1.1.什么是土工布？简述土工布在道路工程中的作用。什么是土工布？简述土工布在道路工程中的作用。2.2.什么是高分子聚合物？简述其特征。什么是高分子聚合物？简述其特征。3.3.了解常用高分子聚合物改性水泥混凝土和改性沥青混合料了解常用高分子聚合物改性水泥混凝土和改性沥青混合料的特点和应用。的特点和应用。第六章第六章 工程高分子聚合物材料工程高分子聚合物材料第七章第七章 建筑钢材建筑钢材拱肋转体施工拱肋转体施工 基基 础础 砼砼一、钢的冶炼和分类一、钢的冶炼和分类z钢钢理论上，凡是把含碳量小于理论上，凡是把含碳量小于2%2%，含杂质比较少的铁碳，含杂质比较少的铁碳合金称为钢。合金称为钢。含碳量超过含碳量超过2%2%，称为生铁；含碳量小于，称为生铁；含碳量小于0.08%0.08%，称为工，称为工业纯铁。业纯铁。白口铁液态生铁吹入空气或氧气钢浇注成钢锭脱 氧熔融z钢的分类钢的分类1.1.按冶炼方法分按冶炼方法分钢转炉钢沸腾钢（F）电炉钢平炉钢按冶炼方法分按脱氧程度分半镇静钢(b)镇静钢(Z)特殊镇静钢(TZ)脱氧：在钢水中加入脱氧剂，使之与脱氧：在钢水中加入脱氧剂，使之与FeOFeO反应生成钢渣反应生成钢渣 而被除去的过程。而被除去的过程。2.2.按化学成分分按化学成分分钢中碳钢低合金钢高碳钢低碳钢碳素钢合金钢中合金钢高合金钢C0.25%C=0.25%0.60C0.60合金总含量5%5%10103.3.按用途分按用途分 分为结构钢（碳素结构钢和合金结构钢）、工具钢、分为结构钢（碳素结构钢和合金结构钢）、工具钢、 特殊性能钢（如不锈钢、耐酸钢、耐碱钢、磁钢等特殊性能钢（如不锈钢、耐酸钢、耐碱钢、磁钢等) )。4.4.按质量分按质量分 按按S S和和P P元素含量，分为普通质量钢、优质钢和特殊元素含量，分为普通质量钢、优质钢和特殊质量钢。质量钢。5.5.按生产工艺、机械性能和加工条件分按生产工艺、机械性能和加工条件分 热轧带肋钢筋、热轧光圆钢筋、冷轧带肋钢筋、余热轧带肋钢筋、热轧光圆钢筋、冷轧带肋钢筋、余热处理钢筋、钢丝等。热处理钢筋、钢丝等。 对于桥梁结构用钢材，要求具有较高的强度、良好的对于桥梁结构用钢材，要求具有较高的强度、良好的塑形、韧性和可焊性，所以其所用钢筋是属于碳素结构塑形、韧性和可焊性，所以其所用钢筋是属于碳素结构钢或低合金结构钢。钢或低合金结构钢。二、建筑钢材的技术性质二、建筑钢材的技术性质 强度、塑性、冷弯性能、冲击韧性和硬度等五个方面。强度、塑性、冷弯性能、冲击韧性和硬度等五个方面。1.1.强度强度 用低碳钢在拉伸试验中的用低碳钢在拉伸试验中的应力应力 应变曲线来描述应变曲线来描述 1 1）屈服强度）屈服强度 2 2）抗拉强度）抗拉强度 碳素钢受拉时的应力碳素钢受拉时的应力 应变曲线应变曲线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头部头部工作段低碳钢的拉伸性能低碳钢的拉伸性能万能材料试验机万能材料试验机0钢材拉伸过程的-图OB弹性阶段弹性阶段BC屈服阶段屈服阶段CD强化阶段强化阶段DE颈缩阶段颈缩阶段A0BCB0DCEDFEC上上屈服点C下下屈服点0钢材拉伸弹性阶段示意图AB0弹性阶段p比例极限，比例极限，MPa。pBB弹性极限，弹性极限，MPa。注：由于A、B两点相距较近，一般认为p=B 。0 钢材拉伸屈服阶段示意图AB0C下C上C屈服阶段以下屈服点的应力作以下屈服点的应力作为钢材的屈服强度。为钢材的屈服强度。 屈服强度是结构设计中强度屈服强度是结构设计中强度取值的依据。取值的依据。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极限抗拉强度极限抗拉强度DC0E钢材拉伸颈缩阶段示意图AB0C下C上CDDE颈缩阶段拉伸过程的参数拉伸过程的参数强度指标强度指标屈服强度：屈服强度：抗拉强度：抗拉强度：塑性指标塑性指标伸长率：伸长率：断面收缩率：断面收缩率：硬钢（高碳钢）的拉伸性能硬钢（高碳钢）的拉伸性能硬钢强度高，塑性差，拉硬钢强度高，塑性差，拉伸过程无明显屈服阶段，伸过程无明显屈服阶段，无法直接测定屈服强度。