景观材料与施工工艺.ppt

景观材料与施工工艺景观材料与施工工艺概述概述景观施工材料的种类+景观材料设施种类繁多。按装饰部位有地面铺装材料、墙面装饰材料、水镜装饰材料、小品设施、照明设施等。按材质分有石材、木材、塑料、金属、玻璃、陶瓷等。常见景观建筑材料品种分类常见景观建筑材料品种分类类别材料产品木材防腐木、塑木、竹木等石材花岗岩、大理石、砂岩、卵石、板岩、文化石、人造石等金属材料铁艺大门、铁艺围墙、铁艺桌椅、铁艺雕塑等油漆涂料清油、清漆、防锈漆、真石漆等胶凝材料水泥、大理石胶、白乳胶、玻璃胶等铺地砖广场砖、荷兰砖、舒布洛克砖、建菱砖、劈裂砖、植草砖、青砖、花盆砖等其他铺地材料塑胶地坪、人工草坪、塑胶地垫、压印混凝土、沥青、植草格等健身、游乐设施健身器材、游乐设施等装饰性小品艺术雕塑、塑石假山、花钵饰瓶等服务性小品护栏围墙、垃圾箱等休憩性小品亭台廊桥、休憩桌椅、遮阳伞罩等展示性小品指示牌、布告牌、警示标等种植设施园艺绿化箱、护树板箅子、温室覆膜、滴喷灌溉设施等照明设施庭院灯、道路灯、草坪灯、景观灯、墙头灯、地灯、壁灯等防水材料合成高分子防水卷材、防水涂料等水景设施抽水机泵、喷雾喷头、喷泉喷头、水下灯、控制器等+选择适合的材料、设施是景观建设的关键。它不仅关系到设计意图的实现，还关系到工程后期的养护成本问题，因此景观材料、设施的选择必须兼顾科学、艺术和经济。+选择材料时首先要考虑科学性，要根据现场基本条件加以分析，如土壤酸碱度、气候特征等。例如选择照明设施，不仅要考虑灯光的照度、色度、照射方向，还要考虑灯杆的高度、所放位置等，既要考虑节能环保和安全性，还要避免眩光。+艺术美感是园林选材需要考虑的另一个因素。选择材料时不仅要考虑其自身的美感，还要注意各种材料的和谐搭配。+经济因素是园林工程选料是的关键因素。如塑石、塑木、干垒挡土墙、复合材料井盖等就是因为其经济上的巨大优势广受欢迎。景观施工材料设施的发展中国传统园林缀山叠石，常用材料多为石材石材、木材、砖、瓦、卵石等新的工艺与原料带来了不断涌现的园林新材料，如较少用于传统园林中的玻璃、金属等材料的广泛应用；在园林道路、景墙、水池等不同景观与使用需要中采用的马赛克砖、渗水砖、劈裂砖等不同铺装材料；在瀑布、喷泉、壁泉、雾泉等景观中带来不同效果的各种水处理设备；为普通路面带来特殊视觉效果与良好使用性能的彩色混凝土、压印混凝土，营造出丰富夜景的环保光纤灯、太阳能灯等。景观工程基础材料景观工程基础材料+土+混凝土+金属材料+土方工程岩土名称岩土名称1.软土 主要由细粒土组成的孔隙比大（一般大于1),天然含水率高（接近或大于液限），压缩性高（a0.5MPa）和强度低的土.淤泥 天然含水率大于液限，天然孔隙比大于或等于1.5。淤泥质土 天然含水率大于液限，天然孔隙比大于1而小于1.52.人工填土人类活动而堆填的土.素填土由碎石、砂、粘性土等一种或几种材料组成的填土，不含或少含杂质人工填土 杂填土由大量建筑垃圾、工业废料或生活垃圾等杂物的填土3.湿陷性黄土湿陷系数大于0.015的土 自重湿陷性黄土土层上覆自重压力下的湿陷系数大于0.015湿陷性黄土 非自重湿陷性黄土土层上覆自重压力下的湿陷系数小于0.015 6.混合土主要由级配不连续的粘粒、粉粒、砾粒和巨砾组成.类混合土当碎石土中的粉土或粘土的质量大于25%混合土 类混合土当粉土或粘性土中碎石土的含量大于25%5.膨胀土粘粒成分主要是由亲水性粘土矿物组成在环境的温度湿度的变化时可产生强烈的胀缩的，具有吸水膨胀，失水收缩的特性.4.红粘土指碳酸盐岩系出露的岩石，经红土化作用形成并覆盖于基岩上的棕红、黄等色的高塑性土，其液限大于50%.次生红粘土液限大于45%且小于50%的土.8.风化岩和残积土岩石在风化作用下，使其结构、成份、性质等产生不同程度的变异的岩石.岩石完全风化后未经搬运过的称为残积物.9.多年冻土土的温度等于或低于零度含有固态水，且这种状态在自然界保持3a或3a以上的土.10.污染土由于外来的致污物质侵入土体而改变了原生性状的土.7.盐渍土易溶盐含量大于0.5%，具有吸湿，膨胀等特性的土 氯盐渍土 硫酸盐渍土 碱性盐渍土 工程施工中，土在中国区域性差别大，各地区的土工程施工中，土在中国区域性差别大，各地区的土方施工难度大不相同。江苏、上海多为地下水丰富的淤方施工难度大不相同。江苏、上海多为地下水丰富的淤泥质土，土方开挖施工一般要将基坑支护、基坑降、排泥质土，土方开挖施工一般要将基坑支护、基坑降、排水和止水综合考虑。水和止水综合考虑。