1、建筑材料第三部分v第六章 砂浆v第七章 沥青v第八章 钢材v第九章 木材v第十章 墙体材料第六章 砂浆v砂浆的组成v砂浆的技术性质v砌筑砂浆和抹面砂浆 砂浆是由胶结料、细骨料、掺加料和水按照适当砂浆是由胶结料、细骨料、掺加料和水按照适当比例配制而成的建筑材料。比例配制而成的建筑材料。 6.6.1 6.6.1 砂浆的分类砂浆的分类 1.1.按用途分：按用途分：砌筑砂浆、抹面砂浆砌筑砂浆、抹面砂浆 2.2.按所用的胶结材料分：按所用的胶结材料分：水泥砂浆、石灰砂浆、水泥砂浆、石灰砂浆、 水泥石灰混合砂浆。水泥石灰混合砂浆。6.1 6.1 砂砂 浆浆 1.1.砂浆的组成材料砂浆的组成材料（1 1）胶
2、结材料）胶结材料五大品种五大品种水泥，强度等级不宜大于水泥，强度等级不宜大于32.532.5。 （2 2）细集料细集料砂砂，砌筑砂浆宜选中砂，毛石砌体宜选粗砂。，砌筑砂浆宜选中砂，毛石砌体宜选粗砂。 （3 3）掺加料）掺加料石灰、粘土和粉煤灰，配制成各种混合砂浆石灰、粘土和粉煤灰，配制成各种混合砂浆。 目的：目的：提高质量、降低成本。提高质量、降低成本。 （4 4）水）水拌制砂浆用水与混凝土用水相同。拌制砂浆用水与混凝土用水相同。（5 5）外加剂）外加剂最常用微沫剂，是一种松香热聚物，掺量为最常用微沫剂，是一种松香热聚物，掺量为 水泥质量的水泥质量的0.005%0.005%0.010%0.01
3、0%。 目的：提高和易性，节约结合料的用量。目的：提高和易性，节约结合料的用量。6.6.2 6.6.2 砌筑砂浆砌筑砂浆v拌合物的密度v和易性流动性保水性v硬化砂浆的性质 强度粘结力耐久性变形2.砌筑砂浆的主要技术性质砌筑砂浆的主要技术性质 测定方法：将砂浆拌和物装入稠度仪测定方法：将砂浆拌和物装入稠度仪中，使砂浆表面低于容器口中，使砂浆表面低于容器口1mm1mm左右，左右，用捣棒插捣用捣棒插捣2525次，然后轻轻将容器摇动次，然后轻轻将容器摇动或敲击或敲击5 56 6下，使砂浆表面平整，将容下，使砂浆表面平整，将容器置于稠度仪上，使试锥与砂浆表面接器置于稠度仪上，使试锥与砂浆表面接触，拧开制
4、动螺丝，同时计时，待触，拧开制动螺丝，同时计时，待10s10s立即固定螺丝，从刻度盘读出试锥下沉立即固定螺丝，从刻度盘读出试锥下沉的深度精确至的深度精确至1mm1mm）即砂浆的沉入度。）即砂浆的沉入度。v对于砌体选用砂浆的沉入度应见对于砌体选用砂浆的沉入度应见P134P134页表页表6-16-1。（1 1）砂浆的流动性）砂浆的流动性表示砂浆在自重或外力作表示砂浆在自重或外力作用下流动的性能。用用下流动的性能。用沉入度沉入度表示。表示。试验方法：试验方法：1 1）测定砂浆的稠度，以）测定砂浆的稠度，以mmmm计。计。2 2）将试样装入分层度筒内，用木锤轻轻敲击）将试样装入分层度筒内，用木锤轻轻敲
5、击 筒周筒周1 12 2次，刮去多余砂浆，并抹平。次，刮去多余砂浆，并抹平。3 3）静置）静置30min30min后，去掉上面后，去掉上面200mm200mm砂浆，取底部砂浆，取底部 1/31/3砂浆，测定其稠度。砂浆，测定其稠度。4 4）结果计算及要求）结果计算及要求v以前后两次稠度之差作为该砂浆的分层度。以前后两次稠度之差作为该砂浆的分层度。v砌筑砂浆的分层度不得大于砌筑砂浆的分层度不得大于30mm30mm。 保水性良好的砂浆，分层度应为保水性良好的砂浆，分层度应为101020mm20mm。 分层度大于分层度大于20mm20mm，砂浆易离析，不便施工；，砂浆易离析，不便施工； 分层度小于分
6、层度小于10mm10mm，硬化后易产生干缩开缝。，硬化后易产生干缩开缝。（2 2）砂浆的保水性）砂浆的保水性 搅拌好的砂浆在运输、停搅拌好的砂浆在运输、停放和使用过程中，保持水分的能力。用放和使用过程中，保持水分的能力。用分层度分层度表示。表示。制备标准试件：边长制备标准试件：边长70.7mm70.7mm正方体，以标准养护正方体，以标准养护28d28d 龄期的龄期的抗压强度平均值抗压强度平均值，确定强度等级。，确定强度等级。 要求：要求：v6 6块试件块试件/ /组，计算算术平均值，精确至组，计算算术平均值，精确至0.lMPa0.lMPa。v当当6 6个试件的最大值或最小值与平均值的差超过个试
