土质与筑路材料 教学课件 ppt 作者 王玮 吴跟上 7模块六 其他筑路材料

1、 了解建筑钢材的概念和分类。 了解建筑钢材的性能指标及常用建筑钢材的技术要求。,任务一 认识建筑钢材,对交通建设而言，钢材的应用相当广泛。桥梁多是钢桥和钢筋混凝土桥（如著名的南京长江大桥、郑州黄河公路大桥等）。在钢结构和钢筋混凝土结构中，钢材是重要的工程建筑材料。建筑钢材都有哪些？评价钢材性能的指标有哪些？公路桥梁使用的钢材有哪些技术要求呢？,一、建筑钢材的概念,建筑钢材泛指在建筑工程中使用的各种钢材，主要包括：钢结构所用的各种型材（也称为型钢）和板材（常称为钢板），型钢又可分为圆钢、角钢、工字钢、槽钢、钢管等；钢筋混凝土结构所用的钢筋、钢丝和钢绞线（俗称线材）等。,二、钢材的分类 按化学成分分类 （1）碳素钢 （2）合金钢 按用途分类 （1）结构钢 （2）工具钢 （3）特殊钢,按质量分类 （1）碳素结构钢 （2）优质碳素结构钢 按成型方法分类 分为铸造钢、锻造钢、轧压钢、冷拔钢。建筑钢材多属于轧压钢和冷拔钢。,三、建筑钢材的性能指标 建筑钢材的性能包括力学性能和工艺性能，如强度、塑性、冲击韧性、冷弯性能、耐疲劳性、硬度、应力松弛等。 强度 对于线形钢材主要评价其抗拉强度，抗拉强度由拉

2、伸试验测出。 低碳钢在拉伸试验中表现的应力和变形关系比较典型，它在外力作用下的变形一般可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和缩颈阶段。其应力延伸率（Re）关系曲线如图6-1-2所示。,塑性 钢材的塑性是指抵抗永久变形的性能。在工程应用中钢材的塑性指标有两个：伸长率和断面收缩率。 （1）伸长率 100% （2）断面收缩率 100%,冲击韧性 钢材抵抗瞬间冲击荷载而不破坏的能力称为冲击韧性。冲击韧性按照我国国家标准试验方法的摆冲法、横梁式来测定，如图6-1-4所示。,冷弯性能 冷弯性能是指钢材在常温条件下承受规定弯曲程度的弯曲变形的能力，是钢材的重要工艺性能。,耐疲劳性 钢材在交变荷载反复作用下，在远小于其抗拉强度时发生突然破坏，此现象称为疲劳破坏。疲劳破坏的危险应力用疲劳强度表示。 疲劳强度是指钢材在交变荷载作用下于规定的周期基数内不发生疲劳破坏所能承受的最大拉应力。通常取交变应力循环次数 N107时试件不发生破坏的最大拉应力作为疲劳强度。,硬度 硬度表示钢材表面局部体积抵抗变形或破坏的能力，反映钢材的软硬程度。 硬度测定是将硬物压入钢材表面，根据压力大小及产生的压痕面积或深度来

3、评价的。 建筑钢材的硬度常用布氏法和洛氏法测定，相应的指标称为布氏硬度和洛氏硬度。,应力松驰 应力松驰是在规定温度和规定约束条件下，钢材应力随时间而变小的现象。 如钢绞线在长时间承受大载荷的情况下，塑性变形的累积就造成了变长、变细的现象，即所谓的应力松弛。,四、道路桥梁工程中常用建筑钢材及技术要求 道路桥梁工程中应用的建筑钢材包括桥梁用结构钢和钢筋混凝土用的钢筋和钢丝。 桥梁用结构钢 桥梁用结构钢的牌号由代表屈服点的汉语拼音首位字母Q、屈服点数值、桥梁钢的汉语拼音首位字母q、质量等级符号四个部分组成。根据桥梁用结构钢的规定，其牌号为Q235q、Q345q、Q370q、Q420q和Q460q，质量等级分别为C、D、E三级。如Q345qc，表示屈服点为345MPa、质量等级为C级的桥梁用结构钢。,表6-1-1 桥梁结构钢的力学性能和工艺性能,钢筋混凝土用钢筋和高强钢丝 桥梁钢筋混凝土结构使用的钢材主要有热轧钢筋、高强钢丝和钢绞线等三大类。 （1）热轧钢筋 热轧钢筋按外形分为光圆钢筋和带肋钢筋两种。带肋的钢筋表面有凹凸的槽纹，增强了水泥混凝土与钢筋的结合力，提高了钢筋混凝土的整体性，所以被广