土方施工的基本流程为：土方施工的基本流程为：编制土方施工方案编制土方施工方案施工场地平整施工场地平整结构基础桩施工结构基础桩施工支护桩施工支护桩施工降水井施工并预降水降水井施工并预降水土方开挖土方开挖基础结构施工基础结构施工土方回填土方回填用抽水机在基坑用抽水机在基坑底明排水底明排水粉细沙随地下水流粉细沙随地下水流入基坑，产生流沙入基坑，产生流沙 在基坑开挖和地下结构施工中，必须防止流在基坑开挖和地下结构施工中，必须防止流沙，以免支护失效发生重大基坑坍塌事故。沙，以免支护失效发生重大基坑坍塌事故。上海、广东、江苏、山东、浙江等地均有多雨季节，上海、广东、江苏、山东、浙江等地均有多雨季节，地下水充沛，基坑土方开挖时排水或降水不当，均有可能造地下水充沛，基坑土方开挖时排水或降水不当，均有可能造成支护结构失效坍塌事故。成支护结构失效坍塌事故。基坑支护结基坑支护结构外侧因泥沙随水构外侧因泥沙随水渗流进入基坑，造渗流进入基坑，造成局部沉陷坍塌事成局部沉陷坍塌事故故 南京古南都饭店基础施工中，由于山坡土质为杂填土，南京古南都饭店基础施工中，由于山坡土质为杂填土，基坑开挖中出现了山坡边坡塌方，危及了山坡上的房屋安全。基坑开挖中出现了山坡边坡塌方，危及了山坡上的房屋安全。发生边坡塌发生边坡塌方的部位方的部位 基坑开挖至一定深度，用小型钻机在斜坡上钻孔，插基坑开挖至一定深度，用小型钻机在斜坡上钻孔，插入粗钢筋或钢管作为土钉，孔内灌浆。入粗钢筋或钢管作为土钉，孔内灌浆。小型钻机小型钻机 南京玄武湖隧道工程施工梁洲段的土壁支护南京玄武湖隧道工程施工梁洲段的土壁支护采用了土钉支护结构。采用了土钉支护结构。钻孔，插入钢筋或钻孔，插入钢筋或螺旋管，灌浆，形成土螺旋管，灌浆，形成土钉钉 基坑放坡大开挖是一种最简单的基坑施工方法，优点基坑放坡大开挖是一种最简单的基坑施工方法，优点是施工速度快，相对措施费用不高；缺点是周边场地要空旷，是施工速度快，相对措施费用不高；缺点是周边场地要空旷，开挖和回填土方量大。放坡坡度的大小与地区土质有关。开挖和回填土方量大。放坡坡度的大小与地区土质有关。大型基坑放大型基坑放坡开挖，坡面喷混坡开挖，坡面喷混凝土保护凝土保护 管井井点降管井井点降水水 钢板桩支护既挡土又止水，悬臂钢板桩支护结构的钢板桩支护既挡土又止水，悬臂钢板桩支护结构的刚度小。钢板桩拔桩时，易带土造成邻近房屋不均匀沉降。刚度小。钢板桩拔桩时，易带土造成邻近房屋不均匀沉降。钢板桩支护钢板桩支护 发电厂车间内开挖设备基础的大型深基坑，采发电厂车间内开挖设备基础的大型深基坑，采取有效的钢管内撑支护方案，避免影响已建厂房。取有效的钢管内撑支护方案，避免影响已建厂房。钢管内撑钢管内撑 地铁站施工，土方开挖的深基坑支护采用钻地铁站施工，土方开挖的深基坑支护采用钻孔灌注桩钢管内撑支护方案。孔灌注桩钢管内撑支护方案。钢筋混凝土压顶钢筋混凝土压顶梁梁 第一道钢管内撑第一道钢管内撑 钻孔灌注桩排桩钻孔灌注桩排桩 粉沙土粉沙土 型钢腰型钢腰梁梁 高层建筑基础施工，土方开挖的深基坑支护高层建筑基础施工，土方开挖的深基坑支护采用钻孔灌注桩混凝土梁内撑支护方案。采用钻孔灌注桩混凝土梁内撑支护方案。钻孔灌注桩支护钻孔灌注桩支护 基坑第一道钢筋基坑第一道钢筋混凝土梁内撑混凝土梁内撑 第二道钢内第二道钢内撑撑 钢管内支撑的优点是施工速度快，装拆方便；缺点是支撑的刚钢管内支撑的优点是施工速度快，装拆方便；缺点是支撑的刚度略差，基坑支护结构易变形。多道钢内撑有助于控制支护结构变形。度略差，基坑支护结构易变形。多道钢内撑有助于控制支护结构变形。钢筋混凝土梁内支撑的优点是刚度大，经济性好，能有效控制钢筋混凝土梁内支撑的优点是刚度大，经济性好，能有效控制基坑变形；缺点是施工时间长（混凝土达到设计强度需时间），拆除基坑变形；缺点是施工时间长（混凝土达到设计强度需时间），拆除不便（凿除或爆破）。不便（凿除或爆破）。水泥土内插水泥土内插型钢（型钢（SMWSMW工工法）支护结构法）支护结构 水泥土搅拌桩用于地下水丰富的江苏、上海和浙江等地水泥土搅拌桩用于地下水丰富的江苏、上海和浙江等地的基坑工程施工中的止水帷幕。的基坑工程施工中的止水帷幕。基坑开挖深度在基坑开挖深度在6m6m左右，采用水泥土搅拌桩作为支护结构兼止水，左右，采用水泥土搅拌桩作为支护结构兼止水，插入的插入的H H型钢能增加桩的抗弯承载力，插入水泥土的型钢能增加桩的抗弯承载力，插入水泥土的H H型钢周边涂减摩剂，型钢周边涂减摩剂，可抽拔出重复使用。可抽拔出重复使用。