通玻璃的密度为2450-2550kg/m3,其密实度D=1,孔隙率P=0,故可认为玻璃是绝对密实的材料;(2)玻璃的抗压强度较高,一般为600-1200MPa,抗拉强度很小,为40-80MPa,故玻璃在冲击作用下易碎,是典型的脆性材料;(3)玻璃具有优良的光学性质,特别是其透明性和透光性,所以广泛用于建筑采光和装饰,也用于光学仪器和日用器皿等;(4)玻璃的导热系数较低,普通玻璃耐急冷急热性差;(5)玻璃具有较高的化学稳定性,在通常情况下对水、酸以及化学试剂或气体具有较强的抵抗能力,能抵抗除氢氟酸以外的各种酸类的侵蚀,但碱溶液和金属碳酸盐能溶蚀玻璃。
10、常用的安全玻璃有哪几种?各有何特点?用于何处?
答:常见的安全玻璃有钢化玻璃、夹丝玻璃、夹层玻璃。
(1)钢化玻璃的特点:机械强度高,抗弯强度比普通玻璃大5-6倍,可达125MPa以上,抗冲动强度提高约3倍,韧性提高约5倍;弹性好,钢化玻璃的弹性比普通玻璃大得多;热稳定性高,在受极冷极热作用时,不易发生炸裂,可耐热冲击,最大安全工作温度为288℃,能承受204℃的温差变化,故可用来制造炉门上的观测窗、辐射式气体加热器、干燥器和弧光灯等;钢化玻璃破碎时形成无数小块,这些小块没有尖锐的棱角,不易伤人,故称为安全玻璃。
由于钢化玻璃具有较好的性能,所以在汽车工业、建筑工程以及其他工业得到广泛应用,常被用作高层建筑的门、窗、幕墙、屏蔽及商店橱窗、军舰与轮船舷窗、桌面玻璃等等。
(2)夹丝玻璃的抗弯强度和耐温度剧变型都比普通玻璃高,玻璃碎时即使有许多裂缝,但其碎片仍附着在钢丝网上,不致四处飞溅伤人;此外,夹丝玻璃还具有隔断火焰和防止火灾蔓延的作用。
夹丝玻璃适用于震动较大工业厂房门窗、屋面、采光天窗,需要安全防火的仓库、图书馆门窗、公共建筑的阳台、走廊、防火门、楼梯间、电梯井等。
(3)夹层玻璃的透明度好,抗冲击性能要比平板玻璃高几倍;破碎时不裂成分离的碎块,只有辐射的裂纹和少量碎玻璃屑,且碎片粘在薄衬片上,不致伤人。根据使用不同的玻璃原片和中间夹层材料,还可获得耐光、耐热、耐湿、耐寒等特性。
夹层玻璃主要用作汽车和飞机的挡风玻璃、防弹玻璃以及有特殊安全要求的建筑门窗、隔墙、工业厂房的天窗和某些水下工程等。
11、什么是吸热玻璃、热反射玻璃、中空玻璃?各自的特点及应用有哪些?
答:(1)吸热玻璃是指既能大量吸收红外线辐射,又能使可见光透过并保持良好的透视性的玻璃。
特点及应用:吸热性强,适用于既需要采光,又需要隔热之处,尤其是炎热地区,需设置空调、避免眩光的大型公共建筑的门窗、幕墙、商品陈列窗、计算机房,以及火车、汽车、轮船的挡风玻璃,还可制成夹层、中空玻璃等制品。
(2)热反射玻璃是指既具有较高的热反射能力,又保持平板玻璃良好透光性能的玻璃,亦称镀膜玻璃或镜面玻璃。
特点及应用:对太阳辐射热有较高的热反射能力,具有良好的隔热性能,具有单向透视的特性。主要应用于避免由于太阳辐射而增热极设置空调的建筑。适用于现代高级建筑的门窗、玻璃幕墙、公共建筑的门厅和各种装饰性部位,用它制成双层中空玻璃和组成带空气层的玻璃幕墙,可取得极佳的隔热效果及节能效
果。
(3)中空玻璃是以两片或多片平板玻璃,其周边用间隔框分开,四周边缘部分用胶接、焊接或熔接的办法密封,中间充填干燥空气或其他惰性气体,整体拼装构建在工厂完成的产品。
特点及应用:具有良好的保温、隔热、隔声等性能。主要用于需要采暖、空调、防止噪声、防结露及需要无直接阳光和特殊光的建筑物门窗。
12、釉面砖为何不宜用于室外?
