《建筑材料》課程學習8

　　第八章建筑鋼材

　　本章重點掌握建筑鋼材的力學性能、鋼材的冷加工強化以及鋼材的標準與選用。

　　一、鋼材的概念及分類

　　鋼材是以鐵為主要元素，含碳量一般在2%以下，并含有其他元素的材料。建筑鋼材是指建筑工程中使用的各種鋼材，包括鋼結構用各種型材（如圓鋼、角鋼、工字鋼、鋼管）、板材，以及混凝土結構用鋼筋、鋼絲、鋼鉸線。

　　鋼材的分類：

　　1、按冶煉方法分為轉爐鋼、平爐鋼和電爐鋼三種。

　　2、按脫氧方法分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜（半脫氧）鋼。

　　3、按壓力加工方式分為熱加工鋼材和冷加工鋼材。

　　4、按化學成分分為非金屬鋼、低合金鋼和合金鋼。

　　5、按主要質量等級分為普通質量鋼、優(yōu)質鋼和高級優(yōu)質鋼。

　　6、按用途分：建筑鋼材一般分為鋼結構用鋼和混凝土結構用鋼兩種。

　　二、鋼材的性質

　　1、鋼材的性質：包括強度、彈性、塑性、韌性以及硬度等內容。

　　（1）抗拉強度：

　　建筑鋼材的抗拉強度包括：屈服強度、極限抗拉強度、疲勞強度。

　　屈服強度（屈服極限）：是指鋼材在靜載作用下，開始喪失對變形的抵抗能力，并產生大量塑性變形時的應力。

　　屈服強度是確定鋼材容許應力的主要依據(jù)。

　　極限抗拉強度（抗拉強度）：是鋼材在拉力作用下能承受的最大拉應力。

　　屈服強度和抗拉強度是鋼材力學性質的主要檢驗指標。

　　疲勞強度：鋼材承受交變荷載的反復作用下，可能在遠低于屈服強度時突然發(fā)生的破壞。

　　（2）彈性：鋼材在靜荷作用下，受拉初始階段，應力與應變成正比例變化，

　　具有這種變形特征的性質稱為彈性。其比值就是彈性模量E。彈性模量是衡量鋼材低抗變形能力的指標。

　　（3）塑性：常用伸長率（或斷面收縮率）和冷彎來表示。

　　伸長率是衡量鋼材塑性的重要指標，伸長率越大，鋼材塑性越好。

　　冷彎是鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力。

　　（4）沖擊韌性：是指鋼材抵抗沖擊荷載而不破壞的能力。

　　（5）硬度：是在表面局部體積內，抵抗其他較硬物體壓入產生塑性變形的能力。

　　2、鋼材組成對其性質的影響：

　　（1）鋼材的基本組織有鐵素體、滲碳體和珠光體三種。

　　鐵素體：它賦予鋼材以良好的延展性、塑性和韌性，但強度、硬度很低。

　　滲碳體：性質硬而脆，是碳鋼的主要強度成分。

　　珠光體：強度較高，塑性和韌性介于鐵素體、滲碳體之間。

　　（2）化學成分對鋼材性質的影響：

　　碳：隨著含碳量增加，鋼材的強度和硬度相應提高，而塑性和韌性相應降低。

　　磷、硫：磷能使鋼的屈服點和抗拉強度提高，塑性和韌性下降，顯著增加鋼的冷脆性。磷是降低鋼材可焊性的元素之一。硫使鋼材產生熱脆性，大大降低了鋼的熱加工性和可焊性；硫偏析較嚴重，降低了沖擊韌性、疲勞強度和抗腐蝕性。

　　氧、氮：嚴重降低鋼的韌性，促進時效，降低可焊性。

　　硅、錳：當含量較低時（小于1%），可提高鋼的強度，對塑性、韌性影響不大。

　　三、冷加工、時效及焊接

　　1、冷加工：是鋼材在常溫下進行的加工。常見方式有冷拉、冷拔、冷扭、刻痕等。

　　在一定范圍內，冷加工變形程度越大，屈服強度提高越多，塑性和韌性降低得越多。

　　2、時效：是鋼材隨時間的延長，強度、硬度提高，而塑性、韌性下降的現(xiàn)象。

　　因時效而導致鋼材能改變的程度稱為時效敏感性。承受振動、沖擊荷載作用的重要性結構（如吊車梁、橋梁等），應選用時效敏感性小的鋼材。

　　3、焊接：焊接質量取決于焊接工藝、焊接材料及鋼的可焊性能。

　　四、建筑鋼材的標準與選用

　　1、鋼結構用鋼：品種主要是碳素結構鋼和低合金高強度結構鋼。

　　（1）碳素結構鋼：

　　牌號及其表示方法：牌號由代表屈服點的字母Q、屈服點數(shù)值（195、215、235、255和275MPa五種）、質量等級符號（A、B、C、D）、脫氧方法等四部分按順序組成。