插入水泥土的插入水泥土的H H型钢型钢 在地下水丰富地区，当土的渗透系数为在地下水丰富地区，当土的渗透系数为0.1-1m/d0.1-1m/d时，常采用时，常采用轻型井点降水。轻型井点降水。轻型井点降水系统构成轻型井点降水系统构成 总管总管 井点管井点管 弯连管弯连管 真空泵真空泵 管井井点的滤管管井井点的滤管 管井井点降水是一种常用的降水方法，适用在降水深度要管井井点降水是一种常用的降水方法，适用在降水深度要求大，土质的渗透系数在求大，土质的渗透系数在20-200m/d20-200m/d。管井井点施工时，先用小型钻机钻孔或水冲成孔，插入井管井井点施工时，先用小型钻机钻孔或水冲成孔，插入井点管后，在管四周填入砂滤料，井内放入潜水泵。点管后，在管四周填入砂滤料，井内放入潜水泵。管井的井点管管井的井点管 井的四周填入井的四周填入砂滤料砂滤料 轻型井点降水轻型井点降水 喷射混凝土坡面保护喷射混凝土坡面保护 坡面挂网喷射混凝土坡面挂网喷射混凝土 喷射混凝土搅拌喷射混凝土搅拌 空压机空压机 大型场地平整时，可采用履带式拖拉机与铲运机联合作大型场地平整时，可采用履带式拖拉机与铲运机联合作业，提高土方的运输效率。业，提高土方的运输效率。铲运机铲运机 填土压实方法应根据压实机械采取不同的填土填土压实方法应根据压实机械采取不同的填土层厚度和压实遍数，一般必须分层压实。层厚度和压实遍数，一般必须分层压实。蛙式打夯机压实蛙式打夯机压实 压路机压实压路机压实混凝土混凝土 简写：砼 混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶凝材料，颗粒状集料（也称为骨料），水，以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种人工石材。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。混凝土分类混凝土分类 混凝土的种类按胶凝材料分类混凝土的种类按胶凝材料分类+无机胶凝材料混凝土，如水泥混凝土、石膏混凝土、硅酸盐混凝土、水玻璃混凝土等；+有机胶结料混凝土，如沥青混凝土、聚合物混凝土等。混凝土按表观密度分类混凝土按表观密度分类 混凝土按照表观密度的大小可分为：重混凝土、普通混凝土、轻质混凝土。这三种混凝土不同之处就是骨料的不同。+重混凝土是表观密度大于2500Kg/m3;，用特别密实和特别重的集料制成的。如重晶石混凝土、钢屑混凝土等，它们具有不透x射线和射线的性能。+普通混凝土即是我们在建筑中常用的混凝土，表观密度为1950-2500Kg/m3;，集料为砂、石。轻质混凝土是表观密度小于1950Kg/m3;的混凝土。它由可以分为三类：1轻集料混凝土，其表观密度在800-1950Kg/m3;，轻集料包括浮石、火山渣、陶粒、膨胀珍珠岩、膨胀矿渣、矿渣等。2多空混凝土（泡沫混凝土、加气混凝土），其表观密度是300-1000Kg/m3;。泡沫混凝土是由水泥浆或水泥砂浆与稳定的泡沫制成的。加气混凝土是由水泥、水与发气剂制成的。3大孔混凝土（普通大孔混凝土、轻骨料大孔混凝土），其组成中无细集料。普通大孔混凝土的表观密度范围为1500-1900Kg/m3;，是用碎石、软石、重矿渣作集料配制的。轻骨料大孔混凝土的表观密度为500-1500Kg/m3;，是用陶粒、浮石、碎砖、矿渣等作为集料配制的。按使用功能分类主要有按使用功能分类主要有 结构混凝土、保温混凝土、装饰混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、海工混凝土、道路混凝土、防辐射混凝土等。按施工工艺分类主要有按施工工艺分类主要有 离心混凝土、真空混凝土、灌浆混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、挤压混凝土、泵送混凝土等。按配筋方式分有按配筋方式分有 素(即无筋)混凝土、钢筋混凝土、钢丝网水泥、纤维混凝土、预应力混凝土等。按混凝土拌合物的和易性分类按混凝土拌合物的和易性分类 干硬性混凝土、半干硬性混凝土、塑性混凝土、流动性混凝土、高流动性混凝土、流态混凝土等。发泡混凝土发泡混凝土 发泡混凝土又名泡沫混凝土，是通过智通发泡系统发泡，并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过泵送系统进行现浇施工或模具成型，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。它属于气泡状绝热材料，突出特点是在混凝土内部形成封闭的气孔，成蜂窝型紧密均匀排列气孔，使混凝土轻质化和多达五倍隔热保温性能。