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常用的材料之一。 1)按表现密度不同，混凝土可分为以下三类。 ①重混凝土。 它是指干表观密度大于 2600kg／ m^3 的混凝土，通常是采用高密度集料(如重晶石、铁矿石、钢屑等 )或同时采用重水泥 (如钡水泥、锶水泥等 )制成的混凝土。 它主要用作核能工程的辐射屏蔽结构材料，此时也 称为防辐射混凝土。 ②普通混凝上。 它是指十表观密度为 2020～ 2600kg／ m^3 的混凝土，通常是以常用水泥为胶凝材料，且以天然砂、石为集料配制而成的混凝土。 它是目前土木工程中最常用的水泥混凝土。 ③轻混凝土。 它是指干表观密度小于 1950kg／ m^3 的混凝土，通常是采用陶粒等轻质多孔的集料，或者不用集料而掺入加气剂或泡沫剂等形成多孔结构的混凝土。 根据其性能与用途的不同又可分为结构用轻混凝土、保温用轻混凝土和结构保温轻混凝土等。 2)按用途混凝土可分为结构混凝土、水工混凝土、海洋混凝土、道路 混凝土、防水混凝土、补偿收缩混凝土、装饰混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、防辐射混凝土等。 3)按混凝土的抗压强度 (fcu)强度等级可分为低强混凝土 (fcu30MPa)、中强混凝土(fcu=30~60MPa)、高强混凝土 (fcu≥ 60MPa)及超高强混凝土 (fcu≥ 100MPa)等。 4)按生产和施丁方法可分为预拌 (商品 )混凝上、泵送混凝土、喷射混凝土、压力灌浆混凝土 (预填骨料混凝土 )、挤压混凝土、离心混凝土、真空吸水 第 48 页 混凝土、碾压混凝土等。 5)按每立方米混凝土中水泥用量 (C)可分为贫混凝土 (C≤ 170kg／ m^3)和富混凝土(C)230kc／ m^3)。 6)按掺加其他辅助材料的品种不同又可分为粉煤灰混凝土、纤维混凝土、硅灰混凝十、磨细高炉矿渣混凝土、硅酸盐混凝土，等等。 65．普通混凝土的组成材料在混凝土中各起什么作用 ? 普通混凝土是巾水泥、水、细集料 (天然砂等 )和粗集料 (石等 )等为基本材料，或掺加适量外加剂、混合材料等制成的复合材料。 在混凝土中，各组成材料起着不同的作用。 砂、石等集料在混凝土中起骨架作用，因此也称为骨料，骨料对混凝土起稳定性作用，但这些作用发挥的程 度还与其本身的质量状况及数量多少有关。 通常，只有集料本身的强度较高，有害杂质很少，且级配良好时，才能组成坚强密实的骨架，有利于混凝土强度的提高。 相反，如果混凝土集料中有害杂质较多，级配不良，甚至集料本身强度较低时，混凝土的强度就必然会较低。 由水泥与水所形成的水泥浆通常包裹在集料的表面，并填充集料间的空隙而在混凝土硬化前起润滑作用，它赋予新拌混凝土流动性以便于施工操作；在混凝土硬化后，水泥浆形成的水泥石又起胶结作用，是它把砂、石等集料胶结成为整体而成为坚硬的人造石材，从而具有一定的 建材博客 力学强度。 66．混凝土中水泥用量越多越好吗 ? 正确的水泥用量必须保证以下两点： 1)应保证混凝土的密实性，满足其力学性能，水灰比不应超出规定的最大水灰比。 在一定的水灰比下，多使用一些水泥，可以提高混凝土的强度，但强度超出设计要求，无疑是一种浪费。 而且一味过多地增加水泥用量，适得其反，也会带来危害。 因为水泥加水拌合后，在空气中硬化，其体积随着水分的蒸发而收缩。 水泥强度等级越高，颗粒越细，用量越大，体积收缩越严重。 这是由于水泥凝胶随水分的减 少，凝聚力的增加而引起的。 当水泥颗粒越细时，水解和水化充分，凝胶增多。 水泥用量越多，生成凝胶的数量越多，所以凝聚力也越大，收缩量也随之增加。 水泥体积过大的收缩，会造成混凝土的开裂，引起钢筋锈蚀，以及混凝土渗透性和构件挠度增大等弊病。 2)应保证混凝土的耐久性，不宜低于规定的最小水泥用量。 在水灰比不变的情况下， 新拌混凝土中的水泥浆数量越多，包裹在集料颗粒表面的浆层越厚，其润滑能力就越强，则集料间摩擦阻力减小而使新拌混凝土的流动性越大。 反之则越小。 但是，若水泥浆量过多，不仅浪费了水泥，而且会出现流浆和泌水 现象，导致新拌混凝土的粘聚性及保水性变差，甚至对混凝土的强度与耐久性也会 第 49 页 第四章 建筑金属材料 182．钢与生铁如何进行区分 ? 钢与生铁的区分主要在于含碳量的大小。 碳的质量分数小于 2． 06％的铁碳合金称为钢。 碳的质量分数大于 1． 06％的铁碳合金称为生铁。 钢材在常温下主要有三种显微组织： 1)铁素体。 钢材中的铁素体系碳在 aFe 中的固溶体，由于 aFe 体立方晶格的原子间空隙小，溶碳能力较差，所以铁素体含碳量很少 (碳的质量分数小于 0． 02％ )，由此也决定了其塑性、韧性好；但强 度、硬度低。 2)渗碳体。 渗碳体为铁和碳的化合物 Fe3C，其碳的质量分数高达 6． 67％，晶体结构复杂，塑性差，硬脆，抗拉强度低。 