全国一级造价工程师考试
《建设工程技术与计量（安装）》必背考点（01）
第一节建设工程材料
钢铁材料是工业中应用最广、用量最多的金属材料。含碳量小于2.11%（重量）的铁合金称为钢；而含碳量大于2.11%（重量）的铁合金称为生铁。钢和铸铁中除了含铁、碳以外，还含有一些其他元素，其中一类是杂质元素，如硫、磷、氧、氮等；另一类是根据使用性能和工艺性能的需要，在其生产过程中适量添加的合金元素，常见有铬、镍、锰和钛等，铁碳合金中加入这些合金元素就成为合金钢或合金铸铁。
1.钢材的优良特性；钢中主要化学元素为铁
钢种含碳量对钢性质的决定影响；
含碳量低，钢的强度较低，但塑性大；
含碳量高，钢的强度高、塑性小、硬度大、性脆和不易加工。
有害元素：硫、磷（影响塑性和韧性）
有益元素：硅、锰（它们能使钢材强度、硬度提高，而塑性、韧性不显著降低。）
钢材的力学性能（如抗拉强度、屈服强度、伸长率、冲击韧度和硬度等）取决于钢材的成分和金相组织。钢材的成分一定时，其金相组织主要取决于钢材的热处理，如退火、正火、淬火加回火等，其中淬火加回火的影响最大。
工程中常用钢及其合金的性能和特点
1）碳素结构钢。
①普通碳素结构钢。
屈服强度下限分为四个级别：Q195，Q215，Q235和Q275。
a.Q195钢强度不高，塑性、韧性、加工性能与焊接性能较好，主要用于轧制薄板和盘条等；
b.Q215钢主要用于制作管坯、螺栓等；
c.Q235钢强度适中，有良好的承载性，又具有较好的塑性和韧性，可焊性和可加工性也好，是钢结构常用的牌号；Q235钢大量制作成钢筋、型钢和钢板用于建造房屋和桥梁等；
d.Q275钢强度和硬度较高，耐磨性较好，但塑性、冲击韧性和可焊性差，主要用于制造轴类、农具、耐磨零件和垫板等。
②优质碳素结构钢。（低杂质的碳钢）
优质碳素结构钢是含碳小于0.8%的碳素钢，这种钢中所含的硫、磷及非金属夹杂物比普通碳素钢少。与普通碳素结构钢相比，优质碳素结构钢塑性和韧性较高，并可通过热处理强化，多用于较重要的零件，是广泛应用的机械制造用钢。
2）低合金结构钢。
按照国家标准《低合金钢高强度结构钢》GB/T1591-2008，共有Q345，Q390，Q420，Q460，Q500，Q550，Q620，Q690八个强度等级。
①普通低合金钢。普通低合金钢比碳素结构钢具有较高的韧性，同时有良好的焊接性能、冷热压加工性能和耐蚀性，部分钢种还具有较低的脆性转变温度。
②优质低合金钢。优质低合金钢广泛用于制造各种要求韧性高的重要机械零件和构件。当零件的形状复杂，截面尺寸较大，要求韧性高时，采用优质低合金钢可使复杂形状零件的淬火变形和开裂倾向降到最小。
3）不锈耐酸钢。
不锈耐酸钢按使用状态的金相组织，可分为铁素体、马氏体、奥氏体、铁素体-奥氏体和沉淀硬化型不锈钢五类。
2.铸铁的分类和用途
铸铁是碳含量大于2.11%的铁碳合金（存在碳的聚集现象，不能完全溶解），并且还含有较多量的硅、锰、硫和磷等元素。它具有生产设备和工艺简单、价格便宜等优点。
如磷在耐磨铸铁中是提高其耐磨性的主要合金元素，锰和硅都是铸铁中的重要元素，唯一有害的元素是硫。铸铁的组织特点是含有石墨，组织的其余部分相当于碳含量小于0.80%钢的组织。
铸铁的韧性和塑性主要决定于石墨的数量、形状、大小和分布，其中石墨形状的影响最大。铸铁的其他性能也与石墨密切相关。基体组织是影响铸铁硬度、抗压强度和耐磨性的主要因素。
（1）铸铁的分类。
按碳存在的形式分类，铸铁可分为灰口铸铁、白口铸铁和麻口铸铁三大类。