无法直接测定屈服强度。用条件屈服强度用条件屈服强度0.20.2来代来代替屈服强度。替屈服强度。条件屈服点条件屈服点0.20.2 ：使硬钢：使硬钢产生产生0.2%0.2%塑性变形时的应塑性变形时的应力。见左图。力。见左图。0A0.2%aboa总变形。ba弹性变形99.8%。ob塑性变形0.2%。2.2.冲击韧性冲击韧性定义及指标定义及指标指钢材抵抗冲击荷载而不被破坏的能力。其大小用冲指钢材抵抗冲击荷载而不被破坏的能力。其大小用冲击韧性值击韧性值k k表示。表示。k k 越大，则冲击韧性越好。越大，则冲击韧性越好。k k是以试件冲击破坏时缺口处单位面积上所消耗的功是以试件冲击破坏时缺口处单位面积上所消耗的功（J/cmJ/cm2 2）。）。影响因素影响因素硫、磷含量高，含非金属夹杂物，焊接形成裂纹，温硫、磷含量高，含非金属夹杂物，焊接形成裂纹，温度降低等，均会降低冲击韧性。度降低等，均会降低冲击韧性。对于承受冲击荷载和振动荷载部位的钢材，必须考虑对于承受冲击荷载和振动荷载部位的钢材，必须考虑冲击韧性。冲击韧性。3.3.硬度硬度 1 1）定义：）定义：钢材表面局部体积内抵抗更硬物体压入的能力。钢材表面局部体积内抵抗更硬物体压入的能力。 2 2）测定方法：）测定方法：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等3种 常用布氏硬度和洛氏硬度法常用布氏硬度和洛氏硬度法4.4.工艺性能工艺性能1 1）冷弯性能）冷弯性能 指钢材在常温下承受弯曲变形的能力指钢材在常温下承受弯曲变形的能力, ,是建筑钢是建筑钢材的重要工艺性能。材的重要工艺性能。 冷弯试验的指标：弯心直径冷弯试验的指标：弯心直径d d与试件厚度（直径）与试件厚度（直径）a a的比的比值值d/ad/a；弯曲角度（；弯曲角度（9090或或180180）；试样弯曲外表面无肉）；试样弯曲外表面无肉眼可见裂纹则冷弯合格。眼可见裂纹则冷弯合格。 通过冷弯试验，更有助于暴露钢材的某些内在缺陷，它通过冷弯试验，更有助于暴露钢材的某些内在缺陷，它能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。缺陷。 可焊性是指在一定焊接工艺条件下，在焊缝及其附近过热可焊性是指在一定焊接工艺条件下，在焊缝及其附近过热区是否产生裂缝及脆硬影响，焊接后接头强度是否与母体相近区是否产生裂缝及脆硬影响，焊接后接头强度是否与母体相近的性能。的性能。可焊性受化学成分及含量的影响。含碳量高、含硫量高、合可焊性受化学成分及含量的影响。含碳量高、含硫量高、合金元素含量高等，均会降低可焊性。含碳量小于金元素含量高等，均会降低可焊性。含碳量小于0.25%0.25%的非的非合金钢具有良好的可焊性。合金钢具有良好的可焊性。 焊接结构应选择含碳量较低的镇静钢。当采用高碳钢及合金焊接结构应选择含碳量较低的镇静钢。当采用高碳钢及合金钢时，为了改善焊接后的硬脆性，焊接时一般要采用焊前预钢时，为了改善焊接后的硬脆性，焊接时一般要采用焊前预热及焊后热处理等措施。热及焊后热处理等措施。2)2)可焊性可焊性3 3）钢材的冷加工强化和时效）钢材的冷加工强化和时效冷加工强化冷加工强化冷加工强化是钢材在常温下，冷加工强化是钢材在常温下，以超过其屈服点但不超过抗以超过其屈服点但不超过抗拉强度的应力对其进行的加拉强度的应力对其进行的加工。工。建筑钢材常用的冷加工有冷建筑钢材常用的冷加工有冷拉、冷拔、冷轧等。拉、冷拔、冷轧等。对钢材进行冷加工的目的，对钢材进行冷加工的目的，主要是利用时效提高强度，主要是利用时效提高强度，利用塑性节约钢材，同时也利用塑性节约钢材，同时也达到调直和除锈的目的。达到调直和除锈的目的。 