市政工程材料-新正文

第2章工程材料的基本知識市政工程材料是構(gòu)成市政工程的所有材料的通稱.市政工程材料按主要化學成分，可分為：無機材料、有機材料和有機與無機混合材料。無機材料是工程中應(yīng)用最多的材料，常見的主要有水泥、砂、石、混凝土、砂漿、磚、鋼材等。有機材料主要有瀝青、有機高分子防水材料、木材以及制品、各種有機涂料等。有機與無機復合材料是集有機材料與無機材料的優(yōu)點工程材料,主要有浸漬聚合物混凝土或砂漿、富有有機涂膜的彩鋼板、玻璃鋼等。(一）無機膠凝材料1、無機膠凝材料的分類及其特性膠凝材料也稱為膠結(jié)材料，是用來把塊狀、顆粒狀或纖維狀材料粘結(jié)為整體的材料。無機膠凝材料也稱礦物膠凝材料,是膠凝材料的一大類別,其主要成分是無機化合物，如水泥、石膏、石灰等均屬無機膠凝材料。按照硬化條件的不同,無機膠凝材料分為氣硬性膠凝材料和水硬性膠凝材料兩類。前者如石灰、石膏、水玻璃等，后者如水泥。氣硬性膠凝材料只能在空氣中凝結(jié)、硬化、保持和發(fā)展強度,一般只適用于干燥環(huán)境,不宜用于潮濕環(huán)境于水中。水硬性膠凝材料既能在空氣中硬化，也能在水中凝結(jié)、硬化、保持和發(fā)展強度，既適用于干燥環(huán)境,又適用于潮濕環(huán)境與水中環(huán)境。2、通用水泥的品種、主要技術(shù)性質(zhì)及應(yīng)用水泥是一種加水拌合成塑性漿體，能膠結(jié)砂、石等適當材料,并能在空氣和水中硬化的粉狀水硬性膠凝材料.水泥的品種很多:按其礦物組成可分為硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥以及少熟料或無熟料水泥等。按其用途和性能可分為通用水泥、專用水泥以及特性水泥三大類。用于一般土木建筑工程的水泥為通用水泥.適應(yīng)專門用途的水泥稱為專用水泥，如砌筑水泥、道路水泥、油井水泥等。某種性能比較突出的水泥稱為特性水泥，如白色硅酸鹽水泥、快硬硅酸鹽水泥、抗硫酸鹽硅酸鹽水泥、膨脹水泥等。通用水泥的特性及應(yīng)用通用水泥即通用硅酸鹽水泥簡稱，是以硅酸鹽水泥熟料和適量的石膏，以及規(guī)定的混合材料之稱的水硬性膠凝材料.通用水泥的品種、特性及應(yīng)用范圍見表2-1。通用水泥的特性及適用范圍表2—1名稱硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥復合硅酸鹽水泥主要特性1、早期強度高；2、水化熱高；3、抗凍性好;4、耐熱性差;5、耐腐蝕性差；6、干縮小;7、抗碳化性好1、早期強度較高；2、水化熱較高；3、抗凍性較好;4、耐熱性較差;5、耐腐蝕性較差；6、干縮性較??；7、抗碳化性較好1、早期強度低,后期強度高；2、水化熱較低；3、抗凍性較差；4、耐熱性較好；5、內(nèi)腐蝕性好；6、干縮性較大;7、抗碳化性較差8、抗?jié)B性差1、早期強度低,后期強度高；2、水化熱較低;3、抗凍性較差；4、耐熱性較差；5、耐腐蝕性好；6、干縮性大；7、抗碳化性較差；8、抗?jié)B性好1、早期強度低，后期強度高;2、水化熱較低;3、抗凍性較差；4、耐熱性較差;5、耐腐蝕性好；6、干縮性小；7、抗碳化性較差;抗裂性好1、早期強度稍低；2、其他性能同礦渣水泥適用范圍1、高強混凝土及預應(yīng)力混凝土工程；2、早期強度要求高的工程及冬期施工的工程;3、嚴寒地區(qū)遭受反復凍融作用的混凝土工程與硅酸鹽水泥基本相同1、大體積混凝土工程；2、高溫車間和有耐熱要求的混凝土結(jié)構(gòu)；3、蒸汽養(yǎng)護的構(gòu)件；4、耐腐蝕要求高的混凝土工程1、地下、水中大體積混凝土結(jié)構(gòu)；2、有抗?jié)B要求的工程；3、蒸汽養(yǎng)護的構(gòu)件；4、耐腐蝕要求高的混凝土工程1、地上、地下及水中大體積混凝土結(jié)構(gòu)；2、蒸汽養(yǎng)護的構(gòu)件；3、抗裂性要求較高的構(gòu)件；4、耐腐蝕要求高的混凝土工程可參照礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥，但其性能受所用混合材料性能的影響，所以使用時應(yīng)針對工程的性質(zhì)加以選用（2）通用水泥的主要技術(shù)性質(zhì)1)細度細度是指水泥顆粒粗細的程度,它是影響水泥用水量、凝結(jié)時間、強度和安定性能的重要指標。顆粒愈細,與水反應(yīng)的表面積愈大,因而水化反應(yīng)的速度愈快,水泥石的早期強度愈高，但硬化體的收縮也愈大，且水泥在儲運過程中易受潮而降低活性，因此，水泥細度應(yīng)適當。硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥的細度用透氣式比表面儀測定。國家標準GB175-2007規(guī)定，通用水泥的比表面積應(yīng)不大于300m2/kg。標準稠度及其用水量在測定水泥凝結(jié)時間、體積安定性等性能時，為使所測結(jié)果有準確的可比性，規(guī)定在試驗時所使用的水泥凈漿必須以標準辦法(按GB/T1346-2011規(guī)定）測試，并達到統(tǒng)一規(guī)定的漿體可塑性程度（標準稠度)。水泥凈漿標準稠度用水量，是指拌制水泥凈漿時為達到標準稠度所需的加水量，它以水與水泥質(zhì)量之比的百分數(shù)表示.