　　選用：主要應用的是Q235；Q215鋼強度低、塑性大、受力產生變形大，經冷加工后可代替Q235鋼使用；Q275鋼雖然強度高，但塑性較差，有時軋成帶肋鋼筋用于混凝土中。

　　（2）低合金高強度結構鋼：

　　牌號的表示方法：由屈服點字母Q、屈服點數(shù)值、質量等級（A、B、C、D、E五級）三個部分組成。

　　應用：合金元素加入后，提高了鋼材的屈服點，同時具有良好的塑性、沖擊韌性、可焊性及耐低溫、耐蝕性等，可節(jié)約用鋼量。

　　3、混凝土結構用鋼：主要有熱軋鋼筋、冷拉熱軋鋼筋、冷拔低碳鋼絲、冷軋帶肋鋼筋、熱處理鋼筋和預應力混凝土用鋼絲及鋼絞線。

　　（1）熱軋鋼筋：有較高的強度，具有一定的塑性、韌性、冷彎和可焊性。主要有用Q235軋制的光圓鋼筋和用合金鋼軋制的帶肋鋼筋。

　　（2）冷拉熱軋鋼筋：將熱軋鋼筋在常溫下拉伸至超過屈服點小于抗拉強度的某一應力，然后卸荷，即制成的鋼筋。

　　（3）冷軋帶肋鋼筋：是用低碳鋼熱軋圓盤條經冷軋或冷拔減徑后，在其表面冷軋成三面有肋的鋼筋。

　　（4）熱處理鋼筋：是指將鋼材按一定規(guī)則加熱、保溫和冷卻，以改變其組織，從而獲得需要性能的一種工藝過程。

　　（5）冷拔低碳鋼絲：是將直徑6.5~8mm的Q235（或Q215）圓盤條通過截面小于鋼筋截面的合金拔絲而制成。

　　（5）預應力混凝土用鋼絲及鋼絞線：是鋼廠用優(yōu)質碳素結構鋼經冷加工、再回火、冷軋或絞捻等加工而成的專用產品。

　　五、鋼材的防火保護

　　1、鋼結構的防火保護：

　　（1）根據(jù)不同的耐火極限要求，選用不同的保護方法；

　　（2）給鋼柱加做箱形外套，在套內注入水；

　　（3）涂刷防火涂料。

　　2、鋼筋的防火保護：增加保護層，或涂刷防火涂料。

　　六、鋼材的腐蝕與防止

　　1、鋼材腐蝕原因：化學腐蝕與電化學腐蝕。

　　3、防止主要方法：保護膜法、電化學保護法、合金化、提高混凝土的密實度和堿度、足夠的保護層厚度。

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　　第十三章裝飾材料

　　本章主要了解裝飾材料的基本功能和選用原則，了解工程中常用的裝飾材料。

　　一、概念、基本要求及選用原則

　　1、概念：在建筑上將依附于建筑物體表面起裝飾和美化環(huán)境的材料。

　　2、基本要求：美觀、耐久，且能滿足不同的使用功能。

　　3、選用原則：選擇裝飾材料時，必須考慮以下四個問題：

　　（1）建筑的類型和檔次；（2）裝飾效果（色彩、材料的質感、線型、尺度和紋理）；（3）耐久性；（4）經濟性。

　　二、常用的裝飾材料

　　1、天然石材和人造石材：

　　（1）天然石材：用作裝飾的主要有天然大理石、天然花崗巖和天然板巖等。

　　天然大理石板材的光澤易被酸雨侵蝕，故不宜用作室外裝飾。

　　（2）人造石材：是人造大理石和人造花崗巖的總稱。

　　特點：重量輕，強度高，厚度薄，易粘結。

　　分類：按所用材料不同，通常有以下四類：樹脂型人造石材、水泥型人造石材、復合型人造石材、燒結型人造石材。

　　常用品種：聚酯型人造石材、仿花崗巖水磨石磚、仿黑色大理石、透光大理石、高級石化瓷磚、藝術石。

　　2、建筑陶瓷：

　　分類：可分為陶質、瓷質和炻質（半瓷）制品。

　　重要技術性質：（1）外觀質量；（2）吸水率；（3）耐急冷急熱性；（4）彎曲強度；（5）耐磨性；（6）抗凍性能；（7）抗化學腐蝕性。

　　常用制品：最常用的有釉面磚、外墻面磚、地面磚、陶瓷錦磚、琉璃制品、陶瓷壁畫及衛(wèi)生陶瓷等。