时效时效冷加工后的钢材随时间的延长，其强度、硬度提高，冷加工后的钢材随时间的延长，其强度、硬度提高，而塑性、冲击韧性降低的现象称为时效。而塑性、冲击韧性降低的现象称为时效。时效处理分为自然时效和人工时效两种。时效处理分为自然时效和人工时效两种。自然时效是将其冷加工后，在常温下放置自然时效是将其冷加工后，在常温下放置151520d20d；人工时效是将冷加工后的钢材加热至人工时效是将冷加工后的钢材加热至100100200200保保持持2h2h以上。以上。经过时效处理后的钢材，其屈服强度、抗拉强度及硬经过时效处理后的钢材，其屈服强度、抗拉强度及硬度都将提高，而塑性和韧性降低。度都将提高，而塑性和韧性降低。 三、桥梁建筑用钢材及其制品三、桥梁建筑用钢材及其制品常见钢材的钢种及牌号常见钢材的钢种及牌号1.碳素结构钢（非合金钢）碳素结构钢（非合金钢）牌号表示法牌号表示法由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号等四个部分按顺序组成；脱氧方法符号等四个部分按顺序组成；如：如：Q235Q235AFAF表示为屈服强度不小于表示为屈服强度不小于235MPa235MPa的的A A级沸腾级沸腾钢。钢。 牌号牌号共有共有Q195Q195、Q215Q215、Q235Q235、Q255Q255、Q275Q275五个牌号。五个牌号。技术要求技术要求化学成分、力学性能、冷弯性能应符合化学成分、力学性能、冷弯性能应符合GB700GB700规定。规定。应用应用Q195Q195、Q215Q215，含碳量低，强度低，塑性、韧性、加工性，含碳量低，强度低，塑性、韧性、加工性能和可焊性好，主要用于轧制薄板和盘条、制造铆钉、能和可焊性好，主要用于轧制薄板和盘条、制造铆钉、地脚螺栓等。地脚螺栓等。Q235Q235，含碳适中，综合性能好，强度、塑性和焊接等性，含碳适中，综合性能好，强度、塑性和焊接等性能得到很好配合，用途最广泛。常轧制成盘条或钢筋，能得到很好配合，用途最广泛。常轧制成盘条或钢筋，以及圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢、槽钢等型钢，以及圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢、槽钢等型钢，广泛地应用于建筑工程中。广泛地应用于建筑工程中。Q255Q255、Q275Q275，强度、硬度较高，耐磨性较好，塑性和可，强度、硬度较高，耐磨性较好，塑性和可焊性能有所降低。主要用作铆接与螺栓连接的结构及加焊性能有所降低。主要用作铆接与螺栓连接的结构及加工机械零件。工机械零件。2.2.低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢 是在碳素钢的的基础上加入小于总量是在碳素钢的的基础上加入小于总量5%5%的合金元素的合金元素牌号表示方法牌号表示方法由代表屈服点的拼音字母（由代表屈服点的拼音字母（Q Q）、屈服点数值、质量等）、屈服点数值、质量等级符号（级符号（A A、B B、C C、D D、E E）三部分按顺序组成。）三部分按顺序组成。如如Q345AQ345A表示屈服点不小于表示屈服点不小于345MPa345MPa的的A A级钢。级钢。 牌号牌号共有共有Q295Q295、Q345Q345、Q390Q390、Q420Q420、Q460Q460五个牌号。五个牌号。技术要求技术要求其化学成分、力学性能、冷弯性能应符合其化学成分、力学性能、冷弯性能应符合GB/T1591 GB/T1591 的的规定规定应用应用Q295Q295，钢中只含有极少量合金元素，强度不高，但有，钢中只含有极少量合金元素，强度不高，但有良好的塑性、冷弯、焊接及耐蚀性能。主要用于建筑良好的塑性、冷弯、焊接及耐蚀性能。主要用于建筑工程中对强度要求不高的一般工程结构。工程中对强度要求不高的一般工程结构。