7、件的最大值或最小值与平均值的差超过20%20%时，以时，以 中间四个试件的平均值作为该组试件的抗压强度值。中间四个试件的平均值作为该组试件的抗压强度值。 标准养护：标准养护：温度温度202033、湿度：水泥混合砂浆相对湿度为、湿度：水泥混合砂浆相对湿度为 60%60%80%80%，水泥砂浆和微沫砂浆相对湿度为，水泥砂浆和微沫砂浆相对湿度为90%90%以上。以上。 砂浆强度等级有：砂浆强度等级有：M20M20、M15M15、M10M10、M7.5M7.5、M5M5、M2.5M2.5等。等。ANfum（3 3）抗压强度与强度等级）抗压强度与强度等级（4 4）粘结力）粘结力（5 5）耐久性）耐久性（
8、6 6）砂浆变形）砂浆变形6.6.3 6.6.3 抹面砂浆抹面砂浆 也称抹灰砂浆，用以涂抹在建筑物或建筑构件的表面，也称抹灰砂浆，用以涂抹在建筑物或建筑构件的表面，兼有保护基层、满足使用要求和增加美观的作用。兼有保护基层、满足使用要求和增加美观的作用。6.6.4 6.6.4 装饰砂浆装饰砂浆指用作建筑物饰面的砂浆。它是在抹面的同时，经各指用作建筑物饰面的砂浆。它是在抹面的同时，经各种加工处理而获得特殊的饰面形式，以满足审美需要的一种加工处理而获得特殊的饰面形式，以满足审美需要的一种表面装饰。种表面装饰。6.6.5 6.6.5 特种砂浆特种砂浆 1.1.防水砂浆防水砂浆 2.2.绝热砂浆绝热砂浆
9、 3.3.吸声砂浆吸声砂浆第七章 沥青1.1.沥青材料的基本概念沥青材料的基本概念2.2.石油沥青的化学组分石油沥青的化学组分3.3.石油沥青的技术性质和技术标准石油沥青的技术性质和技术标准 7.1 .1 概概 述述 1.1.定义定义 沥青材料沥青材料是由一些极其复杂的高分子的碳氢化合物是由一些极其复杂的高分子的碳氢化合物 和这些碳氢化合物的非金属（氧、硫、氮）的衍生物所组成和这些碳氢化合物的非金属（氧、硫、氮）的衍生物所组成 的混合物。的混合物。 常温下，沥青呈黑色或黑褐色的固态、半固态或液态。常温下，沥青呈黑色或黑褐色的固态、半固态或液态。2.2.分类分类沥青沥青地沥青地沥青 焦油沥青焦油
10、沥青天然沥青：石油在自然条件下，长时天然沥青：石油在自然条件下，长时间经受地球物理因素作用形成的产物间经受地球物理因素作用形成的产物 石油沥青石油沥青：石油经各种炼制工艺加工而：石油经各种炼制工艺加工而得的沥青产品得的沥青产品 煤沥青：煤经干馏所得的煤焦油，经煤沥青：煤经干馏所得的煤焦油，经再加工后得到煤沥青再加工后得到煤沥青 页岩沥青：页岩炼油工业的副产品页岩沥青：页岩炼油工业的副产品 3.3.应用应用: : 广泛用作路面、屋面、防水、耐腐蚀等工程材料。广泛用作路面、屋面、防水、耐腐蚀等工程材料。 土木工程建筑土木工程建筑主要应用石油沥青主要应用石油沥青。 7.2 7.2 石油沥青石油沥青
11、7.2.1 7.2.1 石油沥青的生产工艺概述石油沥青的生产工艺概述7.2.2 7.2.2 石油沥青的组成和结构石油沥青的组成和结构1.1.化学组分化学组分 化学组分分析方法：将沥青分离为化学性质相近，而且化学组分分析方法：将沥青分离为化学性质相近，而且与其工程性质有一定联系的几个组，每个组就称为一个组分。与其工程性质有一定联系的几个组，每个组就称为一个组分。 我国现行我国现行公路工程沥青及沥青混合料试验规程公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ 052-2000JTJ 052-2000）规定有）规定有三组分三组分和和四组分四组分两种分析法。两种分析法。（1 1）三组分分析法）三组分分析法
12、按三组分分析法所得各组分的性状列如下表。按三组分分析法所得各组分的性状列如下表。 石油沥青三组分分析法的各组分性状石油沥青三组分分析法的各组分性状 性状性状组分组分外观特征外观特征平均平均分子量分子量碳氢比碳氢比/ /原子比原子比含量含量/%/%物化特征物化特征油分油分淡黄透明液体淡黄透明液体2002007007000.50.50.70.745456060几乎可溶于大部分有机溶剂，几乎可溶于大部分有机溶剂，具有光学活性，常发现有荧具有光学活性，常发现有荧光，相对密度约光，相对密度约0.9100.9100.9250.925树脂树脂红褐色粘稠红褐色粘稠半固体半固体800800300030000.7
