第9章建筑金屬材料

主要介紹建筑與建筑裝飾工程中廣泛應(yīng)用的鋼、鋁、銅及其合金材料。

本章提要本章內(nèi)容9.1建筑鋼材9.2建筑裝飾鋼材及其制品9.3建筑用鋁和鋁合金制品4.4銅及銅合金9.1建筑鋼材鋼理論上，把凡是含碳量小于2%，含雜質(zhì)比較少的鐵碳合金稱(chēng)為鋼。含碳量超過(guò)2%，稱(chēng)為生鐵；含碳量小于0.08%，稱(chēng)為工業(yè)純鐵。鋼的特點(diǎn)具有強(qiáng)度高，塑性好，具有良好的韌性；工藝性能良好，易于加工；鋼材易銹蝕、耐火性差。9.119.1.1建筑鋼材的主要品種1.型鋼簡(jiǎn)單截面型鋼：圓鋼、方鋼、六角鋼、八角鋼等；復(fù)雜截面型鋼：工字鋼、角鋼、槽鋼、鋼軌等。2.線材如鋼筋、鋼絲等。3.管材無(wú)縫鋼管、焊接鋼管等。4.板材光面鋼板、花紋鋼板、彩色涂層鋼板等。壓型彩鋼板造假鋼材9.1.2鋼的冶煉方法簡(jiǎn)介按照煉鋼爐的種類(lèi)，煉鋼方法可分為：1.空氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法一般煉制普通碳素鋼。2.氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法煉制優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金鋼。3.平爐煉鋼法用來(lái)煉制優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼或有特殊要求的專(zhuān)用鋼。4.電爐煉鋼法白口鐵液態(tài)生鐵吹入空氣或氧氣鋼澆注成鋼錠脫氧熔融9.1.3鋼的分類(lèi)1.按冶煉方法分2.按質(zhì)量分按S和P元素含量，分為普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和特殊質(zhì)量鋼。鋼轉(zhuǎn)爐鋼沸騰鋼(F)電爐鋼平爐鋼按冶煉方法分按脫氧程度分半鎮(zhèn)靜鋼(b)鎮(zhèn)靜鋼(Z或空位)特殊鎮(zhèn)靜鋼按爐襯材料分為酸性鋼和堿性鋼澆鑄鋼錠煉鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼煉鋼筋煉鋼板3.按化學(xué)成分分4.按用途分分為建筑鋼、結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼（如不銹鋼、耐酸鋼、耐堿鋼、磁鋼等。鋼中碳鋼低合金鋼高碳鋼低碳鋼碳素鋼合金鋼中合金鋼高合金鋼C＜0.25%C=0.25%～0.60％C＞0.60％合金總含量＜5%5%～10％＞10％9.1.4建筑鋼材的主要性能標(biāo)準(zhǔn)試件按照一定的要求，對(duì)表面進(jìn)行車(chē)削加工后的試件。l0

A0d0l非標(biāo)準(zhǔn)試件不經(jīng)過(guò)加工，直接在線材上切取的試件。頭部頭部工作段9.1.4.1拉伸性能一、低碳鋼的拉伸性能σε0鋼材拉伸過(guò)程的σ-ε圖OA—彈性階段AB—屈服階段BC強(qiáng)化階段CD—頸縮階段A0B0CDFB上上屈服點(diǎn)B下下屈服點(diǎn)以下屈服點(diǎn)的應(yīng)力作為鋼材的屈服強(qiáng)度。（1）拉伸試驗(yàn)過(guò)程σε0鋼材拉伸彈性階段示意圖A0彈性階段σpσBσB—彈性極限，MPa。σε0

鋼材拉伸屈服階段示意圖A0B下B上BB下B上B屈服階段放大后σε0

鋼材拉伸強(qiáng)化階段示意圖A0B下B上BC強(qiáng)化階段σbσb——抗拉強(qiáng)度或強(qiáng)度極限。σε0D鋼材拉伸頸縮階段示意圖A0B下C上BCCD——頸縮階段（2）拉伸過(guò)程的參數(shù)強(qiáng)度指標(biāo)屈服強(qiáng)度：抗拉強(qiáng)度：塑性指標(biāo)伸長(zhǎng)率：二、沖擊韌性定義及指標(biāo)指鋼材抵抗沖擊荷載而不被破壞的能力。其大小用沖擊韌性值αk表示。αk越大，則沖擊韌性越好。αk是以試件沖擊破壞時(shí)缺口處單位面積上所消耗的功（J/cm2）。影響因素硫、磷含量高，存在化學(xué)偏析，含非金屬夾雜物，焊接形成裂紋，溫度降低等，均會(huì)降低沖擊韌性。對(duì)于承受沖擊荷載和振動(dòng)荷載部位的鋼材，必須考慮沖擊韌性。三、工藝性能1.冷彎性能指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力。

