1、土木工程材料第二章 土木工程用鋼材,。,各類鋼材,建筑鋼材,金屬材料包括： 黑色金屬：以鐵為主要成分的金屬及其合金，如鐵，鋼，合金鋼等 有色金屬：以其他金屬元素為主要成分的金屬及其合金，如銅，鋅，鉛等,建筑鋼材,可用作主要的結(jié)構(gòu)材料（鋼筋混凝土，建筑鋼結(jié)構(gòu)，橋梁、鐵路工程）、也可以用作連接材料、圍護材料和飾面材料等如門窗和建筑五金等。 優(yōu)點：高的抗拉強度 易于加工成板材、型材和線材 良好的焊接和鉚接性能 缺點：易銹蝕、維護費用高 耐火性差 生產(chǎn)能耗大,第一節(jié) 鋼材的冶煉和分類,煉鋼的原理將熔融的生鐵進行氧化，使碳的含量降低到一定限度，同時把其它雜質(zhì)的含量也降低到容許的范圍內(nèi)。 即：含碳量在2以

2、下，有害雜質(zhì)含量較少的FeC合金稱為鋼 主要煉鋼方法：空氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法 氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法 平爐煉鋼法 電爐煉鋼法 依據(jù)脫氧程度：沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼,第一節(jié) 鋼材的冶煉和分類,第一節(jié) 鋼材的冶煉和分類,依據(jù)脫氧程度：沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼 沸騰鋼：脫氧不充分，鑄錠時有大量CO氣體外逸，引起鋼水劇烈沸騰，稱沸騰鋼。 鎮(zhèn)靜鋼：鎮(zhèn)靜鋼的脫氧充分，鑄錠時鋼水平靜地凝固，故稱為鎮(zhèn)靜鋼。 非鎮(zhèn)靜鋼：介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間。,鋼材生產(chǎn)示意圖,第一節(jié) 鋼材的冶煉和分類 1. 按化學(xué)成分分類 （）碳素鋼。碳素鋼的化學(xué)成分主要是鐵，其次是碳，故也稱鐵一碳合金。其含碳量為0.022.06。此外尚含有極少量的硅、錳

3、和微量的硫、磷等元素。碳素鋼按含碳量又可分為： 低碳鋼（含碳量小于0.25）、 中碳鋼（含碳量為0.250.60） 高碳鋼（含碳量大于0.60）,（）合金鋼。是指在煉鋼過程中，有意識地加入一種或多種能改善鋼材性能的合金元素而制得的鋼種。常用合金元素有：硅、錳、鈦、釩、鈮、鉻等。按合金元素總含量的不同，合金鋼可分為 低合金鋼（合金元素總含量小于） 中合金鋼（合金元素總含量為10） 高合金鋼（合金元素總含量大于10）。,2. 按冶煉時脫氧程度分類 （）沸騰鋼。煉鋼時僅加入錳鐵進行脫氧，則脫氧不完全。這種鋼水澆入錠模時，會有大量的氣體從鋼水中外逸，引起鋼水呈沸騰狀，故稱沸騰鋼，代號為“。沸騰鋼組織不

4、夠致密，成分不太均勻，硫、磷等雜質(zhì)偏析較嚴(yán)重，故質(zhì)量較差。但因其成本低、產(chǎn)量高，故被廣泛用于一般建筑工程。,（）鎮(zhèn)靜鋼。煉鋼時采用錳鐵、硅鐵和鋁錠等作脫氧劑，脫氧完全，且同時能起去硫作用。這種鋼水鑄錠時能平靜地充滿錠模并冷卻凝固，故稱鎮(zhèn)靜鋼，代號為“”。鎮(zhèn)靜鋼雖成本較高，但其組織致密，成分均勻，性能穩(wěn)定，故質(zhì)量好。適用于預(yù)應(yīng)力混凝土等重要的結(jié)構(gòu)工程。,（）半鎮(zhèn)靜鋼。脫氧程度介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間，為質(zhì)量較好的鋼，其代號為“”。 （）特殊鎮(zhèn)靜鋼。比鎮(zhèn)靜鋼脫氧程度還要充分徹底的鋼，故其質(zhì)量最好，適用于特別重要的結(jié)構(gòu)工程，代號為“TZ”。,3. 按有害雜質(zhì)含量分類 接鋼中有害雜質(zhì)磷（）和硫（S）含量