13、0.70.80.815153030温度敏感性高，溶点低于温度敏感性高，溶点低于100100，相对密度大于，相对密度大于1.0001.000沥青沥青质质深褐色固体深褐色固体微粒微粒10001000500050000.80.81.O1.O5 53030加热不熔化，分解为硬焦炭，加热不熔化，分解为硬焦炭，使沥青呈黑色，相对密度使沥青呈黑色，相对密度1.1001.1001.5001.500（2 2）四组分分析法）四组分分析法 石油沥青的四组分分析法是将石油沥青分离为：饱和分、芳香分、石油沥青的四组分分析法是将石油沥青分离为：饱和分、芳香分、胶质和沥青质。石油沥青按四组分分析法所得各组分的性状如下表：胶
14、质和沥青质。石油沥青按四组分分析法所得各组分的性状如下表： 性状性状组分组分外观特征外观特征平均相对密度平均相对密度平均分子量平均分子量主要化学结构主要化学结构饱和分饱和分无色液体无色液体0.890.89625625烷烃、环烷烃烷烃、环烷烃芳香分芳香分黄色至红色液体黄色至红色液体O.99O.99730730芳香烃、含芳香烃、含S S衍生物衍生物胶质胶质棕色粘稠液体棕色粘稠液体1.091.09970970多环结构，含多环结构，含S S、O O、N N衍生物衍生物沥青质沥青质深棕色至黑色固态深棕色至黑色固态1.151.1534003400缩合环结构，含缩合环结构，含S S、O O、N N衍生物衍生
15、物蜡：饱和分和芳香分，以丁酮蜡：饱和分和芳香分，以丁酮苯为脱蜡剂，低温分离可确定含蜡量。苯为脱蜡剂，低温分离可确定含蜡量。（五组分）（五组分） 7.2.4 7.2.4 石油沥青的技术性质石油沥青的技术性质 1.1.物理常数物理常数 2.2.粘滞性粘滞性 3.3.延性延性 4.4.温度敏感性温度敏感性5.5.耐久性耐久性( (大气稳定性大气稳定性) ) 6.6.安全性安全性7.7.其他性质其他性质 2.2.粘滞性粘滞性 反映沥青材料内部阻碍沥青粒子产反映沥青材料内部阻碍沥青粒子产生相对流动的能力，简称为粘性，以绝对粘度表示。生相对流动的能力，简称为粘性，以绝对粘度表示。 沥青的粘度是沥青首要考虑
16、的技术指标之一。沥青的粘度是沥青首要考虑的技术指标之一。 沥青绝对粘度的测定方法精密度要求高，操作沥青绝对粘度的测定方法精密度要求高，操作复杂，不适于作为工程试验，因此，工程中通常采复杂，不适于作为工程试验，因此，工程中通常采用用条件粘度条件粘度反映沥青的粘性。反映沥青的粘性。 条件粘度条件粘度 针入度针入度（适应粘稠石油沥青）（适应粘稠石油沥青）粘度粘度（适应液体石油沥青）（适应液体石油沥青）（1 1）针入度）针入度v1 1）针入度的定义）针入度的定义v针入度针入度在规定温度条在规定温度条件下，以规定质量的标准件下，以规定质量的标准针经过规定的时间贯入沥针经过规定的时间贯入沥青试样的深度。青
17、试样的深度。v单位：单位：0.1mm0.1mm。v常用试验条件：常用试验条件： 规定温度：规定温度：2525 标准针质量：标准针质量：100g100g 贯入时间：贯入时间：5s5sv2 2）表示方法）表示方法：P P（2525，100g100g，5s5s）v3 3）表征意义）表征意义 沥青的针入度值愈大，表示沥青的粘度愈小。针入度是沥青的针入度值愈大，表示沥青的粘度愈小。针入度是 目前我国粘稠石油沥青的目前我国粘稠石油沥青的分级指标分级指标。 标号：一般取针入度的平均值。标号：一般取针入度的平均值。例如：例如： 9090号沥青，针入度范围为号沥青，针入度范围为8080100100（0.1mm0
18、.1mm） 110110号沥青，针入度范围为号沥青，针入度范围为100100120120（0.1mm0.1mm）(2)粘度粘度v流出性粘度计测得 3.3.塑性塑性 是沥青材料当受到外力拉伸作用时，所能承受的塑性变是沥青材料当受到外力拉伸作用时，所能承受的塑性变形的总能力，以形的总能力，以延度延度作为表征指标。作为表征指标。v（1 1）延度的）延度的定义定义 延度延度将沥青试样制成将沥青试样制成8 8字形标准试件，采用延度仪，在规字形标准试件，采用延度仪，在规定拉伸速度和规定温度下拉断时的长度，单位：定拉伸速度和规定温度下拉断时的长度，单位：cmcm。v（2 2）延度的表示方法：）延度的表示方法
19、：D D（T T，v v）=121cm=121cm（可记作（可记作100cm100cm） 其中，其中，T T为试验温度，为试验温度，v v为拉伸速度。为拉伸速度。 通常采用试验条件：通常采用试验条件： 温度温度1515，拉伸速度，拉伸速度5cm/min5cm/min。v（3 3）测定延度的意义）测定延度的意义 沥青延度与其流变特性、胶体结构和化学组分等有着密切沥青延度与其流变特性、胶体结构和化学组分等有着密切 的关系。研究表明：的关系。研究表明： 随着沥青胶体结构发育成熟度的提高，含蜡量的增加，随着沥青胶体结构发育成熟度的提高，含蜡量的增加， 以及饱和蜡和芳香蜡的比例增大等，都会使沥青的延度值