凝結(jié)時間水泥從加水開始到失去流動性所需的時間稱為凝結(jié)時間，分為初凝時間和終凝時間.初凝時間為水泥從開始加水拌合起至水泥漿開始失去可塑性所需的時間；終凝時間是從水泥開始加水攪拌起至水泥漿完全失去可塑性,并開始產(chǎn)生強度所需的時間。水泥的凝結(jié)時間對施工有重大意義。初凝過早,施工時沒有足夠的時間完成混凝土或砂漿的攪拌、運輸、澆搗和砌筑等操作；水泥的終凝過遲，則會拖延施工工期。國家標準規(guī)定:硅酸鹽水泥初凝時間不得早于45min，終凝時間不得遲于390min.普通硅酸鹽水泥、礦渣、火山灰質(zhì)、粉煤灰、復合硅酸鹽水泥）初凝時間不得早于45min,終凝時間不得遲于600min。體積安定性水泥體積安定性是指水泥漿體硬化后體積變化的穩(wěn)定性。安定性不良的水泥，在漿體硬化過程中或硬化后產(chǎn)生不均勻的體積膨脹,并引起開裂。水泥安定性不良的主要原因是熟料中含有過量的游離氧化鈣、游離氧化鎂或滲入的石膏過多。國家標準規(guī)定,硅酸鹽和普通硅酸鹽水泥熟料中游離氧化鎂含量不得超過5。0％，三氧化硫含量不得超過3。5％。體積安定性不合格的水泥為廢品，不能用于工程中。水泥的強度水泥強度是表征水泥力學性能的重要指標,它與水泥的礦物合成、水泥細度、水膠比大小、水化齡期和環(huán)境溫度等密切相關(guān)。水泥強度按《水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法）》GB/T17671—1999的規(guī)定制作試塊，養(yǎng)護并測定其抗壓和抗折強度值，并據(jù)此評定水泥強度等級.根據(jù)3d和28d齡期的抗折強度和抗壓強度進行評定，通用水泥的強度等級劃分見表2—2.水化熱水化熱是指水泥和水之間發(fā)生化學反應(yīng)放出的熱量，通常以焦耳/千克(J/kg)表示。水泥水化放出的熱量以及放熱速度，主要決定于水泥的礦物組成和細度。熟料礦物中鋁酸三鈣和硅酸三鈣的含量愈高，顆粒愈細，則水化熱愈大，這對一般建筑的冬期施工時有利的，但對于大體積混凝土工程是有害的。為了避免由于溫度應(yīng)力引起水泥石的開裂,在大體積混凝土工程施工中，不宜采用硅酸鹽水泥，而應(yīng)采用水化熱低的水泥，如中熱水泥、低熱礦渣水泥等，水化熱的數(shù)值可根據(jù)國家標準規(guī)定的方法測定。通用水泥的主要技術(shù)性能見表2—2。通用水泥的主要技術(shù)性能表2-2品種性能硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥復合水泥水泥中混合材料摻量0～5%活性混合材6%~15％,或非活性混合材料10%以下?；郀t礦渣20％~70％火山灰質(zhì)混合材料20％~50％粉煤灰20％～40％兩種或兩種以上混合材料,其總摻量為15%～50％密度（g/cm3）3.0~3。152。8～3。1堆積密度（kg/m3）1000～16001000~1200900~10001000~1200續(xù)表品種性能硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥復合水泥細度比表面積＞300m2/kg80μm方孔篩篩余量＜10%凝結(jié)時間初凝＞45min終凝＜6。5h＜10h體積安定性安定性沸煮法必須合格（若試餅法和雷氏法兩者有爭議，以雷氏法為準）MgO含量＜5.0%SO3含量＜3。5％（礦渣水泥中含量＜4.0％）堿含量用戶要求低堿水泥時,按Na2O+0.685K2O計算的堿含量,不得大于0。06%，或由供需雙方商定。強度等級42.5、42.5R52.5、52.5R62.5、62。5R42。5、42。5R52。5、52.5R32。5、32.5R、42。5、42。5R、52。5、52。5R注:R表示早強型。3、道路專用硅酸鹽水泥、市政工程常用特性水泥的特性及應(yīng)用（1）道路硅酸鹽水泥道路硅酸鹽水泥簡稱道路水泥，是指由道路硅酸鹽水泥熟料、0～10％活性混合材料與適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料。道路硅酸鹽水泥熟料是指以適當成分的生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分和較多量的鐵鋁酸鈣的硅酸鹽水泥熟料稱為道路硅酸鹽水泥熟料。道路硅酸鹽水泥的強度高（特別是抗折強度高)、耐磨性高、干縮小、抗沖擊性好、抗凍性好、抗硫酸鹽腐蝕性能比較好，適用于道路路面、機場跑道道面、城市廣場等工程。特性水泥特性水泥的品種很多,以下僅介紹市政工程中常用的幾種。快硬硅酸鹽水泥凡以硅酸鹽熟料和適量石膏磨細組成的以3d抗壓強度表示強度等級的水硬性膠凝材料稱為快硬硅酸鹽水泥，簡稱快硬水泥?？煊补杷猁}水泥的特點是,凝結(jié)硬化快,早期強度增長率高.可用于緊急搶修工程、低溫施工工程等，可配置成早強、高等級混凝土。快硬水泥易受潮變質(zhì),故貯運時須特別注意防潮，并應(yīng)及時使用，不宜久存。出廠超過1個月，應(yīng)重新檢驗，合格后方可使用膨脹水泥膨脹水泥是指以適當比例的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，硅酸鹽水泥等和天然二水石膏磨制而成的膨脹性的水硬性膠凝材料。按基本組成我國常用的膨脹水泥品種有：硅酸鹽膨脹水泥、鋁酸鹽膨脹水泥、硫鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽膨脹水泥等。