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技術(shù)與計量:建筑材料概述3

更新時間:2009-10-19 15:27:29 來源:|0 瀏覽0收藏0

  鋼材,木材,水泥

  一、鋼材

  將生鐵(含碳量高于2.06%)在煉鋼爐中冶煉,將含碳量降低到指定范圍,并控制其它雜質(zhì)含量后得到鋼。

  (一)鋼材分類

  1.按化學(xué)成分分類有碳素鋼;合金鋼:

  碳素鋼;分為低碳鋼(C;<0.25%);中碳鋼(C:0.25%~0.60%);高碳鋼(C:>0.60%)。

  合金鋼:含有某些用來改善鋼材性能的合金元素,如Si、Mn、Ti、V等。合金元素總含量小于5%為低合金鋼;5%~10%為中合金鋼;大于10%為高合金鋼。

  2.按用途分類:分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊鋼(如不銹鋼、耐熱鋼、耐酸鋼等)。

  3.按脫氧程度分類:脫氧充分者為鎮(zhèn)靜鋼及特殊鎮(zhèn)靜鋼(代號Z及TZ),脫氧不充分者為沸騰鋼(F),介于二者之間為半鎮(zhèn)靜鋼(b)。

  建筑鋼材多為 普通碳素鋼結(jié)構(gòu)鋼的低碳鋼與低合金鋼結(jié)構(gòu)鋼。

  (二)鋼材的力學(xué)性能與工藝性能

  1.抗拉性能??估阅苁墙ㄖ摬淖钪匾男阅?。表征抗拉性能的技術(shù)指標(biāo)有:屈服點、抗拉強度及伸長率。

  (1)屈服點。設(shè)計時,一般以屈服強度或壓服點作為強度取值的依據(jù)。

  (2)抗拉強度。在設(shè)計中,一定范圍內(nèi),屈強比小則表明鋼材在超過屈服點工作時可靠性較高,較為安全。太小了則反映鋼材不能有效的被利用。

  (3)伸長率。表征了鋼材的塑性變形能力。越大越好。

  2.冷彎性能。冷彎性能指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力,它表征在惡劣變形條件下鋼材的塑性,試件按規(guī)定條件彎曲,若彎曲處的外表面無裂斷、裂縫或起層,即認為冷彎性能合格。能揭示內(nèi)應(yīng)力,雜質(zhì)等缺陷,可用于焊接質(zhì)量的檢驗,能揭示焊件在受彎表面裂紋,雜質(zhì)等缺陷。

  3.沖擊韌性。沖擊韌性指鋼材抵抗沖擊載荷的能力。對直接承受動荷載而且可能在負溫下工作的重要結(jié)構(gòu),必須進行沖擊韌性檢驗。

  2004考題.影響鋼材沖擊韌性的重要因素有( )。

  A.鋼材化學(xué)成分

  B.所承受荷載的大小

  C.鋼材內(nèi)在缺陷

  D.環(huán)境溫度

  E.鋼材組織狀態(tài)

  4.硬度。硬度指表面層局部體積抵抗壓入產(chǎn)生塑性變形的能力。表征值常用布氏硬度值HB表示。

  5.耐疲勞性。在反復(fù)荷載作用下,鋼材在遠低于抗拉強度時突然發(fā)生斷裂,稱為疲勞破。疲勞破壞的危險應(yīng)力用疲勞極限表示,其含義是:試件在交變應(yīng)力下工作,在規(guī)定的周期基數(shù)內(nèi)不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力。

