知識資料土木工程材料(三)(新版)知識資料

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁需要課件請或三、建造工程用鋼、鋼材的標(biāo)準(zhǔn)和選用(一)土木工程結(jié)構(gòu)用鋼材土木工程結(jié)構(gòu)使用的鋼材主要由碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼等三類加工而成。l碳素結(jié)構(gòu)鋼(GB700-2023年年)碳素結(jié)構(gòu)鋼是碳素鋼中的一類,可加工成各種型鋼、鋼筋和鋼絲,適用于普通結(jié)構(gòu)和工程。構(gòu)件可舉行焊接、例接和栓接。碳素結(jié)構(gòu)鋼都由氧氣轉(zhuǎn)爐、平爐或電爐冶煉,普通以熱軋(包括控軋)狀態(tài)交貨。(1)牌號表示主意鋼的牌號由代表屈服強(qiáng)度的字母、下屈服強(qiáng)度數(shù)值、質(zhì)量等級符號、脫氧程度符號等四個部分按順序組成。例如:Q235-A.F。Q——鋼材屈服強(qiáng)度代號;235——下屈服強(qiáng)度數(shù)值;A,B,C,D——質(zhì)量等級代號;F——沸騰鋼代號;b——半沉著鋼代號;Z——沉著鋼代號:TZ——異常沉著鋼代號。在牌號組成表示主意中,"Z"與"TZ"符號予以省略。按照《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB700-2023年年規(guī)定,碳素結(jié)構(gòu)鋼分為Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五種牌號,上面的例子Q235-AF,它表示屈服強(qiáng)度為235MPa,由氧氣轉(zhuǎn)或平爐冶煉的A級沸騰碳素結(jié)構(gòu)鋼。(2)技術(shù)要求按照GB700-2023年年規(guī)定,碳素結(jié)構(gòu)鋼化學(xué)成分(熔煉分析)應(yīng)符合表10-2-1規(guī)定;學(xué)性能中拉伸和沖擊實(shí)驗(yàn)數(shù)值應(yīng)符合表10-2-2規(guī)定,彎曲實(shí)驗(yàn)應(yīng)符合表10-2-3規(guī)定。(0.7%-1.20%)兩大組。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的性能主要取決于含碳量。含碳量高、強(qiáng)度高，但塑性和韌性降低。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號以平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)來表示。含錳量較高的,在表示牌號的的數(shù)字后面附"Mn"字;倘若是沸騰鋼,則在數(shù)字后加注"F"。例如:45——表示平均含炭量為0.45%的沉著鋼;45Mn——表示含錳量較高的45號鋼;45F——表示含碳量為0.45%的沸騰鋼。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼成本高,在預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土中用45號鋼作錨具,生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力鋼筋土用的碳素鋼絲、刻痕鋼絲和鋼絞線用65~80號鋼。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼普通經(jīng)熱處理供使用,也稱為"熱處理鋼"。(二)鋼結(jié)構(gòu)用鋼材我國鋼結(jié)構(gòu)采用的鋼材品種主要為熱軋型鋼、冷彎薄壁型鋼、熱(冷)軋鋼板和鋼管等。l.熱軋型鋼常用的熱軋型鋼有角鋼、L型鋼、工字鋼、槽鋼和H型鋼(1)角鋼(GB9787-88、GB9788-88)角鋼分等邊角鋼(GB9787-88)和不等邊角鋼(GB9788-88)兩種。等邊角鋼的規(guī)格用邊寬×邊寬×厚度的毫米數(shù)表示,如100x100x10為邊寬100mm、厚度10mrn的等邊角鋼。不等邊角鋼的規(guī)格用長邊寬×短邊寬×厚度的毫米數(shù)表示。如100x80x8為寬100mm、短邊寬80mm、厚度8mm的不等邊角鋼。我國目前生產(chǎn)的最大等邊角鋼的邊寬為200mm,最大不等邊角鋼的兩個邊寬為200mrn×125mm。角鋼的長度普通為3(規(guī)格小者短,大者長)。2)L型鋼(GB9946-88)L型鋼的形狀類似于不等邊角鋼。