20、相对以及饱和蜡和芳香蜡的比例增大等，都会使沥青的延度值相对 降低。降低。 沥青延度越大，其塑性变形越大，有利于低温变形。沥青延度越大，其塑性变形越大，有利于低温变形。 采用延度大的沥青筑路，使用寿命较长。采用延度大的沥青筑路，使用寿命较长。 4.4.温度敏感性温度敏感性- -耐热性耐热性 （1 1）软化点）软化点 （2 2）针入度指数）针入度指数 （3 3）脆点）脆点 高温性能指标高温性能指标低温性能指标低温性能指标（1 1）软化点）软化点 沥青材料是一种非晶质高分子的混合材料，没有固定的沥青材料是一种非晶质高分子的混合材料，没有固定的 熔点。沥青材料在由固态转变为液态的温度阶段是一种粘滞熔点
21、。沥青材料在由固态转变为液态的温度阶段是一种粘滞 流动状态，在工程施工和使用中为保证沥青不致由于温度升流动状态，在工程施工和使用中为保证沥青不致由于温度升 高而产生流动的状态，常常采用软化点来表示沥青的温度敏高而产生流动的状态，常常采用软化点来表示沥青的温度敏 感性。感性。v 1 1）软化点定义软化点定义 人为选定的沥青由固态到液态的转变温度范围中的一人为选定的沥青由固态到液态的转变温度范围中的一 个条件温度。个条件温度。0.8721条件温度条件温度固态固态液态液态软化点软化点v2 2）测定方法）测定方法 我国现行试验方法要求采我国现行试验方法要求采用环与球法软化点。用环与球法软化点。 如图，
22、该法是将沥青试样如图，该法是将沥青试样注于规定内径的铜环中，注于规定内径的铜环中，环上置一钢球，在规定的环上置一钢球，在规定的加热速度下，沥青试样逐加热速度下，沥青试样逐渐软化，直至在钢球荷重渐软化，直至在钢球荷重作用下滴落到下层金属板作用下滴落到下层金属板时的温度，称为软化点。时的温度，称为软化点。单位：单位： 表示：表示：T TR&BR&B 注意：初始温度注意：初始温度55 加热速度为加热速度为5/min5/minv3 3）软化点的意义）软化点的意义 沥青软化点越高，沥青的温度稳定性越好。沥青软化点越高，沥青的温度稳定性越好。 针入度是在规定温度下测定沥青的条件粘度，针入度是在规定温度下测
23、定沥青的条件粘度， 软化点则是沥青达到规定条件粘度时的温度。软化点则是沥青达到规定条件粘度时的温度。 因此，软化点既是反映沥青材料温度稳定性的一项指标，因此，软化点既是反映沥青材料温度稳定性的一项指标， 又是沥青粘度的一种量度。又是沥青粘度的一种量度。 （2 2）脆点）脆点 沥青材料在低温下受到瞬时荷载时常表现为脆性破坏，沥沥青材料在低温下受到瞬时荷载时常表现为脆性破坏，沥青脆性的测定极为复杂。青脆性的测定极为复杂。 目前测试方法：采用弗拉斯（目前测试方法：采用弗拉斯（FraassFraass）脆点。）脆点。 拉斯脆点试验原理：将沥青试样在一个标准的金属薄片上拉斯脆点试验原理：将沥青试样在一个
24、标准的金属薄片上摊成薄层，将其置于脆点仪内并使其稍稍弯曲。当以摊成薄层，将其置于脆点仪内并使其稍稍弯曲。当以1/min1/min的速度降温时，沥青薄膜的温度随之逐渐降低，当降至某一的速度降温时，沥青薄膜的温度随之逐渐降低，当降至某一温度时，沥青薄膜在规定弯曲条件下会出现一个或多个裂缝，温度时，沥青薄膜在规定弯曲条件下会出现一个或多个裂缝，此时的温度即为沥青的此时的温度即为沥青的脆点脆点。 前面述了石油沥青的粘滞性、延性和温度敏感性。前面述了石油沥青的粘滞性、延性和温度敏感性。 表征这三项性质的表征这三项性质的三大指标三大指标为：为：针入度、延度、软化点针入度、延度、软化点 是评价粘稠石油沥青技
25、术性质最常用的经典指标。是评价粘稠石油沥青技术性质最常用的经典指标。 5.5.耐久性耐久性（1 1）影响因素）影响因素 沥青材料在施工时需要加热，工程完成投入使用过程中又沥青材料在施工时需要加热，工程完成投入使用过程中又要长期经受大气、日照、降水、气温变化等自然因素的作用而要长期经受大气、日照、降水、气温变化等自然因素的作用而影响耐久性。影响耐久性。（2 2）沥青的老化）沥青的老化 1 1）定义：）定义：在上述因素的综合作用下会产生不可逆的化学变化，在上述因素的综合作用下会产生不可逆的化学变化， 而导致工程性能逐渐劣化的过程称为老化。而导致工程性能逐渐劣化的过程称为老化。 2 2）评价方法：）