5、的多少，鋼材可分為以下四類：（）普通鋼。磷含量不大于0.045；硫含量不大于0.050%。（）優(yōu)質(zhì)鋼。 磷含量不大于0.035%；硫含量不大于0.035%。（）高級優(yōu)質(zhì)鋼。磷含量不大于0.025%；硫含量不大于0.015%。（）特級優(yōu)質(zhì)鋼。磷含量不大于0.025%；硫含量不大于0.015%。,第二節(jié) 鋼材的化學(xué)成分及對性能的影響 鋼材的化學(xué)成分主要是指碳、硅、錳、硫、磷等，在不同情況下往往還需考慮氧、氮及各種合金元素。 （1）碳：土木工程用鋼材含碳量不大于0.8。在此范圍內(nèi)，隨著鋼中碳含量的提高，強度和硬度相應(yīng)提高，而塑性和韌性則相應(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

6、，降低抗大氣銹蝕性。,（2）硅：當(dāng)硅在鋼中的含量較低（小于1%）時，可提高鋼材的強度，而對塑性和韌性影響不明顯。 （）錳：錳是我國低合金鋼的主加合金元素，錳含量一般在1%范圍內(nèi)，它的作用主要是使強度提高，錳還能消減硫和氧引起的熱脆性，使鋼材的熱加工性質(zhì)改善。,（）硫：硫是很有害元素。呈非金屬硫化物夾雜物存在于鋼中，具有強烈的偏析作用，降低各種機械性能。硫化物造成的低熔點使鋼在焊接時易于產(chǎn)生熱裂紋，（熱脆性）顯著降低可焊性。 （）磷：為有害元素，含量提高，鋼材的強度提高，塑性和韌性顯著下降，特別是溫度愈低，對韌性和塑性的影響愈大，磷在鋼中的偏析作用強烈，使鋼材冷脆性增大，并顯著降低鋼材的可焊性。

7、,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。 （）氧：為有害元素。主要存在于非金屬夾雜物內(nèi)，可降低鋼的機械性能，特別是韌性，氧有促進時效傾向的作用，氧化物造成的低熔點亦使鋼的可焊形變差。 （）氮：氮對鋼材性質(zhì)的影響與碳、磷相似，使鋼材的強度提高，塑性特別是韌性顯著下降。氮可加劇鋼材的時效敏感性和冷脆性，降低可焊性。,在有鋁、妮、釩等的配合下，氮可作為低合金鋼的合金元素使用。 （）鈦：鈦是強脫氧劑。它能顯著提高強度，改善韌性和可焊性，減少時效傾向，是常用的合金元素。 （）釩：釩是強的碳化物和氮化物形成元素。能有效提高強度，并能減少時效傾向，但增加焊接時的淬硬傾向。

8、,第三節(jié) 鋼材的技術(shù)性質(zhì) 一 鋼材的力學(xué)性能 1. 抗拉性能 抗拉性能是建筑鋼材最重要的技術(shù)性質(zhì)。其技術(shù)指標(biāo)為由拉力試驗測定的屈服點、抗拉強度和伸長率。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)，見圖2.低碳鋼受拉時的應(yīng)力一應(yīng)變圖,（）屈服點：當(dāng)試件拉力在 范圍內(nèi)時，如卸去拉力，試件能恢復(fù)原狀，應(yīng)力與應(yīng)變的比值為常數(shù)，因此，該階段被稱為彈性階段。當(dāng)對試件的拉伸進入塑性變形的屈服階段時，稱屈服下限下所對應(yīng)的應(yīng)力為屈服強度或屈服點，記做s。設(shè)計時一般以s作為強度取值的依據(jù)。對屈服現(xiàn)象不明顯的鋼材，規(guī)定以0.2殘余變形時的應(yīng)力0.2作為屈服強度。,（）抗拉強度：從圖2中曲線逐步