4、泛地应用。,表6-1-2 热轧钢筋的力学性能和工艺性能,（2）高强（碳素）钢丝 高强（碳素）钢丝，一般是将热轧8高碳钢盘条加热到850950，并在500600的铅浴中淬火，使其具有较高的塑性，然后再经酸洗、镀铜、拉拔、矫直、回火、卷盘等工艺得到的直径较小的钢筋。 按照国家标准预应力混凝土用钢丝（GB /T 52232002）的规定，高强钢丝可分为冷拉钢丝（代号WCD）和消除应力钢丝两种。,（3）预应力钢绞线 预应力钢绞线的全称代号应符合照国家标准预应力混凝土用钢绞线（GB /T 52242003）的规定，例如：公称直径为8.74mm，强度级别为1670MPa的三根刻痕钢丝捻制的钢绞线其标记为“预应力钢绞线138.741670GB /T 52242003”。 钢绞线截面集中，盘卷运输方便，与水泥混凝土粘结性能良好，现场配束方便，是预应力混凝土桥梁广泛采用的钢筋。,五、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范对钢筋的规定 对公路混凝土桥涵的钢筋的一般规定 对钢筋的抗拉强度标准值的规定 对普通钢筋的弹性模量和预应力钢筋的弹性模量的规定, 了解建筑砂浆的概念和分类。 了解对建筑砂浆原材料的技术

5、要求。 了解砂浆的性能指标及检测方法、砂浆配合比的相关知识。,任务二 认识建筑砂浆,房屋建筑都是用砖、石等材料砌筑起来的，用什么样的材料能把砖、石等材料黏结在一起呢？硬化后的强度满足要求吗？为了保证建筑物的安全性和经济性，用什么样的黏结材料好呢？用什么指标来评价黏结材料的性能呢？为了美化墙体，会在墙上覆盖一层材料，这种材料用什么好呢？ 以上情况用到的材料称为建筑砂浆，是建筑工程广泛采用的一种混合料。,一、建筑砂浆的概念 由无机胶凝材料（水泥、石灰、石膏等）、细集料、掺和料和水以及根据性能确定的各种组分按适当比例配合、拌制并经硬化而成的工程材料。 在道路、桥梁和隧道工程中，建筑砂浆是一种用量大、用途广的工程材料，主要用于桥涵、挡土墙和隧道衬砌等砌体的砌筑（起黏结、衬垫和传递应力作用）及砌体表面的抹面。,二、砂浆的分类 按黏结材料不同可分为：水泥砂浆、石灰砂浆、水泥石灰混合砂浆等。 按用途不同可分为：砌筑砂浆、抹面砂浆、保温砂浆、吸声砂浆等。公路工程上用建筑砂浆多为砌筑砂浆和抹面砂浆两类。 按工艺不同可分为：现场配制砂浆和预拌砂浆。,三、对建筑砂浆原材料的一般要求 道路工程上建筑砂浆多采用

6、水泥砂浆。水泥砂浆的组成材料除了不含粗集料外，基本上与水泥混凝土的组成材料要求相同，但也有差异。 建筑砂浆包括水泥、细集料、掺加料、保水增稠材料、外加剂、水，对它们的具体要求见教材P329页。,四、砌筑砂浆技术性能 新拌砂浆的和易性 新拌砂浆的和易性是指其是否便于施工并保证质量的综合性质。 新拌砂浆的和易性可以根据其流动性和保水性来综合评定。,（1）流动性 流动性是指新拌砂浆在自重或外力作用下产生流动性能、能在粗糙的砖、石基面上铺筑成均匀的薄层并能与底面很好粘结的性能。它实际上反映了砂浆的稠度，用砂浆稠度测定仪测定。,（2）保水性 保水性是指新拌砂浆保持水分不流失的能力，也表示各组成材料砂浆保水性用保水率（%）表示。 砂浆保水率就是吸水处理后砂浆中保留的水的质量，并用原始水量的质量百分数来表示。不易分离的性质。,硬化后砂浆的技术性质 （1）强度 砂浆强度等级是以边长为70.7mm的六个立方体试块，按规定方法成型并养护至28d后测定的立方体抗压强度算术平均值的1.3倍（MPa）来表示的。 水泥砂浆和预拌砌筑砂浆的强度等级分为M30、M25、M20、M15、M10、M7.5和M5七个等级。