膨脹水泥主要用于收縮補償混凝土，防滲水泥土（屋頂防滲、水池等)、防滲砂漿，使用在結(jié)構(gòu)的加固、構(gòu)件接縫、后澆帶，固定設(shè)備的機座及地腳螺栓等部位施工。(二）混凝土1、普通混凝土的分類及主要技術(shù)性質(zhì)(1）普通混凝土的分類混凝土是以膠凝材料，粗細骨料及外摻材料按適當比例拌制、成型、養(yǎng)護、硬化而成的人工石材。通常將水泥、礦物摻合材料、粗細骨料、水和外加劑按一定的比例配制而成的、干表觀密度2000-2800kg/m3的混凝土稱為普通混凝土;按不同要求分類如下：1）按用途分為:結(jié)構(gòu)混凝土、抗?jié)B混凝土、抗凍混凝土、大體積混凝土、水工混凝土、耐熱混凝土、耐酸混凝土、裝飾混凝土等。2)按強度等級分為：普通強度混凝土（<C60）、高強度混凝土（≥C60)、超高強混凝土(≥C100）等。3）按施工工藝分為:噴射混凝土、泵送混凝土、碾壓混凝土、壓力灌漿混凝土、離心混凝土、真空脫水混凝土等。普通混凝土廣泛用于建筑，橋梁,道路，水利，碼頭，海洋等工程。（2）普通混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)混凝土的技術(shù)性質(zhì)包括混凝土拌合物和硬化混凝土的技術(shù)性質(zhì)?；炷涟韬衔锏闹饕夹g(shù)性質(zhì)為和易性,硬化混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)包括強度,變形和耐久性等。1）混凝土拌合物的和易性混凝土中的各種組成材料按比例配合經(jīng)攪拌形成的混合物稱為混凝土拌合物，又稱新拌混凝土?；炷涟韬衔镆子诟鞴ば蚴┕げ僮鳎〝嚢琛⑦\輸、澆筑、振搗、成型等),并能獲得質(zhì)量穩(wěn)定、整體均勻、成型密實的混凝土性能，稱為混凝土拌合物的和易性。和易性是滿足施工工藝要求的綜合性質(zhì)，包括流動性，黏聚性和保水性.流動性是指混凝土拌合物在自重或機械振動時能夠產(chǎn)生流動的性質(zhì)。流動性的大小反映了混凝土拌合物的稀稠程度，流動性良好的拌合物，易于澆筑,振搗和成型。黏聚性是指混凝土組成材料間具有一定的黏聚力，在施工過程中混凝土能保持整體均勻的性能.黏聚性反映了混凝土拌合物的均勻性，黏聚性良好的拌合物易于施工操作，不會產(chǎn)生分層和離析的現(xiàn)象.黏聚性差時,會造成混凝土質(zhì)地不均，振搗后易出現(xiàn)蜂窩，空洞等現(xiàn)象，影響混凝土的強度及耐久性。保水性是指混凝土拌合物在施工過程中具有一定的保持內(nèi)部水分而抵抗泌水的能力。保水性反映了混凝土拌合物的穩(wěn)定性.保水性差的混凝土拌合物會在混凝土內(nèi)部形成透水通道，影響混凝土的實密性,并降低混凝土的強度及耐久性。混凝土拌合物的和易性目前還很難用單一的指標來評定,通常是以測定流動性為主，兼顧黏聚性和保水性。流動性常用坍落度法(適用于骨料粒徑不大于40mm，坍落度≥10mm）和維勃稠度法（適用于骨料粒徑不大于40mm，維勃稠度在5s～30s之間的混凝土）進行評定.坍落度數(shù)值越大，表明混凝土拌合物流動性越大，根據(jù)坍落度值的大小，可將混凝土分為四級：大流動性混凝土（坍落度大于160mm)、流動性混凝土（坍落度100～150mm)、塑性混凝土（坍落度10～90mm）和干硬性混凝土(坍落度小于10mm）.2）混凝土的強度eq\o\ac(○，1）混凝土立方體抗壓強度和強度等級混凝土的抗壓強度是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要技術(shù)參數(shù),也是混凝土質(zhì)量評定的重要技術(shù)指標。按照標準制作方法制成邊長為150mm的標準立方體試件，在溫度為20±5℃環(huán)境中靜置一晝夜至二晝夜后拆模，然后在標準條件(溫度20±2℃相對濕度為95%以上）下養(yǎng)護至28d齡期，然后采用標準試驗方法測得的極限抗壓強度值稱為混凝土的立方體抗壓強度，用fcc表示.為了便于設(shè)計和施工選用混凝土，將混凝土的強度按照混凝土立方體抗壓強度標準值分為若干等級，即強度等級。普通混凝土共劃分為C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80十四個強度等級.其中“C”表示混凝土,C后面的數(shù)字表示混凝土立方體抗壓強度標準值(fcc,k）.如C30表示混凝土立方體抗壓強度標準值30MPa≤fcc，k＜35MPa。eq\o\ac（○，2）混凝土軸心抗壓強度在實際工程中，混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件大部分是棱柱體或圓柱體.為了能更好地反映混凝土的實際抗壓性能，在計算鋼筋混凝土構(gòu)件承載力時，常采用混凝土的軸心抗壓強度作為設(shè)計依據(jù).混凝土的軸心抗壓強度是采用150mm×150mm×300mm的棱柱體作為標準試件，在溫度為20±5℃環(huán)境中靜置一晝夜至二晝夜后拆模，然后在標準溫度條件(溫度為20±2℃，相對濕度為95％以上）下養(yǎng)護28d至齡期，采用標準試驗方法測得的抗壓強度值。