisprocessisworkablebecausesteelandconcreteexpandandcontractequallywhenthetemperaturechanges．這種做法切實(shí)可行是因?yàn)殇摻詈突炷猎跍囟茸兓瘯r(shí)其膨脹和收縮相等。

ReinforcedConcreteIfthiswerenotthecase，thebondbetweenthesteelandconcretewouldbebrokenbyachangeintemperaturesincethetwomaterialswouldresponddifferently．如果情況不是這樣，那么鋼筋和混凝土間的粘結(jié)將在溫度變化時(shí)受到破壞，因?yàn)檫@兩種材料的反應(yīng)不同。

Reinforcedconcretecanbemoldedintoinnumerableshapes，suchasbeams，columns，slabs，andarches，andisthereforeeasilyadaptedtoaparticularformofbuilding．鋼筋混凝土可被澆鑄成各種形狀，例如梁、柱、板和拱，因此它易適用于建筑的特殊結(jié)構(gòu)。

Reinforcedconcretewithultimatetensilestrengthsinexcessof10,000psi(700kg／sqcm)ispossible，althoughmostcommercialconcreteisproducedwithstrengthsunder6,000psi(420kg／sqcm)