冷彎試驗(yàn)的指標(biāo)：彎心直徑d與試件厚度（直徑）a的比值d/a；彎曲角度（90°或180°）；試樣彎曲外表面無(wú)肉眼可見(jiàn)裂紋則冷彎合格。通過(guò)冷彎試驗(yàn)，更有助于暴露鋼材的某些內(nèi)在缺陷，它能揭示鋼材是否存在內(nèi)部組織不均勻、內(nèi)應(yīng)力和夾雜物等缺陷。2.可焊性可焊性是指在一定焊接工藝條件下，在焊縫及其附近過(guò)熱區(qū)是否產(chǎn)生裂縫及脆硬影響，焊接后接頭強(qiáng)度是否與母體相近的性能?？珊感允芑瘜W(xué)成分及含量的影響。含碳量高、含硫量高、合金元素含量高等，均會(huì)降低可焊性。含碳量小于0.25%的非合金鋼具有良好的可焊性。焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)選擇含碳量較低的氧氣轉(zhuǎn)爐或平爐的鎮(zhèn)靜鋼。當(dāng)采用高碳鋼及合金鋼時(shí)，為了改善焊接后的硬脆性，焊接時(shí)一般要采用焊前預(yù)熱及焊后熱處理等措施。9.1.5建筑鋼材的鋼種及牌號(hào)9.1.5.1碳素結(jié)構(gòu)鋼（非合金鋼）1.牌號(hào)表示法由代表屈服點(diǎn)的字母、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法符號(hào)等四個(gè)部分按順序組成；如：Q235－AF表示為屈服點(diǎn)不小于235MPa的A級(jí)沸騰鋼。2.牌號(hào)共有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五個(gè)牌號(hào)。3.技術(shù)要求：化學(xué)成分、力學(xué)性能、冷彎性能應(yīng)符合GB700規(guī)定。4.應(yīng)用Q195、Q215，含碳量低，強(qiáng)度低，塑性、韌性、加工性能和可焊性好，主要用于軋制薄板和盤(pán)條、制造鉚釘、地腳螺栓等。Q235，含碳適中，綜合性能好，強(qiáng)度、塑性和焊接等性能得到很好配合，用途最廣泛。常軋制成盤(pán)條或鋼筋，以及圓鋼、方鋼、扁鋼、角鋼、工字鋼、槽鋼等型鋼，廣泛地應(yīng)用于建筑工程中。Q255、Q275，強(qiáng)度、硬度較高，耐磨性較好，塑性和可焊性能有所降低。主要用作鉚接與螺栓連接的結(jié)構(gòu)及加工機(jī)械零件。9.1.5.2低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼

1.牌號(hào)表示方法由代表屈服點(diǎn)的拼音字母（Q）、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)（A、B、C、D、E）三部分按順序組成。如Q345A表示屈服點(diǎn)不小于345MPa的A級(jí)鋼。2.牌號(hào)共有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五個(gè)牌號(hào)。3.技術(shù)要求：其化學(xué)成分、力學(xué)性能、冷彎性能應(yīng)符合GB/T1591的規(guī)定4.應(yīng)用Q295，鋼中只含有極少量合金元素，強(qiáng)度不高，但有良好的塑性、冷彎、焊接及耐蝕性能。主要用于建筑工程中對(duì)強(qiáng)度要求不高的一般工程結(jié)構(gòu)。Q345、Q390，綜合力學(xué)性能好，焊接性能、冷熱加工性能和耐蝕性能均好，C、D、E級(jí)鋼具有良好的低溫韌性。主要用于承受較高荷載的焊接結(jié)構(gòu)。Q420、Q460，強(qiáng)度高，特別是在熱處理后有較高的綜合力學(xué)性能。主要用于大型工程結(jié)構(gòu)及要求強(qiáng)度高、荷載大的輕型結(jié)構(gòu)。9.1.5.3常用建筑鋼材

1.熱軋鋼筋強(qiáng)度等級(jí)鋼筋級(jí)別外形產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)性能指標(biāo)HPB235Ⅰ光圓《鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋》（GB13013-91）Σs（或σp0.2)

、σb

、δ5、冷彎試驗(yàn)；HRB335Ⅱ帶肋《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》（GB1499-1998）HRB400ⅢRRB400Ⅳ

光圓鋼筋帶肋鋼筋2.冷軋帶肋鋼筋熱軋圓盤(pán)條經(jīng)冷軋或冷拔減徑后，在其表面冷軋成二面或三面有橫肋的鋼筋。牌號(hào)：CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170；力學(xué)性能指標(biāo)：σb

、δ5

或δ10

、彎曲試驗(yàn)或反復(fù)彎曲試驗(yàn)次數(shù)、松弛率；應(yīng)用：

CRB550為普通混凝土用鋼筋，其它牌號(hào)為預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼筋。——《冷軋帶肋鋼筋》（GB/T13788-2000）

3.預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋由熱軋螺紋鋼筋經(jīng)淬火和回火等調(diào)質(zhì)處理制成；以盤(pán)條供應(yīng)，開(kāi)盤(pán)后自然伸直；規(guī)格：6mm、8.2mm、10mm。牌號(hào)：40Si2Mn、48Si2Mn、45Si2Cr；代號(hào)：RB150；力學(xué)性能指標(biāo)：σp0.2

、σb

、δ10

、松弛率。應(yīng)用：預(yù)應(yīng)力混凝土梁板和軌枕，不能焊接與點(diǎn)焊?！额A(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋》（GB4463-84）

4.預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲和鋼絞線優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼盤(pán)條，經(jīng)酸洗、拔絲模或軋輥冷加工或經(jīng)消除應(yīng)力等工藝制成的高強(qiáng)度鋼絲；按加工狀態(tài)分類(lèi)：冷拉鋼絲（WCD）、低松弛鋼絲（WLR）和普通松弛鋼絲（WNR）；按外形分類(lèi)：光圓鋼絲（P）、螺旋肋鋼絲（H）和刻痕鋼絲（I）。冷拉鋼絲的力學(xué)性能指標(biāo)：

σp0.2

、σb

、δgt

、彎曲次數(shù)、ψ、扭轉(zhuǎn)次數(shù)、松弛率。低松弛鋼絲（WLR）和普通松弛鋼絲（WNR）的力學(xué)性能指標(biāo)：σp0.2

、σb

、δgt

、彎曲次數(shù)、ψ、松弛性能。1.預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲——《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲》（GB/T7144-2000）2.預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線一般由2根、3根或7根直徑為2.5mm～6.0mm的高強(qiáng)度鋼絲經(jīng)絞埝和消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理而制成；產(chǎn)品性能指標(biāo)：抗拉強(qiáng)度Rm