eq\o\ac（○,3)混凝土的抗拉強度混凝土抗拉強度,通常指混凝土軸心抗拉強度，是指試件受拉力后_blank”斷裂時所承受的最大負特殊鎮(zhèn)定鋼比鎮(zhèn)定靜鋼脫氧程度還要充分徹底，代號為“TZ”按質(zhì)量分類普通鋼含硫量≤0。055％～0.065％,含磷量≤0.045％～0。085％優(yōu)質(zhì)鋼含硫量≤0.03％～0。045%,含磷量≤0。035％~0。045％高級優(yōu)質(zhì)鋼含硫量≤0。02％~0。03%，含磷量≤0.027％～0。035%建筑鋼材主要包括：用于鋼結(jié)構(gòu)的各種型鋼（如圓鋼、槽鋼、角鋼、工字鋼、扁鋼等）、鋼板等；用于鋼筋混凝土的各種鋼筋、鋼絲、鋼絞線等.（2）鋼材的主要技術(shù)性能鋼材的技術(shù)性能主要包括力學性能和工藝性能。1）力學性能力學性能又稱機械性能，是鋼材最重要的使用性能。①抗拉性能抗拉性能是建筑鋼材最重要的技術(shù)性質(zhì).其技術(shù)指標為由拉力試驗測定的屈服強度、抗拉強度和伸長率。將低碳鋼拉伸時的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系曲線如圖2—2所示，從圖中可以看出，低碳鋼從受拉至拉斷,經(jīng)歷了四個階段：彈性階段（O-A）、屈服階段（A-B）、強化階段(B—C）和勁縮階段（C—D）。A。屈服強度.當試件拉力在OA范圍內(nèi)時，如卸去拉力，試件能恢復原狀,應(yīng)力與應(yīng)變的比值為常數(shù)，因此,該階段被稱為彈性階段。當對試件的拉伸進入塑性變形的屈服階段AB時，稱屈服下限B所對應(yīng)的應(yīng)力為屈服強度和屈服點，記做σs。中碳鋼與高碳鋼（硬鋼）的拉伸曲線與低碳鋼不同,屈服現(xiàn)象不明顯，難以測定屈服點,則規(guī)定產(chǎn)生殘余變形為原標距長度的0。2%時所對應(yīng)的應(yīng)力值,作為硬鋼的屈服強度，也稱條件屈服點,用σ0。2表示，如圖2-3所示。σCσσbIIIIIIIVDσbσsB屈服下限σ0。2A瞬時效應(yīng)oεoεδ0。2%圖2-2低碳鋼受拉應(yīng)力應(yīng)變圖圖2—3中、高碳鋼應(yīng)力應(yīng)變圖B.抗拉強度。從圖2—2中BC曲線逐步上升可以看出:試件在屈服階段以后,其抵抗塑性變形的能力又重新提高，稱為強化階段。對應(yīng)于最高點C的應(yīng)力稱為抗拉強度，用σb表示.C。伸長率.圖2—2中當曲線到達C點后,試件薄弱處急劇縮小，塑性變形迅速增加,產(chǎn)生“頸縮現(xiàn)象”而斷裂。將拉斷后的試件拼合起來（如圖2—4所示），測定出標距范圍內(nèi)的長度Ll(mm），其與試件原標距L0（mm)之差為塑性變形值，塑性變形值與L0之比稱為伸長率,用δ表示。Ll—L0δ=×100％L0伸長率是衡量鋼材塑性的一個重要指標，δ值越大說明鋼材的塑性越好。②沖擊韌性沖擊韌性是指鋼材抵抗沖擊荷載的能力。沖擊韌性指標是通過標準試件的彎曲沖擊韌性試驗確定的，如圖2-5所示.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，即為鋼材的沖擊韌性指標，用沖擊韌性ak（J/cm2)表示。ak值愈大，沖擊韌性愈好。(a)試件尺寸；（b)試驗裝置;（c)試驗機1—擺錘；2—試件；3—試驗臺;4-刻轉(zhuǎn)盤；5-指針③硬度鋼材的硬度是指其表面局部體積內(nèi)抵抗外物壓入產(chǎn)生塑性變形的能力。常用的測定硬度的方法有布氏法和洛氏法.布氏硬度試驗是利用直徑為D（mm）的淬火鋼球，以一定荷載F（N）將其壓入試件表面,經(jīng)規(guī)定的持續(xù)時間后卸除荷載，即得到直徑的d（mm）的壓痕。以荷載F除以壓痕表面積,所得值即為試件的布氏硬度值。布氏硬度的代號為HB.洛氏硬度試驗是將金剛石圓錐體或鋼球等壓頭，按一定壓力壓入試件表面，以壓頭壓入試件的深度來表示硬度值。洛氏硬度的代號為HR。④耐疲勞性在反復荷載作用下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,鋼材往往在應(yīng)力遠小于抗拉強度時發(fā)生斷裂,這種現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞破壞。鋼材抵抗疲勞破壞的能力稱為耐疲勞性.2)工藝性能鋼材的工藝性能主要包括冷彎性能、焊接性能、冷拉性能、冷拔性能等，下面主要介紹冷彎性能和焊接性能。①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。鋼材的冷彎性能指標是以試件彎曲的角度a和彎心直徑對試件厚度（或直徑）的比值d/a來表示。鋼材的冷彎試驗是通過直徑（或厚度)為a的試件，采用標準規(guī)定的彎心直徑d（d＝na)，彎曲到規(guī)定的彎曲角（180度或90度)時，試件的彎曲度不發(fā)生裂縫、裂斷或起層,即認為冷彎性能合格。鋼材彎曲時的彎曲角度愈大，彎心直角愈小，則表示其冷彎性能俞好。圖2-6為彎曲時不同彎心直徑的鋼材冷彎試驗。（a)安裝試件；(b)彎曲90度；(c)彎曲180度；（d）彎曲至兩面重合②焊接機能在市政工程中,各種型鋼、鋼板、鋼筋及預埋件等需要焊接加工.焊接的質(zhì)量取決于焊接工藝、焊接材料及鋼的焊接性能。鋼材的可焊性是指鋼材是否適應(yīng)通常的焊接方法與工藝的性能.鋼材可焊性能的好壞，主要取決于鋼的化學成分。含碳量高將增加焊接接頭的硬脆性,含碳量小于0.25%的碳素鋼具有良好的可焊性。