《材料与机械》PPT课件

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1、第二章土木工程中的材料建筑材料是土建工程的物质基础，是建筑工程建筑物的所有材料的总称，其中建筑材料费约占建筑物造价的50%。建筑材料的选择是否合理十分关键，因为它决定了建筑物的结构形式和施工方法，也决定了建筑物的造价，本章将简单介绍国内使用的主要建筑材料种类、用途、主要性能。建筑材料的基本性质物理性质：密度、含水率、孔隙率、导热性力学性质：强度、变形、弹性、塑性、韧性耐久性质：抵抗外界环境变化和条件的能力一．钢材钢按其化学成分分为两大类，即碳素钢和合金钢，其主要成分为铁和碳，当碳含量小于2.06%称钢。大于2.06%称为生铁或铸铁。1.

2、碳素钢根据含碳量的大小分为低碳钢、中碳钢、和高碳钢。随着含碳量的提高，钢的强度提高，但其可焊性和塑性降低。2.合金钢在碳素钢的基础上，添加具有改善钢材性能的合金元素，称为合金钢。合金元素一般是硅、锰、镍、钛等。合金元素总含量小于5%的合金钢称为低合金钢。低合金钢比碳素钢的强度高，塑性韧性良好，而生产工艺和成本却与普通碳素钢相近。所以在桥梁、电视塔、高层建筑中得到广泛的应用。建筑钢材的品种1.钢板钢板为热轧成型，根据不同用途又分为厚板、中板和薄板。建筑上多用中板与各种型钢组成钢结构。2.型钢型钢分为热轧型钢、焊接型钢和冷轧或冷弯成型的薄壁

3、型钢。常用热轧型钢有角钢、工字钢和槽钢等。3.钢管钢管分为无缝钢管和焊接钢管，无缝钢管主要用于工业建筑设备的压力管道。4.钢筋按生产加工工艺和力学性能分为热轧钢筋、冷拉钢筋、热处理钢筋和钢丝四大类。主要用于钢筋混凝土和预应力混凝土结构构件。钢材的强度和变形图a有明显流幅钢材的应力-应变图图b没有明显流幅钢材的应力-应变图为改善钢材性能，还可采用热处理的方法，使钢材达到需要的使用性能。热处理的方法有退火、正火、回火、和淬火。通过热处理以改变钢材金相组织，获得所需要的性能要求。退火：将钢材加热到一定温度后，在退火炉中保温缓慢冷却。达到消除钢

4、筋内应力、改善钢的显微结构、提高塑性和韧性性能等。正火：与退火不同的是加热后在空气中冷却，与退火相比，钢材的强度、硬度提高，塑性减小。淬火：将钢材加热到一定温度，在水中或油中淬冷，即迅速投入其中急速冷却。淬火可使钢材硬度大大提高，塑性、韧性明显降低。回火：将淬火后的钢材重新加热，加热温度愈高，回火后的硬度降低就愈多，塑性、韧性恢复愈好。钢材的防锈处理钢材在潮湿的土壤、湿度大的空气中、工业废气中或与酸、碱、盐接触，其表面要被腐蚀，即表面被氧化或与周围介质产生其它化学反应，使钢材表面变质，截面缩小，承载能力降低或完全丧失承载能，在高温下锈蚀

5、速度更快。防止钢材锈蚀的最常见的方法是表面处理法。表面刷漆，刷一道底漆、一道面漆；对于薄壁钢材采用热浸镀锌，或镀锌后涂塑料涂层；也可在钢材表面均匀喷涂粘性液态防腐油，以形成一层透明保护薄膜；或是采用其他金属层覆盖钢材表面，如用电镀和喷镀法覆盖其他金属等，都是有效的防腐方法。制成合金钢是最有效的防锈方法，但成本高。在钢中加入能提高抗腐蚀能力的元素，如低碳钢或低合金钢中加入铜；铁合金中加入镍、铬制成不锈钢。钢材的优缺点二．木材木材是一种历史悠久的建筑材料。在我国，木材、钢材与水泥构成三大建筑材料。在工程建筑中，木材用途极广。屋架、梁、门窗、

6、地板、桥梁、混凝土模板及室内装饰等，都可以使用木材。木材是轻质高强材料，弹性、韧性好，清晰、美观，易加工。但我国森林资源缺乏，木材价格昂贵，一般的结构都不选用木材。木材的种类和特点树木分为针叶树和阔叶树，针叶树有红松、白松、和杉木等树种。其材质多松软、纹理直、容郍小、度高易加工，蒀树是主要建筑用材。阔叶树常用树种有水曲柳、桦木等。材质较硬、容重高、胀缩大、易变形、昒开裂。其加工困难，但纹理美观，常用于制成胶合板，用于室内装饰和制作具。木材的物理性质木材的主要物理性质是指其含水率、湿胀干缩性、表观密度等。其中含水率是最重要的指标。1.含

7、水率含水率为木材中含水量与干燥木材重量百分比。2.干缩湿胀吸附水的增加和减少将影响干缩和湿胀，而自由水对干缩湿胀不产生影响。纤维饱和点则是产生干缩和湿胀的界限。木材的力学性质由于木材呈各向异性，顺纹、横纹强度的差异较大，木材各向强度值的大概对比关系如表所示(设顺纹压强为100)。木材各向强度值的对比关系木材处理为改善木材腐朽、虫害、易燃等不利因素，对木材要进行加工处理，以提高其耐久性。1.防腐处理主要措施是通风和防潮，使木材的存在环境不适于真菌寄生和繁殖。当木材含水率在20%以下时，腐朽菌停止发育，不会发生腐朽；当含水率在100%以上时

8、，如地下水位以下的木桩也不会腐朽；加强通风使环境湿度降低，经常处于干燥状态；表面涂油漆起隔热防菌作用。另一种防腐方法是涂抹防腐剂，其毒性断绝了木材供给真菌的养料，并将其毒死。多数防腐剂也可以同时防虫，二者互