、最大力Fm

、Fp0.2、δgt

、松弛性能。應(yīng)用：強(qiáng)度高、塑性好、易于錨固，多用于大跨度、重荷載的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)?！额A(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》（GB/T5224-2003）

（1）型鋼常用的棒材有六角鋼、八角鋼、扁鋼、圓鋼和方鋼。六角鋼、八角鋼：規(guī)格以“對(duì)邊距離”表示。建筑鋼結(jié)構(gòu)的螺栓用此種鋼作為坯材。熱軋扁鋼：規(guī)格以“厚度×寬度”表示。建筑上，扁鋼常用于房架構(gòu)件、扶梯、橋梁、柵欄H型鋼工字鋼

槽鋼角鋼

2.冷彎薄壁型鋼采用2～6mm薄鋼板冷彎或模壓而成；空心型鋼。方形、矩形；開(kāi)口薄壁型鋼。角鋼、槽鋼、Z型鋼等。矩形管方形管Z型鋼

9.2建筑裝飾用鋼材及其制品

不銹鋼是以鉻元素為主要元素的合金鋼，通常是指含鉻12%的具有耐腐蝕性能的鐵基合金。鉻含量越高，鋼的抗腐蝕性越好。（1）不銹鋼的耐腐蝕原理

9.2.1建筑裝飾用不銹鋼及其制品9.2.1.1不銹鋼9.2建筑裝飾用鋼材及其制品（2）鋼管鋼結(jié)構(gòu)中常用熱軋無(wú)縫鋼管和焊接鋼管。鋼管在相同截面積下剛度較大，是中心受壓桿件的理想截面；流線型的表面使其承受風(fēng)壓小，因此用于高聳結(jié)構(gòu)十分有利。建筑結(jié)構(gòu)上鋼管多用作桁架、塔桅等構(gòu)件，也可用作鋼管混凝土。第2章建筑金屬材料>>2.5土木工程常用金屬材料的性質(zhì)及應(yīng)用3.棒材、鋼管和板材

（3）板材鋼板材包括鋼板、花紋鋼板、建筑用壓型鋼板和彩色涂層鋼板等。壓型鋼板（2）不銹鋼的分類(lèi)按其化學(xué)成分可分為鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和高錳低鉻不銹鋼等幾類(lèi)。按不同耐腐蝕特點(diǎn)，又可分為普通不銹鋼(簡(jiǎn)稱(chēng)不銹鋼)和耐酸鋼兩類(lèi)。（3）不銹鋼的鋼號(hào)和性能

鋼號(hào)用一位數(shù)字表示平均含碳量，以千分之幾計(jì)，小于千分之一的用“0”表示，后面是主要合金元素符號(hào)及其平均含量，如2Cr13Mn9Ni4表示含碳量為0.2%，平均含鉻、錳、鎳依次為13%、9%、4%。不銹鋼的分類(lèi)、化學(xué)成分和機(jī)械性能見(jiàn)表8.1。表8.1不銹鋼的分類(lèi)、化學(xué)成分和機(jī)械性能（GB4360—84）名稱(chēng)化學(xué)成分淬硬性耐腐蝕性加工性可焊性磁性CrNiC馬氏體系11~15_<0.12有可可不可有鐵素體系16~27_<0.35無(wú)佳尚佳尚可有奧氏體系16>7<0.25無(wú)優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)

（1）不銹鋼薄板不銹鋼薄板包括：光面或鏡面不銹鋼、霧面板、絲面板、腐蝕雕刻板、凹凸板和半球型板。

（2）不銹鋼管材不銹鋼管材的產(chǎn)品包括平管、花管、方管、圓管、圓管兩端斜管、方管兩端斜管、彩色管及半球板管。

（3）不銹鋼角材與槽材包括等邊不銹鋼角材、等邊不銹鋼槽材、不等邊不銹鋼槽材。9.2.1.2不銹鋼裝飾制品

彩色不銹鋼板系在不銹鋼板上進(jìn)行技術(shù)性和藝術(shù)性的著色處理，使其表面成為具有各種絢麗色彩的不銹鋼裝飾板。彩色不銹鋼板具有抗腐蝕性強(qiáng)、較高的機(jī)械性能、彩色面層經(jīng)久不褪色、色澤隨光照角度不同會(huì)產(chǎn)生色調(diào)變幻等特點(diǎn)。彩色不銹鋼板的規(guī)格及廠家見(jiàn)表8.2。彩色不銹鋼板可用作廳堂墻板、天花板、電梯廂板、車(chē)廂板、建筑裝潢、招牌等裝飾之用9.2.1.3彩色不銹鋼裝飾制品表8.2彩色不銹鋼板規(guī)格長(zhǎng)×寬（mm×mm）厚度（mm）生產(chǎn)廠家0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.82000×1000、1000×500可按需要尺寸加工廣東順德龍溪裝飾材料廠、北京博達(dá)技術(shù)研究所、湖南衡陽(yáng)鋁制品總廠

鋼板涂層可分有機(jī)涂層、無(wú)機(jī)涂層和復(fù)合涂層三種，以有機(jī)涂層鋼板發(fā)展最快。有機(jī)涂層可以配制各種不同色彩和花紋，故稱(chēng)之為彩色涂層鋼板。彩色涂層鋼板的原板通常為熱軋鋼板和鍍鋅鋼板，最常用的有機(jī)涂層為聚氯乙烯、聚丙烯酸酯、環(huán)氧樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂等。涂層與鋼板的結(jié)合采用薄膜層壓法和涂料涂覆法兩種。8.2.2彩色涂層鋼板根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，彩色涂層鋼板大致可分為以下幾種：