耐火性能高，低吸水量（防潮），低导温性质及环保特性，比其它隔温材料更具优势。发泡混凝土应用发泡混凝土应用 泡沫混凝土以其良好的特性，广泛应用于节能墙体材料中，在其他方面也获得了应用。目前，泡沫混凝土在我国的应用主要是屋面泡沫混凝土保温层现浇、泡沫混凝土面块、泡沫混凝土轻质墙板、泡沫混凝土补偿地基。泡沫混凝土以其良好的特性，广泛应用于节能墙体材料中，在其他方面也获得了应用。目前，泡沫混凝土在我国的应用主要是屋面泡沫混凝土保温层现浇、泡沫混凝土面块、泡沫混凝土轻质墙板、泡沫混凝土补偿地基。+1用作挡土墙。+2修建运动场和田径跑道。+3作夹芯构件。+4管线回填。+5贫混凝土填层。+6屋面边坡。+7储罐底脚的支撑。+8用于园林绿化。加气混凝土加气混凝土+加气混凝土是以硅质材料（砂、粉煤灰及含硅尾矿等）和钙质材料（石灰、水泥）为主要原料，掺加发气剂（铝粉），通过配料、搅拌、浇注、预养、切割、蒸压、养护等工艺过程制成的轻质多孔硅酸盐制品。因其经发气后含有大量均匀而细小的气孔，故名加气混凝土。加气混凝土应用加气混凝土应用 适用于高层建筑的填充墙和低层建筑的承重墙。非承重砌块生产和使用最为广泛，体积密度一般为500 kg/m3和600 kg/m3，主要使用在结构中的填充墙与隔墙，而不承担荷载；承重砌块的体积密度为700 kg/m3和800 kg/m3，在建筑中经特殊结构处理后承担荷载；保温块的体积密度一般为300 kg/m3和400 kg/m3，主要用于建筑物保温隔热；屋面板和墙板都是加筋加气混凝土板，根据用途不同，其配筋不同。+清水混凝土清水混凝土 清水混凝土（As-cast Finish Concrete/BareConcrete）又称装饰混凝土；因其极具装饰效果而得名。它属于一次浇注成型，不做任何外装饰，直接采用现浇混凝土的自然表面效果作为饰面，因此不同于普通混凝土，表面平整光滑、色泽均匀、棱角分明、无碰损和污染，只是在表面涂一层或两层透明的保护剂，显得十分天然，庄重。清水混凝土应用清水混凝土应用+清水混凝土在国内外大型建筑工程，特别是国内桥梁工程中已得到广泛应用，但在国内的一般房屋建筑工程中，还没有得到推广使用，清水混凝土优越的结构性能和显著的经济性还没有得到充分发挥。在钢筋混凝土大国日本，清水混凝土在各种建筑工程中早已得到广泛使用。混凝土的耐久性+混凝土在使用过程中抵抗各种破坏因素作用的能力。混凝土耐久性的好坏，决定混凝土工程的寿命。它是混凝土的一个重要性能，因此长期以来受到人们的高度重视。原材料原材料 水泥、石灰、石膏等无机胶凝材料与水拌和使混凝土拌合物具有可塑性；进而通过化学和物理化学作用凝结硬化而产生强度。一般说来，饮用水都可满足混凝土拌和用水的要求。水中过量的酸、碱、盐和有机物都会对混凝土产生有害的影响。集料不仅有填充作用，而且对混凝土的容重、强度和变形等性质有重要影响。为改善混凝土的某些性质，可加入外加剂。由于掺用外加剂有明显的技术经济效果，它日益成为混凝土不可缺少的组分。为改善混凝土拌合物的和易性或硬化后混凝土的性能，节约水泥，在混凝土搅拌时也可掺入磨细的矿物材料掺合料。它分为活性和非活性两类。掺合料的性质和数量，影响混凝土的强度、变形、水化热、抗渗性和颜色等。性能性能+和易性和易性 混凝土拌合物最重要的性能。它综合表示拌合物的稠度、流动性、可塑性、抗分层离析泌水的性能及易抹面性等。测定和表示拌合物和易性的方法和指标很多，中国主要采用截锥坍落筒测定的坍落度(毫米)及用维勃仪测定的维勃时间（秒），作为稠度的主要指标。+强度强度 混凝土硬化后的最重要的力学性能，是指混凝土抵抗压、拉、弯、剪等应力的能力。水灰比、水泥品种和用量、集料的品种和用量以及搅拌、成型、养护，都直接影响混凝土的强度。混凝土按标准抗压强度(以边长为150mm的立方体为标准试件，在标准养护条件下养护28天，按照标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度)划分的强度等级，称为标号，分为C10、C15、C20、C25等。混凝土的抗拉强度仅为其抗压强度的1/13-1/8。提高混凝土抗拉、抗压强度的比值是混凝土改性的重要方面。+变形变形 混凝土在荷载或温湿度作用下会产生变形，主要包括弹性变形、塑性变形、收缩和温度变形等。混凝土在短期荷载作用下的弹性变形主要用弹性模量表示。在长期荷载作用下，应力不变,应变持续增加的现象为徐变,应变不变，应力持续减少的现象为松弛。由于水泥水化、水泥石的碳化和失水等原因产生的体积变形，称为收缩。