3)珠光体。 珠光体为铁素体和渗碳体的机械混合物，含碳量较低 (碳的质量分数 o． 8％ )，层状结构，塑性较好，强度和硬度较高。 此外，钢材在温度高于 723~C 时，还存在奥氏体。 奥氏体为碳在 7Fe 中的固溶体，溶碳能力较强，高温时碳的质量分数可达 1． 06％，低温下降至 o． 8％。 其强度、硬度不高，但塑性好。 碳钢处于红热状态时即存在此种组织，这时的钢易于轧制成形。 183． 如何进行钢材的拉伸试验 9 抗拉性能是建筑钢材最重要的力学性能。 钢材受拉时，在产生应力的同时，相应产生应变。 应力和应变的关系反映出钢材的主要力学特征。 如图 4— 1 所示低碳钢的应力 应变关系，从图中可看出低碳钢从受拉到拉断，经历了四个阶段：弹性阶段 (OA)、屈服阶段 (AB)、强化阶段 (BC)和颈缩阶段 (CD)。 (1)弹性阶段 在图中 OA 段，应力较低，应力与应变成正比例关系，卸去外力，试件恢复原状，无残 第 131 页 余形变，这一阶段称为弹性阶段。 弹性阶段的最高点 (』点 )所对应的应力称为弹性极限，用fD 表示，在弹性阶段，应力和应变的比值为常数，称为弹性模量，用 A，表示，即 E=o/e。 弹性模量反映钢材的刚度，是计算结构受力变形的重要指标。 土木工程中常用钢材的弹性模量为 (2． 0— 2． 1)x10^5MPa。 (2)屈服阶段 当应力超过弹性极限后，随着应力的增长，应变也迅速增长，此时，除产生弹性变形外，还会产生塑性变形。 当应力达到 B 上后塑性变形急剧增加，应力 应变曲线出现一个小平台，这种现象称为屈服。 这一阶段因而称为屈服阶段。 在屈服阶段中，外力不增大，而变形继续增加。 这时相应的应力称为屈服极限 (fo)或屈服强度。 如果应力在屈服阶段出现波动，则我们称试样发生屈服而应力首次下降前的最大应力点为上屈服点，用 B+表示。 称不计初始瞬时效应时屈服阶段中的最小应力点为下屈服点，用 BT 表示。 由于下屈服点比较稳定且容易测定，因此，采用下屈服点作为钢材的屈服强度。 钢材受力达到屈服强度后，变形迅速增长，尽管尚未断裂，已不能满足使用要求，故结构设计中以屈服强度作为许用应力取值的依据。 (3)强化阶段 在钢材屈服到一定程度后，由于内部晶格扭曲、晶粒破碎等原因，阻止了塑性变形的进一步发展，钢材抵抗外力的能力重新 提高，在应力 应变图上，曲线从 B 下点开始上升直至最高点 C，这一过程称为强化阶段。 对应于最高点 C 的应力称为抗拉强度 (oh)，它是钢材所承受的最大拉应力。 常用低碳钢的抗拉强度为 375～ 500MPa。 抗拉强度在设计中虽然不能利用，但是抗拉强度与屈服强度之比 (强屈比 )oh/os。 却是评价钢材使用可靠性的一个参数。 强屈比越大，钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大，安全性越高。 但是，强屈比如果太大，钢材强度的利用率就会偏低，浪费材料。 钢材的强屈比一般不低于 1／ 2，用于抗震结构的普通钢筋实测强屈比应不低于 1／ 25。 (4)颈缩阶段 在钢材达到 c 点后，试件薄弱处的断面将显著减小，塑性变形急剧增加，产生“颈缩”现象而断裂。 184．为什么钢材用屈服强度而不是以抗拉强度作为结构设计时取值的依据 ? 屈服强度和极限抗拉强度是衡量钢材强度的两个重要指标。 极限抗拉强度是反映试件能承受最大应力的指标，而屈服强度是反映试件塑性变形的指标。 由于在结构设计中，要求构件在弹性变形范围内工作，即使允许有一定的塑性变形也是在很小的范围内，所以规定以钢材的屈服强度作为设计应力的依据。 抗拉强度 第 132 页 第五章 木 材 215．何谓木材的边材、心材。 为何心材较边材的抗腐蚀性强且不易变 形 ? 从木材三个不同切面观察木材的宏观构造可以看出，树干由树皮、木质部、髓心组成。 从木材的横切面上看，有许多树种的木材，靠近树皮的部分材色较浅，水分较多，称为边材。 在髓心周围部分，材色较深，水分较少，称为心材。 边材含水量高，易干燥，也易被湿润，所以容易翘曲变形，抗腐蚀性也不如心材强。 216．何谓木材的早材、晚材 ? 每个生长周期所形成的木材，从横切面上看，围绕着髓心构成的同心圆称为生长轮。 温带和寒带树木的生长期，一年仅形成一个生 长轮就是年轮。 在同一年轮内，生长季节早期所形成的木材，细胞壁较薄，形体较大，颜色较浅，材质较松软，称为早材 (春材 )。 到秋季形成的木材，细胞壁较厚，组织致密，颜色较深，材质较硬，称为晚材 (秋材 )。 217．什么是原条、原木 ?什么是板材、方材 ? 木材，按供应形式町分为原条、原木、板材和方材。 原条是指已经除去皮、根、树梢的木料，但尚未按一定尺寸加工成规定木料。 原木是原条按一定尺寸加工而成的规定直径和长度的木料，可直接在建筑中作木桩、搁栅、楼梯和木柱等。 板材和方材是原木经锯解加工而成的木材，宽度为厚度的 3 倍和 3 倍以上的原木为板材，宽度不足厚。