李毅佳《土建計量》講義 第三章 工程材料

一、本章考試大綱

(-)結(jié)構(gòu)材料的分類、特性及應(yīng)用;

(二)裝飾材料的分類、特性及應(yīng)用;

(三)功能材料的分類、特性及應(yīng)用。

二、考情分析

本章內(nèi)容系統(tǒng)的分為：建筑結(jié)構(gòu)材料、建筑裝飾材料、建筑功能材料。

涉及鋼筋、水泥、混凝土為主要必考的部分，必須重視。

三、本章框架知識體系及分值(2020單選8分，多選8分)

章節(jié)分值(16)

第一節(jié)建筑結(jié)構(gòu)材料5+4

第二節(jié)建筑裝飾材料2+2

第三節(jié)建筑功能材料1+2

第一節(jié)建筑結(jié)構(gòu)材料

考試年度2020年2019年2018年

單選題多選題單選題多選題單選題多選題

第一節(jié)建

5道5分2道4分5道5分2道4分5道5分2道4分

筑結(jié)構(gòu)材料

一、建筑鋼材

(一)常用的建筑鋼材

1.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼

(1)熱軋鋼筋

熱軋鋼筋是建筑工程中用量最大的鋼材之一，主要用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。熱軋

鋼筋的技術(shù)要求應(yīng)符合《鋼筋混凝土用鋼第1部分：熱軋光圓鋼筋》GB1499.1和《鋼筋混凝土用鋼第

2部分：熱軋帶肋鋼筋》GB14%.2的相關(guān)規(guī)定。熱軋鋼筋的品種及技術(shù)要求見表3.1.1。

表3.1.1熱軋鋼筋的技術(shù)要求

下屈服強(qiáng)度Rd抗拉強(qiáng)度電斷后伸長率最大總伸長

表面公稱直徑冷彎試驗

牌號(MPa)(MPa)A(%)率心(%)

形狀(mm)180°

2

光圓HPB3006.0?223004202510d=a

HRB400

6?25167.5d=4a

HRBF400

28?40400540d=5a

帶肋HRB400E

>40-50-9.0d=6a

HRBF400E

HRB5006?25500630157.5d=6a

HRBF50028?40d=7a

IIRB500E>40?50d=8a

-9.0

HRBF500E

6?25d=6a

HRB60028?40600730147.5d=7a

>40?50d=8a

無國例前螺紋鋼筋

人字紋例筋月牙蚊倒筋

熱軋光圓鋼筋由碳素結(jié)構(gòu)鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)熱軋而成，從表中可以看M其強(qiáng)度較低，但具有塑性

好，伸長率高，便于彎折成型、容易焊接等特點，可用于中小型混凝土結(jié)構(gòu)的受力鋼筋或箍筋，以及作

為冷加工（冷拉、冷拔、冷軋）的原料。

熱軋帶肋鋼筋采用低合金鋼熱軋而成，具有較高的強(qiáng)度，塑性和可焊性較好。鋼筋表面有縱肋和橫

肋，從而加強(qiáng)了鋼筋與混凝土中間的握裹力，可用于混凝土結(jié)構(gòu)受力筋，以及預(yù)應(yīng)力鋼筋。

【佳分秘籍】

/（HPB300）

強(qiáng)度較較低低，'但具有都塑8曲性好，伸長率育高，便于彎彎折折成成型鼠、容容易易烽焊搜接等”特點

/、/"可用于中d型注3聃的受力網(wǎng)MB5,以及作為冷加工（翻L

拔、冷軋）的朦料

熱軋鋼筋

@李毅佳HRB400.HRBF400,HRB500,HRBF500.HRB600)

較高的漱量性和可停性則）

帶肋

鋼筋表面有縱肋和橫助，從而加強(qiáng)了鋼筋與混凝土中間的握褰力，可用于

混流土結(jié)構(gòu)受力筋，以及預(yù)應(yīng)力鋼筋

（2）冷加工鋼筋

在常溫下對熱軋鋼筋進(jìn)行機(jī)械加工（冷拉、冷拔、冷軋、冷扭、沖壓等）而成。常見的品種有冷拉

熱軋鋼筋、冷軋帶肋鋼筋和冷拔低碳鋼絲。

1）冷拉熱軋鋼筋。在常溫卜將熱軋鋼筋拉伸至超過屈服點小于抗拉強(qiáng)度的某一應(yīng)力，然后卸荷，

即制成了冷拉熱軋鋼筋。如卸荷后立即重新拉伸，卸荷點成為新的屈服點，因此冷拉可使屈服點提高,

材料變脆、屈服階段縮短，塑性、韌性降低。若卸荷后不立即重新拉伸，而是保持一定時間后重新拉

伸，鋼筋的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度進(jìn)一步提高，而塑性、韌性維續(xù)降低，這種現(xiàn)象稱為冷拉時效。

實踐中，可將冷拉、除銹、調(diào)直、切斷合并為一道工序，這樣可簡化流程，提高效率。

鋼筋冷拉應(yīng)力應(yīng)變曲線圖.