焊接后鋼材的力學性能，特別是強度不低于原有鋼材，硬脆傾向小。2、鋼結(jié)構(gòu)用鋼材的品種及特性(1）鋼結(jié)構(gòu)用鋼材1）碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號由字母Q、屈服點數(shù)值、質(zhì)量等級代號、脫氧方法代號四個部分組成.Q是“屈”字漢語拼音的首位字母；屈服點數(shù)值(以N/mm2為單位)分為195、215、235、275；質(zhì)量等級代號有A、B、C、D，表示質(zhì)量由低到高；脫氧方法代號有F、Z、TZ,分別表示沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼，其中代號Z、TZ可以省略不寫.鋼結(jié)構(gòu)一般采用Q235鋼，分為A、B、C、D四級，A、B兩級有沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼，C級全部為鎮(zhèn)靜鋼，D級全部為特殊鎮(zhèn)靜鋼。例如Q235A代表屈服強度為235N/mm2，A級,鎮(zhèn)靜鋼（Z是省略未寫）。Q235級鋼既具有較高的強度,又具有較好的塑性和韌性，可焊性也好，同時力學性能穩(wěn)定,對軋制、加熱、急劇冷卻時的敏感性較小,故在建筑鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛.Q235—A級鋼一般僅適用于承受靜荷載作用的結(jié)構(gòu),Q235-C級和D級鋼可用于重要焊接的結(jié)構(gòu)。Q235—D級鋼沖擊韌性很好，具有較強的抗沖擊、振動荷載的能力，尤其適宜在較低溫度下使用。低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼低合金鋼強度結(jié)構(gòu)鋼是在鋼的冶煉過程中添加少量合金元素（合金元素的總量低于5％），以提高鋼材的強度、耐腐蝕性及低溫沖擊韌性等。低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼均為鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼，所以它的牌號只有Q、屈服點數(shù)值、質(zhì)量等級三部分。Q是“屈”字漢語拼音的首位字母；屈服點數(shù)值（以N/mm2為單位）分為295、345、390、420、460.質(zhì)量等級有A到E五個級別.A級無沖擊功要求,B、C、D、E級均有沖擊功要求。低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的A、B級屬于鎮(zhèn)靜鋼，C、D、E級屬于特殊鎮(zhèn)靜鋼。例如Q345E代表屈服點為345N/mm2的E級低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼（TZ是省略未寫）。低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼與碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，具有較高的強度，綜合性能好，所以在相同使用條件下,可比碳素結(jié)構(gòu)鋼節(jié)省用鋼20%～30％,對減輕結(jié)構(gòu)自重自利.同時還具有良好的塑性、韌性、可焊性、耐磨性、耐蝕性、耐低溫性等性能，具有良好的可焊性及冷加工型，易于加工與施工。鋼結(jié)構(gòu)用型鋼鋼結(jié)構(gòu)所用鋼材主要是型鋼和鋼板。所用母材主要是碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼。熱軋型鋼熱軋型鋼主要采用碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235—A，低合金鋼強度結(jié)構(gòu)鋼Q345和Q390熱軋成型。常用的熱軋型鋼有角鋼、工字鋼、槽鋼、T型鋼、H型鋼、Z型鋼等，如圖2-7所示.①熱軋普通工字鋼工字鋼的規(guī)格以“腰高度X腿寬度X腰厚度”（mm）表示,也可用“腰高度#”(cm）表示；規(guī)格范圍為10#～63#.若同一腰高的工字鋼,有幾種不同的腿寬和腰厚，則在其后標注a、b、c表示相應(yīng)規(guī)格.工字鋼廣泛應(yīng)用于各種建筑結(jié)構(gòu)和橋梁，主要用于承受橫向彎曲（腹板平面內(nèi)受彎）的桿件,但不易單獨用作軸心受壓構(gòu)件或雙向彎曲的構(gòu)件。②熱軋H型鋼H型鋼有工字型鋼發(fā)展而來。H型鋼的規(guī)格型號以“代號腹板高度X翼板寬度X腹板厚度X翼板厚度”（mm)表示，也可用“代號腹板高度X翼板寬度”表示。與工字型鋼相比，H型鋼優(yōu)化了截面的分布,具有翼緣寬,側(cè)向剛度大，抗彎能力強，翼緣兩表面相互平行、連接構(gòu)造方便，重量輕、節(jié)省鋼材等優(yōu)點。H型鋼分為寬翼緣（代號為HW）、中翼緣(代號為HM)和窄翼緣（HN）以及H型鋼樁（HP）,寬翼緣和中翼緣H型鋼適用于鋼柱等軸心受壓構(gòu)件，窄翼緣H型鋼適用于鋼梁等受彎構(gòu)件。③熱軋普通槽鋼槽鋼規(guī)格翼“腰高度X腿寬度X腰厚度”（mm）或“腰高度?！