Q345Q345、Q390Q390，综合力学性能好，焊接性能、冷热加工，综合力学性能好，焊接性能、冷热加工性能和耐蚀性能均好，性能和耐蚀性能均好，C C、D D、E E级钢具有良好的低温韧级钢具有良好的低温韧性。主要用于承受较高荷载的焊接结构。性。主要用于承受较高荷载的焊接结构。Q420Q420、Q460Q460，强度高，特别是在热处理后有较高的综，强度高，特别是在热处理后有较高的综合力学性能。主要用于大型工程结构及要求强度高、合力学性能。主要用于大型工程结构及要求强度高、荷载大的轻型结构。荷载大的轻型结构。 钢 筋 1.1.热轧钢筋热轧钢筋生产生产采用钢锭经加热轧制采用钢锭经加热轧制 自然冷却而成。自然冷却而成。分类分类钢筋混凝土用热轧钢筋分为钢筋混凝土用热轧钢筋分为 光圆钢筋和带肋钢筋两种。光圆钢筋和带肋钢筋两种。牌号牌号热轧直条光圆钢筋热轧直条光圆钢筋 ：HPB235HPB235热轧带肋钢筋：热轧带肋钢筋：HRB335HRB335、HRB400HRB400、HRB500 HRB500 数字表示其屈服强度的最小值。数字表示其屈服强度的最小值。 H H、R R、B B分别为热轧分别为热轧（HotrollingHotrolling）、带肋）、带肋（RibbedRibbed）、钢筋（）、钢筋（BarsBars）三个词英文首位字母。三个词英文首位字母。 月牙肋钢筋月牙肋钢筋2.2.冷轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋 生产生产冷轧带肋钢筋由热轧圆盘条经冷轧或冷拔减径后，在冷轧带肋钢筋由热轧圆盘条经冷轧或冷拔减径后，在表面冷轧成两面或三面有肋的钢筋。钢筋冷轧后允许表面冷轧成两面或三面有肋的钢筋。钢筋冷轧后允许进行低温回火处理。进行低温回火处理。牌号牌号按抗拉强度分为按抗拉强度分为CRB550CRB550、CRB650CRB650、CRB800CRB800、CRB970CRB970、共四个牌号，数字表示钢筋抗拉强度的最小值。共四个牌号，数字表示钢筋抗拉强度的最小值。 规格规格直径范围为直径范围为4 412mm12mm，推荐的公称直径为，推荐的公称直径为5 5、6 6、7 7、8 8、9 9、10mm 10mm 力学性能和工艺性能力学性能和工艺性能应符合应符合GB13788GB13788的相关规定的相关规定 。应用应用冷轧带肋钢筋用于非预应力构件，与热轧钢筋相比，冷轧带肋钢筋用于非预应力构件，与热轧钢筋相比，强度提高强度提高17%17%左右，可节约钢材左右，可节约钢材30%30%左右；左右；用于预应力构件，与低碳冷拔钢丝比，伸长率高，钢用于预应力构件，与低碳冷拔钢丝比，伸长率高，钢筋与混凝土之间的粘结力较大，适用于中、小预应力筋与混凝土之间的粘结力较大，适用于中、小预应力混凝土结构构件，也适用于焊接钢筋网。混凝土结构构件，也适用于焊接钢筋网。 3.3.热处理钢筋热处理钢筋 概述概述热处理钢筋是经过淬火和热处理钢筋是经过淬火和回火调质处理的螺纹钢筋。回火调质处理的螺纹钢筋。分有纵肋和无纵肋两种，分有纵肋和无纵肋两种，其外形分别见右图。代号其外形分别见右图。代号为为RB150RB150。规格规格公称直径公称直径6 6、8.28.2、10mm10mm。牌号牌号 有有40Si2Mn40Si2Mn、48Si2Mn48Si2Mn和和45Si2Cr45Si2Cr三个三个 。有纵肋无纵肋力学性能力学性能 见规范规定，书中表见规范规定，书中表7-57-5特点及应用特点及应用热处理钢筋具有很高的强度外，还具有较好的塑热处理钢筋具有很高的强度外，还具有较好的塑性和韧性，特别适合于预应力构件。性和韧性，特别适合于预应力构件。但其对应力腐蚀及缺陷敏感性强，应防止产生锈但其对应力腐蚀及缺陷敏感性强，应防止产生锈蚀及刻痕等现象。热处理钢筋不适用于焊接和点蚀及刻痕等现象。热处理钢筋不适用于焊接和点焊的钢筋焊的钢筋 。钢丝及钢绞线 4.4.