混凝土的变形分为两类，一类是在荷载作用下的受力变形，如单调短期加载的变形、荷载长期作用下的变形以及多次重复加载的变形；另一类与受力无关，称为体积变形，如混凝土收缩以及温度变化引起的变形。耐久性耐久性 在一般情况下，混凝土具有良好的耐久性。但在寒冷地区，特别是在水位变化的工程部位以及在饱水状态下受到频繁的冻融交替作用时，混凝土易于损坏。为此对混凝土要有一定的抗冻性要求。用于不透水的工程时，要求混凝土具有良好的抗渗性和耐蚀性。抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性 为混凝土耐久性。混凝土发展前景混凝土发展前景混凝土是土木工程中用途最广、用量最大的一种建筑材料。按预定性能设计和制作混凝土，研制轻质，高强度，多功能的混凝土新品种。利用现代新技术、大力发展新工艺、新设备；广泛利用工业废渣作原材料等，都是今后需要不断解决的课题。商品混凝土商品混凝土 商品混凝土是以集中予拌、远距离运输的方式向施工工地提供现浇混凝土。商品混凝土是现代混凝土与现代化施工工艺的结合的高科技建材产品，它应包括：大流动性混凝土、流态混凝土、泵送混凝土、自密实混凝土、防渗抗裂大体积混凝土、高强混凝土和高性能混凝土等。为了使商品混凝土性能稳定、经济、性价比高，必须严格选择所需的原材料和优化混凝土的配合比。实践证明，现代混凝土配合比全计算法设计为此提供了简单快捷和可靠的技术途径。景观用金属材料景观用金属材料包括各种型材、棒材和异型钢材。钢材具有以下优点：组织均匀密实，强度很高，且具有相当高的塑性和韧性，不仅能铸成各种形状的铸件，而且也能承受各种形式的压力加工，能够进行焊接、铆接和切割，便于装配。但是也有一定的缺点，主要是容易锈蚀，维修费用大。金属材料主要有：金属材料主要有：金属金属钢材优点：钢材优点：q轻质高强：轻质高强：艾菲尔铁塔艾菲尔铁塔 321M 7200T321M 7200T（18891889）东京塔东京塔 333M 4000T333M 4000T（19581958）q韧性好、抗冲击能力强韧性好、抗冲击能力强q外表轻巧、华美，具有光泽等外表轻巧、华美，具有光泽等钢材缺点：易锈蚀、维护费用高、耐火性差等钢材缺点：易锈蚀、维护费用高、耐火性差等黑色金属黑色金属：钢、铁以及钢铁合金：钢、铁以及钢铁合金有色金属有色金属：除黑色金属以外的金属：除黑色金属以外的金属 铝、铜等铝、铜等法国艾菲尔铁塔法国艾菲尔铁塔日本东京塔日本东京塔美国纽约的世贸大厦为钢结构，美国纽约的世贸大厦为钢结构，20012001年年9 9月月1111日被恐怖主义者日被恐怖主义者袭击、倒塌（见左图），给人袭击、倒塌（见左图），给人们提出了钢结构防火、防袭击们提出了钢结构防火、防袭击破坏的新课题。破坏的新课题。各类钢材一、钢的冶炼一、钢的冶炼原料：铁矿石原料：铁矿石（1 1）炼铁：炼铁：铁矿石铁矿石 铁水铁水+矿渣矿渣方法：高炉炼铁方法：高炉炼铁生铁：含碳量生铁：含碳量2.11-6.67%2.11-6.67%，脆硬，脆硬（2 2）炼钢：炼钢：铁水、铁块或废钢铁水、铁块或废钢 钢水钢水+钢渣钢渣钢钢:含碳量含碳量0.06%-2.0%0.06%-2.0%方法：转炉炼钢法方法：转炉炼钢法 平炉炼钢法平炉炼钢法 电弧炉炼钢法电弧炉炼钢法钢与生铁的钢与生铁的主要区别：主要区别：含碳量不同含碳量不同冶炼冶炼冶炼冶炼二、钢的分类二、钢的分类1.1.按化学成分分按化学成分分：钢的主要成分：钢的主要成分：铁、碳铁、碳其他一些杂质：其他一些杂质：硅、锰、钛、钒硅、锰、钛、钒 磷、硫、氧、氮磷、硫、氧、氮 （1 1）碳素钢）碳素钢-低碳钢（含碳量低碳钢（含碳量0.25%0.6%0.6%）（2 2）合金钢）合金钢-低合金钢（合金元素含量低合金钢（合金元素含量5%5%）中合金钢（合金元素含量中合金钢（合金元素含量5-10%10%10%）有害有害可以调整可以调整钢材性能钢材性能专门加入专门加入合金元素合金元素2.2.按脱氧程度分：按脱氧程度分：（1 1）镇静钢）镇静钢：用硅脱氧，钢质均匀：用硅脱氧，钢质均匀密实，品质好，成本高，可用于承受密实，品质好，成本高，可用于承受冲击荷载的重要结构。冲击荷载的重要结构。（2 2）沸腾钢）沸腾钢：用锰铁脱氧，内部杂：用锰铁脱氧，内部杂质多，化学成分和力学性能不均匀，质多，化学成分和力学性能不均匀，强度低、冲击韧性差、可焊性差、生强度低、冲击韧性差、可焊性差、生产成本低，可用于一般建筑结构。产成本低，可用于一般建筑结构。