9、上升可以看出：試件在屈服階段以后，其抵抗塑性變形的能力又重新提高，稱為強化階段。對應(yīng)于最高點的應(yīng)力稱為抗拉強度，用b表示。 設(shè)計中抗拉強度雖然不能利用，但屈強比sb有一定意義。屈強比愈小，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。但屈強比太小，則反映鋼材不能有效地被利用。,(3) 伸長率：圖2中當(dāng)曲線到達(dá)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。量出拉斷后標(biāo)距部分的長度Ll，標(biāo)距的伸長值與原始標(biāo)距L0的百分率稱為伸長率。即,伸長率表征了鋼材的塑性變形能力。由于在塑性變形時頸縮處的伸長較大，故當(dāng)原始標(biāo)距與試件的直徑之比愈大，則頸縮處伸長中的比重愈小

10、，因而計算的伸長率會小些。通常以5和10分別表示L0=5d0和 L0=10d0（0為試件直徑）時的伸長率。對同一種鋼材，5應(yīng)大于10。,2. 沖擊韌性 沖擊韌性是指鋼材抵抗沖擊荷載的能力。沖擊韌性指標(biāo)是通過標(biāo)準(zhǔn)試件的彎曲沖擊韌性試驗確定的。以擺錘打擊試件，于刻槽處將其打斷，試件單位截面積上所消耗的功，即為鋼材的沖擊韌性指標(biāo)，用沖擊韌性ak（/cm2）表示。ak值愈大，沖擊韌性愈好。,鋼材的化學(xué)成分、組織狀態(tài)、內(nèi)在缺陷及環(huán)境溫度都會影響鋼材的沖擊韌性。試驗表明，沖擊韌性隨溫度的降低而下降，其規(guī)律是開始下降緩和，當(dāng)達(dá)到一定溫度范圍時，突然下降很多而呈脆性，這種脆性稱為鋼材的冷脆性。,發(fā)生冷脆時的溫

11、度稱為臨界溫度，其數(shù)值愈低，說明鋼材的低溫沖擊性能愈好。所以在負(fù)溫下使用的結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)選用脆性臨界溫度較工作溫度為低的鋼材。 隨時間的延長而表現(xiàn)出強度提高，塑性和沖擊韌性下降的現(xiàn)象稱為時效。完成時效變化的過程可達(dá)數(shù)十年，但是鋼材如經(jīng)受冷加工變形，或使用中經(jīng)受震動和反復(fù)荷載的影響，時效可迅速發(fā)展。因時效而導(dǎo)致性能改變的程度稱為時效敏感性，對于承受動荷載的結(jié)構(gòu)應(yīng)該選用時效敏感性小的鋼材。,3. 耐疲勞性 在反復(fù)荷載作用下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，鋼材往往在應(yīng)力遠(yuǎn)小于抗拉強度時發(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，它是指疲勞試驗中，試件在交變應(yīng)力作用下，于規(guī)定的周期基數(shù)內(nèi)不發(fā)生斷

12、裂所能承受的最大應(yīng)力。 一般認(rèn)為，鋼材的疲勞破壞是由拉應(yīng)力引起的，因此，鋼材的疲勞極限與其抗拉強度有關(guān)，一般抗拉強度高，其疲勞極限也較高。由于疲勞裂紋是在應(yīng)力集中處形成和發(fā)展的，故鋼材的疲勞極限不僅與其內(nèi)部組織有關(guān)，也和表面質(zhì)量有關(guān)。,4. 硬度 鋼材的硬度是指其表面局部體積內(nèi)抵抗外物壓入產(chǎn)生塑性變形的能力。常用的測定硬度的方法有布氏法和洛氏法。 布氏法的測定原理是利用直徑為（）的淬火鋼球，以P（）的荷載將其壓入試件表面，經(jīng)規(guī)定的持續(xù)時間后卸除荷載，即得到直徑為（）的壓痕，以壓痕表面積（）除荷載，所得的應(yīng)力值即為試件的布氏硬度值，以數(shù)字表示，不帶單位。 洛氏法測定的原理與布氏法相似，但系根據(jù)壓