答:因为釉面砖多为精陶坯体,吸水率较大,吸水后将产生湿胀,而其表面釉层的湿胀性很小,因此如果用于室外,经常受到大气温、湿度影响及日晒雨淋作用,当砖坯体产生的湿胀应力超过了釉层本身的抗拉强度时,就会导致釉层发生裂纹或剥落,严重影响建筑物的饰面效果。
13、不同种类的安全玻璃有何不同?
第八章 金属材料
复习思考题
1、建筑工程中主要使用哪些钢材?
答:建筑钢材主要指用用钢结构中的各种型材(如角钢、槽钢、工字钢、圆钢等)、钢板和用于钢筋混凝土结构中的各种钢筋、钢丝等。
2、评价钢材技术性质的主要指标有哪些?
答:钢材的性能主要包括力学性能、工艺性能和化学性能等,建筑工程中主要考虑钢材的前两种性能。
(1)力学性能:抗拉性能、冲击韧性、硬度、耐疲劳性 (2)工艺性能:冷弯性能、焊接性能
3、施工现场如何验收和检测钢筋?如何贮存?
答:验收内容包括:钢种、规格、数量、机械性能(屈服点、抗拉强度、冷弯、延伸率),化学成分(碳、磷、硅、锰、钒等)的数据及结论、出厂日期、检验部门的印章、合格证的编号等。合格证要求填写齐全,不得漏错填。同时必须填明批量。合格证必须与所进钢材的种类、规格相对应。
钢材的贮存和保管:
钢材与周围环境发生化学、电化学和物理等作用,极易产生锈蚀。 如果在日常的保管工作中,采取措施设法消除或减少介质中的有害组分,如去湿、防尘等,以消除空气中所含的水蒸气、二氧化硫等有害组分,则可以大大降低钢材的锈蚀程度。
(1)存放处所的选择:风吹、日晒、雨淋等自然因素,对钢材的性能有较大影响,应入库存放;对只忌雨淋,对风吹、日晒、潮湿不十分敏感的钢材,可入棚存放;自然因素对其性能影响轻微,或使用前可通过加工措施消除影响的钢材,可在露天存放。存放处所,应尽量远离有害气体和粉尘的污染,避免受酸、碱、盐及其气体的侵蚀。
(2)保持库房干燥通风:土地面和砖地面易返潮,库棚内应采用水泥地面,正式库房还应做地面防潮处理。根据库房内、外的温度和湿度情况,进行通风、降潮。
(3)合理码垛:料垛稳固,垛位的质量不应超过地面的承载力,垛底要垫高30~50cm。有条件的要采用料架。根据钢材的形状、大小和多少,确定平放、坡放、立放等不同方法。垛形应整齐,便于清点,防止不同品种的混乱。
(4)保持料场清洁:尘土、碎布、杂物都能吸收水分,应注意及时清除。杂草根部易存水,阻碍通风,夜间能排放CO2,必须彻底清除。
(5)加强防护措施:有保管条件的,应以箱、架、垛为单位,进行密封保管。表面涂敷防护剂。油性防锈剂易沾土,且不是所有的钢材都能采用,应采用使用方便、效果较好的干性防锈涂料。
(6)加强计划管理:制定合理的库存周期计划和储备定额,制定严格的库存锈蚀检查计划。
4、试述碳素结构钢和低合金钢在工程中的应用。
答:碳素结构钢的特性与用途
(1)碳素结构钢随牌号的增大,含碳量增加,其强度和硬度提高,塑性和韧性降低,冷弯性能逐渐变差。