（3 3）半镇静钢）半镇静钢：用少量硅脱氧，性：用少量硅脱氧，性能介于镇静钢和沸腾钢之间能介于镇静钢和沸腾钢之间（4 4）特殊镇静钢）特殊镇静钢(A)(A)沸腾钢沸腾钢 (B)(B)镇静钢镇静钢两钢锭的纵剖面图两钢锭的纵剖面图代号代号“F”代号代号“TZ”代号代号“Z”代号代号“b”A AB B3.3.按杂质含量分：按杂质含量分：普通钢：含硫量普通钢：含硫量0.0450.045-0.050-0.050；含磷量；含磷量0.0450.045。优质钢优质钢:含硫量含硫量0.0350.035；含磷量；含磷量0.0350.035。高级优质钢高级优质钢:含硫量含硫量0.0250.025，含磷量，含磷量0.0250.025。特级优质钢特级优质钢:含硫量含硫量0.0150.015，含磷量，含磷量0.0250.025。牌号后加牌号后加“高高”或或“A A”后加后加“E E”按主要性能及使用特性分按主要性能及使用特性分(用途分类）用途分类）+结构钢(包括机械结构用钢及工程结构用钢)：包括碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金高强度结构钢及合金结构钢等。碳素结构钢及低合金高强度结构钢是建筑工程用钢建筑工程用钢的主要钢种，大多数型钢、钢板、钢筋等是用这些钢轧制的主要钢种，大多数型钢、钢板、钢筋等是用这些钢轧制的。的。+工具钢：主要用于刀具，模具等各种工具，含碳量一般较高，便于进行热处理。+特殊性能钢及专门用途钢：主要有桥梁钢、铁道用钢、船舶用钢、压力容器用钢等。+建筑钢材的类属建筑钢材的类属+桥梁用钢材要求具有较高的强度、良好的塑性和可焊性。因此，桥梁建筑用钢材、钢筋混凝土用的钢筋，从用途分类来说属于结构钢；从质量分类来说属于普通钢；从含碳量分类来说属于低碳钢；所以桥梁结构用钢和钢筋混凝土用的钢筋属于碳素结构钢或低合金结构钢。1.21.2建筑钢材的主要技术性能建筑钢材的主要技术性能一、力学性能一、力学性能静荷载：一定的力学强度和不致过大的变形静荷载：一定的力学强度和不致过大的变形动荷载：较高的韧性动荷载：较高的韧性1 1、强度（抗拉性能）、强度（抗拉性能）2 2、塑性、塑性3 3、韧性、韧性4 4、硬度、硬度力学性能力学性能工艺性能工艺性能技术性能技术性能强度、弹性、塑性、耐磨性强度、弹性、塑性、耐磨性 （可加工性）：冷弯、可焊性（可加工性）：冷弯、可焊性一、力学性能一、力学性能1 1、强度：在外力作用下，材料抵抗、强度：在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的变形和断裂的能力能力测定方法：拉伸试验测定方法：拉伸试验钢材受力产生应力、应变，反映钢材的主要力学特征钢材受力产生应力、应变，反映钢材的主要力学特征拉拉伸伸性性能能是是建建筑筑钢钢材材最最重重要要的的性性能能。通通过过对对钢钢材材进进行行抗抗拉拉试试验验所所测测的的屈屈服服强强度度、抗抗拉拉强强度度(极极限强度）和伸长率限强度）和伸长率是钢材的重要技术性质指标。是钢材的重要技术性质指标。屈服强度和条件屈服强度屈服强度和条件屈服强度 当应力超过弹性极限后，变形增加较快，此时除了产生弹当应力超过弹性极限后，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。当应力达到性变形外，还产生部分塑性变形。当应力达到B B点后，塑性应点后，塑性应变急剧增加，曲线出现一个波动的小平台，这种现象称为屈服。变急剧增加，曲线出现一个波动的小平台，这种现象称为屈服。(4)(4)极限强度极限强度当当钢钢材材屈屈服服到到一一定定程程度度后后，由由于于内内部部晶晶粒粒重重新新排排列列，其其抵抵抗抗变变形形能能力力又又重重新新提提高高，此此时时变变形形虽虽然然发发展展很很快快，但但却却只只能能随随着着应应力力的的提提高高而而提提高高，直直至至应应力力达达最最大大值值。此此后后，钢钢材材抵抵抗抗变变形形的的能能力力明明显显降降低低，并并在在最最薄薄弱弱处处发发生生较较大大的的塑塑性性变变形形，此此处处试试件件截面迅速缩小，出现颈缩现象，直至断裂破坏。截面迅速缩小，出现颈缩现象，直至断裂破坏。断面收缩率断面收缩率伸长率和断面收缩率表示钢材断裂前经受塑性变形的能力。伸长率和断面收缩率表示钢材断裂前经受塑性变形的能力。伸长率越大或断面收缩率越大，说明钢材塑性越大。钢材伸长率越大或断面收缩率越大，说明钢材塑性越大。钢材塑性大，不仅便于进行各种加工，而且能保证钢材在建筑塑性大，不仅便于进行各种加工，而且能保证钢材在建筑上的安全使用。