保╟m）來表示,同一腰高的槽鋼,若有幾種不同的腿寬和腰厚，則在其后標注a、b、c表示該腰高度下的相應(yīng)規(guī)格.槽鋼主要用于承受軸向力的桿件、承受橫向彎曲的梁以及聯(lián)系桿件，主要用于建筑鋼結(jié)構(gòu)、車輛制作等。④熱軋角鋼角鋼可分為等邊角鋼和不等邊角鋼。等邊角鋼的規(guī)格以“邊寬度X邊寬渡X厚度”(mm）或“邊寬?！?cm）表示，規(guī)格范圍為20X20X(3～4）～200X200X(14～24)。不等邊角鋼的規(guī)格以“長邊寬度X短邊寬度X厚度"（mm)或“長邊寬度/短邊寬度”（cm）表示。規(guī)格范圍為25X16X（3～4）~200X125X(12～18）角鋼主要用做承受軸向力的桿件和支撐桿件,也可作為受力構(gòu)件之間的連接零件。2）冷彎薄壁型鋼冷彎薄壁型剛指用鋼板或帶鋼在常溫下彎曲成的各種斷面形狀的成品鋼材。冷彎薄壁型鋼的類型有C型鋼、U型鋼、Z型鋼、帶鋼、鍍鋅帶鋼、鍍鋅卷板、鍍鋅C型鋼、鍍鋅U型鋼、鍍鋅Z型鋼。圖2—8所示為常見形式的冷彎薄壁型鋼。冷彎薄壁型鋼的表示方法與熱軋型鋼相同。在房屋建筑中，冷彎型鋼可用作鋼架、桁架、梁、柱等主要承重構(gòu)件，也被用作屋面檁條、墻架梁柱、龍骨、門窗、屋面板、墻面板、樓板等次要構(gòu)件和圍護結(jié)構(gòu)。3)鋼板鋼板是用碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼強度結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)熱軋或冷軋生產(chǎn)的扁平鋼材。按軋制方式可分為熱軋鋼板和冷軋鋼板。表示方法:寬度X厚度X長度（mm）。厚度大于4mm的為厚板；厚度小于或等于4mm的為薄板。熱軋?zhí)妓亟Y(jié)構(gòu)鋼厚板，是鋼結(jié)構(gòu)的主要用鋼材.低合金鋼強度結(jié)構(gòu)鋼厚板，用于重型結(jié)構(gòu)、大跨度橋梁和高壓容器等。薄板用于屋面、墻面或扎型板原料等.3、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼材的品種及特性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼材主要是由碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼軋制而成的各種鋼筋，其主要品種有熱軋鋼筋、冷加工鋼筋、熱處理鋼筋、預應(yīng)力混凝土用鋼絲和鋼絞線等。常用熱軋鋼筋、預應(yīng)力混凝土用鋼絲和鋼絞線。（1）熱軋鋼筋經(jīng)熱軋成型并自然冷卻的成品鋼筋，稱為熱軋鋼筋。根據(jù)表面特征不同,熱軋鋼筋分為光圓鋼筋和帶肋鋼筋兩大類.①熱軋光圓鋼筋熱軋光圓鋼筋,橫截面為圓形，表面光圓。其牌號為HPB+屈服強度特征值構(gòu)成。其中HPB為熱軋光圓鋼筋的英文（HotrolledPlainBars)縮寫，屈服強度值分為235、300兩個級別。國家標準推薦的鋼筋公稱直徑有6mm、8mm、10mm、12mm、16mm、20mm六種.熱軋光圓鋼筋的強度較低,但塑性及焊接性能很好,當前HPB300廣泛用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)造筋。②熱軋帶肋鋼筋熱軋帶肋鋼筋通常為圓形橫截面，且表面通常帶有兩條縱肋和沿長度方向均勻分布的橫肋。熱軋帶肋鋼筋按屈服強度值分為335MPa、400MPa、500MPa三個等級,其牌號的構(gòu)成及其含義見表2—7。熱軋帶肋鋼筋牌號的構(gòu)成及含義(摘自GB1499。2-2007）表2—7類別牌號牌號構(gòu)成英文字母含義普通熱軋鋼筋HRB335HRB+屈服強度特征值HRB-熱軋帶肋鋼筋的英文(HotrolledRibbedBars）縮寫HRB400HRB500細晶粒熱軋鋼筋HRBF335HRBF+屈服強度特征值HRBF—在熱軋帶肋鋼筋的英文縮寫后加“細”的英文(Fine）首位字母HRBF400HRBF500熱軋帶肋鋼筋的延性、可焊性、機械連接性能和錨固性能均較好，且其400MPa、500MPa級鋼筋的強度高,因此HRB400、HRBF400、HRB500、HRBF500鋼筋是混凝土結(jié)構(gòu)的主導鋼筋,實際工程中主要用做結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的受力主筋、箍筋等，（2)預應(yīng)力混凝土用鋼絲鋼絲按加工狀態(tài)分為冷拉鋼絲和消除應(yīng)力鋼絲兩類。冷拉鋼絲,用盤條通過拔絲?；蜍堓伣?jīng)冷加工而成產(chǎn)品，以盤卷供貨的鋼絲。消除應(yīng)力鋼絲,即鋼絲在塑性變形下（軸應(yīng)變）進行的短時熱處理，得到的應(yīng)是低松弛鋼絲；或鋼絲通過矯直工序后在適當溫度下進行的短時熱處理，得到的應(yīng)是普通松弛鋼絲,故消除應(yīng)力鋼絲按松弛性能又分為低松弛級鋼絲和普通松弛級鋼絲.鋼絲按外形分為光圓鋼絲、螺旋肋鋼絲、刻痕鋼絲三種。螺旋肋鋼絲表面沿著長度方向向上具有規(guī)則間隔的肋條（圖2—9)；刻痕鋼絲表面沿著長度方向上具有規(guī)則間隔的壓線（圖2—10)。