7、水泥混合砂浆的强度等级分作M15、M10、M7.5和M5四个等级。,（2）黏结力 砂浆的黏结力与其强度密切相关，通常砂浆强度越高则黏结力越大。此外，黏结力也与基材的表面状态、清洁程度、湿润状况及施工养护条件等有关系。 （3）抗冻性 有抗冻性要求的砌体工程，砌筑砂浆应进行冻融试验。,五、现场配制水泥砌筑砂浆配合比的确定方法 砌筑砂浆配合比设计包括基准配合比、试配配合比和设计配合比三个阶段。 1.基准配合比 （1）计算砂浆试配强度 （2）以试配强度和水泥强度计算水泥用量 （3）计算石灰膏用量 （4）计算每立方米砂浆中砂的用量 （5）每立方米砂浆中的用水量,2.试配配合比 试配三至少三个不同的配合比，其中一个为基准配合比，其它两个水泥用量分别增加或减少10%。在保证稠度、分层度合格的情况下，可将用水量和掺加料用量作相应调整。然后制成标准试件，在标准养护条件下，养护28d测定其抗压强度值。强度符合要求且水泥用量最低的配合比为试配配合比。,3.设计配合比 根据砂浆理论表观密度和实测表面密度计算校正系数，当实测的表观密度与理论表观密度的差值小于理论静观密度的2%时，以试配配合比确定为砂浆设计配合比

8、；当大于2%时，应将试配配合比中每项材料用量乘以校正系数后，确定为设计配合比。,六、抹面砂浆的技术要求及配合比 以薄层涂抹于建筑物或构筑物表面的砂浆称为抹面砂浆。根据抹面砂浆功能的不同，一般可将抹面砂浆分为普通抹面砂浆和防水砂浆等。 对抹面砂浆，要求其具有良好的和易性，容易抹成均匀平整的薄层，便于施工，还要有较高的黏结力，砂浆层要能与底面黏结牢固，避免干裂脱落。, 了解土工合成材料的种类、性能指标。 熟悉土工合成材料在公路工程上的应用。,任务三 认识土工合成材料,在进行路面硬化施工中，要对水泥混凝土路面进行养生，为了防止水分蒸发，会用塑料薄膜覆盖在上面。还有，在沥青路面施工（罩面）时，有时会在施工前先铺一层网状的材料，然后再进行沥青混合料的摊铺。上面提到的塑料薄膜和网状材料，均是人工合成的材料，是为了满足工程的某种需要（前者是封闭，后者是抗裂）而制成的高分子聚合物，应用在岩土工程中，就叫做土工做成材料。土工合成材料有哪些？其性能指标是什么？在公路上常用的土工合成材料有哪些？又有哪些技术要求呢？,一、土工合成材料的概念 土工合成材料是岩土工程中所应用的合成材料的总称。它是指以人工合成的聚

9、合物如塑料、化纤、合成橡胶等为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各层土体之间，能发挥加强或保护土体的作用的岩土工程材料。,二、土工合成材料的分类 土工合成材料一般分为四大类：土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料。 工程中常用的土工合成材料有以下几种：土工织物、土工格栅、土工网、土工膜、土工复合材料。,三、土工合成材料的技术性质 土工合成材料的物理性质 （1）单位面积质量 单位面积质量是土工合成材料物理性能指标之一，反映产品的原材料用量以及生产的均匀性和质量的稳定性，与产品性能密切相关。目前测定土工合成材料的单位面积质量通常采用称量法，单位采用g/m2。,（2）厚度 目前土工织物及复合土工织物的厚度采用专门的厚度测试仪进行测量，土工膜厚度的测定是采用机械测量方法测定,土工薄膜和薄片厚度，厚度用mm表示。,（3）幅宽 幅宽是指整幅样品经调湿除去张力后与长度方向垂直的整幅宽度。幅宽是土工合成材料规格中重要的指标之一，直接影响到产品的有效使用面积。,（4）孔径 土工合成材料孔径从概念上来分包括当量孔径和有效孔径两种。当量孔径是用于表示网格型(如土工网、土工格栅)土工合成材料孔隙大小的指标，是将某种形状的网孔换算为等面积圆的直径。有效孔径是指能有效通过土工织物的近似最大颗粒直径，例如O90表示土工织物中90的孔径低于该值。,三、土工合成材料的技术性质 土工合成材料的力学性质 反映土工合成材料力学性质的指标主要有：拉伸强度、撕破强力、顶破强力、刺破强力、穿透强力和握持强力等。,(1)拉伸强度 土工合成材料的拉伸强度与试样的宽度、形状以及试验条件有关。目前，测定土工合成材料的拉伸强度基本上采用宽条拉伸试验测定。,(2)撕破强力 撕破强力是指土工合成材料试样在撕裂过程中抵抗扩大破损裂口的最大拉力。土工合成材料在运输和现场铺设过程中，可能会受到剪切或刺破作用。此时，土工合成材料的抗破裂强度则可能由撕破强度所控制。目前，土工合成材料的撕破强力采用梯形撕破强力试验测定。,(3)顶破强力 顶破强力是指以圆球或CBR仪的圆柱形顶杆匀速垂直顶压土工合成材料平面时，土工合成材料所能承受的最大顶压力。它所反映的是土工合成材料抵抗

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