因为钢材的塑性变形能调整局部高峰应力，上的安全使用。因为钢材的塑性变形能调整局部高峰应力，使之趋于平缓，以免引起建筑结构的局部破坏及其所导致使之趋于平缓，以免引起建筑结构的局部破坏及其所导致的整个结构破坏；钢材在塑性破坏前，有很明显的变形和的整个结构破坏；钢材在塑性破坏前，有很明显的变形和较长的变形持续时间，便于人们发现和补救。较长的变形持续时间，便于人们发现和补救。钢钢材材的的冷冷脆脆性性：材材料料无无明明显显塑塑性性变变形形而而发发生生脆脆性断裂，这种性质称为钢材的冷脆性。性断裂，这种性质称为钢材的冷脆性。4 4、硬度：、硬度：钢材表面局部体积内抵抗变形的能力钢材表面局部体积内抵抗变形的能力测定方法：以硬物压入钢材表面，根据压力大小和压痕面积或压入深度评定。测定方法：以硬物压入钢材表面，根据压力大小和压痕面积或压入深度评定。常用指标：布氏硬度（常用指标：布氏硬度（HBHB）、洛氏硬度（）、洛氏硬度（HRHR）维氏硬度不常用维氏硬度不常用。布氏法布氏法：用一定的压力把淬火的钢球压入钢材表面，将压力除以压痕面积，：用一定的压力把淬火的钢球压入钢材表面，将压力除以压痕面积，得布氏硬度（得布氏硬度（HBHB）+压痕较大，实验数据准确、稳定，不宜用于成品检验。压痕较大，实验数据准确、稳定，不宜用于成品检验。洛氏法洛氏法：在洛氏硬度机上根据测量的压痕深度计算：在洛氏硬度机上根据测量的压痕深度计算 操作简单迅速，但压痕小，试验精度差。操作简单迅速，但压痕小，试验精度差。洛氏硬度法的压痕小，所以常用于判断工件的热处理效果洛氏硬度法的压痕小，所以常用于判断工件的热处理效果。二、工艺性能二、工艺性能工艺性能工艺性能:钢材在各种加工过程中的行为钢材在各种加工过程中的行为1 1、冷弯性能：指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，以试验时、冷弯性能：指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，以试验时的弯曲角度的弯曲角度和和 弯心直径弯心直径d d为指标表示。为指标表示。冷弯性能冷弯性能焊接性能焊接性能二、工艺性能二、工艺性能2 2焊接性能焊接性能:焊接：把两块金属局部加热，并使其接缝部分迅速呈熔融或半焊接：把两块金属局部加热，并使其接缝部分迅速呈熔融或半熔融状态，而牢固的连接起来。熔融状态，而牢固的连接起来。钢材的焊接性能是指在一定的焊接工艺条件下，在焊缝及其附钢材的焊接性能是指在一定的焊接工艺条件下，在焊缝及其附近过热区不产生裂纹及硬脆倾向，焊接后钢材的力学性能，特近过热区不产生裂纹及硬脆倾向，焊接后钢材的力学性能，特别是强度不低于原有钢材的强度。别是强度不低于原有钢材的强度。钢材的化学成分对钢材的可焊性有很大的影响。随钢材的钢材的化学成分对钢材的可焊性有很大的影响。随钢材的含碳量、合金元素及杂质元素含量的提高，钢材的可焊性降低。含碳量、合金元素及杂质元素含量的提高，钢材的可焊性降低。钢材的含碳量超过钢材的含碳量超过0.250.25时，可焊性明显降低；硫含量较多时，时，可焊性明显降低；硫含量较多时，会使焊口处产生热裂纹，严重降低焊接质量。钢材的焊接须执会使焊口处产生热裂纹，严重降低焊接质量。钢材的焊接须执行有关规定。行有关规定。化学元素化学元素强度强度硬度硬度塑性塑性韧性韧性可焊性可焊性其他其他碳（碳（C C）1%1%1%冷脆性冷脆性锰（锰（MnMn）脱氧、硫剂脱氧、硫剂钛（钛（TiTi）强脱氧剂强脱氧剂钒（钒（V)V)时效时效磷（磷（P P）偏析、冷脆偏析、冷脆氮（氮（N N）冷脆性冷脆性硫（硫（S S）氧（氧（O O）化学元素对钢材性能的影响化学元素对钢材性能的影响 化学组成及对钢材性质的影响+一般钢：碳、磷、硫、氧、氮等；+合金钢：为改善钢材的某些性质，特意加入的元素，如锰、硅、钒、钛等。+1）磷-使钢材的拉伸强度提高，塑性和韧性下降，能显著增加钢材的冷脆性，降低钢材的可焊性；2.2.硫硫-能使钢材产生热脆性，降低钢材的热加工能使钢材产生热脆性，降低钢材的热加工与可焊性；与可焊性；3.3.氧、氮氧、氮-降低钢材的力学性质，严重影响了钢降低钢材的力学性质，严重影响了钢材的韧性，并能促进时效，降低钢材的可焊性；材的韧性，并能促进时效，降低钢材的可焊性；4.4.锰、硅锰、硅-为脱氧而有意加入的元素，能显著提为脱氧而有意加入的元素，能显著提高钢材的强度，对塑性与韧性的影响不是很大。高钢材的强度，对塑性与韧性的影响不是很大。