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第三节建筑砂浆第四节建筑钢材

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第三节 建筑砂浆 一、建筑砂浆种类 建筑砂浆是由无机胶凝材料、细骨料、掺合料 和水按照适当比例配制而成的建筑材料。 (1)按所用的胶凝材料划分:水泥砂浆、混合砂 浆、石灰砂浆等。 (2)按用途划分:砌筑沙浆、抹面沙浆、装饰砂 浆和特种功能砂浆(如保温砂浆、吸声砂浆、 防水砂浆等)。 1 1 二、建筑砂浆基本性质 1.新拌砂浆的和易性 砂浆的和易性是指砂浆是否容易在砖石等表面铺成均匀 ,连续的薄层,且与基层紧密黏结的性质。包括流动性 和保水性两方面含义。 (1)流动性。又称稠度,是指砂浆在重力和外力作用下 流动变形的能力。以沉入度表示,用砂浆稠度仪测定。 影响砂浆流动性的因素,主要有胶凝材料的种类和用量 ,用水量以及细骨料的种类、颗粒形状、粗细程度与级 配,除此之外,也与掺入的混合料及外加剂的品种、用 量有关。通常情况下,基底为多孔吸水性材料,或在干 热条件下施工时,应选择流动性大的砂浆。相反,基底 吸水少,或在湿冷条件下施工,应选择流动性小的砂浆 。 2 2 (2)保水性。是指砂浆能够保持水分的能力。用分层度 表示。分层度过大,表示砂浆易产生分层离析不利于施 工及水泥硬化。砌筑砂浆分层度不应大于 30㎜。分 层度过小,容易发生干缩裂缝,故通常砂浆分层度不宜 小于10㎜。 影响砂浆保水性的主要因素是胶凝材料的种类和用量, 砂的品种、细度和用水量。在砂浆中掺入石灰膏、粉煤 灰等粉状混合材料,可提高砂浆的保水性。 2.硬化砂浆的强度 砂浆以抗压强度作为其强度指标。标准试件尺寸为70.7 ㎜立方体试件一组 6块,标养至 28d,测定其抗压强 度平均值(MPa)。砌筑砂浆按抗压强度划分为 M20、 M15、M7.5、M5.0、M2.5等六个强度等级。 3 3 一般情况下,多层建筑物墙体选用M1-M10的砌筑 砂浆;砖石基础、检查井、雨水井等砌体,通常 采用M5砂浆;工业厂房、变电所、地下室等砌 体选用M2.5-M10的砌筑砂浆;二层以下建筑常 用M2.5以下砂浆;简易平房、临时建筑可选用 石灰砂浆。 影响砂浆强度的因素有:当原材料的质量一定时, 砂浆的强度主要取决于水泥强度和水泥用量。此 外,砂浆强度还受砂、外加剂、掺入的混合材料 以及砌筑和养护条件有关。砂中泥及其他杂质含 量多时,砂浆强度也受影响。 4 4 第四节 建筑钢材 一、常用建筑钢材种类 钢是指将熔融的生铁进行氧化,使其中碳、硫、磷等杂 质含量降低到允许范围内,碳含量低于2%的铁碳合金 。建筑钢材则是指建筑工程中所用的各种钢材。 1.按化学成分分类 § (1)碳素钢。碳素钢的化学成分主要是铁,其次是 碳,故也称铁一碳合金。其含碳量为0.02%~2.06% 。此外尚含有极少量的硅、锰和微量的硫、磷等元素 。碳素钢按含碳量又可分为: § 低碳钢(含碳量小于0.25%)、 § 中碳钢(含碳量为0.25%~0.60%) § 高碳钢(含碳量大于0.60%) 5 5 § (2)合金钢。是指在炼钢过程中,有意识地加 入一种或多种能改善钢材性能的合金元素而制得 的钢种。常用合金元素有:硅、锰、钛、钒、铌 、铬等。按合金元素总含量的不同,合金钢可分 为 § 低合金钢(合金元素总含量小于5%) § 中合金钢(合金元素总含量为5%~10%) § 高合金钢(合金元素总含量大于10%)。 6 6 § 2. 按有害杂质含量分类 接钢中有害杂质磷(P)和硫(S)含量 的多少,钢材可分为以下四类: (1)普通钢。磷含量不大于0.045%;硫含 量不大于0.050%。 (2)优质钢。 磷含量不大于0.035%;硫含 量不大于0.035%。 (3)高级优质钢。磷含量不大于0.025%; 硫含量不大于0.015%。 (4)特级优质钢。磷含量不大于0.015%; 硫含量不大于0.015%。 7 7 § 3. 按冶炼时脱氧程度分类 § (1)沸腾钢。炼钢时仅加入锰铁进行脱氧 ,则脱氧不完全。