其主要區(qū)別是兩邊的厚度不等。規(guī)格表示主意為“高×面板寬×腹板厚×面板厚(單位:毫米)",如L250x90x9x130其通常長度12mm共有11種規(guī)格。3)工字鋼(GB706-88)普通工字鋼,其規(guī)格用腰高度(單位:厘米)來表示,也可以"腰高度×腿寬度×腰(單位為毫米)"表示,如30號,表示腰高為300mm的工字鋼,20和32號以上的普通工字鋼,同一號數(shù)中又分α、b和a、b、c類型。其腹板厚度和翼緣寬度均分離遞增2mm，其中α類腹板最薄翼緣最窄、b類較厚較寬、c類最厚最寬。工字鋼翼緣的內(nèi)表面均有傾斜度,翼緣外薄而內(nèi)厚。我國生產(chǎn)的最大普通工字鋼為63號,工字鋼的通常長度為5～19m。工字鋼因?yàn)閷挾确较虻膽T性矩相應(yīng)回轉(zhuǎn)半徑比高度方向的小得多,因而在應(yīng)用上有一定的局限性,普通宜用于單向受彎構(gòu)件。（4)槽鋼(GB707-88)熱軋普通槽鋼以腰高度的厘米數(shù)編號,也可以"腰高度×腿寬度×腰厚度(單位為毫表示。規(guī)格從5號~40號有30種,14和25號以上的普通槽鋼同一號數(shù)中,按照腹板厚度和翼緣寬度的不同亦有a、b或a、b、c的分類,其腹板厚度和翼緣寬度均分離遞增2mm，槽鋼翼緣內(nèi)表面的斜度較工字鋼為小,緊固螺栓比較容易。我國生產(chǎn)的最大槽鋼為40號,長度為5~19m(規(guī)格小者短,大者長)。槽鋼主要用作承受橫向彎曲的梁和承受軸向力的桿件。(5)H型鋼(GB11263-2023年年)熱軋H型鋼分為寬翼緣H型鋼(代號為HK),窄翼緣H型鋼(HZ)和H型鋼樁(HU)三類。規(guī)格以公稱高度(單位為m)表示,其后標(biāo)注α、b、c,表示該公稱高度下的相應(yīng)規(guī)格,也可采用"腹板高×翼緣寬×腹板厚×翼緣厚(單位為mm)"來熱軋H型鋼的通常長度為(6~35)m。H型鋼翼緣內(nèi)表面沒有斜度,與外表面平行。H鋼的翼緣較寬且等厚,截面形狀合理,使鋼材能高效地發(fā)揮作用,其內(nèi)、外表面平行，便于和其他的鋼材交接。HK型適用于軸心受壓構(gòu)件和壓彎構(gòu)件,HZ型適用于壓彎構(gòu)粱構(gòu)件。2.冷彎型鋼土木工程中使用的冷彎型鋼常用厚度為(1.5~6)mm薄鋼板或鋼帶(普通采用炭素結(jié)構(gòu)鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼)經(jīng)冷軋(彎)或模壓而成,故也稱冷彎薄壁型鋼(GB6786)0冷彎型鋼屬于高效經(jīng)濟(jì)截面,因?yàn)楸诒?剛度好,能高效地發(fā)揮材料的作用，節(jié)約鋼材。建造用壓型鋼板(GB/T12755-91)是冷彎型鋼的另一種形式,它是用厚度為0.2mm的鋼板、鍍缽鋼板、彩色涂層鋼板(表面籠罩有彩色油漆)經(jīng)冷軋(壓)成的各種類型波形板。我國已制定了26種壓型鋼板型號。3.鋼管和鋼板(1)鋼管有熱軋無縫鋼管(GB8162-1999)和焊接鋼管(GB/T9711.1-1997)兩種,鋼管以優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼或低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼為原材料,采用熱軋或冷拔無縫主意發(fā)明；焊接鋼管由鋼板卷焊而成。在焊接鋼管中又分為直縫焊鋼管和螺旋焊鋼管兩類。結(jié)構(gòu)用無縫鋼管的外徑范圍為Φ32~630mm。直縫焊接管普通為Φ32~152mm,螺旋焊鋼管Φ219.1~1420mm,對不符合上述規(guī)格的鋼管,可由發(fā)明廠按照設(shè)備條件用平鋼板自行制作。(2)鋼板建造鋼結(jié)構(gòu)使用的鋼板為熱軋鋼板(GB/I~19879-2023年年),其種類視厚度的不同，有薄板、厚板、特厚板和扁鋼(帶鋼)之分。鋼板的規(guī)格表示主意為寬度×厚度(mm)。(3)花紋鋼板(GB/T3277-91)。鋼板表面軋有防滑凸紋者稱為花紋鋼板,花紋鋼板可用碳素結(jié)構(gòu)鋼、船體用結(jié)構(gòu)鋼、高耐候性結(jié)構(gòu)鋼熱軋成菱形、扁豆形、圓豆形花紋,主要用于平臺、過道及樓梯等鋪板。其基本尺寸為:基本厚度2.5,3.0、3.5,4.0、4.5、5.0mm,寬度600-1800mm、50mm進(jìn)級,長度2000~12000mm、按100mm進(jìn)級。(三)鋼筋混凝土用鋼材1.