2）冷軋帶肋鋼筋。

用低碳鋼熱軋盤圓條直接冷軋或經(jīng)冷拔后再冷軋，形成三面或兩面橫肋的鋼筋。根據(jù)《冷軋帶肋鋼

筋》GB13788規(guī)定，冷軋帶肋鋼筋分為CRB550、CRB650、CRB800、CRB600H、CRB680H、CRB800H六個

牌號:_____________________________________________________________________________________

普通鋼筋混凝土用鋼筋CRB550、CRB600H

預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼筋CRB650、CRB800、CRB800H

既可作為普通鋼筋混凝土用鋼筋，也可作為預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼筋CRB680H

冷軋帶肋鋼筋克服了冷拉、冷拔鋼筋握裹力低的缺點，具有強(qiáng)度高、握裹力強(qiáng)、節(jié)約鋼材、質(zhì)量穩(wěn)

【2019年】常用于普通鋼筋混凝土的冷軋帶肋鋼筋有（）。

A.CRB650

B.CRB800

C.CRB550

D.CRB600H

E.CRB68011

『正確答案』CDE

『答案解析J本題考杳的是常用的建筑鋼材。根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《冷乳帶肋鋼筋》GB13788的規(guī)

定，冷軋帶肋鋼筋分為CRB550、CRB650、CRB800、CRB600H、CRB680H.CRB800H六個牌號。CRB550、

CRB600H為普通鋼筋混凝土用鋼筋，CRB650、CRB800、CRB800H為預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼筋，CRB680H

既可作為普通鋼筋混凝土用鋼筋，也可作為預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼筋使用。

3）冷拔低碳鋼絲.

低碳鋼熱軋圓盤條或熱軋光圓鋼筋經(jīng)?次或多次冷拔制成的光圓鋼絲，在使用中應(yīng)符合《冷拔低碳

鋼絲應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ19規(guī)定。冷拔低碳鋼絲宜作為構(gòu)造鋼筋使用，作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件中縱向受力鋼筋

使用時應(yīng)采用鋼絲焊接網(wǎng)。冷用低碳鋼絲不得作預(yù)應(yīng)力鋼筋使用。作為箍筋使用時，冷拔低碳鋼絲的

直徑不宜小于5mm,間距不應(yīng)人于200mm,構(gòu)造應(yīng)符合國家現(xiàn)夕亍相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。冷拔低碳鋼絲只

有CDW550一個牌號。

CDW550級冷拔低碳鋼絲的直徑可為:3mm、4mm、5mm6mn>7mm和8mm。直徑小于5mm的鋼絲焊接

網(wǎng)不應(yīng)作為混凝土結(jié)構(gòu)中的受力鋼筋使用；除鋼筋混凝土排水管、環(huán)形混凝土電桿外，不應(yīng)使用直徑

3mm的冷拔低碳鋼絲；除大直徑的預(yù)應(yīng)力混凝土樁外，不宜使用直徑8mm的冷拔低碳鋼絲。

拔絲HI

——?弓…——

L1I

工作區(qū)定徑區(qū)

【2019年】鋼材CDW550主要用于（）。

A.地鐵鋼軌

B.預(yù)應(yīng)力鋼筋

C.吊車梁主筋

n.構(gòu)造鋼筋

『正確答案』D

『答案解析」本題考查的是常用的建筑鋼材。冷拔低碳鋼絲只有CDW550一個牌號。冷拔低碳鋼絲

宜作為構(gòu)造鋼筋使用，作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件中縱向受力鋼筋使用時應(yīng)采用鋼絲焊接網(wǎng)。冷拔低碳鋼絲不得

作預(yù)應(yīng)力鋼筋使用。

（3）預(yù)應(yīng)力混凝土熱處理鋼筋

熱處理是指將鋼材按一定規(guī)則加熱、保溫和冷卻，以改變其組織，從而獲得所需要性能的一種工藝

措施。熱處理的方法有退火、正火、淬火和回火。建筑鋼材一般只在生產(chǎn)廠完成熱處理工藝。

熱處理鋼筋是鋼廠將熱軋的帶肋鋼筋（中碳低含金鋼）經(jīng)淬火和高溫回火調(diào)質(zhì)處理而成的，即以熱

處理狀態(tài)交貨。熱處理鋼筋強(qiáng)度高，用材省，錨固性好，預(yù)應(yīng)力穩(wěn)定，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）預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲與鋼絞線

預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲是用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)冷加工及時效處理或熱處理等工藝過程制得，具有高強(qiáng)

度,安全可靠，便于施工等優(yōu)點。根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲》GB/T5223規(guī)定，預(yù)應(yīng)力

混凝土用鋼絲按照加工狀態(tài)分為冷拉鋼絲和消除應(yīng)力鋼絲兩類。鋼絲按外形分為光面鋼絲（P〉、螺旋

肋鋼絲（H）和刻痕鋼絲（I）三種。預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線的分類與應(yīng)用應(yīng)執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力混

凝土用鋼絞線》GB/T5224的有關(guān)規(guī)定。

預(yù)應(yīng)力鋼絲與鋼絞線均屬于冷加工強(qiáng)化及熱處理鋼材，拉伸試驗時無屈服點，但抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過

熱軋鋼筋和冷軋鋼筋，并具有很好的柔韌性，應(yīng)力松弛率低，適用于大荷載、大跨度及需要由線配筋的

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，如大跨度屋架、薄腹梁、吊車梁等大型構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。

【2020年】制作預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕采用的預(yù)應(yīng)力混凝土鋼材應(yīng)為（）。

A.鋼絲

B.鋼絞線

C.熱處理鋼筋

D.冷軋帶肋鋼筋

『正確答案』C

『答案解析』題考查的是常用的建筑鋼材。熱處理鋼筋主要用作預(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。

【2018年】大型屋架、大跨度橋梁等大負(fù)荷預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，應(yīng)優(yōu)先采用（）。

A.冷軋帶肋鋼筋

B.預(yù)應(yīng)力混凝土鋼絞線

C.冷拉熱軋鋼筋

D.冷拔低碳鋼絲

『正確答案JB

『答案解析』題考查的是常用的建筑鋼材。預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線強(qiáng)度高、柔性好，與混凝土黏結(jié)

性能好，多用于大型屋架、薄腹梁、大跨度橋梁等大負(fù)荷的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。