26、评价方法：采用蒸发损失试验和薄膜加热试验。采用蒸发损失试验和薄膜加热试验。 （沥青试样在（沥青试样在160160条件下，加热蒸发条件下，加热蒸发5h5h）3 3）评价指标：）评价指标：%100蒸发前沥青质量蒸发后残留物质量蒸发前沥青质量蒸发损失百分率%100蒸发前沥青针入度蒸发后残留物针入度针入度比 蒸发后沥青延度蒸发后沥青延度 6.6.安全性安全性 沥青使用时必须加热，由于沥青在加热过程中挥发出的沥青使用时必须加热，由于沥青在加热过程中挥发出的油会与周围的空气组成混合气体，当遇到火焰会发生闪火，油会与周围的空气组成混合气体，当遇到火焰会发生闪火，此时的温度称为此时的温度称为闪点闪点。 若继续
27、加热，挥发的油分饱和度增加，与空气组成的混合若继续加热，挥发的油分饱和度增加，与空气组成的混合气体遇火极易燃烧，燃烧时的温度称为气体遇火极易燃烧，燃烧时的温度称为燃点燃点。 评价指标：评价指标：闪点闪点。 闪点和燃点是保证沥青安全加热和施工的一项重要指标。闪点和燃点是保证沥青安全加热和施工的一项重要指标。 通常采用克利夫兰开口杯法测定（简称通常采用克利夫兰开口杯法测定（简称COCCOC法）。法）。 7.7.其他性质其他性质 为综合评价沥青的技术性能，还应全面地了解沥青的其他为综合评价沥青的技术性能，还应全面地了解沥青的其他 性质，如溶解度、含蜡量、粘附性等。性质，如溶解度、含蜡量、粘附性等。
28、（1 1）溶解度：）溶解度：指沥青在有机溶剂（三氯乙烯、四氯化碳、苯等）指沥青在有机溶剂（三氯乙烯、四氯化碳、苯等） 中可溶物的百分含量。可以反映沥青中起粘结作用的有效成分中可溶物的百分含量。可以反映沥青中起粘结作用的有效成分 的含量。的含量。（2 2）蜡：）蜡：性脆，易裂缝，对沥青的生产和使用都有重要的影响。性脆，易裂缝，对沥青的生产和使用都有重要的影响。 对我国采用石蜡基原油炼制的沥青尤为重要，含蜡量将直接影对我国采用石蜡基原油炼制的沥青尤为重要，含蜡量将直接影 响沥青产品的质量。响沥青产品的质量。（3 3）粘附性：）粘附性：评价石料的化学等级，等级越高，沥青与石料的评价石料的化学等级，等
29、级越高，沥青与石料的 粘附性越强。粘附性越强。7.3 7.3 其它沥青其它沥青 7.3.1 7.3.1 煤沥青煤沥青 1.1.化学组成和组分化学组成和组分 煤沥青的组成主要是芳香族碳氢化合物及其氧、硫、碳煤沥青的组成主要是芳香族碳氢化合物及其氧、硫、碳 的衍生物的混合物。煤沥青化学组分的分析方法与石油沥青的衍生物的混合物。煤沥青化学组分的分析方法与石油沥青 的方法相似，目前主要将煤沥青分离为：油分、树脂的方法相似，目前主要将煤沥青分离为：油分、树脂A A、树、树 脂脂B B、游离碳、游离碳C C1 1和游离碳和游离碳C C2 2等等5 5个组分。个组分。 2.2.技术性质技术性质 煤沥青与石油
30、沥青相比，在技术性质上有下列差异：煤沥青与石油沥青相比，在技术性质上有下列差异： （1 1）温度稳定性较差。）温度稳定性较差。 （2 2）气候稳定性较差。）气候稳定性较差。 （3 3）与矿质集料的粘附性较好。）与矿质集料的粘附性较好。 7.3.2 7.3.2 乳化沥青乳化沥青 乳化沥青是将粘稠沥青热融，经过机械的作用，以细小乳化沥青是将粘稠沥青热融，经过机械的作用，以细小 的微滴（粒径约为的微滴（粒径约为2 25m5m）状态分散于含有乳化）状态分散于含有乳化稳定剂的稳定剂的 水溶液中，形成水包油状的沥青乳液。水溶液中，形成水包油状的沥青乳液。 1. 1. 乳化沥青的优点乳化沥青的优点 （1 1
31、）常温施工、节约能源。）常温施工、节约能源。 （2 2）便于施工、节约沥青）便于施工、节约沥青 （3 3）保护环境、保障健康。）保护环境、保障健康。 （4 4）路面粗糙，减少事故。）路面粗糙，减少事故。 2.2.乳化沥青的应用乳化沥青的应用 一般，针入度为一般，针入度为10103030（0.1mm0.1mm）的石油沥青多用来）的石油沥青多用来 制备建筑防水用乳化沥青；针入度为制备建筑防水用乳化沥青；针入度为100100300300（0.1mm0.1mm） 的石油沥青多用来制备路用乳化沥青。的石油沥青多用来制备路用乳化沥青。 近几年阳离子乳化沥青发展很快。在道路工程中，以近几年阳离子乳化沥青发展