  6.焊接性能??珊感灾饕负附雍笤诤缚p處的性質(zhì)與母材性質(zhì)的一致程度。

  例題:[ ] 性能表征在惡劣變形條件下鋼材的塑性,能揭示內(nèi)應(yīng)力,雜質(zhì)等缺陷。

  A.焊接性能

  B.耐疲勞性

  C.伸長率

  D.冷彎性能

  答案:D

  (三)、鋼材的化學(xué)成分

  1.碳(C);當(dāng)含碳量小于o.8%時,C含量增加將使抗拉強度及硬度提高,但塑性與韌性將降低,焊接性能、耐腐蝕性能也下降。

  2.硅(Si):當(dāng)小于等于1%時,Si含量的增加可顯著提高強度及硬度,而對塑性及韌性無顯著影響。

  3.錳(Mn):在一定限度內(nèi),隨Mn含量的增加可顯著提高強度并可消減因氧與硫引起的熱脆性。改善熱加工性能。

  4.硫(S):為有害元素,有強烈的偏析作用,使機械性能、焊接性能下降(引起熱裂紋)。

  5.磷(P);為有害元素,含量的增加可提高強度,塑性及韌性顯著下降。

  有強烈的偏析作用,引起冷脆性,焊接性下降。但可提高耐磨性及耐腐蝕性。

  例題、鋼材的化學(xué)成分中:在一定限度內(nèi),隨( )含量的增加可顯著提高強度并可消減因氧與硫引起的熱脆性,改善熱加工性能。

  A.S

  B.Si

  C.Mn

  D.P

  答案:C

  (四)、土木建筑常用鋼材

  1、碳素結(jié)構(gòu)鋼

  碳素結(jié)構(gòu)鋼指一般的結(jié)構(gòu)鋼,碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號包括四個部分,依順序為:屈服點字母(Q)

  屈服點數(shù)值(單位為MPa)

  質(zhì)量等級(分為A、B、C、D四級,逐級提高)

  脫氧方法符號(F為沸騰鋼,B為半鎮(zhèn)靜鋼,Z為鎮(zhèn)靜鋼,TZ為特殊鎮(zhèn)靜鋼。但表示中如遇Z、TZ可省略)

  [例]1,Q235?A.F,表示屈服點為235MPa,A級沸騰鋼。

  [例]2,Q235-B,表示屈服點為235MPa,B級鎮(zhèn)靜鋼。

  碳素結(jié)構(gòu)鋼依據(jù)屈服點Q數(shù)值的大小被劃分為五個牌號,Q195,Q215,Q235,Q255,Q275,依牌號升序,含碳量及抗拉強度增大,但冷彎性及伸長率呈下降趨勢。

  建筑工程中主要應(yīng)用的碳素鋼是Q235號鋼,可軋制各種型鋼、鋼板、鋼管與鋼筋。Q235號鋼廣泛用于一般鋼結(jié)構(gòu)。其中C、D級可用在重要的焊接結(jié)構(gòu)。

  Q195、Q215號鋼材強度較低,但塑性、韌性較好,易于冷加工,可制作鉚釘、鋼筋。

  Q255、Q275號鋼材強度高,但塑性、韌性、可焊性差,可用于鋼筋混凝土配筋及鋼結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件及螺栓等。

  選用鋼材時,還要根據(jù)工程結(jié)構(gòu)的荷載類型(動荷載或靜荷載)、連接方式(焊接或鉚接)及環(huán)境溫度等,綜合考慮鋼材的牌號、質(zhì)量等級、脫氧方法加以選擇。如受動荷載、焊接結(jié)構(gòu)、在低溫情況下工作的結(jié)構(gòu),不能選用A、B質(zhì)量等級鋼材及沸騰鋼。

  2、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼

  低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上,少量添加若干合金元素而成。提高強度、韌性、耐磨性及耐腐蝕性。

  2004考題.普通低合金結(jié)構(gòu)鋼比普通碳素鋼的( B )。

  A.強度低

  B.強度高

  C.抗沖擊性差

  D.工難度大

  3、型鋼、鋼板:

  熱軋鋼板按板厚分兩種:

  (1)中厚板,厚度大于4mm;

  (2)薄板,厚度為0.35-4mm。

  冷軋鋼板只有薄板一種,厚度為0.2-4mm。

  4、鋼筋

  (1)熱軋鋼筋

  I級鋼筋(表面光圓,)的強度較低,但塑性及焊接性好,便于冷加工,廣泛用作普通混凝土中非預(yù)應(yīng)力鋼筋,Ⅱ級與Ⅲ級鋼筋的強度較高,塑性及焊接性也較好,廣泛用作 大、中型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力鋼筋。