这种钢水浇入锭模时,会 有大量的CO气体从钢水中外逸,引起钢水 呈沸腾状,故称沸腾钢,代号为“F“。沸 腾钢组织不够致密,成分不太均匀,硫、磷 等杂质偏析较严重,故质量较差。但因其成 本低、产量高,故被广泛用于一般建筑工程 。 8 8 § (2)镇静钢。炼钢时采用锰铁、硅铁 和铝锭等作脱氧剂,脱氧完全,且同时 能起去硫作用。这种钢水铸锭时能平静 地充满锭模并冷却凝固,故称镇静钢, 代号为“Z”。镇静钢虽成本较高,但 其组织致密,成分均匀,性能稳定,故 质量好。适用于预应力混凝土等重要的 结构工程。 9 9 § (3)半镇静钢。脱氧程度介于沸腾钢和镇 静钢之间,为质量较好的钢,其代号为“b ”。 § (4)特殊镇静钢。比镇静钢脱氧程度还要 充分彻底的钢,故其质量最好,适用于特别 重要的结构工程,代号为“TZ”。 1010 § 二、钢材的力学性能和应用 § 1.钢材的力学性能 § (1) 抗拉性能 § 拉伸性能是建筑钢材最重要的技术性质。其 技术指标为由拉力试验测定的屈服点、抗拉 强度和伸长率。低碳钢(软钢)受拉的应力 一应变图能够较好地解释这些重要的技术指 标,见下图.低碳钢受拉时的应力一应变图 1111 1212 § (1)屈服点:当试件拉力在 OB范围 内时,如卸去拉力,试件能恢复原状, 应力与应变的比值为常数,因此,该阶 段被称为弹性阶段。当对试件的拉伸进 入塑性变形的屈服阶段BC时,称屈服 下限C下所对应的应力为屈服强度或屈 服点,记做σs。设计时一般以σs作为 强度取值的依据。对屈服现象不明显的 钢材,规定以0.2%残余变形时的应力 σ0.2作为屈服强度。 1313 § (2)抗拉强度:从图2-1中CD曲线逐步 上升可以看出:试件在屈服阶段以后,其抵 抗塑性变形的能力又重新提高,称为强化阶 段。对应于最高点D的应力称为抗拉强度, 用σb表示。 § 设计中抗拉强度虽然不能利用,但屈强 比σs/σb有一定意义。屈强比愈小,反映钢 材受力超过屈服点工作时的可靠性愈大,因 而结构的安全性愈高。但屈强比太小,则反 映钢材不能有效地被利用。 1414 § 二 . 塑性指标-伸长率 § 图8-1中当曲线到达D点后,试件薄弱处急 剧缩小,塑性变形迅速增加,产生“颈缩现 象”而断裂。量出拉断后标距部分的长度Ll, 标距的伸长值与原始标距L0的百分率称为伸长 率。即 1515 § 伸长率表征了钢材的塑性变形能力。由 于在塑性变形时颈缩处的伸长较大,故 当原始标距与试件的直径之比愈大,则 颈缩处伸长中的比重愈小,因而计算的 伸长率会小些。通常以δ5和δ10分别表 示L0=5d0和 L0=10d0(d0为试件直径) 时的伸长率。对同一种钢材,δ5应大于 δ10。 1616 § 三 .冲击韧性 § 冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载的 能力。冲击韧性指标是通过标准试件的 弯曲冲击韧性试验确定的。以摆锤打击 试件,于刻槽处将其打断,试件单位截 面积上所消耗的功,即为钢材的冲击韧 性指标,用冲击韧性ak(J/cm2)表示 。ak值愈大,冲击韧性愈好。 1717 § 钢材的化学成分、组织状态、内在缺陷 及环境温度都会影响钢材的冲击韧性。 试验表明,冲击韧性随温度的降低而下 降,其规律是开始下降缓和,当达到一 定温度范围时,突然下降很多而呈脆性 ,这种脆性称为钢材的冷脆性。 1818 § 四 .冷弯性能 § 冷弯性能是指钢材在常温下承受弯 曲变形的能力,是钢材的重要工艺性能 。 § 冷弯性能指标是通过试件被弯曲的 角度(90°、180°)及弯心直径 d对 试件厚度(或直径)a的比值(d/a)区 分的,试件按规定的弯曲角和弯心直径 进行试验,试件弯曲处的外表面无裂断 、裂缝或起层,即认为冷弯性能合格。 § 见图8--2 1919 § 五. 硬度 § 钢材的硬度是指其表面局部体积内抵抗外物压 入产生塑性变形的能力。常用的测定硬度的方法有 布氏法和洛氏法。 § 布氏法的测定原理是利用直径为D(mm)的 淬火钢球,以P(N)的荷载将其压入试件表面,经 规定的持续时间后卸除荷载,即得到直径为d(m m)的压痕,以压痕表面积F(mm)除荷载P, 所得的应力值即为试件的布氏硬度值HB,以数字 表示,不带单位。 