32、很快。在道路工程中，以 阳离子乳化沥青为主，可以用于路面的保护层结构、修补阳离子乳化沥青为主，可以用于路面的保护层结构、修补 路面，也可以用作路面抗滑表层。路面，也可以用作路面抗滑表层。 7.3.3 7.3.3 改性沥青改性沥青 改性沥青是通过在沥青中加入不同的改性剂，实现改善改性沥青是通过在沥青中加入不同的改性剂，实现改善 沥青多种性能的目的。沥青多种性能的目的。 目前，道路沥青可以采用热塑橡胶、热塑聚合物和热固目前，道路沥青可以采用热塑橡胶、热塑聚合物和热固 树脂三种改性剂改善其使用性能。其中，热塑橡胶弹性体改树脂三种改性剂改善其使用性能。其中，热塑橡胶弹性体改 性剂使用最为普遍，如苯乙烯
33、性剂使用最为普遍，如苯乙烯- -丁二烯丁二烯- -苯乙烯苯乙烯（SBSSBS）和丁苯和丁苯 橡胶橡胶（SBRSBR）在道路改性沥青中都具有良好的使用效果。在道路改性沥青中都具有良好的使用效果。 第八章 金属材料概述：概述： 一、金属材料类型：一、金属材料类型：1、黑色金属：是以铁元素为主要成分的金属及其、黑色金属：是以铁元素为主要成分的金属及其 合金，常用的主要有钢和铁，钢合金，常用的主要有钢和铁，钢 应用最广。应用最广。2、有色金属：是除黑色以外的其他金属，其中铝、有色金属：是除黑色以外的其他金属，其中铝 是一种重要的轻质结构和装饰材料。是一种重要的轻质结构和装饰材料。一、钢及其特性v钢理论
34、上，凡是把含碳量小于2%，含杂质比较少的铁碳合金称为钢。含碳量超过2%，称为生铁；含碳量小于0.08%，称为工业纯铁。v钢的特点具有强度高，塑性好，具有良好的韧性；工艺性能良好，易于加工；但是，钢材易锈蚀、耐火性差。钢材的化学成分：钢材的化学成分： 不可避免的元素：不可避免的元素：Si、Mn、P、S、N专门加入的合金元素：专门加入的合金元素： Si、Mn、Ti、V、Ni、Nb及稀土元素及稀土元素铁：主要元素铁：主要元素碳：碳：0.02%0.02%2.06% 2.06% 其他元素：其他元素：二、建筑钢材的主要品种1.型钢简单截面型钢：圆钢、方钢、六角钢、八角钢等；复杂截面型钢：工字钢、角钢、槽钢
35、、钢轨等。2.线材如钢筋、钢丝等。二、建筑钢材的主要品种3.管材无缝钢管、焊接钢管等。二、建筑钢材的主要品种4.板材光面钢板、花纹钢板、彩色涂层钢板等。三、 钢的冶炼方法简介v按照炼钢炉的种类，炼钢方法可分为：1. 空气转炉炼钢法 一般炼制普通碳素钢。2 .氧气转炉炼钢法 炼制优质碳素钢和低合金钢。3 .平炉炼钢法 用来炼制优质碳素钢、合金钢或有特殊要求的专用钢。4.电炉炼钢法 炼制优质碳素钢和合金钢液态生铁白口铁吹入空气或氧气钢浇注成钢锭脱 氧熔融第8章 建筑金属材料 8.1 8.1 钢材的分类钢材的分类 8.2 8.2 建筑钢材的主要技术性能建筑钢材的主要技术性能 8.3 8.3 钢材的化
36、学成分与晶体组织钢材的化学成分与晶体组织 8.4 8.4 钢材的强化与加工钢材的强化与加工 8.5 8.5 钢材的锈蚀与防护钢材的锈蚀与防护 8.6 8.6 土木工程常用金属材料的性质及应用土木工程常用金属材料的性质及应用 四、钢的分类1.按冶炼方法分2.按质量分 按S和P元素含量，分为普通质量钢、优质钢和特殊质量钢。转炉钢电炉钢平炉钢钢按冶炼方法分按脱氧程度分沸腾钢半镇静钢镇静钢特殊镇静钢密致度密致度高高低低四、钢的分类3.按化学成分分4.按用途分 分为建筑钢、结构钢、工具钢、特殊性能钢（如不锈钢、耐酸钢、耐碱钢、磁钢等。高合金钢合金钢中碳钢低合金钢高碳钢低碳钢中合金钢钢碳素钢C0.25%C
37、=0.25%0.60C0.60合金总含量5%5%10102.2.按杂质含量（品质）分类按杂质含量（品质）分类普通钢：普通钢： 0.050%，0.045%优质钢：优质钢： 0.035%，0.035%高级优质钢：高级优质钢：0.025%，0.025%，ABCD四个等级四个等级特级优质钢：特级优质钢：0.015%，0.015%， 牌号后牌号后加加“E” 含硫量含硫量 含磷量含磷量高高低低8.2 8.2 建筑钢材的主要技术性能建筑钢材的主要技术性能力学性质：力学性质：强度、弹性、塑性、韧性、硬度、强度、弹性、塑性、韧性、硬度、 耐疲劳性耐疲劳性工艺性质工艺性质（可加工性可加工性）：冷弯性能、可焊性）：
38、冷弯性能、可焊性 8.2.1 8.2.1 力学性能力学性能1.1.抗拉性能抗拉性能是建筑是建筑钢材钢材最最重要重要的力学的力学性能。性能。 标准试件标准试件按照一定的要求，对表面进行车削加工后的试件。l0 A0d0l非标准试件非标准试件不经过加工，直接在线材上切取的试件。头部头部工作段（一）、拉伸性能1.低碳钢的拉伸性能0钢材拉伸过程的-图OB弹性阶段BC屈服阶段CD强化阶段DE颈缩阶段A0BCB0DCEDFEC上上屈服点C下下屈服点以下屈服点的应力作为钢材的屈服强度。（1）拉伸试验过程0钢材拉伸弹性阶段示意图AB0弹性阶段p比例极限，MPa。pBB弹性极限，MPa。注：由于A、B两点相距较近