13、頭壓入試件的深度來表示硬度值，洛氏法壓痕很小，常用于判定工件的熱處理效果。,二 鋼材的工藝性能 1. 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 對試件厚度（或直徑）a的比值（/a）區(qū)分的，試件按規(guī)定的彎曲角和彎心直徑進行試驗，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。,2. 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。如硫產(chǎn)生熱脆性，使焊縫處產(chǎn)生硬脆及熱裂紋。又如，含碳量超過0.3，可焊性顯著下降等。,7.4 鋼材的

14、冷加工和熱處理 7.4.1 鋼材的冷加工 將鋼材在常溫下進行冷拉、冷拔或冷軋，使產(chǎn)生塑性變形，從而提高屈服強度，這個過程稱為鋼材的冷加工強化。 冷加工強化的原理是：鋼材在塑性變形中晶格的缺陷增多，而缺陷的晶格嚴(yán)重畸變，對晶格的進一步滑移將起到阻礙作用，故鋼材的屈服點提高，塑性和韌性降低。由于塑性變形中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，故鋼材的彈性模量降低。,工地或預(yù)制廠鋼筋混凝土施工中常利用這一原理，對鋼筋或低碳鋼盤條按一定制度進行冷拉或冷拔加工，以提高屈服強度。 將經(jīng)過冷拉的鋼筋于常溫下存放1520，或加熱到100200并保持一段時間，這個過程稱為時效處理。前者稱為自然時效，后者稱為人工時效。,冷拉以后再經(jīng)過時效

15、處理的鋼筋，其屈服點進一步提高，抗拉強度稍見增長，塑性繼續(xù)有所降低。由于時效過程中應(yīng)力的消減，故彈性模量可基本恢復(fù)。 鋼材產(chǎn)生時效的主要原因是，溶于一Fe中的碳、氮原子，向晶格缺陷處移動和集中的速度大為加快，這將使滑移面缺陷處碳、氮原子富集，使晶格畸變加劇，造成其滑移、變形更為困難，因而強度進一步提高，塑性和韌性則進一步降低，而彈性模量則基本恢復(fù)。,7.4.2 鋼材的熱處理 按照一定的制度，將鋼材加熱到一定的溫度，在此溫度下保持一定的時間，再以一定的速度和方式進行冷卻，以使鋼材內(nèi)部晶體組織和顯微結(jié)構(gòu)按要求進行改變，或者消除鋼中的內(nèi)應(yīng)力，從而獲得人們所需求的機械力學(xué)性能，這一過程就稱為鋼材的熱處

16、理。 鋼材的熱處理通常有以下幾種基本方法： () 淬火。將鋼材加熱至723（相變溫度）以上某一溫度，并保持一定時間后，迅速置于水中或機油中冷卻，這個過程稱鋼材的淬火處理。鋼材經(jīng)淬火后，強度和硬度提高，脆性增大，塑性和韌性明顯降低。,() 回火。將淬火后的鋼材重新加熱到723以下某一溫度范圍，保溫一定時間后再緩慢地或較快地冷卻至室溫，這一過程稱為回火處理?；鼗鹂上摬拇慊饡r產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，使其硬度降低，恢復(fù)塑性和韌性。回火溫度愈高，鋼材硬度下降愈多，塑性和韌性等性能均得以改善。若鋼材淬火后隨即進行高溫回火處理，則稱調(diào)質(zhì)處理，其目的是使鋼材的強度、塑性、韌性等性能均得以改善。,（）退火。退火是指將

17、鋼材加熱至723以上某一溫度，保持相當(dāng)時間后，在退火爐中緩慢冷卻。退火能消除鋼材中的內(nèi)應(yīng)力，細(xì)化晶粒，均勻組織，使鋼材硬度降低，塑性和韌性提高。 （）正火。是將鋼材加熱到723以上某一溫度，并保持相當(dāng)長時間，然后在空氣中緩慢冷卻，則可得到均勻細(xì)小的顯微組織。鋼材正火后強度和硬度提高，塑性較退火為小,7.5 建筑鋼材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 7.5.1 碳素結(jié)構(gòu)鋼 按國家標(biāo)準(zhǔn)GB700-88規(guī)定，我國碳素結(jié)構(gòu)鋼分五個牌號，即195、Q215、Q235、Q255和Q275。各牌號鋼又按其硫、磷含量由多至少分為、四個質(zhì)量等級。,碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號表示按順序由代表屈服點的字母（Q）、屈服點數(shù)值（/mm2）、質(zhì)量等級符