(1)涂裝鋼板

(2)PVC鋼板

(3)隔熱涂裝鋼板

(4)高耐久性涂層鋼板

彩色涂層鋼板的性能如下：

(1)耐污染性

(2)耐熱性

(3)耐低溫性

(4)耐沸水性

表8.3為彩色涂層鋼板及鋼帶的分類(lèi)及代號(hào)；表8.4為彩色涂層鋼板及鋼帶尺寸；表8.5為彩色涂層鋼板及鋼帶性能。表8.3彩色涂層鋼板及鋼帶的分類(lèi)和代號(hào)分類(lèi)方法類(lèi)別代號(hào)按用途分建筑外用JW建筑內(nèi)用JN家用電器JD按表面狀態(tài)分內(nèi)用丙烯酸TC塑料溶膠YH有溶膠YaH按涂料種類(lèi)分外用聚脂WZ內(nèi)用聚脂NZ硅改性聚酯GZ外用丙烯酸WB分類(lèi)方法類(lèi)別代號(hào)按表面狀態(tài)分內(nèi)用丙烯酸NR塑料溶膠SJ有溶膠YJ按基材類(lèi)別分低碳鋼冷軋鋼帶DL小鋅花平整鋼帶XP大鋅花平整鋼帶DP鐵鋅合金鋼帶XT電鍍鋅鋼帶DX表8.4彩色涂層鋼板及鋼帶尺寸名稱(chēng)厚度（mm）寬度（mm）鋼板長(zhǎng)度（mm）尺寸0.3～2.0700～1550500～4000

建筑用壓型鋼板是指冷軋板、鍍鋅板、彩色涂層板等不同類(lèi)別的薄鋼板，經(jīng)輥壓、冷彎其截面可呈V形、U形、梯形或類(lèi)似這幾種形狀的波形壓型板。

壓型板共有27種不同的型號(hào)。

壓型板(YX)的型號(hào)順序以波高、波距、有效覆蓋寬度來(lái)表示，如YX38－175－700表示波高38mm、波距175mm、有效覆蓋寬度為700mm的壓型板。9.2.3建筑用壓型鋼板

圖8.1是幾種壓型鋼板的板型。壓型鋼板具有質(zhì)量輕(板厚0.5～1.2mm)、波紋平直堅(jiān)挺、色彩鮮艷豐富、造型美觀大方、耐久性強(qiáng)(涂敷耐腐蝕涂層)、抗震性高、加工簡(jiǎn)單、施工方便等特點(diǎn)，廣泛用于工業(yè)與民用建筑及公共建筑的內(nèi)外墻面、屋面、吊頂?shù)鹊难b飾以及輕質(zhì)夾心板材的面板等。圖8.1建筑用壓型鋼板的板型所謂龍骨是指罩面板裝飾中的骨架材料。罩面板裝飾包括室內(nèi)廂墻、廂斷、吊頂。龍骨按用途分為隔墻龍骨及吊頂龍骨。隔墻龍骨一般作為室內(nèi)隔斷墻骨架。吊頂龍骨用作室內(nèi)吊頂骨架。它具有自重輕、剛度大、防火、抗震性能好、加工安裝簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，適用于工業(yè)與民用建筑等室內(nèi)隔墻和吊頂所用的骨架。9.2.4建筑用輕鋼龍骨

墻體龍骨構(gòu)造如圖8.2所示，橫龍骨是指墻體和建筑結(jié)構(gòu)的連接構(gòu)件，豎龍骨是指墻體的主要受力構(gòu)件，通貫龍骨是指豎龍骨的中間連接構(gòu)件；吊頂龍骨構(gòu)造如圖8.3所示。(1)產(chǎn)品規(guī)格系列輕鋼龍骨按斷面的寬度劃分規(guī)格。墻體龍骨主要規(guī)格分為Q50、Q75、Q100；吊頂龍骨按承載龍骨的規(guī)格分為D38、D45、D50、D60。圖8.2墻體龍骨安裝示意圖圖8.3吊頂龍骨示意圖(2)技術(shù)要求①外觀質(zhì)量外形平整，棱角清晰，切口不允許有影響使用的毛刺和變形。②表面防銹表面應(yīng)鍍鋅防銹，鍍鋅層不許有起皮、起瘤、脫落等缺陷。對(duì)于腐蝕、損傷、黑斑、麻點(diǎn)等缺陷，按規(guī)定方法檢測(cè)，應(yīng)符合表8.6的規(guī)定。表8.6輕鋼龍骨的外觀質(zhì)量（GB11981—89）

缺陷種類(lèi)優(yōu)等品一等品、合格品腐蝕、損傷、黑斑、麻點(diǎn)不允許無(wú)較嚴(yán)重的腐蝕、損傷、麻點(diǎn)，面積不大于1cm2的黑斑每米長(zhǎng)度內(nèi)不多于5處

③形狀和尺寸要求龍骨的斷面形狀見(jiàn)圖8.4。其尺寸偏差應(yīng)符合GB11981—89中有關(guān)規(guī)定。④力學(xué)性能墻體及吊頂龍骨組件的力學(xué)性能應(yīng)符合表8.7的要求。圖8.4龍骨斷面形狀示意圖表8.7輕鋼龍骨組件的力學(xué)性能

類(lèi)別項(xiàng)目要求吊頂靜載試驗(yàn)截面龍骨最大撓度不大于10.0mm殘余變形量不大于2.0mm承載龍骨最大撓度不大于5.0mm殘余變形量不大于2.0mm隔斷抗沖擊試驗(yàn)最大殘余變形量不大于10.0mm，龍骨不得有明顯變形靜載試驗(yàn)最大殘余變形量不大于2.0mm(3)輕鋼龍骨的性質(zhì)與應(yīng)用輕鋼龍骨防火性能好、剛度大、通用性強(qiáng)，可裝配化施工，適應(yīng)多種板材的安裝。多用于防火要求高的室內(nèi)裝飾和隔斷面積大的室內(nèi)墻。9.5.4鋁合金