洛氏法测定的原理与布氏法相似 ,但系根据压头压入试件的深度来表示硬度值,洛 氏法压痕很小,常用于判定工件的热处理效果。 2020 § 六. 耐疲劳性 § 在反复荷载作用下的结构构件,钢材往往在应 力远小于抗拉强度时发生断裂,这种现象称为钢材 的疲劳破坏。疲劳破坏的危险应力用疲劳极限来表 示,它是指疲劳试验中,试件在交变应力作用下, 于规定的周期基数内不发生断裂所能承受的最大应 力。 § 一般认为,钢材的疲劳破坏是由拉应力引起的 ,因此,钢材的疲劳极限与其抗拉强度有关,一般 抗拉强度高,其疲劳极限也较高。由于疲劳裂纹是 在应力集中处形成和发展的,故钢材的疲劳极限不 仅与其内部组织有关,也和表面质量有关。 2121 § 七. 焊接性能 § 钢材的可焊性是指焊接后在焊缝处的性质与 母材性质的一致程度。影响钢材可焊性的主 要因素是化学成分及含量。如硫产生热脆性 ,使焊缝处产生硬脆及热裂纹。又如,含碳 量超过0.3%,可焊性显著下降等。 2222 2.钢材的应用 (1)钢结构用钢的选用 § 1) .碳素结构钢 § 按国家标准GB700-88规定,我国碳素结构 钢分五个牌号,即Q195、Q215、Q235、 Q255和Q275。各牌号钢又按其硫、磷含量 由多至少分为A、B、C、D四个质量等 级。建筑中常用的是Q235。 2323 § 2) . 优质碳素结构钢 § 重点掌握牌号的表示方法 § 3) . 低合金高强度结构钢 § 重点掌握牌号的表示方法 § 4) .合金结构钢 § 重点掌握牌号的表示方法 § 以上几种对照教材讲解 2424 (2)钢筋混凝土结构用钢筋 § 1)热轧钢筋 § 根据表面特征不同,热轧钢筋分为光圆钢筋 和带肋钢筋。根据强度的高低,热轧钢筋又分为 不同的强度等级,我国热轧钢筋标准,按屈服强 度、抗拉强度等力学性能分为I~IV级,四个强 度等级的钢筋中,除I级(HPB235)钢筋为低碳钢 外,其余三级热轧带肋钢筋均为低合金钢。其牌 号由HRB和规定屈服强度最小值构成。H、R、 B分别为热轧、肋、钢筋的英文名称的第一个字 母。 § 如HPB235(Ⅰ 级)、 HRB335(Ⅱ级)、HRB400 (Ⅲ级)、HRB500(Ⅳ级) 2525 § 热轧钢筋(盘条) 2626 § 热轧带肋钢筋(月牙肋) 2727 2828 § 2)冷轧带肋钢筋 冷轧带肋钢筋是采用由普通低碳钢或低合金 钢热轧的圆盘条为母材,经冷轧减径后在其 表面冷轧成二面或三面有肋的钢筋。冷轧带 肋钢筋是热轧圆盘钢筋的深加工产品,是一 种新型高效建筑钢材。 冷轧带肋钢筋按抗拉强度分为5级,其代号 为CRB550、CRB650 、CRB800 、 CRB970 、和CRB1170,(CRB为Cold rolling ribbed steel bar),后面的数字表示 钢筋抗拉强度等级数值。 2929 § 3)预应力混凝土用钢丝及钢绞线 § 大型预应力混凝土构件,由于受力 很大,常采用高强度钢丝或钢绞线作为 主要受力钢筋。预应力高强度钢丝是用 优质碳素结构钢盘条,经酸洗、冷拉或 再经回火处理等工艺制成,钢铰线是由 7根直径为2.5~5.0㎜的高强度钢丝, 铰捻后经一定热处理清除内应力而制成 。铰捻方向一般为左捻。 3030 § 预应力混凝土用钢丝分为冷拉钢丝(代号L )、矫直回火钢丝(代号J)和矫直回火刻 痕钢丝(代号JK)三种。前二种其公称直径 有 3、4㎜、5㎜三种,它们的抗拉强度 σb达1500MPa以上,屈服强度σ0.2可达 1100MPa以上。 § 预应力混凝土用钢绞线直径有9.0㎜、12.0 ㎜和15.0㎜三种,整根破坏负荷可达220kN ,屈服负荷可达187kN。钢绞线主要用于大 跨度、大负荷的后张法预应力屋架、桥梁和 薄腹梁等结构的预应力筋。 3131 § 预应力混凝土用钢丝 3232 § 预应力混凝土用钢绞线 3333 §结束语 3434
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