39、，一般认为p=B 。0 钢材拉伸屈服阶段示意图AB0C下C上CBC下C上C屈服阶段放大后以下屈服点的应力作为钢材的屈服强度。0 钢材拉伸强化阶段示意图AB0C下C上CD D D D D强化阶段bb 抗拉强度或强度极限。DC屈强比屈强比越大安全越大安全性能越差性能越差强屈比一般不低于强屈比一般不低于1.2，抗震结构一般不低于，抗震结构一般不低于1.25。0E钢材拉伸颈缩阶段示意图AB0C下C上CDDE颈缩阶段伸长率伸长率伸长率伸长率值值越大，塑性增强，可避免结构过早破坏；越大，塑性增强，可避免结构过早破坏； 加工性增强，安全性增强。加工性增强，安全性增强。 断面收缩率：断面收缩率：（2）拉伸过程
40、的参数v强度指标屈服强度：抗拉强度：v塑性指标伸长率：0AFss0AFbb%100001lll拉伸性能指标：拉伸性能指标：v 屈服点、抗拉强度、伸长率、断面收缩率。屈服点、抗拉强度、伸长率、断面收缩率。可靠性参数可靠性参数 2.冲击韧性冲击韧性 指钢材抵抗冲击荷载的能力。指钢材抵抗冲击荷载的能力。试验方法：标准试件的弯曲冲击韧性试验。试验方法：标准试件的弯曲冲击韧性试验。3. 3. 耐疲劳性耐疲劳性疲劳破坏：交变荷载反复作用，钢材在应力低于疲劳破坏：交变荷载反复作用，钢材在应力低于 屈服强度时屈服强度时, ,突然发出脆性断裂的现象。突然发出脆性断裂的现象。一般由拉应力引起，一般由拉应力引起，危
41、害极大。危害极大。疲劳强度疲劳强度4. 4. 硬硬 度度比其更坚硬的其他种材料压入钢材表面的能力。比其更坚硬的其他种材料压入钢材表面的能力。试验方法：试验方法：布氏硬度、洛氏硬度布氏硬度、洛氏硬度布氏硬度试验原理图布氏硬度试验原理图DD球体直径，球体直径，mmmmPP规定荷载，规定荷载，N Ndd压痕直径，压痕直径，mmmmFF被试金属表面被试金属表面 压痕面积，压痕面积，mmmm2 2布氏硬度布氏硬度压痕单位球体面积上所承受的荷载大小压痕单位球体面积上所承受的荷载大小,MPa,MPa 。)(222dDDDPFPHB 2.2.2 2.2.2 工艺性能工艺性能 冷弯性能：常温下钢材承受弯曲变形的
42、能力。冷弯性能：常温下钢材承受弯曲变形的能力。 焊接性能：钢结构中焊接性能：钢结构中90%90%以上为焊接结构以上为焊接结构, ,焊接性焊接性 非常重要。非常重要。（1 1）冷弯性能）冷弯性能 冷弯性能试验：冷弯性能试验：试件被弯曲的角度（试件被弯曲的角度（9090、180180）判定标准：判定标准：若试件弯曲处的若试件弯曲处的外表面外表面无裂断、裂缝或起层，无裂断、裂缝或起层， 认为冷弯性能合格。认为冷弯性能合格。 装好的试件装好的试件 弯曲弯曲180180 弯曲弯曲9090 冷弯试验意义：冷弯试验意义： 1.1.能反映试件弯曲处的塑性变形，能揭示钢材能反映试件弯曲处的塑性变形，能揭示钢材是
43、否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。 2.2.也能对钢材的焊接质量进行严格的检验，能也能对钢材的焊接质量进行严格的检验，能揭示焊件受弯表面是否存在未熔合，裂缝及夹杂物揭示焊件受弯表面是否存在未熔合，裂缝及夹杂物等缺陷。等缺陷。（2 2）焊接性能）焊接性能焊接方式：焊接方式：搭接、对接搭接、对接焊接要求：焊接要求： 焊接处（焊缝及其附近过热区）焊接处（焊缝及其附近过热区） 不产生裂缝及硬脆倾向。不产生裂缝及硬脆倾向。 焊接处性能与母材一致焊接处性能与母材一致, ,即力学性能、即力学性能、 工艺性能应合格，特别是强度不低于工艺性能应合格，特别是
44、强度不低于 原钢材强度。原钢材强度。( (拉伸试验、冷弯试验拉伸试验、冷弯试验) )影响因素：影响因素：碳、合金元素及杂质元素越多，可焊性越小。碳、合金元素及杂质元素越多，可焊性越小。碳碳：炼钢氧化过程中生成，主要以渗碳体：炼钢氧化过程中生成，主要以渗碳体Fe3C存在。存在。8.2.2 8.2.2 钢材的化学成分钢材的化学成分含碳量含碳量钢的抗拉强度、硬度钢的抗拉强度、硬度塑性、韧性、可焊性、抗腐蚀性塑性、韧性、可焊性、抗腐蚀性硅硅：脱氧剂，：脱氧剂，屈服强度和抗拉强度屈服强度和抗拉强度可焊性、冷加工性可焊性、冷加工性锰锰：脱氧、去硫，具有很强的脱氧、硫能力。：脱氧、去硫，具有很强的脱氧、硫能