【2015年】預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，可使用的鋼材包括各種（）。

A.冷軋帶肋鋼筋

B.冷拔低碳鋼絲

C.熱處理鋼筋

D.冷拉鋼絲

E.消除應(yīng)力鋼絲

「正確答案」CDE

［答案解析］本題考杳的是常用的建筑鋼材。冷軋帶肋鋼筋可用于預(yù)應(yīng)力混凝土的是CRB650、

CRB800、CRB800H、CRB680H；冷拔低碳鋼絲不得作預(yù)應(yīng)力鋼筋使用。

【2013年】預(yù)應(yīng)力混凝土板的鋼材為（）。

A.冷拔低碳鋼絲

B.CRB550冷軋帶肋鋼筋

C.HPB300熱軋鋼筋

D.熱處理鋼筋

『正確答案」D

Ii答案解析J本題考查的是常用的建筑鋼材.熱處理鋼筋主要用作預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝十軌沈，也可用

于預(yù)應(yīng)力混凝土板、吊車梁等構(gòu)件。

2.鋼結(jié)構(gòu)用鋼

鋼結(jié)構(gòu)用鋼主要是熱軋成型的鋼板、型鋼等，其中型鋼又分熱軋型鋼和冷彎薄壁型鋼。鋼材所用的

母材主要是普通碳素結(jié)構(gòu)鋼及低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。

（1）熱軋型鋼。按鋼材的外形，鋼結(jié)構(gòu)常用熱軋型鋼有：工字鋼、H型鋼、T型鋼、槽鋼、等邊角

鋼、不等邊角鋼等。型鋼是鋼結(jié)構(gòu)中采用的主要鋼材。型鋼的規(guī)格表示方法：工字鋼用“I”與高度值

X腿寬度值X腰寬度值表示，如1450X150X11.5（簡記為145a）；槽鋼用與高度值火腿寬度值

X腰寬度值表示，如［200X200X24（簡記為［20b）；等邊角鋼用“1_”與邊寬度值X邊寬度值X邊厚

寬度值表示，如J200X200X24（簡記為1_200X24）；不等邊角鋼用“L”與長邊寬度值X短邊寬度

值X邊厚寬度值表示,如L160X100X16。

（2）冷涔薄壁型鋼。薄壁型鋼是用薄鋼板（通常2?6mm）冷野或者模壓而成,其界面形狀多樣，

可分為角鋼、槽鋼等開口薄壁型鋼及方形、矩形等空心薄壁型鋼。薄壁輕型鋼結(jié)構(gòu)中主要采用薄壁型鋼、

圓鋼和小角鋼，壁厚一般為1.E?5mm,多用于輕型鋼結(jié)構(gòu)。

（3）鋼板和壓型鋼板。用光面軋輯軋制而成的扁平鋼材稱為鋼板。按軋制溫度的不同，鋼板又可

分熱軋和冷軋兩類。土木工程用鋼板的鋼種主要是碳素結(jié)構(gòu)鋼，某些重型結(jié)構(gòu)、大跨度橋梁等也采用低

合金鋼。鋼板規(guī)格表示方法為“寬度X厚度X長度”（單位為1nm）。按厚度來分，熱軋鋼板可分為厚

板（厚度大于4mm）和薄板（厚度不大于4mm）兩種；冷軋鋼板只有薄板。厚板可用于型鋼的連接與焊

接，組成鋼結(jié)構(gòu)承力構(gòu)件，薄板可用作屋面或墻面等圍護(hù)結(jié)構(gòu)，或作為薄壁型鋼的原料,薄鋼板經(jīng)輻

壓或冷窗可制成截面呈V形、U形、梯形或類似形狀的波紋，并可采用有機(jī)涂層、鍍鋅等表面保護(hù)層的

鋼板，稱壓型鋼板，在建筑上常用作屋面板、樓板、墻板及裝飾板等。還可將其與保溫材料等復(fù)合，制

成復(fù)合墻板等，用途十分廣泛。

3.鋼管混凝土結(jié)構(gòu)用鋼

鋼管混凝土結(jié)構(gòu)即采用鋼管混凝土構(gòu)件作為主要受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，簡稱CFST結(jié)構(gòu)。鋼管混凝土構(gòu)

件是指在鋼管內(nèi)填充混凝土的構(gòu)件，包括實心和空心鋼管混凝土構(gòu)件，截面可為圓形、矩形及多邊形,

簡稱CFST構(gòu)件。

鋼管混凝土結(jié)構(gòu)用鋼材的選用應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017的有關(guān)規(guī)定。承

直結(jié)構(gòu)的圓鋼管可采用焊接圓鋼管、熱軋無縫鋼管，不宜選用輸送流體用的螺旋焊管。矩形鋼管可采用

焊接鋼管，也可采用冷成型矩形鋼管。當(dāng)采用冷成型矩形鋼管時，應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)用冷

港矩形鋼管》JG/T178中I級產(chǎn)品的規(guī)定。直接承受動荷載或低溫環(huán)境下的外露結(jié)構(gòu)，不宜采用冷彎

矩形鋼管。多邊形鋼管可采用焊接鋼管,也可采用冷成型多邊形鋼管。

（二）鋼材的性能

鋼材的主要性能包括力學(xué)性能和工藝性能。

力學(xué)性能鋼材最重要的使用性能抗拉性能、沖擊性能、硬度、疲勞性能

工藝性能表示鋼材右各種加工過程中的行為彎曲性熊和焊接性能

1.抗拉性能

抗拉性能是鋼材的最主要性能，表征其性能的技術(shù)指標(biāo)主要是屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長率。低碳

鋼（軟鋼）受拉的應(yīng)力一應(yīng)變圖能夠較好地解釋這些重要的技術(shù)指標(biāo)。如圖3.1.1所示，低碳鋼應(yīng)力一

應(yīng)變曲線分為四個階段：彈性階段（OfA）、彈塑性階段（AfB）、塑性階段（BfC）、應(yīng)變強(qiáng)化階

段（C-D）,超過D點后試件產(chǎn)生頸縮和斷裂。

D

D

M3.1.1低碟審受拉時應(yīng)力一應(yīng)變圖

（1）屈服強(qiáng)度。在彈性階段0A段，如卸去拉力，試件能恢復(fù)原狀，此階段的變形為彈性變形，應(yīng)