18、號(A、B、C、D)、脫氧程度符號(F、B、Z、TZ)等四部分組成。例如Q235-A.F.，它表示：屈服點為235N2的平爐或氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉的級沸騰碳素結(jié)構(gòu)鋼。當(dāng)為鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼時，則牌號表示“”與“Z”符號可予以省略。 碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能指標(biāo)規(guī)定見表2-1(“土木工程材料”P36表2-2)所示。,國家標(biāo)準(zhǔn)對碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分，包括C、Si、Mn、S、P五大元素，按質(zhì)量等級及脫氧方法也分別提出了要求。 7.5.3 低合金結(jié)構(gòu)鋼 在碳素鋼的基礎(chǔ)上，加入總量小于的合金元素?zé)挸傻匿摚Q為低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼，簡稱低合金結(jié)構(gòu)鋼。常用的合金元素有硅、錳、鈦、釩、鉻、鎳、銅等。,按照低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼

19、（GBT15911994）規(guī)定共分20個鋼號。牌號由代表鋼材屈服強度的字母“”、屈服強度數(shù)值、質(zhì)量等級符號（、）三個部分按順序組成。 例如：Q295A，表示屈服強度為不小于295MPa，質(zhì)量等級為級的低合金結(jié)構(gòu)鋼。,7.7 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼 7.7.1 熱軋鋼筋 根據(jù)表面特征不同，熱軋鋼筋分為光圓鋼筋和帶肋鋼筋。根據(jù)強度的高低，熱軋鋼筋又分為不同的強度等級，各強度等級熱軋鋼筋的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見表2-2 (“土木工程材料”P39表2-6) 。我國熱軋鋼筋標(biāo)準(zhǔn)，按屈服強度、抗拉強度等力學(xué)性能分為IIV級，四個強度等級的鋼筋中，除I級鋼筋為低碳鋼外，其余三級熱軋帶肋鋼筋均為低合金鋼。其牌號由HRB和規(guī)定

20、屈服強度最小值構(gòu)成。、分別為熱軋、肋、鋼筋的英文名稱的第一個字母。,7.7.2 鋼筋混凝土用冷拉鋼筋 為了提高鋼筋的強度及節(jié)約鋼筋，工地上常按施工規(guī)程，控制一定的冷拉應(yīng)力或冷拉率，對熱軋鋼筋進行冷拉。冷拉鋼筋的力學(xué)性能應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定的要求。冷拉后不得有裂紋、起層等現(xiàn)象。,冷軋帶肋鋼筋 冷軋帶肋鋼筋是采用由普通低碳鋼或低合金鋼熱軋的圓盤條為母材，經(jīng)冷軋減徑后在其表面冷軋成二面或三面有肋的鋼筋。冷軋帶肋鋼筋是熱軋圓盤鋼筋的深加工產(chǎn)品，是一種新型高效建筑鋼材。 冷軋帶肋鋼筋按抗拉強度分為5級，其代號為CRB550、CRB650 、CRB800 、CRB970 、和CRB1170，（CRB為Cold

21、rolling ribbed steel bar)，后面的數(shù)字表示鋼筋抗拉強度等級數(shù)值。,冷軋帶肋鋼筋的公稱直徑范圍為- 12。冷軋帶肋鋼筋的力學(xué)性能和工藝性能應(yīng)符合表2-7（P40)的要求。 冷拔低碳鋼絲 冷拔低碳鋼絲是將直徑為6.58的Q235熱軋盤條鋼筋經(jīng)冷拔加工而成。冷拔低碳鋼絲分為甲、乙兩級，甲級絲適用于作預(yù)應(yīng)力筋，乙級絲適用于作焊接網(wǎng)、焊接骨架、箍筋和構(gòu)造鋼筋。其力學(xué)性能應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。,7.7.3 預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋 預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋是用8、10（）的熱軋帶肋鋼筋經(jīng)淬火和回火等調(diào)質(zhì)處理而成，代號為。 預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋的優(yōu)點是：強度高，可代替高強鋼絲使用；配筋