(2)Q195、Q215号钢强度低,塑性和韧性较好,易于冷加工,常用于轧制薄板和盘条,制造钢钉、铆钉、螺栓及铁丝等。Q215号钢经冷加工后可代替Q235号钢使用。
(3)目前,建筑工程中常用的碳素结构钢为Q235,Q235号钢冶炼方便,成本低,故在建筑中应用广泛,与其他牌号的碳素结构钢相比,由于该结构钢具有较高的强度,同时具有较好的塑性和韧性,可焊性也好,能较好地满足一般钢结构和钢筋混凝土结构的用钢要求。Q235号钢的力学性能稳定,对轧制、加热、急剧冷却时的敏感性较小。其中Q235—A级钢,一般仅适用于承受静荷载作用的结构,Q235-C和D级钢可用于重要焊接的结构,由于Q235—D级钢含有足够的形成细晶粒结构的元素,同时对硫、磷有害元素控制严格,故其冲击韧性很好,具有较强的抗冲击、振动荷载的能力,尤其适宜在较低温度下使用。
(4)Q255、Q275号钢强度较高,但塑性、韧性较差,可焊性也差,不易焊接和冷弯加工,可用于轧制钢筋、作螺栓配件等,但更多用于机械零件和工具等。
低合金高强度结构钢的性能和应用
(1)Q295号钢中含有少量的合金元素,强度不高,但有良好的塑性、冷弯性能、焊接性能及耐蚀性能。主要用于建筑工程中对强度要求不高的一般工程结构。
(2)Q345、Q390号钢综合力学性能好,焊接性能、冷热加工性能和耐蚀性能均好,C、D、E级钢具有良好的低温韧性。主要用于工程中承受较高荷载的焊接结构。
(3)Q420、Q460号钢强度高,特别是在热处理后有较高的综合力学性能。主要用于大型工程结构及荷载大的轻型结构。 5、化学成分对钢材的性能有何影响?
答:钢材中的化学成分对钢材的影响很大。
碳:碳是决定钢材性能的主要元素。随着含碳量的增加,钢材的强度和硬度相应提高,而塑性和韧性相应降低。当含碳量超过1%时,钢材的极限强度开始下降。此外,含碳量过高还会增加钢的冷脆性,降低抗大气腐蚀性和可焊性。
硅、锰:硅和锰是在炼钢是为了脱氧去硫而有意加入的元素。由于硅与氧的结合能力很大,因而能夺取氧化铁中的氧形成二氧化硅进入钢渣中,其余大部分硅溶于铁素体中,当含量较低时(小于1%),可提高钢材的强度,对塑性、韧性影响不大。锰对氧和硫的结合力分别大于铁对氧和硫的结合力,因此锰能使有害的FeS、FeO分别形成MnS、MnO而进入钢渣中,其余的锰溶于铁素体中,使晶格歪扭阻止滑移变形,显著地提高了钢材的强度。
磷:磷与碳相似,能使钢的屈服点和抗拉强度提高,塑性和韧性下降,显著增加钢的冷脆性,磷的偏析较严重,焊接时焊缝容易产生冷裂纹,所以磷是降低钢材可焊性的元素之一。因此在碳钢中,磷的含量有严格的限制,但在合金钢中,磷可改善钢材的抗大气腐蚀性,也可作为合金元素。
硫:硫在钢材中以FeS形式存在,硫化铁是一种低熔点化合物,当钢材在红热状态下进行加工或焊接时,硫化铁已经熔化,使钢的内部产生裂纹,这种在高温下产生裂纹的特性称为热脆性。热脆性大大降低钢材的热加工性和可焊性。此