刀與應(yīng)變成正比，其比值即為鋼材的彈性模量，反應(yīng)鋼材的剛度。與A點對應(yīng)的應(yīng)力稱為彈性極限。當(dāng)

對試件的拉伸進(jìn)入AB階段時，應(yīng)力的增長滯后于應(yīng)變的增加。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到B點時，試件進(jìn)入塑性階段,

應(yīng)力不增加但應(yīng)變增大，這時相應(yīng)的應(yīng)力稱為屈服強(qiáng)度（屈服點）。如果達(dá)到屈服點后應(yīng)力值發(fā)生下降,

則應(yīng)區(qū)分上屈服點（RQ和下屈服點（M）,在結(jié)構(gòu)計算時以下屈服點作為材料的屈服強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值。

預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土用的高強(qiáng)度鋼筋和鋼絲具有硬鋼的特點，沒有明顯的屈服平臺，這類鋼材的屈服點以

產(chǎn)生殘余變形達(dá)到原始標(biāo)距長度的0.2%時所對應(yīng)的應(yīng)力作為規(guī)定的屈服強(qiáng)度極限（RPO.2）o

（2）抗拉強(qiáng)度。CD階段曲線逐步上升，其抵抗塑性變形的能力又重新提高，稱為強(qiáng)化階段。對應(yīng)

7最高點D的應(yīng)力稱為抗拉強(qiáng)度（&）o設(shè)計中抗拉強(qiáng)度雖然不能利用，但強(qiáng)屈比（R../R.L）能反映鋼材

的利用率和結(jié)構(gòu)安全可靠程度。

強(qiáng)屈比越大，反映鋼材受力超過屈服點工作時的可靠性越大，因而結(jié)構(gòu)的安全性越高。但強(qiáng)屈比

太大，則反映鋼材不能有效地被利用。

【2016年】鋼材的屈強(qiáng)比愈小，則（）。

A.結(jié)構(gòu)的安全性愈高，鋼材的有效利用率愈低

B.結(jié)構(gòu)的安全性愈高，鋼材的有效利用率愈高

C.結(jié)構(gòu)的安全性愈低，鋼材的有效利用率愈低

D.結(jié)構(gòu)的安全性愈低，鋼材的有效利用率愈高

『正確答案』A

r答案解析』本題考查的是鋼材的性能。屈強(qiáng)比愈?。◤?qiáng)屈比愈大），反映鋼材受力超過屈服點工

作時的可靠性愈大，因而結(jié)構(gòu)的安全性愈高。但屈服強(qiáng)比太?。◤?qiáng)屈比太大），則反映鋼材不能有

效地被利用。

（3）伸長率。當(dāng)曲線到達(dá)D點后，試件薄弱處急劇縮小，塑性變形迅速增加，產(chǎn)生“頸縮”現(xiàn)象

而斷裂。試件拉斷后，標(biāo)距的伸長與原始標(biāo)距長度之比的百分率稱為斷后伸長率（A）。拉力達(dá)到最大

時原始標(biāo)距的伸長與原始標(biāo)距之比的百分率稱為最大伸長率，最大總伸長率用心表示。伸長率表征了

鋼材的塑性變形能力。伸長率的大小與標(biāo)距長度有關(guān)。塑性變形在標(biāo)距內(nèi)的分布是不均勻的，頸縮處

的伸長較大，離頸縮部位越遠(yuǎn)變形越小。因此，原標(biāo)距與試件的直徑之比越大，頸縮處伸長值在整個

伸長值中的比重越小，計算伸長率越小。

【2020年】表征鋼材抗拉性能的技術(shù)指標(biāo)主要有（）。

A.屈服強(qiáng)度

B.沖擊韌性

C.抗拉強(qiáng)度

D.硬度

E.伸長率

『正確答案』ACE

『答案解析J本題考查的是鋼材的性能?？估阅苁卿摬牡淖钪饕阅?，表征其性能的技術(shù)指標(biāo)主

要是屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長率。

【2017年】對于鋼材的塑形變形及伸長率，以下說法正確的是（）。

A.塑性變形在標(biāo)距內(nèi)分布是均勻的

B.伸長率的大小與標(biāo)距長度有關(guān)

C.離頸縮部位越遠(yuǎn)變形越大

D.同一種鋼材，55應(yīng)小于510

『正確答案』B

『答案解析』本題考查的是鋼材的性能。伸長率的大小與標(biāo)距長度有關(guān)。塑性變形在標(biāo)距內(nèi)的分布

是不均勻的，頸縮處的伸長較大，離頸縮部位越遠(yuǎn)變形越小，因此，原標(biāo)距與試件的直徑之比越大,

頸縮處伸長值在整個伸長值中的比重越小，計算伸長率越小。

2.沖擊性能

沖擊性能指鋼材抵抗沖擊載荷的能力。其指標(biāo)是通過標(biāo)準(zhǔn)試件的彎曲沖擊韌性試驗確定。按規(guī)定，

將帶有V形缺口的試件進(jìn)行沖擊試驗。試件在沖擊荷載作用下折斷時所吸收的功稱為沖擊吸收功AMJ）,

即沖擊韌性值。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。

A*.值隨試驗溫度的下降而減小，當(dāng)溫度降低達(dá)到某一范圍時，Ak、.急劇下降而呈脆性斷裂，這種現(xiàn)