純鋁在建筑上的應(yīng)用較少，可加工成鋁粉，用于加氣混凝土的發(fā)氣。也可作為防腐涂料用于鑄鐵、鋼材等的防腐。9.3建筑用鋁和鋁合金制品為提高鋁的強(qiáng)度，在鋁中可加入錳、鎂、銅、硅、鋅等制成各種鋁合金，鋁合金可被加工成各種鋁合金門(mén)窗、龍骨、壓型板、花紋板、管材、型材、棒材等。9.3建筑用鋁和鋁合金制品鋁合金板

鋁在空氣中易生成一層致密、堅(jiān)固的氧化鋁(Al2O3)薄膜。鋁具有良好的可塑性（伸展率可達(dá)50%），可加工成管材、板材、薄壁空腹型材，還可壓延成極薄的鋁箔，并具有極高的光、熱反射比。

在鋁中添加鎂、錳、銅、硅、鋅等合金元素形成的鋁基合金稱(chēng)為鋁合金。鋁合金既保持了鋁質(zhì)量輕的特性，同時(shí)，機(jī)械性能明顯提高，是典型的輕質(zhì)高強(qiáng)材料，同時(shí)其耐腐蝕性和低溫變脆性得到較大改善。鋁合金的主要缺點(diǎn)是彈性模量小、熱膨脹系數(shù)大、耐熱性低、焊接需采用惰性氣體保護(hù)焊等焊接新技術(shù)。9.3.1.2鋁合金及其特性

鋁合金按用處分為三個(gè)方面：一類(lèi)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，作為受力構(gòu)件，如輕質(zhì)復(fù)合隔墻中的龍骨、吊頂中的主龍骨等；二類(lèi)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，主要作為窗、門(mén)、管、蓋、殼等；三類(lèi)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，主要作裝飾和絕熱材料。鋁合金可以按合金元素分為二元和三元合金。9.3.2鋁合金的分類(lèi)、牌號(hào)及性質(zhì)8.3.2.1鋁合金的分類(lèi)

根據(jù)成分和工藝的特點(diǎn)，鋁合金可分為形變鋁合金(或稱(chēng)為壓力加工鋁合金)和鑄造鋁合金兩大類(lèi)。

形變鋁合金又根據(jù)熱處理對(duì)其強(qiáng)度影響的不同分為兩種：熱處理非強(qiáng)化型和熱處理強(qiáng)化型。（1）形變鋁合金這類(lèi)鋁合金是通過(guò)沖壓、彎曲、輥軋等壓力加工使其組織、形狀發(fā)生變化的鋁合金。常用的形變鋁合金有防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金、鍛鋁合金等。（2）鑄造鋁合金用來(lái)制作鑄件的鋁合金稱(chēng)為鑄造鋁合金。按照其主要合金元素含量的不同，鑄造鋁合金可分為四種：鋁硅（Al－Si）、鋁銅（Al－Cu）、鋁鎂（Al－Mg）及鋁鋅（Al－Zn）。

各種變形鋁合金的牌號(hào)分別用漢語(yǔ)拼音字母和順序號(hào)表示，順序號(hào)不直接表示合金元素的含量。代表各種變形鋁合金的漢語(yǔ)拼音字母如下：LF—防銹鋁合金（簡(jiǎn)稱(chēng)防銹鋁）；LY—硬鋁合金（簡(jiǎn)稱(chēng)硬鋁）；LC—超硬鋁合金（簡(jiǎn)稱(chēng)超硬鋁）；LD—鍛鋁合金（簡(jiǎn)稱(chēng)鍛鋁）；LT—特殊鋁合金。9.3.2.2鋁合金的牌號(hào)

常用防銹鋁合金的牌號(hào)為L(zhǎng)F21、LF2、LF3、LF5、LF6、LF11等。其中除LF21為Al－Mn合金外，其余各個(gè)牌號(hào)都屬于Al－Mg合金。常用的硬鋁有11個(gè)牌號(hào)，LY12是硬鋁的典型產(chǎn)品。常用的超硬鋁有8個(gè)牌號(hào)，LC9是該合金應(yīng)用較早、較廣的合金牌號(hào)。

鍛鋁的典型牌號(hào)為L(zhǎng)D30和LD31，分別相當(dāng)于國(guó)際上流行的6061和6063合金牌號(hào)。

鋁合金表面處理的目的：

一是為了進(jìn)一步提高鋁合金的耐磨性、耐腐蝕性、耐光性和耐候性，因?yàn)殇X材表面自然氧化膜薄（<0.1μm）且軟，在較強(qiáng)的腐蝕介質(zhì)條件下，不能起到有效的保護(hù)作用；

二是在提高氧化膜厚度的基礎(chǔ)上可進(jìn)行著色處理，提高鋁合金表面的裝飾效果。9.3.3鋁合金的表面處理

所謂陽(yáng)極氧化處理就是通過(guò)控制氧化條件及工藝參數(shù)，在預(yù)處理后的鋁合金表面形成比自然氧化膜厚得多的氧化膜層（可達(dá)5～20μm）。陽(yáng)極氧化法的原理實(shí)質(zhì)上是水的電解。陽(yáng)極氧化膜的結(jié)構(gòu)在電鏡下觀察是由內(nèi)層和外層組成的?！朵X合金建筑型材》（GB/T5237—93）按鋁合金建筑型材氧化膜的厚度分為AA10、AA15、AA20、AA25四個(gè)厚度等級(jí)。9.3.3.1陽(yáng)極氧化處理

