第三章 工程材料

　　大綱要求

　　1.熟悉土木工程主要材料的分類。

　　2.熟悉土木工程主要材料的特征。

　　3.熟悉混凝土強(qiáng)度等級(jí)及配合比計(jì)算。

　　第一節(jié) 基本材料P87

　　◆掌握鋼筋的分類、特性、應(yīng)用。

　　◆掌握水泥的分類、特性、應(yīng)用。

　　◆了解砂石的特性、應(yīng)用。

　　◆掌握石灰和石膏的特性、應(yīng)用。

　　一、鋼筋P87

　　◆掌握鋼筋的分類、特性、應(yīng)用。

　　(一)鋼筋分類

　　1.熱軋鋼筋

　　熱軋鋼筋的技術(shù)要求，見(jiàn)教材表3.1.1。

　　性能：隨鋼筋級(jí)別的提高，其屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度逐漸增加，而其塑性則逐步下降。

　　應(yīng)用：非預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土可選用HPB235、HRB335和HRB400鋼筋。

　　預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土則宜選用HRB500、HRB335和HRB400鋼筋。

　　2.冷加工鋼筋P88

　　(1)冷拉熱軋鋼筋

　　冷拉特性：冷拉可使屈服點(diǎn)提高，材料變脆、屈服階段縮短，塑性、韌性降低。

　　(2)冷軋帶肋鋼筋

　　應(yīng)用：在中、小型預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中廣泛應(yīng)用。

　　(3)冷拔低碳鋼絲

　　應(yīng)用：甲級(jí)用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，乙級(jí)用于非預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中。

　　3.熱處理鋼筋

　　特點(diǎn)：熱處理鋼筋強(qiáng)度高，用材省，錨固性好，預(yù)應(yīng)力穩(wěn)定。

　　應(yīng)用：主要用作預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土軌枕，也可以用于預(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

　　特性、應(yīng)用：鋼絞線強(qiáng)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(fù)荷的橋梁、電桿、枕軌、屋架、大跨度吊車梁等。

　　練習(xí)題：

　　1.綜合考慮鋼筋的強(qiáng)度、塑性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性，非預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土一般不應(yīng)采用( )。

　　A.甲級(jí)冷拔低碳鋼絲 B.HRB500鋼筋

　　C.HRB400鋼筋 D.HPB235鋼筋

　　答案：B

　　2.綜合鋼筋的強(qiáng)度、塑性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性等因素，既可作為非預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土選用，也可作為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土選用的鋼筋牌號(hào)是( )。

　　A.HPB235 B.HRB335 C.HRB435 D.HRB500

　　答案：B

　　3.與熱軋鋼筋相比，冷拉熱軋鋼筋的特點(diǎn)是( )。

　　A.屈服強(qiáng)度提高，結(jié)構(gòu)安全性降低

　　B.抗拉強(qiáng)度提高，結(jié)構(gòu)安全性提高

　　C.屈服強(qiáng)度降低，伸長(zhǎng)率降低

　　D.抗拉強(qiáng)度降低，伸長(zhǎng)率提高

　　答案：A

　　4.受沖擊振動(dòng)荷載的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土軌枕，在配筋選材時(shí)應(yīng)采用( )。

　　A.冷拉熱軋鋼筋 B.冷拔低碳鋼筋 C.冷軋帶肋鋼筋 D.熱處理鋼筋

　　答案：D

　　(二)鋼筋的性能P89

　　◆掌握鋼筋性能基本概念。

　　1.抗拉性能

　　表征抗拉性能的技術(shù)指標(biāo)有：屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度及伸長(zhǎng)率。

　　(1)屈服點(diǎn)。設(shè)計(jì)時(shí)，一般以屈服強(qiáng)度或壓服點(diǎn)作為強(qiáng)度取值的依據(jù)。

　　(2)抗拉強(qiáng)度。屈強(qiáng)比的概念及應(yīng)用：屈強(qiáng)比小則表明鋼材在超過(guò)屈服點(diǎn)工作時(shí)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(zhǎng)率。表征了鋼材的塑性變形能力。

　　2.冷彎性能

　　概念：冷彎性能指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力。

　　3.沖擊韌性

　　概念：沖擊韌性指鋼材抵抗沖擊載荷的能力。其指標(biāo)是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)試件的彎曲沖擊韌性試驗(yàn)確定。按規(guī)定，將帶有V形缺口的試件進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。試件在沖擊荷載作用下折斷時(shí)所吸收的功，稱為沖擊吸收功Akv(J)。

　　影響因素：鋼材的化學(xué)成分、組織狀態(tài)、內(nèi)在缺陷及環(huán)境溫度等 都是影響沖擊韌性的重要因素。

　　冷脆性的概念：Akv值隨試驗(yàn)溫度的下降而減小，當(dāng)溫度降低達(dá)到某一范圍時(shí)，Akv急劇下降而呈脆性斷裂，這種現(xiàn)象稱為冷脆性。發(fā)生冷脆時(shí)的溫度稱為脆性臨界溫度，其數(shù)值越低，說(shuō)明鋼材的低溫沖擊韌性越好。

　　5.耐疲勞性

　　在反復(fù)荷載作用下，鋼材在遠(yuǎn)低于抗拉強(qiáng)度時(shí)突然發(fā)生斷裂，稱為疲勞破壞。疲勞破壞的危險(xiǎn)應(yīng)力用疲勞極限表示。

　　練習(xí)題：

　　1.關(guān)于屈強(qiáng)比的敘述正確的是( )。

　　A.屈強(qiáng)比等于бs/бb

　　B.屈強(qiáng)比太大，則反映鋼材不能有效地被利用

　　C.屈強(qiáng)比太小，則反映鋼材不能有效地被利用

　　D.屈強(qiáng)比越大，反映鋼材受力超過(guò)屈服點(diǎn)工作時(shí)的可靠性越大，因而結(jié)構(gòu)的安全性越高

　　E.屈強(qiáng)比越小，反映鋼材受力超過(guò)屈服點(diǎn)工作時(shí)的可靠性越大，因而結(jié)構(gòu)的安全性越高

　　答案：ABE

　　2.在負(fù)溫下直接承受動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)鋼材，要求低溫沖擊韌性好，其判斷指標(biāo)為( ).

　　A.屈服點(diǎn) B.彈性模量

　　C.脆性臨界溫度 D.布氏硬度

　　答案：C

　　3.關(guān)于鋼筋性能，說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )。

　　A.設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以抗拉強(qiáng)度作為鋼筋強(qiáng)度取值的依據(jù)

　　B.伸長(zhǎng)率表征了鋼材的塑性變形能力

　　C.屈強(qiáng)比太小，反映鋼材不能有效地被利用

　　D.冷彎性能是鋼材的重要工藝性能

　　答案：A

　　(三)鋼材的化學(xué)成分及其對(duì)性能的影響

　　1.碳

　　2.硅

　　3.錳

　　4.硫

　　為有害元素，有強(qiáng)烈的偏析作用，使機(jī)械性能、焊接性能下降(引起熱裂紋)。

　　5.磷

　　為有害元素，含量的增加可提高強(qiáng)度，塑性及韌性顯著下降。有強(qiáng)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。

　　練習(xí)題：

　　1.鋼材中磷是有害元素，它會(huì)引起( )。

　　A.強(qiáng)度降低

　　B.耐腐蝕性能降低

　　C.焊接性能提高

　　D.塑性和韌性顯著下降

　　答案：D

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