象稱為冷脆性。發(fā)生冷脆時的溫度稱為脆性臨界溫度，一其數(shù)值越低，說明鋼材的低溫沖擊韌性越好。

因此，對直接承受動荷載而且可能在負(fù)溫下工作的重要結(jié)構(gòu)，必須進(jìn)行沖擊韌性檢驗，并選用脆性臨

界溫度較使用溫度低的鋼材。另外，時效敏感性（因時效導(dǎo)致性能改變的程度）越大的鋼材，經(jīng)過時效

以后，其沖擊韌性和塑性的降低越顯著，對于承受動荷載的結(jié)構(gòu)物應(yīng)選用時效敏感性較小的鋼材。

3.硬度

鋼材的硬度是指表面層局幫體積抵抗較硬物體壓入產(chǎn)生塑性變形的能力。表征值常用布氏硬度值

HB表示。數(shù)值越大，表示鋼材越硬。

4.耐疲勞性

在交變荷載反復(fù)作用下，樞材往往在應(yīng)力遠(yuǎn)小于抗拉強(qiáng)度時發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞破

壞。疲勞破壞的危險應(yīng)力用疲勞極限來表示，它是指鋼材在交變荷載作用下于規(guī)定的周期基數(shù)內(nèi)不發(fā)生

斷裂所能承受的最大應(yīng)力。試驗表明，鋼材承受的交變應(yīng)力越大，則斷裂時的交變循環(huán)次數(shù)越少，相反,

交變應(yīng)力越小，則斷裂時的交變循環(huán)次數(shù)越多；當(dāng)交變應(yīng)力低于某一值時.，交變循環(huán)次數(shù)達(dá)無限次也不

會產(chǎn)生疲勞破1不。

5.冷彎性能

冷彎性能是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力，是鋼材的重要工藝性能。冷彎性能指標(biāo)是通過試

件被彎曲的角度（90°、180°）及彎心直徑d對試件厚度（或直徑）a的比值（d/a）區(qū)分的。試件按

規(guī)定的彎曲角和彎心直徑進(jìn)行試驗，試件彎曲處的外表面無裂斷、裂縫或起層，即認(rèn)為冷彎性能合格。

冷彎試驗?zāi)芙沂句摬氖欠翊嬖趦?nèi)部組織不均勻、內(nèi)應(yīng)力、夾雜物未熔合和微裂隙等缺陷。在拉力試

驗中，這些缺陷常因塑造性變形導(dǎo)致應(yīng)力重分布而得不到反映。因此，冷彎試驗是一種比較嚴(yán)格的試

驗，對鋼材的焊接質(zhì)量也是一種嚴(yán)格的檢驗,能揭示焊件在受彎表面存在的未熔合、裂紋和夾雜物等

問題。

圖11-1-5鋼材冷穹試驗示意圖

Fe*C

6.焊接性能

鋼材的可焊性是指焊接后在焊縫處的性質(zhì)與母材性質(zhì)的一致程度。影響鋼材可焊性的主要因素是

化學(xué)成分及含量。含碳量超過0.3%,可焊性顯著下降等。

【佳分總結(jié)】鋼材的性能

①在彈性階段，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，其比值即為鋼材的彈性

模量。A點對應(yīng)的應(yīng)力稱為彈性極限。

屈服強(qiáng)度

②屈服下限所對應(yīng)的應(yīng)力稱為屈服強(qiáng)度。設(shè)計時一般以屈服

抗拉性能強(qiáng)度作為強(qiáng)度取值的依據(jù)