22、根數(shù)少，節(jié)約鋼材；錨固性好，不易打滑，預(yù)應(yīng)力值穩(wěn)定；施工簡便，開盤后鋼筋自然伸直，不需調(diào)直及焊接。主要用于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土軌枕，也用于預(yù)應(yīng)力梁、板結(jié)構(gòu)及吊車梁等。,7.7.4 預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲及鋼絞線 大型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，由于受力很大，常采用高強度鋼絲或鋼絞線作為主要受力鋼筋。預(yù)應(yīng)力高強度鋼絲是用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼盤條，經(jīng)酸洗、冷拉或再經(jīng)回火處理等工藝制成，鋼鉸線是由根直徑為2.55.0的高強度鋼絲，鉸捻后經(jīng)一定熱處理清除內(nèi)應(yīng)力而制成。鉸捻方向一般為左捻。,預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲分為冷拉鋼絲（代號）、矯直回火鋼絲（代號）和矯直回火刻痕鋼絲（代號JK）三種。前二種其公稱直徑有 、三種，它們的抗拉強度

23、b達(dá)1500MPa以上，屈服強度0.2可達(dá)1100MPa以上。 預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線直徑有9.0、12.0和15.0三種，整根破壞負(fù)荷可達(dá)220kN，屈服負(fù)荷可達(dá)187kN。鋼絞線主要用于大跨度、大負(fù)荷的后張法預(yù)應(yīng)力屋架、橋梁和薄腹梁等結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力筋。,7.8 建筑鋼材的銹蝕與防止 7.8.1 鋼材的銹蝕 鋼材的銹蝕是指其表面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而遭到的破壞。 根據(jù)銹蝕作用的機理，鋼材的銹蝕可分為化學(xué)銹蝕和電化學(xué)銹蝕兩種： （）化學(xué)銹蝕 化學(xué)銹蝕是指鋼材直接與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的銹蝕。這種銹蝕多數(shù)是氧化作用，使鋼材表面形成疏松的氧化物。,（）電化學(xué)銹蝕 電化學(xué)銹蝕是指鋼材與電解質(zhì)溶液

24、接觸而產(chǎn)生電流，形成微電池而引起的銹蝕。潮濕環(huán)境中的鋼材表面會被一層電解質(zhì)水膜所覆蓋，而鋼材是由鐵素體、滲碳體及游離石墨等多種成分組成，由于這些成分的電極電位不同，首先，鋼的表面層在電解質(zhì)溶液中構(gòu)成以鐵素體為陽極，以滲碳體為陰極的微電池。在陽極，鐵失去電子成為Fe2+進入水膜；在陰極，溶于水膜中的氧被還原生成。,隨后兩者結(jié)合生成不溶于水的 Fe（OH）2，并進一步氧化成為疏松易剝落的紅棕色鐵銹Fe（OH）3。由于鐵素體基體的逐漸銹蝕，鋼組織中的滲碳體等暴露出來的越來越多，形成的微電池數(shù)目也越來越多，鋼材的銹蝕速度愈益加速。,7.8.2 防止鋼材銹蝕的措施 鋼結(jié)構(gòu)防止銹蝕的方法通常是采用表面刷漆