1）按照石墨的形状特征，灰口铸铁可分为普通灰铸铁（石墨呈片状）、蠕墨铸铁（石墨呈蠕虫状）、可锻铸铁（石墨呈团絮状）和球墨铸铁（石墨呈球状）四大类。
（3）工程中常用铸铁的性能和特点。
1）灰铸铁。在各类铸铁的总产量中，灰铸铁占80%以上。影响灰铸铁组织和性能的因素主要是化学成分和冷却速度。
2）球墨铸铁。球墨铸铁其综合机械性能接近于钢，因此铸造性能很好，成本低廉，生产方便，在工业中得到了广泛的应用。
球墨铸铁的抗拉强度远远超过灰铸铁，而与钢相当。在实际工程中，常用球墨铸铁来代替钢制造某些重要零件，如曲轴、连杆和凸轮轴等，也可用于高层建筑室外进入室内给水的总管或室内总干管。
3）蠕墨铸铁。蠕墨铸铁的强度接近于球墨铸铁，并具有一定的韧性和较高的耐磨性；同时又有灰铸铁良好的铸造性能和导热性。蠕墨铸铁在生产中主要用于生产汽缸盖、汽缸套、钢锭模和液压阀等铸件。
4）可锻铸铁。可锻铸铁具有较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代替碳钢。可锻铸铁常用来制造形状复杂、承受冲击和振动荷载的零件，如管接头和低压阀门等。与球墨铸铁相比，可锻铸铁具有成本低，质量稳定，处理工艺简单等优点。
（二）有色金属材料
有色金属是指黑色金属以外的所有金属及其合金。不同有色金属具有不同的优良性能，如钛合金的耐蚀性优于不锈钢;铜和铝的导电性明显高于铁合金；镍铬合金的比电阻较高，同时还有高的抗氧化性能和塑性，以及为零的电阻温度系数；铅具有高的抗X射线和γ射线穿透能力；铅锡基合金、铝铜基合金具有优良的减摩性能等。对于力学性能，多数有色金属塑性好，尤其是铝钛基合金的比强度和比刚度均比铁基合金高。
2.工程中常用有色金属的性能和特点
二、非金属材料
1.耐火材料
（1）耐火砌体材料。按耐火材料的主要化学特性分为酸性、中性和碱性。
1）酸性耐火材料。硅砖和粘土砖为代表。
硅砖抗酸性炉渣侵蚀能力强，但易受碱性渣的侵蚀，抗热震性差。
粘土砖中含30%～46%的氧化铝，抗热震性好，属于弱酸性耐火材料。
2）中性耐火材料。以高铝质制品为代表。铬砖主晶相是铬铁矿，它对钢渣的耐蚀性好，但抗热震性差。铬镁砖抗热震性好。碳质制品是另一类中性耐火材料。碳质制品的热膨胀系数很低，导热性高，耐热震性能好，高温强度高。在高温下长期使用也不软化，不受任何酸碱的侵蚀，有良好的抗盐性能，也不受金属和熔渣的润湿，质轻，是优质的耐高温材料。缺点是在高温下易氧化，不宜在氧化气氛中使用。
3）碱性耐火材料。以镁质制品为代表，它含氧化镁80%～85%以上，以方镁石为主晶相。生产镁砖的主要原料有菱镁矿等，对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性。纯氧化镁的熔点高达2800℃。因此镁砖的耐火度比粘土砖和硅砖都高。
2.耐热保温和绝热材料
（1）耐热保温材料。
耐热保温材料，又称为耐火隔热材料。它是各种工业用炉的重要筑炉材料。
常用的隔热材料有硅藻土、蛭石、玻璃纤维（又称矿渣棉）、石棉，以及它们的制品如板、管、砖等。
1）硅藻土耐火隔热保温材料。目前应用最多、最广。
硅藻土耐火保温砖、板、管，具有气孔率高，耐高温及保温性能好，密度小等特点。
（2）绝热材料。
1）按其成分不同，可分为有机材料和无机材料两大类。
热力设备及管道保温用的材料多为无机绝热材料，此类材料具有不腐烂、不燃烧、耐高温等特点，如石棉、硅藻土、珍珠岩、玻璃纤维、泡沫混凝土和硅酸钙等。