強(qiáng)屈比愈大，反映鋼材受力超過屈服點工作時的可靠性越大，

抗拉強(qiáng)度

因而結(jié)構(gòu)的安全性越高

力學(xué)性能

伸長率表征了鋼材的塑性變形能力

發(fā)生冷脆時的溫度稱為脆性臨界溫度，其數(shù)值越低，說明鋼

沖擊韌性

材的低溫沖擊韌性越好

硬度常用布氏硬度值HB表示。數(shù)值越大，鋼材越硬

在交變荷載反復(fù)作用下，鋼材在應(yīng)力遠(yuǎn)小于抗拉強(qiáng)度時發(fā)生

耐疲勞性

斷裂，即疲勞破壞。疲勞破壞的危險應(yīng)力用疲勞極限來表示

冷彎性能揭示焊件在受彎表面存在的未熔合、裂紋和夾雜物等問題

工藝性能

焊接性能焊接后在焊縫處的性質(zhì)與母材性質(zhì)的一致程度

（三）鋼材的化學(xué)成分

鋼材的化學(xué)成分主要是指碳、硅、鎰、硫、磷等，在不同情況下往往還需考慮氯、氮及各種合金元

冢。

1.碳

土木建筑工程用鋼材含碳量不大于0.8%。在此范圍內(nèi)，隨著鋼中碳含量的增加，強(qiáng)度和硬度增加，

而塑性、韌性和冷彎性能相應(yīng)降低；碳還可顯著降低鋼材的可焊性，增加鋼的冷脆性和時效敏感性，降

低抗大氣腐蝕性。

2.硅

當(dāng)硅在鋼中的含量較低（小于1%）時，隨著含量的加大可提高鋼材的強(qiáng)度，而對塑性和韌性影響

不明顯。

3.錦

缽是我國低合金鋼的主要合金元素，缽含量一般在1%?2也它的作用主要是使強(qiáng)度和硬度提高；

還能消減硫和氧引起的熱脆性，使鋼材的熱加工性能改善。

4.硫

硫是很有害的元素，呈非金屬硫化物夾雜物存于鋼中，具有強(qiáng)烈的偏析作用，降低各種機(jī)械性能。

硫化物造成的低熔點使鋼在焊摟時易于產(chǎn)生熱裂紋，加大鋼材的熱脆性，顯著降低焊接性能。

5.磷

磷為有害元素，含量提高，鋼材的強(qiáng)度提高，塑性和韌性顯著下降，特別是溫度越低，對韌性和塑

性的影響越大。磷在鋼中偏析作用強(qiáng)烈，使鋼材冷脆性增大，并顯著降低鋼材的可焊性。但磷可提高鋼

的耐磨性和耐腐蝕性，在低合金鋼中可配合其他元素作為合金元素使用。

6.氮

氮對鋼材性質(zhì)的影響與碳、磷相似，可使鋼材的強(qiáng)度提高，但塑性特別是韌性明顯下降。氮還會加

劇鋼的時效敏感性和冷脆性，使其焊接性能變差。

7.氧

氧含量增加使鋼的力學(xué)性能降低，塑性和韌性降低。氧有促進(jìn)時效傾向的作用，還能使熱脆性增加,

焊接性能較差。

8.鈦

鈦是強(qiáng)脫氧劑，可顯著提高鋼的強(qiáng)度，但稍降低塑性。由于鈦能細(xì)化晶粒，故可改善韌性。鈦能減

個時效傾向，改善焊接性能。

有益元素：C、Si^Mn、鈦

有害元素：S、P、氧、氮

【佳分總結(jié)】鋼材的化學(xué)成分

有益元素C、Si、Mn、鈦

有害元素.硫、磷、氧、氮

可焊性下降硫、磷、氧、碳

塑性、韌性下降碳、磷、氮

二、膠凝材料

在建筑材料中，經(jīng)過一系列物理作用、化學(xué)作用，能從漿體變成堅固的石狀體，并能將其他固體物

料膠結(jié)成整體而具有一定機(jī)械強(qiáng)度的物質(zhì)，統(tǒng)稱為膠凝材料。根據(jù)化學(xué)組成的不同，膠凝材料可分為無

機(jī)與有機(jī)兩大類。石灰、石膏、水泥等屬于無機(jī)膠凝材料；而瀝青、天然或合成樹脂等屬于有機(jī)膠凝材

料。無機(jī)膠凝材料按其硬化條件的不同又可分為氣硬性和水硬性兩類。只能在空氣中硬化，也只能在空

氣中保持和發(fā)展其強(qiáng)度的稱氣硬性膠凝材料，如石灰、石膏等；既能在空氣中，還能更好地在水中硬化、

保持和繼續(xù)發(fā)展其強(qiáng)度的稱水硬性膠凝材料，如各種水泥。氣硬性膠凝材料一般只適用于干燥環(huán)境中，

而不宜用于潮濕環(huán)境，更不可用于水中。

(-)水泥

水泥是一種良好的礦物膠凝材料，屬于水硬性膠凝材料.

1.硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥

(1)定義與代號

1）硅酸鹽水泥。凡由硅酸鹽水泥熟料、。?5%的石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬

性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥?？煞譃閮煞N類型：不摻混合材料的稱為I型硅酸鹽水泥，代號P?I；

摻入不超過水泥質(zhì)量5%的石灰石或?；郀t礦渣混合材料的稱為11型硅酸鹽水泥，代號P-II。

2）普通硅酸鹽水泥。由硅酸鹽水泥熟料、5%?20%的混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材

料，稱為普通硅酸鹽水泥,代號P?（k

摻活性混合材料時，最大摻量不得超過20樂其中允許用穴超過水泥質(zhì)量5%的窯灰或不超過水泥質(zhì)

*8%的非活性混合材料來代替。

【佳分總結(jié)】硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥對比

硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥

硅酸鹽水泥熟料硅酸鹽水泥熟料

相同

適量石膏適量石膏

不同0?5%的石灰石或粒化高爐礦渣5%?20%的混合材料

（2）硅酸鹽水泥熟料的組成

硅酸鹽水泥熟料主要礦物組成及其含量范圍和各種熟料單獨與水作用所表現(xiàn)特性，見表3.1.2。

表3.1.2水泥熟料礦物含量與主要特征

主要特征

礦物名稱化學(xué)式代號含量（先）水化速水化體積收抗硫酸鹽侵

強(qiáng)度

度我縮蝕性

硅酸三鈣3CaO-SiO?as37?60快大高中中

早期低，后期

硅酸二鈣慢小中最好

2CaO?SiO」C2S15?17.

局

鋁酸三鈣3CaO,AI2O2C3A7?15最快最大低最大差

鐵鋁酸四

4Ca0,AI2O3?F。。C.AF10?18較快中中最小好

鈣

（3）硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化

水泥的凝結(jié)硬化包括化學(xué)反應(yīng)（水化）及物理化學(xué)作用（凝結(jié)硬化）。水泥的水化反應(yīng)過程是指水

泥加水后,熟料礦物及摻入水泥熟料中的石膏與水發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)。

（4）硅酸鹽水泥及普通水泥的技術(shù)性質(zhì)

1）細(xì)度。表示硅酸鹽水泥及普通水泥顆粒的粗細(xì)程度，用比表面積法表示。水泥的細(xì)度直接影響

△泥的活性和強(qiáng)度。顆粒越細(xì)，與水反應(yīng)的表面積大，水化速度快，早期強(qiáng)度高，但硬化收縮較大,

且粉磨時能耗大，成本高。但顆粒過粗，乂不利于水泥活性的發(fā)揮，強(qiáng)度也低。硅酸鹽水泥比表面積不

小于300mVkgo

春結(jié)時間。凝結(jié)時間分為初凝時間和終凝時間。初凝時間為水泥加水拌和起，至水泥漿開始失

云塑性所需的時間；終凝時間從水泥加水拌和起，至水泥漿完全失去塑性并開始產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時間。