25、。常用底漆有紅丹、環(huán)氧富鋅漆、鐵紅環(huán)氧底漆等。面漆有調(diào)和漆、醇酸磁漆、酚醛磁漆等。薄壁鋼材可采用熱浸鍍鋅等措施。 混凝土配筋的防銹措施，根據(jù)結(jié)構(gòu)的性質(zhì)和所處環(huán)境條件等，主要是保證混凝土的密實、保證足夠的保護層厚度、限制氯鹽外加劑的摻加量和保證混凝土一定的堿度等，還可摻用阻銹劑。 鋼材的組織及化學(xué)成分是引起鋼材銹蝕的內(nèi)因。通過調(diào)整鋼的基本組織或加入某些合金元素，可有效地提高鋼材的抗腐蝕能力。例如，煉鋼時在鋼中加入鉻、鎳等合金元素，可制得不銹鋼。,例2-1 從一批鋼筋中抽樣，并截取兩根鋼筋做拉伸試驗，測得如下結(jié)果：屈服下限荷載分別為42.4、42.8kN; 抗拉極限荷載分別為62.0kN、63.4

26、kN，鋼筋公稱直徑為12，標(biāo)距為60，拉斷時長度分別為70.6和71.4mm,評定其級別？說明其利用率及使用中安全可靠程度如何？ 解： 1.鋼筋試樣屈服點為： 鋼筋試樣抗拉強度為： b =(548+561)2 = 555 N/mm2,鋼筋試樣伸長率為： =(17.7+19.0)2 =18.4% 查表2-2知s1、s2 均大于335 N/mm2, b1、b2 均大于490 N/mm2, 鋼筋試樣伸長率均大于16% 故該鋼筋為II級鋼。 2. 該鋼筋的屈強比為： s/b = 385/555 =0.69 該II級鋼筋的屈強比在0.650.75范圍內(nèi)，表明其利用率較高，使用中安全可靠度較好。,例2-2

27、 為什么說屈服點（s）、抗拉強度（b）和伸長率（）是建筑工程用鋼的重要技術(shù)性能指標(biāo)？ 解 屈服點（s）是結(jié)構(gòu)設(shè)計時取值的依據(jù)，表示鋼材在正常工作時承受應(yīng)力不超過s值；屈服點與抗拉強度的比值（sb）稱為屈強比。它反映鋼材的利用率和使用中安全可靠程度；伸長率（）表示鋼材的塑性變形能力。鋼材在使用中，為避免正常受力時在缺陷處產(chǎn)生應(yīng)力集中發(fā)生脆斷，要求其塑性良好，即具有一定的伸長率，可以使缺陷處應(yīng)力超過s時，隨著發(fā)生塑性變形使應(yīng)力重分布，而避免結(jié)構(gòu)物的破壞。,例2-3 簡述碳元素對鋼材基本組織和性能的影響規(guī)律。 解 碳素鋼中基本組織的相對含量與其含量關(guān)系密切，當(dāng)含量小于0.8時，鋼的基本組織由鐵素體和

28、珠光體組成，其間隨著含量提高，鐵素體逐漸減少而珠光體逐漸增多，鋼材則隨之強度、硬度逐漸提高而塑性、韌性逐漸降低。 當(dāng)含C量為0.8時，鋼的基本組織僅為珠光體。當(dāng)含C量大于0.8時，鋼的基本組織由珠光體和滲碳體組成，此后隨含量增加，珠光體逐漸減少而滲碳體相對漸增，從而使鋼的硬度逐漸增大而塑性、韌性逐漸減小，且強度下降。,例2-4碳素結(jié)構(gòu)鋼是如何劃分牌號的？說明Q235AF和Q235號鋼在性能上有何區(qū)別？ 解 碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號按順序由代表屈服點的字母（Q）、屈服點數(shù)值（/mm2）、質(zhì)量等級符號(A、B、C、D)、脫氧程度符號(F、B、Z、TZ)等四部分組成。 Q235AF和Q235D均為235碳素結(jié)構(gòu)鋼，是建筑中應(yīng)用最多的碳素鋼。二者性能差別主要表現(xiàn)在質(zhì)量等級和脫氧程度上。按硫、磷含量多少來衡量，Q235D磷、硫含量均少于Q235AF, 質(zhì)量較好，按脫氧程度衡量Q235D為震靜鋼，質(zhì)量最好，Q235AF 為沸騰鋼。Q235AF鋼，僅適用于承受間接動荷載的靜荷載的結(jié)構(gòu)。而Q235D可適用于動荷載作用或處在低溫環(huán)境下的工作條件