經(jīng)中和水洗后的鋁合金或經(jīng)陽(yáng)極氧化后的鋁合金，再進(jìn)行表面著色處理，可以在保證鋁合金使用性能完好的基礎(chǔ)上增加其裝飾性。著色方法有自然著色法、電解著色法和化學(xué)著色法以及樹(shù)脂粉末靜電噴涂著色法等。8.3.3.2表面著色處理

8.3.3.3封孔處理

鋁合金經(jīng)陽(yáng)極氧化、著色后的膜層為多孔狀，具有很強(qiáng)的吸附能力，容易吸附有害物質(zhì)而被污染或早期腐蝕，既影響外觀又影響使用。因此，在使用之前應(yīng)采取一定方法，將多孔膜層加以封閉，使之喪失吸附能力，從而提高氧化膜的防污染性和耐蝕性，這些處理過(guò)程稱(chēng)之為封孔處理。

（1）水合封孔

水合封孔包括沸水封孔和常壓或高壓蒸汽封孔。其原理是高溫下水與氧化膜發(fā)生水合反應(yīng)，生成了Al2O3·H20，因其密度小于A12O3而體積增大，堵塞了氧化膜孔隙，達(dá)到了封孔的目的。（2）金屬鹽溶液封孔

利用在金屬鹽溶液中發(fā)生氧化膜的水化反應(yīng)，同時(shí)存在著鹽類(lèi)水解生成氫氧化物在膜孔中沉淀析出而使膜孔封閉，故也叫沉淀封孔。

（3）有機(jī)涂層封孔

在鋁合金表面涂敷封孔涂料，既有效地提高了膜層的耐蝕性、防污染性外觀的裝飾性，應(yīng)用較廣的是電泳法和浸漬法8.3.4鋁合金型材的質(zhì)量參數(shù)

ＧＢ5237.1－2000《鋁合金建筑型材基材》和ＧＢ5237.2－2000《鋁合金建筑型材氧化著色型材》中要求,每批型材均必須檢驗(yàn)化學(xué)成分、尺寸偏差、外觀質(zhì)量、力學(xué)性能、膜厚、封孔質(zhì)量及顏色和色差等7個(gè)必檢項(xiàng)目;當(dāng)用戶(hù)提出要求時(shí),要檢驗(yàn)?zāi)臀g性,耐磨性和耐侯性?；瘜W(xué)成分：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定型材的化學(xué)成分應(yīng)符合ＧＢ/Ｔ3190的規(guī)定。各元素的含量應(yīng)在合金牌號(hào)規(guī)定的范圍內(nèi)。合金成分的測(cè)定是由化學(xué)分析方法完成的?；瘜W(xué)成分的測(cè)定一般在熔鑄階段由生產(chǎn)廠完成,鋁型材出廠時(shí)應(yīng)附有一份材質(zhì)單。用戶(hù)或質(zhì)量監(jiān)督部門(mén)如要檢驗(yàn)這個(gè)項(xiàng)目,應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)取樣后,到實(shí)驗(yàn)室或委托其他單位測(cè)定。壁厚和尺寸偏差：

鋁合金型材的使用強(qiáng)度除了取決于力學(xué)性能外,還與它的壁厚相關(guān)。然而,型材是按重量出售的,而制成門(mén)窗后是按面積計(jì)價(jià)的為了提高建筑型材制品的安全性,在新標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定門(mén)窗用的受力桿件型材的壁厚應(yīng)不小于1.2ｍｍ,幕墻用的受力桿件型材的壁厚應(yīng)不小于3.0ｍｍ。尺寸偏差規(guī)定了9個(gè)檢查項(xiàng)目,即截面尺寸、平面間隙、曲面間隙、彎曲度、扭擰度、圓角半徑、長(zhǎng)度、端頭切斜度和角度。為了保證制成品的裝配質(zhì)量,多項(xiàng)尺寸偏差的要求都提高了。尺寸偏差會(huì)影響到裝配質(zhì)量,因此其檢驗(yàn)工作一般應(yīng)由訂貨的門(mén)窗、幕墻公司在驗(yàn)收時(shí)同生產(chǎn)廠的質(zhì)檢人員共同完成。

力學(xué)性能：

力學(xué)性能是型材的重要質(zhì)量參數(shù)之一,它主要取決于合金成分和熱處理效果。新標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)其要求有所提高。力學(xué)性能的測(cè)定方法有三種,分別是拉伸試驗(yàn)(ＧＢ228)、維氏硬度試驗(yàn)(ＧＢ4140)和韋氏硬度試驗(yàn)(ASTMB647、YS/Ｔ××)。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定三項(xiàng)試驗(yàn)只做其中任意一種即可,仲裁時(shí)以拉伸試驗(yàn)為準(zhǔn)。拉伸試驗(yàn)在拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。要分別測(cè)出抗拉強(qiáng)度,規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力和伸長(zhǎng)率,合格值分別是175Ｎ/ｍｍ2,130Ｎ/ｍｍ2和6%。維氏硬度合格值為62ＨＶ。新標(biāo)準(zhǔn)將韋氏硬度計(jì)作為力學(xué)性能試驗(yàn)方法之一納入,規(guī)定合格值為9ＨＷ(ＨＷ為新規(guī)定的韋氏硬度符號(hào))。外觀質(zhì)量：新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定型材表面應(yīng)清潔,不許有裂紋、起皮、腐蝕和氣泡等缺陷。型材上允許有輕微的壓坑、碰傷、擦傷,其深度為：在裝飾面上不超過(guò)0.03ｍｍ,非裝飾面上不超過(guò)0.07ｍｍ,由模具造成的縱向擠壓痕深度不超過(guò)0.03ｍｍ。氧化膜厚度：氧化膜厚度用微米(μｍ)表示。新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的膜厚級(jí)別如表所示。局部膜厚指在型材裝飾面上某面積不大于1cm2的考察面內(nèi)作若干次(不少于3次)膜厚測(cè)量,所得的測(cè)量值的平均值；平均膜厚是指在型材裝飾面上測(cè)出的若干個(gè)(不少于5處)局部膜厚的平均值。ＧＢ5237規(guī)定,在合同未注明膜厚級(jí)別時(shí),門(mén)窗型材應(yīng)符合AA10級(jí),幕墻型材符合AA15級(jí),這與建筑業(yè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)ＪＧＪ102《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的幕墻型材膜厚不得低于AA15級(jí)是一致的。