水泥凝結(jié)時間在施工中有重要意義，為使混凝土和砂漿有充分的時間進(jìn)行攪拌、運輸、澆搗和砌筑,

水泥初凝時間不能過短;當(dāng)施工完畢后，則要求盡快硬化，具有強(qiáng)度，故終凝時間不能太長。

硅酸鹽水泥初凝時間不得早于45min,終凝時間不得遲于6.5h。普通硅酸鹽水泥初凝時間不得早

于45min,終凝時間不得遲于10h。

水泥初凝時間不合要求，該水泥報廢；終凝時間不合要求，視為不合格。

【2016年】通常要求普通硅酸鹽水泥的初凝時間和終凝時間（）。

A.>45min和>10h

B.>45min和V10h

C.<45min和VlOh

D.V45min和>10h

「正確答案」B

『答案解析』本題考查的是硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥。普通硅酸鹽水泥初凝時間不得早于

45min,終凝時間不得遲于10ho

3）體積安定性。指水泥在硬化過程中，體積變化是否均勻的性能，簡稱安定性。水泥安定性不良

會導(dǎo)致構(gòu)件（制品）產(chǎn)生膨脹怛裂紋或翹曲變形，造成質(zhì)量事故.

引起安定性不良的主要原因是熟料中游離氧化鈣、游離氧化鎂或石膏含量過多。安定性不合格的水

泥不得用于工程，應(yīng)廢棄。

[2011年】判定硅酸鹽水泥是否廢棄的技術(shù)指標(biāo)是（）。

A.體積安定性

B水化熱

C.水泥強(qiáng)度

D.水泥細(xì)度

『正確答案」A

『答案解析』本題考查的是硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥。初凝時間不合要求，該水泥報廢；終凝

時間不合要求，視為不合格。水泥的安定性不合格的水泥不得用于工程，應(yīng)廢棄。

4）強(qiáng)度。水泥強(qiáng)度是指膠砂的強(qiáng)度而不是凈漿的強(qiáng)度，它是評定水泥強(qiáng)度等級的依據(jù)。根據(jù)《水

泥膠砂強(qiáng)度檢驗方法（ISO法）》GB/T17671的規(guī)定，按照（質(zhì)量比）水泥：標(biāo)準(zhǔn)砂=1：3拌和用0.5

的水灰比制成膠砂試件,在標(biāo)準(zhǔn)溫度下20±1℃的水中養(yǎng)護(hù)，測3d和28d的試件抗折和抗壓強(qiáng)度劃分

強(qiáng)度等級。

【2020年】水泥強(qiáng)度是指（）。

A.水泥凈漿的強(qiáng)度

B.水泥膠漿的強(qiáng)度

C.水泥混凝土的強(qiáng)度

D.水泥砂漿砂石強(qiáng)度

『正確答案』B

『答案解析J本題考查的是水泥。水泥強(qiáng)度是指膠砂的強(qiáng)度而不是凈漿的強(qiáng)度，它是評定水泥強(qiáng)度

等級的依據(jù)。

5）堿含最。水泥的堿含量將影響構(gòu)件（制品）的質(zhì)量或引起質(zhì)量事故?！锻ㄓ霉杷猁}水泥》GB175

口規(guī)定：若使用活性骨料，用戶要求提供低堿水泥時，水泥中堿含量不得大于0.60%或由供需雙方商定。

6）水化熱。水泥的水化熱是水化過程中放出的熱量。

大型基礎(chǔ)、水壩、橋墩等大體積混凝土工程，由于水化熱產(chǎn)生的熱量枳聚在內(nèi)部不易發(fā)散,將會使

混凝土內(nèi)外產(chǎn)生較大的溫度差，所引起的溫度應(yīng)力使混凝上可能產(chǎn)生裂縫，因此，水化熱對大體積混凝

土工程是不利的。

【佳分秘籍】

.但硬化收縮較大

初凝開始失去塑性）~~（>4Smin}

凝結(jié)時間

加水完全失去陰性開開始產(chǎn)生奇度）~（任s65h含s10h）

不良的主要原因是熟料中游用氧化鈣.游用氧化鎂或石膏含

技術(shù)性質(zhì)

@李毅佳

（2041）的水中芥護(hù)，測3d和和28d試件的抗

強(qiáng)度（膠眇強(qiáng)度）

若使用活性宙料，堿含量于不猬大于0.6%）

b_G化熱主要在早期釋放，后期逐漸屈少,對大體枳混疆土工程是不利的

水化熱

>》點擊查看“詳細(xì)圖示”

2.摻混合材料的硅酸鹽水泥

（1）混合材料

在生產(chǎn)水泥時，為改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級，而加到水泥中的人工或天然礦物"料，稱為

水泥混合材料。按其性能分為活性（水硬性）混合材料和非活性（填充性）混合材料兩類。

1）活性混合材料。常用的活性混合材料有符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的粒化高爐礦渣、?；郀t礦渣粉、

粉煤灰、火山灰質(zhì)混合材料。水泥熟料中摻入活性混合材料，可以改善水泥性能、調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級、

擴(kuò)大水泥使用范圍、提高水泥產(chǎn)量、利用工業(yè)廢料、降低成本，有利于環(huán)境保護(hù)。

2）非活性混合材料。非活性混合材料是指與水泥成分中的氫氧化鈣不發(fā)生化學(xué)作用或很少參加水

泥化學(xué)反應(yīng)的天然或人工的礦物質(zhì)材料，如石灰石和砂巖，其中石灰石中的AI2O3含量應(yīng)不大于2.5%：

活性指標(biāo)低于相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)要求的?；郀t礦渣、?；郀t礦渣粉、粉煤灰、火山灰質(zhì)混合"料。水泥

熟料摻入非活性混合材料可以增加水泥產(chǎn)量、降低成本、降低強(qiáng)度等級、減少水化熱、改善混凝土及砂

漿的和易性等。

【2017年改編】水泥熟料中摻入活性混合材料，可以改善水泥性能，常用的活性材料有（）。

A.砂巖

B.石英砂

C.石灰石

D.礦渣粉

「正確答案』D

『答案解析』本題考查的是摻混合材料的硅酸鹽水泥。常用的活性混合材料有符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的

?；郀t礦渣、?；郀t礦渣粉、粉煤灰、火山灰質(zhì)混合材料.