1.4 1.4钢材的冷加工与热处理钢材的冷加工与热处理一、冷加工强化一、冷加工强化 ：将钢材于常温下进行：将钢材于常温下进行冷拉、冷拔或冷轧冷拉、冷拔或冷轧使其产使其产生塑性变形，从而提高屈服强度，降低塑性韧性，这个过程称为冷生塑性变形，从而提高屈服强度，降低塑性韧性，这个过程称为冷加工强化处理加工强化处理 。建筑工程中大量使用的钢筋采用冷加工强化建筑工程中大量使用的钢筋采用冷加工强化具有明显的经济效益。具有明显的经济效益。冷拔钢丝的屈服点可提高冷拔钢丝的屈服点可提高40406060v可适当减小钢筋混凝土结构设计截面可适当减小钢筋混凝土结构设计截面v减小混凝土中配筋数量减小混凝土中配筋数量从而达到节约从而达到节约钢材的目的钢材的目的一、冷加工一、冷加工冷拉原理冷拉原理：变形硬化变形硬化：钢筋内部晶格滑移，引起屈服强度提高，塑性、：钢筋内部晶格滑移，引起屈服强度提高，塑性、弹性模量降低弹性模量降低时效硬化时效硬化：内部组织调整，内应力会促使钢筋内部组织调：内部组织调整，内应力会促使钢筋内部组织调整，屈服强度进一步提高整，屈服强度进一步提高1、冷拉冷拉：在常温下以超过钢筋的屈服强度的拉：在常温下以超过钢筋的屈服强度的拉应力拉伸钢筋，使钢筋产生塑性变形，以提应力拉伸钢筋，使钢筋产生塑性变形，以提高强度，节约钢材高强度，节约钢材特点：只能提高钢筋的抗拉强度，抗压强度不变特点：只能提高钢筋的抗拉强度，抗压强度不变2 2、冷拔、冷拔使直径使直径6-10mm6-10mm的光圆钢筋通过特制的钨合金拔丝模使钢筋产生塑的光圆钢筋通过特制的钨合金拔丝模使钢筋产生塑性变性，以改变其物理力学性能。性变性，以改变其物理力学性能。横向压缩，纵向拉伸横向压缩，纵向拉伸抗拉强度、抗压强度、硬度提高，塑性降低，无明显的屈服点抗拉强度、抗压强度、硬度提高，塑性降低，无明显的屈服点3 3冷轧冷轧 冷轧冷轧:是将圆钢在轧钢机上轧成断面形状规则的钢筋，可以提高其是将圆钢在轧钢机上轧成断面形状规则的钢筋，可以提高其强度及与混凝土的粘接力。钢筋在冷轧时，纵向与横向同时产强度及与混凝土的粘接力。钢筋在冷轧时，纵向与横向同时产生变形，因而能较好地保持其塑性和内部结构的均匀性。生变形，因而能较好地保持其塑性和内部结构的均匀性。时效处理：时效处理：将冷加工处理后的钢筋，在常温下存放将冷加工处理后的钢筋，在常温下存放15-20d15-20d，或加热，或加热至至100-200100-200后保持一定时间（后保持一定时间（2-3h2-3h），其屈服强度进一），其屈服强度进一步提高，且抗拉强度也提高，同时塑性和韧性也进一步步提高，且抗拉强度也提高，同时塑性和韧性也进一步降低，弹性模量则基本恢复。这个过程称为时效处理降低，弹性模量则基本恢复。这个过程称为时效处理自然时效自然时效:在常温下存放在常温下存放15-20d15-20d，称为自然时效，适合用于低强度，称为自然时效，适合用于低强度钢筋钢筋人工时效人工时效:加热至加热至100-200 100-200 后保持一定时间（后保持一定时间（2-3h)2-3h)称人工时效，称人工时效，适合于高强钢筋适合于高强钢筋二、热处理二、热处理热处理热处理:将钢材在固态范围内进行加热、保温和冷却，从而改变其将钢材在固态范围内进行加热、保温和冷却，从而改变其金相组织和微观结构组织的工艺方法，改变的钢材的部分性能金相组织和微观结构组织的工艺方法，改变的钢材的部分性能热处理包括热处理包括淬火淬火、回火回火、退火退火和和正火正火。1 1、退火：、退火：将钢材加热至基本组织转变温度以下（低温退火）或以上（完将钢材加热至基本组织转变温度以下（低温退火）或以上（完全退火），适当保温后缓慢冷却，以消除内应力，减少缺陷和晶全退火），适当保温后缓慢冷却，以消除内应力，减少缺陷和晶格畸变，使钢的塑性和韧性得到改善。格畸变，使钢的塑性和韧性得到改善。2 2、正火、正火（正常化处理）：（正常化处理）：将钢件加热至基本组织改变温度以上，将钢件加热至基本组织改变温度以上，然后在空气中冷却，使晶格细化，钢的强度提高而塑性有所降低。然后在空气中冷却，使晶格细化，钢的强度提高而塑性有所降低。是退火的一种特例：是退火的一种特例：q冷却速度不同冷却速度不同q在空气中冷却在空气中冷却q硬度、强度较高，塑性较退火小硬度、强度较高，塑性较退火小q获得均匀细致的结构，细化晶粒，消除组织缺陷获得均匀细致的结构，细化晶粒，消除组织缺陷 3 3、淬火、淬火：将钢材加热至基本组织改变温度以上，保温使基本组：将钢材加热至基本组织改变温度以上，保温使基本组织转变为奥氏体，然后投入水