封孔質(zhì)量

將具有規(guī)定面積的試樣放到磷鉻酸溶液中,停放規(guī)定的時(shí)間,取出后干燥,稱(chēng)量重量的損失。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,重量損失小于30mg/dm2為合格。它的依據(jù)是封孔良好的氧化膜經(jīng)得起酸液的浸泡而重量損失很小著色型材的顏色和色差：經(jīng)陽(yáng)極氧化和電解著色或有機(jī)著色的型材,其氧化膜的顏色和色差應(yīng)符合供需雙方商的實(shí)物標(biāo)樣。耐蝕性耐磨性耐候性

鋁合金門(mén)窗是由經(jīng)表面處理的鋁合金型材，經(jīng)過(guò)下料、打孔、銑槽、攻絲、制窗等加工工藝而制成的門(mén)窗框架，再與玻璃、連接件、密封件、五金配件等組合裝配而成。9.3.5裝飾用鋁合金制品9.3.5.1鋁合金門(mén)窗（1）特點(diǎn)①鋁合金門(mén)窗省材、質(zhì)量輕②性能好③色澤美觀④耐腐蝕性，使用維修方便⑤便于進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)

鋁合金門(mén)窗存在的問(wèn)題：與木門(mén)窗、鋼窗相比,鋁合金門(mén)窗有以下幾個(gè)特殊性:

鋁合金門(mén)窗是單體工程單獨(dú)設(shè)計(jì),由于設(shè)計(jì)單位水平不同其設(shè)計(jì)質(zhì)量不同。鋁合金和普通玻璃的線膨脹系數(shù)分別為2.3×10-5和1.0×10-5,二者相差太大,因此,鋁合金門(mén)窗框與墻洞口應(yīng)彈性連接固定,以免受溫度應(yīng)力影響,使門(mén)窗和玻璃損壞。鋁合金門(mén)窗的四角既不能榫接,也不能焊接,而是用螺絲連接,因而鋁合金門(mén)窗的整體性較差。鋁合金型材單薄,容易變形和損傷。

安裝鋁合金門(mén)窗應(yīng)注意的事項(xiàng)：

鋁合金門(mén)窗安裝應(yīng)遵照先濕后干的工藝程序,即在墻面濕作業(yè)完成后,再進(jìn)行鋁合金門(mén)窗安裝,在粉刷前不得撕掉保護(hù)膠帶?！督ㄖb飾工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定,鋁合金門(mén)窗應(yīng)在濕作業(yè)完成后進(jìn)行安裝,如需在濕作業(yè)前進(jìn)行安裝,必須加強(qiáng)鋁合金門(mén)窗的成品保護(hù),這是因?yàn)殇X合金容易變形,表面鍍膜容易被劃傷或污染,一旦出現(xiàn)上述缺陷,就會(huì)造成永久性痕跡。鋁合金型材不能與其它金屬接觸,會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),腐蝕鋁合金。規(guī)范規(guī)定：“鋁合金門(mén)窗選用的零附件及固定件,除不銹鋼外,均應(yīng)經(jīng)防腐蝕處理”。門(mén)窗外框與門(mén)窗洞口應(yīng)彈性連接牢固,不得將外框直接埋入墻體。鋁合金型材應(yīng)避免直接與水泥砂漿接觸。規(guī)范規(guī)定:“鋁合金門(mén)窗裝入洞口應(yīng)橫平豎直,外框與洞口應(yīng)彈性連接牢固,不得將門(mén)窗外框埋入墻體?！?/p>

規(guī)范要求主要基于兩點(diǎn)：

一是保證建筑物在一般振動(dòng)、沉降和熱脹冷縮等因素引起的相互撞擊、擠壓時(shí),不至損壞門(mén)窗；二是使洞口砼、水泥砂漿不與門(mén)窗外框直接接觸,避免堿類(lèi)物質(zhì)腐蝕鋁合金。但目前有不少施工單位不熟悉該項(xiàng)要求,或圖省事故意按鋼木門(mén)窗的作法,用水泥砂漿塞口。有的單位則強(qiáng)調(diào)選用的鋁型材是經(jīng)陽(yáng)極氧化復(fù)合表膜法處理的,認(rèn)為可以用水泥砂漿塞口。但實(shí)際上都無(wú)法解決建筑物變形對(duì)門(mén)窗的損壞和水泥砂漿對(duì)鋁合金的腐蝕。塞縫施工不得損壞鋁合金防腐面,當(dāng)用水泥漿塞縫時(shí),要在鋁材與砂漿接觸面涂沫瀝青膠或滿(mǎn)貼厚度大于1mm的三元乙丙橡膠帶。外墻鋁門(mén)窗的外周邊塞縫后應(yīng)予留5～8mm的槽口,待框邊飾面完畢后填嵌防水密封膏。同時(shí)要及時(shí)清凈鋁門(mén)窗表面污染的水泥砂漿和密封膏等,以保護(hù)鋁合金表面的氧化膜。（2）類(lèi)型鋁合金門(mén)窗按其結(jié)構(gòu)與開(kāi)啟方式可分為推拉窗(門(mén))、平開(kāi)窗(門(mén))、固定窗、懸掛窗、回轉(zhuǎn)窗(門(mén))、百葉窗、紗窗等。鋁合金門(mén)窗的生產(chǎn)工藝過(guò)程大致分成四個(gè)階段：①鋁合金錠坯的熔煉及鑄錠；②鋁合金型材擠壓成形；③鋁合金型材的表面處理；④鋁合金門(mén)窗的加工和裝配。（3）性能