【佳分總結(jié)】摻混合材料的硅酸鹽水泥

?；郀t礦渣、?；郀t礦渣粉、粉煤灰、火山灰質(zhì)混合材料；

活性混合材料改善水泥性能、調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級，擴(kuò)大水泥使用范圍，提高水泥產(chǎn)量，

利用工業(yè)廢料、降低成本，有利于環(huán)境保護(hù)

石灰石、砂巖，活性指標(biāo)低于相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)要求的粒化高爐礦渣、粉煤灰、

火山灰質(zhì)混合材料。

非活性混合材料

增加水泥產(chǎn)量、降低成本、降低強(qiáng)度等級、減少水化熱、改善混凝土及砂

漿的和易性等

（2）定義與代號

1）礦渣硅酸鹽水泥。由硅酸鹽水泥熟料和20%?70%粒化高爐礦渣、適量的石膏磨細(xì)制成的水硬性

膠凝材料，稱為礦渣硅酸鹽水泥，代號P?S0

2）火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。由硅酸鹽水泥熟料和20%?40%的火山灰質(zhì)混合材料、適量石膏磨細(xì)制成

的水硬性膠凝材料，稱為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，代號P-P.

3）粉煤灰硅酸鹽水泥。由硅酸鹽水泥熟料和20%?40%的粉煤灰、適量石膏磨細(xì)制成的水硬件膠凝

材料，稱為粉煤灰硅酸鹽水泥，代號P?F。

4）復(fù)合硅酸鹽水泥。由硅酸鹽水泥熟料和20%?50%的兩種以上混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水

硬性膠凝材料，稱為復(fù)合硅酸/水泥，代號P-C.

【佳分總結(jié)】水泥

普通硅酸鹽礦渣硅酸鹽火山灰質(zhì)硅酸鹽粉煤灰硅酸復(fù)合硅酸鹽水

硅酸鹽水泥

水泥水泥水泥鹽水泥泥

相硅酸鹽水泥熟料

同適量石膏

0?5%的石灰20與?50舟的兩

不5%?20*的混20與?70%粒20%?40$的火山20舟?40%的

石或?；郀t種以上混合材

同合材料化高爐礦渣灰質(zhì)混合材料粉煤灰

礦渣料

3.常用水泥的主要特性及適用范圍

表3.1.3特性及適用范圍

水泥普通硅酸鹽水火山灰質(zhì)硅酸鹽水

硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥

種類泥泥

強(qiáng)度

42.5,42.5R32.5,32.5R32.5,32.5R32.5,32.5R

等級42.5,42.5R

52.5,52.5R42.5,42.5R42.5,42.5R42.5,42.5R

和類52.5,52.5R

62.5,62.5R52.5,52.5R52.5,52.5R52.5,52.5R

型

1.早期強(qiáng)度較

1.早期強(qiáng)度較1.早期強(qiáng)度低，后

高，凝結(jié)硬化1.早期強(qiáng)度低，后1.早期強(qiáng)度低，后

高，凝結(jié)硬化期強(qiáng)度增長較快，

a：期強(qiáng)度增長較快，期強(qiáng)度增長較快，

快；凝結(jié)硬化慢;

2.水化熱較凝結(jié)硬化慢；凝結(jié)硬化慢；

2.水化熱較2.水化熱較小；

大；2.水化熱較?。?.水化熱較小：

大：3.耐熱性較差；

主要3.耐凍性較3.耐熱性較好;3.耐熱性較差；

3.耐凍性好；4.耐硫酸鹽侵蝕和

特性好；4.耐硫酸鹽侵蝕和4.耐硫酸鹽侵蝕和

4.耐熱性較耐水性較好；

4.耐熱性較耐水性較好；耐水性較好；

差；5.抗凍性較差：

差；5.抗凍性較差；5.抗凍性較差；

5.耐腐蝕及耐6.干縮性較大；

5.耐腐蝕及耐6.干縮性較大；6.干縮性較小；

水性較差7.抗?jié)B性較好;

水性較差7.抗碳化能力差7.抗碳化能力較差

6.干縮性較小8.抗碳化能力差

6.干縮性較小

適用于制造

1.適用于高溫車間

地上、地下及

和有耐熱、耐火要1.適用于大體枳工

水中的混凝1.適用于地上、地

求的混凝土結(jié)構(gòu);程；

土、鋼筋混凝下水中及大體積混

2.大體積混凝土結(jié)2.有抗?jié)B要求的工

士及預(yù)應(yīng)力凝土工程；

適用于快硬構(gòu)；程；

鋼筋混凝土2.蒸汽養(yǎng)護(hù)的混凝

適用范早強(qiáng)的工程、3.蒸汽養(yǎng)護(hù)的混凝3.蒸汽養(yǎng)護(hù)的混凝

結(jié)構(gòu)，包括受土構(gòu)件；

圍配制高強(qiáng)度土結(jié)構(gòu);土構(gòu)件；

反復(fù)冰凍的3.可用于一般混凝

等級混凝土4.一般地上、地下4.可用于一般混凝

結(jié)構(gòu)：也可配土工程：

和水中混凝土結(jié)土結(jié)構(gòu)；

制高強(qiáng)度等4.有抗硫酸鹽侵蝕

構(gòu)；5.有抗硫酸鹽侵蝕

級混凝土及要求的一般工程

5.有抗硫酸鹽侵蝕要求的一般工程

早期強(qiáng)度要

要求的一般工程

求