钢丝钢丝生产生产以优质碳素结构钢盘条为原料，经淬火、酸洗、冷拉以优质碳素结构钢盘条为原料，经淬火、酸洗、冷拉制成的用作预应力混凝土骨架的钢丝。制成的用作预应力混凝土骨架的钢丝。 分类分类按加工状态分为冷拉钢丝和消除应力钢丝两种；按加工状态分为冷拉钢丝和消除应力钢丝两种；按外形分为光圆钢丝（代号为按外形分为光圆钢丝（代号为P P）、刻痕钢丝（代号为）、刻痕钢丝（代号为I I）和螺旋肋钢丝（代号为）和螺旋肋钢丝（代号为H H）三种。）三种。力学性能力学性能应符合相应标准规定。应符合相应标准规定。钢丝主要用作桥梁、吊车梁、电杆、楼板、大口径管钢丝主要用作桥梁、吊车梁、电杆、楼板、大口径管道等预应力混凝土构件中的预应力筋道等预应力混凝土构件中的预应力筋 。5.5.钢绞线钢绞线生产生产: :由多根圆形断面钢丝捻制而成。由多根圆形断面钢丝捻制而成。规格规格标号应包含：预应力钢绞线，结构代号，公称直径，强标号应包含：预应力钢绞线，结构代号，公称直径，强度级别，标准号。度级别，标准号。eg:eg:1 17-15.20-1860-GB/T 5224-2003特点及应用特点及应用钢绞线与其他配筋材料相比，具有强度高、柔性好、质钢绞线与其他配筋材料相比，具有强度高、柔性好、质量稳定、成盘供应不需接头等优点。量稳定、成盘供应不需接头等优点。适用于作大型建筑、公路或铁路桥梁、吊车梁等大跨度适用于作大型建筑、公路或铁路桥梁、吊车梁等大跨度预应力混凝土构件的预应力钢筋，广泛地应用于大跨度、预应力混凝土构件的预应力钢筋，广泛地应用于大跨度、重荷载的结构工程中。重荷载的结构工程中。 四、钢材的锈蚀及其防治四、钢材的锈蚀及其防治1 1钢材的腐蚀钢材的腐蚀 2 2腐蚀的防止腐蚀的防止保护膜法保护膜法利用保护膜使金属与周围介质隔离从而避免或利用保护膜使金属与周围介质隔离从而避免或减缓外界腐蚀性介质对钢材的破坏作用。如镀锌、锡等，是减缓外界腐蚀性介质对钢材的破坏作用。如镀锌、锡等，是常用的防腐蚀方法。常用的防腐蚀方法。电化学保护法电化学保护法 合金化法合金化法制成合金钢，在钢中加入能提高抗腐蚀能力的制成合金钢，在钢中加入能提高抗腐蚀能力的 合金元素，可以显著地提高抗锈蚀能力。合金元素，可以显著地提高抗锈蚀能力。1.1.经过冷拉后的钢筋随着时间的增长，屈服强度经过冷拉后的钢筋随着时间的增长，屈服强度 ，塑，塑性性 。2.2.碳素钢按含碳量的多少分为碳素钢按含碳量的多少分为 ， ， 。3.3.钢按化学成分的不同可分为钢按化学成分的不同可分为 和和 。4.4.碳素结构钢随牌号增大，屈服点和抗拉强度随之碳素结构钢随牌号增大，屈服点和抗拉强度随之 ，但，但拉伸率随之拉伸率随之 。5.5.（ ）Q195Q195钢比钢比Q235Q235钢强度与硬度小，但塑性好。钢强度与硬度小，但塑性好。6.6.（ ）钢材的屈强比愈大，延缓结构损坏过程的潜力愈小。）钢材的屈强比愈大，延缓结构损坏过程的潜力愈小。课堂训练课堂训练1.1.热轧带肋钢筋的代号为（热轧带肋钢筋的代号为（ ）。）。A.CRB B.CPB C.HRB D.HPBA.CRB B.CPB C.HRB D.HPB2.Q215AF2.Q215AF中，中，A A表示钢材的（表示钢材的（ ）A.A.屈服强度屈服强度 B.B.质量等级质量等级 C.C.脱氧程度脱氧程度 D.D.抗拉强度抗拉强度3.3.含碳量为含碳量为0.5%0.5%的碳素钢为（的碳素钢为（ ）A.A.高碳钢高碳钢 B.B.中碳钢中碳钢 C.C.低碳钢低碳钢 D.D.特殊钢特殊钢4.4.中碳钢和高碳钢通常以残余变形为（中碳钢和高碳钢通常以残余变形为（ ）的应力作为）的应力作为 屈服强度。屈服强度。A.0.1% B.0.2% C.0.5% D.0.8%A.0.1% B.0.2% C.0.5% D.0.8%5.5.钢材的设计强度为（钢材的设计强度为（ ）。）。A.A.弹性极限弹性极限 B.B.屈服强度屈服强度 C.C.抗压强抗压强 D.D.抗拉极限抗拉极限