建築工程材料

常用建築結構材料的技術性能與應用

一、水泥的性能和應用

1通用娃酸鹽水泥

目前,我國建築工程中常用的是通用矽酸鹽水泥,它是以矽酸鹽水泥熟料和適量的石膏及規定的混合材料製成的水硬性膠凝材料。國家標準《通用矽酸鹽水泥》規定,按混合材料的品種和摻量,通用矽酸鹽水泥分類見“通用矽酸鹽水泥的代號和強度等級表”。

2.常用水泥的技術要求

水泥的凝結時間分初凝時間和終凝時間。初凝時間是從水泥加水抨合起至水泥漿開始失去可塑性所需的時間;終凝時間是從水泥加水拌合起至水泥漿完全失去可塑性並開始產生強度所需的時間。水泥的凝結時間在施工中具有重要意義。

水泥的體積安定性是指水泥在凝結硬化過程中,體積變化的均勻性。施工中必須使用安定性合格的水泥。國家標準規定,遊離氧化鈣對水泥體積安定性的影響用煮沸法來檢驗,測試方法可采用試餅法或雷氏法。由於遊離氧化鎂及過量石膏對水泥體積安定性的影響不便於檢驗,故國家標準對水泥中的氧化鎂和三氧化硫含量分別作了限製。

記憶方法:

常用水泥種類多,主要特征要理解,重點掌握六大種:普通、礦渣、矽酸鹽、火山、粉煤和複合。

三種水泥中對混凝土有害的有:水化熱低、耐水好對混凝土有益,抗碳化差,耐酸性差、抗凍性差。

矽酸鹽水泥、普通矽酸鹽水泥是水化熱大,早期強度高,抗凍性好,耐熱差、耐水差,耐腐差。

二、建築鋼材的性能和應用

建築鋼材的主要鋼種

建築鋼材的主要鋼種有碳素結構鋼、優質碳素結構鋼和低合金高強度結構鋼。

國家標準《碳素結構鋼》、規定,碳素結構鋼的牌號由代表屈服強度的字母、屈服強度數值、質量等級符號、脫氧方法符號等4個部分按順序組成。碳素結構鋼為一般結構和工程用鋼,適於生產各種型鋼、鋼板、鋼筋、鋼絲等。

優質碳素結構鋼鋼材按冶金質量等級分為優質鋼、高級優質鋼和特級優質鋼、牌號後加。優質碳素結構鋼一般用於生產預應力混凝土用鋼絲、鋼絞線、錨具,以及高強度螺栓、重要結構的鋼鑄件等。

主要用於劄製各種型鋼、鋼板、鋼管及鋼筋,廣泛用於鋼結構和鋼筋混凝土結構中,特別適用於各種重型結構、高層結構、大跨度結構及橋梁工程等建築鋼材的力學性能。

鋼材的主要性能包括力學性能和工藝性能。其中力學性能是鋼材最重要的使用性能,包括拉伸性能、衝擊性能、疲勞性能等。工藝性能表示鋼材在各種加工過程中的行為,包括彎曲性能和焊接性能等。

鋼材化學成分及其對鋼材性能的影響

1.碳:碳是決定鋼材性能的最重要元素。建築鋼材的含碳量不大於0.8%,隨著含碳量的增加,鋼材的強度和硬度提高,塑性和韌性下降。含碳量超時鋼材的可焊性顯著降低。碳還增加鋼材的冷脆性和時效敏感性,降低抗大氣鏽蝕性。

2.矽:當含量小於1%時,可提高鋼材強度,對塑性和韌性影響不明顯。矽是我國鋼筋用鋼材中的主加合金元素。

3.錳:錳能消減硫和氧引起的熱脆性,使鋼材的熱加工性能改善,同時也可提高鋼材強度。

4.磷:磷是碳素鋼中很有害的元素之一。磷含量增加,鋼材的強度、硬度提高,塑性和韌性顯著下降。特別是溫度愈低,對塑性和韌性的影響愈大,從而顯著加大鋼材的冷脆性,也使鋼材可焊性顯著降低。但磷可提高鋼材的耐磨性和耐蝕性,在低合金鋼中可配合其他元素作為合金元素使用。

5.硫:硫也是很有害的元素,呈非金屬硫化物夾雜物存在於鋼中,降低鋼材的各種機械性能。硫化物所造成的低熔點使鋼材在焊接時易產生熱裂紋,形成熱脆現象,稱為熱脆性。硫使鋼的可焊性、衝擊韌性、耐疲勞性和抗腐蝕性等均降低。

6.氧:氧是鋼中有害元素,會降低鋼材的機械性能,特別是韌性。氧有促進時效傾向的作用。氧化物所造成的低熔點亦使鋼材的可焊性變差7%氮:氮對鋼材性質的影響與碳、磷相似,會使鋼材強度提高,塑性特別是韌性顯著下降。

記憶方法:

建築鋼材三種鋼:碳素、優質、低合金。

常用鋼材有三種:型鋼、鋼板、鋼筋混凝土結構用鋼。

鋼材力學三性能:抗拉、衝擊、耐疲勞。

鋼材化學成分中性能影響各不同:碳是最重要元素。隨著含碳量增加,強度硬度有提高,塑性韌性卻下降;矽含量小於17%,鋼材強度有提高;錳元素作用不少改善熱加工性能;磷是有害的元素。高含量有副作用,溫度越低更明顯;硫也是有害元素,降低鋼材機械性;氧的害處別忽視,降低鋼材的韌性;氮的影響同碳、磷,尤其韌性大下降。