預應(yīng)力鋼絲的抗拉強度比鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋、熱軋帶肋鋼筋高很多,在構(gòu)件中采用預應(yīng)力鋼絲可節(jié)省鋼材、減少構(gòu)件截面和節(jié)省混凝土。主要用于橋梁、吊車梁，大跨度屋架和管樁等預應(yīng)力混凝土構(gòu)件中。（3）預應(yīng)力混凝土鋼絞線預應(yīng)力混凝土鋼絞線是按嚴格的技術(shù)條件，絞捻起來的鋼絲束。預應(yīng)力鋼絞線按捻制結(jié)構(gòu)分為五類：用兩根鋼絲捻制的鋼絞線（代號為1X2）、用三根鋼絲捻制的鋼絞線（代號為1X3)、用三根刻痕鋼絲年制的鋼絞線（代號為1X3I）、用七根鋼絲捻制的標準型鋼絞線（代號為1X7)、用七根鋼絲捻制又經(jīng)摸拔的鋼絞線［代號為（1X7)C]。鋼絞線外形示意圖如圖2-11所示。(a）1X2結(jié)構(gòu)鋼絞線;（b）1X3結(jié)構(gòu)鋼絞線；(C）1X7結(jié)構(gòu)鋼絞線預應(yīng)力鋼絲和鋼絞線具有強度高、柔度好、質(zhì)量穩(wěn)定,與混凝土粘結(jié)力強，易于錨固，成盤供應(yīng)不需接頭等諸多優(yōu)點。主要用于大跨度、大負荷的橋梁、電桿、軌枕、屋架、大跨度吊車梁等機構(gòu)的預應(yīng)力筋。（六）瀝青材料及瀝青混合料1、瀝青材料的分類、技術(shù)性質(zhì)及應(yīng)用（1）瀝青材料的分類瀝青是由一些極為復雜的高分子碳氫化合物及其非金屬（氮、氧、硫）衍生物所組成的，在常溫下呈固態(tài)、半固態(tài)或粘稠液體的混合物。我國對于瀝青材料的命名和分類方法按瀝青的產(chǎn)源不同劃分如下：天然瀝青:石油在自然條件下，長時間經(jīng)受地球物理因素作用形成的產(chǎn)物地瀝青石油瀝青：石油經(jīng)各種煉油工藝加工而得的石油產(chǎn)品瀝青煤瀝青:煤經(jīng)干餾所得的煤焦油，經(jīng)再加工后得到的產(chǎn)品焦油瀝青頁巖瀝青:頁巖煉油工業(yè)的副產(chǎn)品瀝青是憎水材料，有良好的防水性；具有較強的抗腐蝕性，能抵抗一般的酸、堿、鹽類等侵蝕性液體和氣體的侵蝕;能緊密粘附于無機礦物表面，有很強的粘結(jié)力;有良好的塑性，能使用基材的變形。因此，瀝青及瀝青混合料被廣泛應(yīng)用于防水、防腐、道路工程和水工建筑中.（2）石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)1)黏滯性石油瀝青的黏滯性是指在外力作用下，瀝青粒子產(chǎn)生相互位移時抵抗變形的性能.黏滯性是反映材料內(nèi)部阻礙其相對流動的一種特性,也是我國現(xiàn)行標準劃分瀝青牌號的主要性能指標。瀝青的粘滯性與其組分及所處的溫度有關(guān).當瀝青質(zhì)含量較高，又有適量的膠質(zhì)，且油份含量較少時,粘滯性較大。在一定的溫度范圍內(nèi)，當溫度升高，黏滯性隨之降低,反之則增大.石油瀝青的黏滯性一般采用針入度來表示.針入度是在溫度為25℃時,標準試驗條件為溫度25℃，以負重的標準針，其總質(zhì)量為100g,,經(jīng)5s沉入瀝青試樣中的深度,每深1/10mm，定為一度。針入度數(shù)值越小,表面黏度越大。2）塑性和脆性①塑性塑性是指石油瀝青在受外力作用時產(chǎn)生變形而不破壞,除去外力后,仍保持變形后形狀的性質(zhì)。石油瀝青的塑性用延度表示,延度越大,塑性越好。延度是將瀝青試樣制成8字形標準試件,在規(guī)定溫度的水中，以5cm/min的速度拉伸至試件斷裂時的伸長值，以“cm”為單位。瀝青的延度決定于瀝青的膠體結(jié)構(gòu)、組分和試驗溫度。當石油瀝青中膠質(zhì)含量較多且其他組分含量又適當時,則塑性較大;溫度升高,則延度增大;瀝青膜層厚度愈厚，則塑性愈高。反之,膜層越薄，則塑性越差,當膜層薄至1μm時，塑性近乎消失，即接近于彈性。②脆性溫度降低時瀝青會表現(xiàn)出明顯的塑性下降，在較低溫度下甚至表現(xiàn)為脆性。特別是在冬季低溫下，用于防水層或路面中的瀝青由于溫度降低時產(chǎn)生的體積收縮,很容易導致瀝青材料的開裂。顯然，低溫脆性反映了瀝青抗低溫的能力。不同瀝青對抵抗這種低溫變形時脆性開裂的能力有所差別.通常采用弗拉斯(Frass)脆點作為衡量瀝青抗低溫能力的條件脆性指標。瀝青脆性指標是在特定條件下，涂于金屬片上的瀝青試樣薄膜,因被冷卻和彎曲而出現(xiàn)裂紋時的溫度，以“℃”表示。低溫脆性主要取決于瀝青的組分，當樹脂含量較多、樹脂成分的低溫柔性較好時，其抗低溫能力就較強;當瀝青中含有較多石蠟時，其抗低溫能力就較差。3)溫度穩(wěn)定性溫度穩(wěn)定性是指石油瀝青的黏滯性和塑性隨溫度升降而變化的性能.在工程上使用的瀝青，要求有較好的溫度穩(wěn)定性,否則容易發(fā)生瀝青材料夏季流淌或冬季變脆甚至開裂的現(xiàn)象.通常用軟化點來表示石油瀝青的溫度穩(wěn)定性。軟化點為瀝青受熱由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢魟討B(tài)時的溫度。軟化點越高，表明瀝青的耐熱性越好，即溫度穩(wěn)定性越好。瀝青的軟化點不能太低，否則夏季易融化發(fā)軟；但也不能太高,否則不易施工，冬季易發(fā)生脆裂現(xiàn)象。以上所論及的針入度、延度、軟化點是評價粘稠瀝青路用性能最常用的經(jīng)驗指標，也是劃分瀝青牌號的主要依據(jù).所以統(tǒng)稱為瀝青的“三大指標”。