45、力。可改善钢的热加工性，强度、硬度可改善钢的热加工性，强度、硬度锰含量过高，可焊接性锰含量过高，可焊接性有有 害害 元元 素素磷磷：来自炼铁原料，钢的强度和硬度：来自炼铁原料，钢的强度和硬度硫硫：来自炼铁原料：来自炼铁原料氧氧：常以：常以FeOFeO的形式存在。的形式存在。最大害处：热脆性最大害处：热脆性热加工性、可焊接性热加工性、可焊接性冲击韧性、耐疲劳性、抗腐蚀性冲击韧性、耐疲劳性、抗腐蚀性最大害处：冷脆性最大害处：冷脆性低温冲击韧性、可焊接性低温冲击韧性、可焊接性最大害处：热脆性最大害处：热脆性 强度、机械性能、韧性、可焊性强度、机械性能、韧性、可焊性氮氮：来自空气，影响与碳、磷相似。来
46、自空气，影响与碳、磷相似。钛钛：强脱氧剂，常用合金元素。：强脱氧剂，常用合金元素。钒钒：弱脱氧剂，常用合金元素。弱脱氧剂，常用合金元素。优点：可减弱碳、氮的不利影响优点：可减弱碳、氮的不利影响 。 钢的强度、硬度钢的强度、硬度塑性、韧性、可焊性塑性、韧性、可焊性钢中加入少量合金元素钢中加入少量合金元素Al、Ti、Nb等等,改善性能改善性能优点：强度优点：强度 韧性、可焊性韧性、可焊性缺点：可焊性、时效缺点：可焊性、时效强度、韧性强度、韧性热脆性热脆性缺点：钛含量过高，塑性缺点：钛含量过高，塑性 8.3 8.3 钢材的强化与加工钢材的强化与加工 8.3.1 8.3.1 冷加工冷加工 指钢材在常温
47、下进行的加工。指钢材在常温下进行的加工。 常见的冷加工方式：常见的冷加工方式：冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、 刻痕等。刻痕等。 特点：特点：钢材经冷加工产生塑性变形，从而提高其钢材经冷加工产生塑性变形，从而提高其 屈服强度，这一过程称为屈服强度，这一过程称为冷加工强化处理冷加工强化处理。1.1.冷冷 拉拉 冷拉是将钢筋拉至应力冷拉是将钢筋拉至应力- -应变曲线的强化阶段应变曲线的强化阶段内任一点内任一点K K处，然后缓慢卸去荷载，当再度加载时，处，然后缓慢卸去荷载，当再度加载时，其屈服点将有所提高，塑性变形能力将有所降低。其屈服点将有所提高，塑性变形能力将有所降低。钢筋经冷拉
48、后，钢筋经冷拉后，一般屈服点可一般屈服点可提高提高20%20%25%25%。2.2.冷冷 拔拔是将光圆钢筋通过硬质合金拔丝模孔强行拉拔是将光圆钢筋通过硬质合金拔丝模孔强行拉拔。拉拔模孔拉拔模孔 冷拔比纯拉伸作用强烈，钢筋受拉、挤压作用。冷拔比纯拉伸作用强烈，钢筋受拉、挤压作用。如：经过一次或多次的冷拔后得到的冷拔低碳钢丝，如：经过一次或多次的冷拔后得到的冷拔低碳钢丝，屈服点可提高屈服点可提高40%40%60%60%，但失去软钢的塑性和韧性，但失去软钢的塑性和韧性，而具有硬钢的特点。而具有硬钢的特点。3.3.冷冷 轧轧将圆钢在冷轧机上轧成断面形状规则的钢筋将圆钢在冷轧机上轧成断面形状规则的钢筋。
49、目的：目的：提高强度、与混凝土的粘结力。提高强度、与混凝土的粘结力。 钢筋在冷轧时，纵向与横向同时产生变形钢筋在冷轧时，纵向与横向同时产生变形，因而因而能较好地保持其能较好地保持其塑性塑性和和内部结构均匀性内部结构均匀性。 8.2 建筑用钢牌号 三三. .优质碳素结构钢优质碳素结构钢（1 1）牌号）牌号 三部分表示：含碳量、含锰量标著、脱氧程度代号。三部分表示：含碳量、含锰量标著、脱氧程度代号。 前两位数字表示平均含碳量的前两位数字表示平均含碳量的万分数万分数；有；有“含锰量标著含锰量标著” 指较高含锰量，无指较高含锰量，无“含锰量标著含锰量标著”指普通含锰量；大部分为指普通含锰量；大部分为
50、镇静钢。镇静钢。 如：如：45Mn 45Mn 表示平均含碳量为表示平均含碳量为0.45%0.45%，较高含锰量的镇静钢，较高含锰量的镇静钢。 30 30 表示平均含碳量为表示平均含碳量为0.30%0.30%，普通含锰量的镇静钢，普通含锰量的镇静钢。 （2 2）优质碳素结构钢的选用）优质碳素结构钢的选用 30304545号钢：号钢：用于重要结构的钢铸件、高强度螺栓用于重要结构的钢铸件、高强度螺栓。 4545号钢：号钢：用作预应力混凝土锚具。用作预应力混凝土锚具。 65658080号钢：号钢：用于生产预应力混凝土用钢丝和钢绞线用于生产预应力混凝土用钢丝和钢绞线。 四四. .合金结构钢合金结构钢合金