　　3、建筑玻璃：

　　（1）普通玻璃性質：透明、脆、熱穩(wěn)定性差、化學穩(wěn)定性好、表觀密度大、導熱系數(shù)比較大。

　　（2）玻璃制品：有普通平板玻璃、安全玻璃（鋼化玻璃、夾絲玻璃、夾層玻璃）、保溫絕熱玻璃（吸熱玻璃、熱反射玻璃、中空玻璃）、壓花玻璃、磨砂玻璃、噴花玻璃、玻璃空心磚、玻璃馬賽克、鐳射玻璃。

　　4、建筑裝飾涂料：

　　涂敷于建筑物體表面能干結成膜，具有防護、裝飾、防銹、防腐、防水或其他特殊功能的物質稱為涂料。

　　建筑涂料由主要成膜物質（基料、膠粘劑及固著劑）、次要成膜物質（顏料及填料）、溶劑（稀釋劑）及輔助材料（助劑）組成。

　　分類：

　　（1）按主要成膜物質分為有機涂料、無機涂料和有機無機復合涂料三大類。

　　（2）按使用部位分為外墻涂料、內墻涂料和地面涂料等。

　　（3）按分散介質種類分為溶劑型涂料、水乳型涂料和水溶型涂料。

　　5、木裝飾：常見的有條木地板、拼花木地板、護壁板、木花格、旋切微薄木、木裝飾線條（木線條）。

　　6、金屬裝飾：常用有鋁合金裝飾板材、裝飾用鋼板（不銹鋼鋼板、彩色不銹鋼鋼板、彩色涂層鋼板、彩色壓型鋼板）。

　　7、裝飾織物：室內裝飾織物主要包括地毯、藝術掛毯或壁掛、窗簾以及床單、臺布、蒙面布等。

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　　第十二章絕熱材料和吸聲材料

　　本章主要了解絕熱材料和吸聲材料的基本性質。

　　一、絕熱材料

　　概念：用于控制室內熱量外流的材料叫做保溫材料；把防止室外熱量進入室內的材料叫做隔熱材料。保溫、隔熱材料統(tǒng)稱為絕熱材料。

　　絕熱材料的基本性能：

　　1、導熱系數(shù)：是通過材料本身熱量傳導能力大小的量度，它受本身物質構成、孔隙率、材料所處環(huán)境的濕度、溫度及熱流方向的影響。

　　2、溫度穩(wěn)定性：材料在受熱作用下保持其原有性能不變的能力。

　　3、強度：通常采用抗壓強度和抗折強度。

　　常用絕熱材料：

　　常用保溫絕熱材料按其成分分為有機和無機兩大類。

　　無機絕熱材料是用礦物質原料制成的材料，呈散粒狀、纖維狀或多孔狀。

　　1、無機纖維狀絕熱材料：常用有玻璃棉及制品、礦棉及礦棉制品。

　　2、無機散粒狀絕熱材料：常用有膨脹蛭石及制品、膨脹珍珠巖及制品。

　　3、無機多孔類絕熱材料：常用有泡沫混凝土、加氣混凝土、硅藻土、微孔硅酸鈣、泡沫玻璃。

　　4、有機絕熱材料：是用有機原料制成。輕質板材由于多孔、吸濕性大、不耐久、不耐高溫，只能用于低溫絕熱。常用有泡沫塑料、植物纖維類絕熱板（如軟木板、木絲板、甘蔗板、蜂窩板）、窗用絕熱薄膜等。

　　二、吸聲材料

　　1、材料的吸聲性能：

　　吸聲系數(shù)是評定材料吸聲性能好壞的主要指標。

　　材料的吸聲性能除與材料本身性質、厚度及材料表面的條件有關外，尚與聲波的入射角度和頻率有關。凡6 個頻率的平均吸聲系數(shù)大于0.2的材料，可稱為吸聲材料。

　　2、選用吸聲材料的基本要求：

　　（1）選擇氣孔是開放的且互相連通的材料。保溫材料要求封閉的、不連通的氣孔。

　　（2）吸聲材料應設置在護壁臺以上，安裝時應考慮材料的脹縮。

　　（3）盡可能選用吸聲系數(shù)較高的材料。

　　（4）注意吸聲材料和隔聲材料的區(qū)別。

　　3、隔聲材料：應選擇密實、沉重的材料（如粘土磚、鋼筋混凝土、鋼板等）作為隔聲材料。對固體聲隔聲最有效的措施是采用不連續(xù)的結構處理。