熱軋鋼筋按照《鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋》GB13013-1991、《鋼筋混凝土用熱機(jī)帶肋筋》GB1499-1998、《鋼筋混凝土用余熱處理鋼筋》GB13014-1991的規(guī)定,熱軋鋼筋按機(jī)械性能劃分成四個等級。各個等級的鋼筋應(yīng)符合表10-2-6中所要求的機(jī)械性能。預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋是用熱軋螺紋鋼筋經(jīng)洋火和回火調(diào)質(zhì)熱處理而成,按其螺紋形狀分有縱肋和無縱肋的兩種(均有橫肋)?！额A(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋》GB/T4463-1984規(guī)定該鋼筋有三個規(guī)格。四、鋼材的腐蝕與防護(hù)(一)腐蝕種類鋼材受腐蝕的緣故無數(shù),可按照其與環(huán)境介質(zhì)的作用分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩類。1.化學(xué)腐蝕亦稱干腐蝕,屬純化學(xué)腐蝕。是指鋼材在常溫暖高溫時發(fā)生的氧化或硫化作用。氧化作用的緣故是鋼鐵與氧化性介質(zhì)接觸產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。氧化性氣體有空氣、氧、水蒸氣、二氧化碳、二氧化硫和氯等,反應(yīng)后生成疏松氧化物。其反應(yīng)速度隨溫度、濕度提高而加速。干濕交替環(huán)境下腐蝕更為厲害,在干燥環(huán)境下腐蝕速度緩慢,例如:由O2產(chǎn)生:Fe+O2→FeO,Fe2O3'Fe3O4;由CO2產(chǎn)生:Fe+CO2→FeO,Fe3O4+CO;由H2O產(chǎn)生:Fe+H2O→FeO,Fe3O4+H2O2.電化學(xué)腐蝕也稱濕腐蝕,是因?yàn)殡娀瘜W(xué)現(xiàn)象在鋼材表面產(chǎn)生局部電池作用的腐蝕。例如在水溶液中的腐蝕,在大氣,土壤中的腐蝕等。鋼材在濕潤的空氣中,因?yàn)槲阶饔?在其表面籠罩一層極薄的水膜,因?yàn)楸砻娉煞只蛘呤芰ψ冃蔚鹊牟粍蚍Q,使鄰近的局部產(chǎn)生電極電位的差別,形成了許多微電池。在陽極區(qū),鐵被氧化成Fe2＋離子進(jìn)入水膜。因?yàn)樗腥苡衼碜钥諝庵械难?在陰極區(qū)氧被還原為OH-離子,兩者結(jié)合成不溶于水的Fe(OH)2,并進(jìn)一步氧化成疏松易剝落的紅陽鐵銹Fe(OH)3。在工業(yè)大氣的條件下,鋼材較容易銹蝕。鋼材在大氣中的腐蝕,實(shí)際上是化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕同時作用所致,但以電化學(xué)腐蝕為主。(二)防腐措施鋼材的腐蝕有材質(zhì)的緣故,也有使用環(huán)境和接觸介質(zhì)等緣故,因此防腐蝕的主意也有所側(cè)重。目前所采用的防腐蝕主意有如下幾種。1.合金化在碳素鋼中參加能提高抗腐蝕能力的合金元素,如銘、鎮(zhèn)、錫、鐵和銅等,制成不同的合金鋼,能有效地提高鋼材的抗腐蝕能力。2.金屬籠罩用耐腐蝕性能好的金屬,以電鍍或噴鍍的主意籠罩在鋼材的表面,提高鋼材的耐腐能力。如鍍缽、鍍銘、鍍銅和鍍鎮(zhèn)等。3.非金屬籠罩在鋼材表面用非金屬材料作為保護(hù)膜,與環(huán)境介質(zhì)隔離,以避免或減緩腐蝕口如憤涂料、搪瓷和塑料等。鋼結(jié)構(gòu)防止腐蝕用得最多的主意是表面油漆。常用底漆有:紅丹防銹底漆、環(huán)氧富缽漆和鐵紅環(huán)氧底漆等。底漆要求有比較好的著力和防銹蝕能力。常用面漆有:灰鉛漆、醇酸磁漆和盼自主磁漆等。面漆是為了防止底漆老化,且有較好的外觀色彩,因此面漆要求有比較好的耐候性、耐濕性和耐熱性,且化學(xué)穩(wěn)定性要好,光敏感性要弱,不易粉化和龜裂。普通混凝上配筋的防銹措施是:保證混凝土的密實(shí)度,保證鋼筋保護(hù)層的厚度和限制氯鹽外加劑的摻量或使用防銹劑等。預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼筋因?yàn)橐妆桓g,故應(yīng)禁止使用氯鹽類外加劑。例：1．在建設(shè)工程中大量使用鋼材Q235-BF,這種鋼材（B)。(A)屈服,點(diǎn)235MPa,半沉著鋼;(B)屈服點(diǎn)235MPa,B級沸騰鋼;(C)屈服點(diǎn)235MPa,B級沉著鋼;(D)屈服點(diǎn)235MPa,半沉著沸騰鋼。2.下列關(guān)于牌號分離為Q235-A和Q235-D的碳素結(jié)構(gòu)鋼的講述