2、瀝青混合料的分類、技術(shù)性質(zhì)及應(yīng)用（1)瀝青混合料分類瀝青混合料是用適量的瀝青與一定級配的礦質(zhì)集料經(jīng)過充分拌合而形成的混合物.瀝青混合料的種類很多,道路工程中常用的分類方法有以下幾類。1)按結(jié)合料分類：按使用的結(jié)合料不同，瀝青混合料可分為石油瀝青混合料、煤瀝青混合料、改性瀝青混合料和乳化瀝青混合料。2)按混合料密度分類:按瀝青混合料中剩余空隙率大小的不同分類，壓實后剩余空隙率大于15％的瀝青混合料稱為開式瀝青混合料；剩余空隙率為10％～15%的混合料稱為半開式瀝青混合料;剩余空隙率小于10％的瀝青混合料稱為密實式瀝青混合料。密實式瀝青混合料中，剩余空隙率為3％～6％時稱位I型密實式瀝青混合料，剩余空隙率為4％~10％時稱位Ⅱ型半密實瀝青混合料。3)按礦質(zhì)混合料的級配類型分類：①連續(xù)級配瀝青混合料。它是用連續(xù)級配的礦質(zhì)混合料所配制的瀝青混合料.其中連續(xù)級配礦質(zhì)混合料是指礦質(zhì)混合料中的顆粒從大到小各級粒徑按比例相互搭配組成。②間斷級配瀝青混合料。它是用間斷級配的礦質(zhì)混合料所配制的瀝青混合料。其中間斷級配礦質(zhì)混合料是指礦質(zhì)混合料的比例搭配組成中缺少某些尺寸范圍粒徑的級配.4）按瀝青混合料所用集料的最大粒徑分類：①粗粒式瀝青混合料。集料公稱最大粒徑為26。5mm或31.5mm的瀝青混合料.②中粒式瀝青混合料.集料公稱最大粒徑為16mm或19mm的瀝青混合料。③細粒式瀝青混合料。集料公稱最大粒徑為9。5mm或13。2mm的瀝青混合料。④砂粒式瀝青混合料。集料公稱最大粒徑等于或小于4。75mm的瀝青混合料.瀝青碎石混合料中除上述4類外,尚有集料公稱最大粒徑大于37。5mm的特粗式瀝青碎石混合料。5）按瀝青混合料施工溫度分類:分為熱拌瀝青混合料和常溫瀝青混合料。（2）瀝青混合料的組成材料及其技術(shù)要求1）瀝青瀝青是瀝青混合料中唯一的連續(xù)相材料，而且還起著膠結(jié)的關(guān)鍵作用。瀝青的質(zhì)量必須符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTGF40—2004的要求，同時瀝青的標號應(yīng)按表2—8選用。通常在較炎熱地區(qū)首先要求瀝青有較高的黏度，以保證混合料具有較高的力學強度和穩(wěn)定性;在低氣溫地區(qū)可選擇較低稠度的瀝青，以便冬季低溫時有較好的變形能力,防止路面低溫開裂。一般煤瀝青不宜用于熱拌瀝青混合料路面的表面層。熱拌瀝青混合料用瀝青標號的選用表2—8氣候分區(qū)最低月平均溫度（℃)瀝青標號瀝青碎石瀝青混凝土寒區(qū)＜—1090，110,13090，110，130溫區(qū)0—1090,11070，90熱區(qū)＞1050，70，9050，702）粗集料瀝青混合料中所用粗集料是指粒徑大于2。36mm的碎石、破碎礫石和礦渣等.粗集料應(yīng)該潔凈、干燥、無風化、無雜質(zhì)，其質(zhì)量指標應(yīng)符合2-9的要求。對于高速公路、一級公路、城市快速路、主干路的路面及各類道路抗滑層用的粗集料還有磨光值和粘附性的要求，并優(yōu)先選用與瀝青的粘結(jié)性好的堿性集料。酸性巖石的石料與瀝青的粘結(jié)性差,應(yīng)避免采用，若采用時應(yīng)采取抗剝離措施。粗集料的級配應(yīng)滿足JTGF40-2004的規(guī)范的規(guī)定。瀝青面層用粗集料質(zhì)量指標要求表2—9指標高速公路及一級公路其他等級公路表面層其他層次石料壓碎值（%),≤262830洛杉磯磨耗損失（％）,≤283035表觀密度（t/m3)，≥2.602。502.45吸水率(％)，≤2.03.03.0堅固性（％），≤1212—針片狀顆粒含量（混合料)，≤其中粒徑大于9.5mm（％）,≤其中粒徑小于9。5mm(%），≤15121818152020—-水洗法＜0.075mm顆粒含量（％），≤111軟石含量（%），≤355注：表觀密度2。60t/m3一般用2600kg/m3表示。3）細集料瀝青混合料用細集料是指粒徑小于2。36mm的天然砂、人工砂及石屑等。天然砂可采用河砂或海砂，通常宜采用粗砂和中砂。細集料應(yīng)潔凈、干燥、無風化、無雜質(zhì)，并有適當?shù)念w粒級配，其主要質(zhì)量要求見表2-10,瀝青面層用天然砂的級配應(yīng)符合規(guī)范JTGF40—2004中的有關(guān)要求。瀝青混合料用細集料主要質(zhì)量要求表2—10指標高速公路，一級公路一般道路表觀密度（t/m3)≥2。50≥2.45堅固性(＞0.3mm部分）（％）≤12—砂當量（％)≥60≥504）礦粉等填料礦粉是粒徑小于0。075mm的無機質(zhì)細粒材料,它在瀝青混合料中起填充與改善瀝青性能的作用。礦粉宜采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強基性巖石經(jīng)磨細得到的礦粉，原石料中泥含量要小于3%，雜質(zhì)應(yīng)清除,要求礦粉干燥、潔凈，級配合理，其質(zhì)量符合表2—11技術(shù)要求。采用石灰、水泥、粉煤灰作填料時，其用量不宜超過礦料總量的2％，并要求粉煤灰與瀝青有良好的粘附性,燒失量小于12％.在高等級路面中可加入有機或無機短纖維等填料，以便改善瀝青混合料路面的使用