①?gòu)?qiáng)度②氣密性③水密性④開(kāi)閉力⑤隔熱性⑥隔聲性⑦尼龍導(dǎo)向輪的耐久性（4）技術(shù)要求

鋁合金門(mén)窗的品種很多，其主要品種及代號(hào)見(jiàn)表8.8。根據(jù)鋁合金門(mén)的抗風(fēng)壓強(qiáng)度、空氣滲透和雨水滲透性可分為A、B、C三類(lèi)，分別表示為高性能、中性能、低性能。每一類(lèi)又按抗風(fēng)壓強(qiáng)度、空氣滲透和雨水滲透性分為優(yōu)等品、一等品、合格品，各類(lèi)各級(jí)的要求應(yīng)滿(mǎn)足表11.9（詳見(jiàn)P218)的規(guī)定。表8.8鋁合金門(mén)窗產(chǎn)品的主要品種與代號(hào)產(chǎn)品名稱(chēng)平開(kāi)鋁合金窗平開(kāi)鋁合金門(mén)推拉鋁合金窗推拉鋁合金門(mén)不帶紗扇帶紗扇不帶紗扇帶紗扇不帶紗扇帶紗扇不帶紗扇帶紗扇代號(hào)PLCAPLCPLMAPLMTLCATLCTLMATLM產(chǎn)品名稱(chēng)滑軸平開(kāi)窗固定窗上懸窗中懸窗下懸窗主轉(zhuǎn)窗代號(hào)HPLCGLCSLCCLCXLCLLC

鋁合金裝飾板具有質(zhì)量輕、不燃燒、耐久性好、施工方便、裝飾效果好等優(yōu)點(diǎn)，適用于公共建筑室內(nèi)外墻面和柱面的裝飾。近年來(lái)在裝飾工程中用得較多的鋁合金板材有以下幾種：

（1）鋁合金花紋板及淺花紋板

（2）鋁合金壓型板

（3）鋁合金穿孔板鋁合金穿孔板的規(guī)格、性能見(jiàn)表8.10。8.3.5.2鋁合金裝飾板表8.10鋁合金穿孔板及裝飾板的規(guī)格產(chǎn)品名稱(chēng)性能和特點(diǎn)規(guī)格(mm×mm×mm)穿孔平面式吸聲板穿孔平面式吸聲板材質(zhì)：防銹鋁(LF21)板厚：1mm孔徑：6孔距：10降噪系數(shù)：1.16工程使用降噪效果：4～8dB吸聲系數(shù)：(Hz/吸聲系數(shù))，厚度75nm495×495×(50～100)產(chǎn)品名稱(chēng)性能和特點(diǎn)規(guī)格(mm×mm×mm)穿孔塊體式吸聲體穿孔塊體式吸聲體〖〗材質(zhì)：防銹鋁(LF21)板厚：1mm孔徑：6孔距：10降噪系數(shù)：2.17工程使用降噪效果：4～8dB吸聲系數(shù)：(Hz/吸聲系數(shù))，厚度75nm750×750×100產(chǎn)品名稱(chēng)性能和特點(diǎn)規(guī)格(mm×mm×mm)鋁合金穿孔壓花吸聲板材質(zhì)：電化鋁板孔徑：6～8工程使用降噪效果：4～8dB500×500×(0.8~1)1000×1000×(0.8~1)可根據(jù)用戶(hù)要求加工產(chǎn)品名稱(chēng)性能和特點(diǎn)規(guī)格(mm×mm×mm)鋁合金裝飾板采用光電制板技術(shù)、色彩陽(yáng)極氧化表面處理工藝，圖案深度為5～8μm、10～12μm。顏色有鋁本色、金黃色、淡藍(lán)色等，立體感強(qiáng)，可制成名人字畫(huà)、古董古幣、湖光山色圖案，并具有耐腐蝕、耐熱、耐磨損特性，能長(zhǎng)期保持光亮如新。500×500×0.5500×500×0.8產(chǎn)品名稱(chēng)性能和特點(diǎn)規(guī)格(mm×mm×mm)鋁合金裝飾吸聲板材質(zhì)：LF21500×500×0.8吸聲吊頂墻面穿孔護(hù)面板材質(zhì)、規(guī)格、穿孔率可根據(jù)需要任選，孔形有圓孔、方孔、長(zhǎng)圓孔、長(zhǎng)方孔、三角孔、菱形孔、大小組合孔等鋁合金幕墻板

鋁合金幕墻板的種類(lèi)主要有鋁塑復(fù)合板、單層鋁板和蜂巢復(fù)合鋁板。鋁塑復(fù)合板：又名鋁塑板，是由鋁板作為表層，以聚乙烯（PE）或聚氯乙烯（PVC）作為芯層或底層經(jīng)過(guò)加工復(fù)合（以熱復(fù)合為優(yōu)）而成。鋁塑復(fù)合板有三層：鋁－塑－鋁和二層：鋁－塑，前者又稱(chēng)雙面鋁塑板，后者又稱(chēng)單面鋁塑板。雙面鋁塑板的厚度有3,4,6mm，每層鋁板厚度不小于0.5mm。單面鋁塑板厚度為3mm左右，其中鋁板厚度不小于0.2mm。鋁塑板的規(guī)格主要為1220mm×2440mm。

單面鋁塑板不能用于幕墻裝飾，主要用于室內(nèi)墻面、頂棚裝飾及廣告標(biāo)牌等飾面。作為幕墻的鋁塑板常用厚度為