  (2)冷加工鋼筋。在常溫下對鋼筋進行機械加工(冷拉、冷拔、冷軋),使其產(chǎn)生塑性變形,從而達到提高強度(屈服點)、節(jié)約鋼材的目的,這種方法稱為冷加工。經(jīng)冷加工后,雖鋼筋的強度有所提高,但其塑性、韌性有所下降。

  (3)熱處理鋼筋。熱處理鋼筋是以熱軋的螺紋鋼筋經(jīng)淬火和回火調(diào)質(zhì)處理而成,即以熱處理狀態(tài)交貨,成盤供應(yīng),每盤長約200m。預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋強度高,可代替高強鋼絲使用,配筋根數(shù)少,預(yù)應(yīng)力值穩(wěn)定,主要用作預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土軌枕,也可用于預(yù)應(yīng)力混凝土板、吊車梁等構(gòu)件。

  (4)碳素鋼絲、刻痕鋼絲和鋼絞線。預(yù)應(yīng)力混凝土需使用專門的鋼絲,這些鋼絲用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)冷拔、熱處理、冷軋等工藝過程制得,具有很高的強度,安全可靠且便于施工。預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲分為碳素鋼絲(矯直回火鋼絲,代號J)、冷拉鋼絲(代號L)及矯直回火刻痕鋼絲(代號JK)三種。

  碳素鋼絲(矯直回火鋼絲)。由含碳量不低于0.8%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼盤條,經(jīng)冷拔及回火制成。碳素鋼絲具有很好的力學(xué)性能,是生產(chǎn)刻痕鋼絲和鋼絞線的母材。

  刻痕鋼絲。將碳素鋼絲表面沿長度方向壓出橢圓形刻痕,即為刻痕鋼絲。壓痕后,成盤的刻痕鋼絲需作低溫回火處理后交貨。

  鋼絞線。鋼絞線是將碳素鋼絲若干根,經(jīng)絞捻及熱處理后制成。鋼絞線強度高、柔性好,特別適用于曲線配筋的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)、大跨度或重荷載的屋架等。

  鋼絲和鋼絞線主要用于大跨度、大負荷的橋梁、電桿、枕軌、屋架、大跨度吊車梁等,安全可靠,節(jié)約鋼材,且不需冷拉、焊接接頭等加工,因此在土木建筑工程中得到廣泛應(yīng)用。

  例題、Q235?A.F,表示( ),

  A.鎮(zhèn)靜鋼

  B.A級

  C.屈服點為235Mpa

  D.F級、

  答案:BC

  (五)焊接材料

  1.焊條

  焊條材質(zhì)分為碳素結(jié)構(gòu)鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼兩種。根據(jù)藥皮的不同,大體分為酸性型及堿性低氫型兩種。焊條的選用要依據(jù)構(gòu)件材質(zhì)、化學(xué)成分及工藝要求來確定。

  結(jié)構(gòu)鋼電焊條用量最大,主要用來焊接碳素鋼、普通低合金鋼及鑄鋼。

  鑄鐵電焊條適用于焊接各種鑄鐵施焊物,如一般灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵及球墨鑄鐵等。

  2.焊劑

  為使焊頭具有較好的機械性能,在進行焊接時多應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)暮竸?。焊劑的選擇以適應(yīng)施焊材料及施焊結(jié)構(gòu)為依據(jù)。如一般的低碳鋼結(jié)構(gòu)可選用高錳高硅型焊劑,并配以H08A和H08MnA焊絲。對于Q345、Q390等低合金鋼,則可選用高錳型或低錳型焊劑。在使用焊劑時要注意:在使用前,焊劑一般要在250~C下烘烤1-2h。

  (六)鋼材的防銹與防火

  1.鋼材的防銹

  混凝土配筋的防銹措施應(yīng)考慮:限制水灰比和水泥用量,限制氯鹽外加劑的使用,采取措施保證混凝土的密實性,還可以采用摻加防銹劑(加重鉻酸鹽等)的方法。

  2.鋼材的防火

  裸露的、未作表面防火處理的鋼結(jié)構(gòu),耐火極限僅15min左右。防火處理主要的方法是在其表面上涂敷防火涂料。

  防火涂料有STI?A型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料及LG鋼結(jié)構(gòu)防火隔熱涂料等。

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