低温保冷工程多用有机绝热材料，此类材料具有表观密度小、导热系数低、原料来源广、不耐高温、吸湿时易腐烂等特点，如软木、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨基甲酸醋、牛毛毡和羊毛毡等。
2）按照绝热材料使用温度，可分为高温、中温和低温绝热材料。
高温用绝热材料，使用温度可在700℃以上。这类纤维质材料有硅酸铝纤维和硅纤维等；多孔质材料有硅藻土、蛭石加石棉和耐热粘合剂等制品。
中温用绝热材料，使用温度在100～700℃之间。中温用纤维质材料有石棉、矿渣棉和玻璃纤维等；多孔质材料有硅酸钙、膨胀珍珠岩、蛭石和泡沫混凝土等。
低温用绝热材料，使用温度在100℃以下的保冷工程中。
3.耐蚀（酸）非金属材料
常用的非金属耐蚀材料有铸石、石墨、耐酸水泥、天然耐酸石材和玻璃等。
（1）铸石。铸石是以辉绿岩、玄武岩、页岩等天然岩石为主要原料，经熔化、浇注、结晶、退火而成的一种硅酸盐结晶材料。铸石具有极优良的耐磨性、耐化学腐蚀性、绝缘性及较高的抗压性能。其耐磨性能比钢铁高十几倍至几十倍。在各类酸碱设备中的应用效果，高于不锈钢、橡胶、塑性材料及其他有色金属十倍到几十倍；但脆性大、承受冲击荷载的能力低。
（2）石墨。防腐材料中应用的主要是人造石墨。人造石墨经过不透性处理，即通过浸渍、压型浇注等方法制得的新型结构材料称为不透性石墨。它不仅具有高度的化学稳定性，还具有极高的导热性能。
石墨材料具有高熔点（3700℃），在高温下有高的机械强度。当温度增加时，石墨的强度随之提高。石墨在3000℃以下具有还原性，在中性介质中有很好的热稳定性，在急剧改变温度的条件下，石墨比其他结构材料都稳定，不会炸裂破坏。石墨的导热系数比碳钢大两倍多，所以石墨材料常用来制造传热设备。
石墨具有良好的化学稳定性。人造石墨材料的耐腐蚀性能良好，除了强氧化性的酸（如硝酸、铬酸、发烟硫酸和卤素）之外，在所有的化学介质中都很稳定，甚至在熔融的碱中也很稳定。
不透性石墨是由人造石墨浸渍酚醛或呋喃树脂而成的。优点是导热性优良、温差急变性好、易于机械加工、耐腐蚀性好。缺点是机械强度较低、价格较贵。
（4）天然耐蚀石料。天然耐蚀石料组成中含SiO2的质量分数大于55.0%以上，其含量越高耐酸性能越好。含MgO、CaO的质量分数在50.0%以上的石料，有较好的或好的耐碱性能，但不耐酸侵蚀。而某些耐酸石料含SiO2虽然很高，由于结构致密也能耐碱侵蚀。
（二）高分子材料
3.工程中常用高分子材料
2）工程中常用塑料制品。
①热塑性塑料。
a.低密度聚乙烯（LDPE）。又称为高压聚乙烯。低密度聚乙烯具有质轻、吸湿性小、电绝缘性好、延伸性和透明性强、耐寒性好和化学稳定性强等特点，但其强度低、耐老化性能较差。用作一般耐蚀材料、小荷载零件（齿轮、轴承）及电缆包皮等。
b.高密度聚乙烯（HDPE）。又称为低压聚乙烯。它是乙烯在催化剂存在下聚合制得。高密度聚乙烯具有良好的耐热性和耐寒性，力学性能优于低密度聚乙烯，介电性能优良，但略低于低密度聚乙烯，耐磨性及化学稳定性良好，能耐多种酸、碱、盐类腐蚀，吸水性和水蒸汽渗透性很低，但耐老化性能较差，表面硬度高，尺寸稳定性好。
高密度聚乙烯主要用于制作单口瓶、运输箱、储罐、电缆护套、压力管道等。
c.聚丙烯（PP）。聚丙烯是由丙烯聚合而得的结晶型热塑性塑料。聚丙烯具有质轻、不吸水，介电性、化学稳定性和耐热性良好（可在100℃以上使用。若无外力作用，温度达到150℃时不会发生变形），力学性能优良，但是耐光性能差，易老化，低温韧性和染色性能不好。
d.聚氯乙烯（PVC）。聚氯乙烯刚度和强度比聚乙烯高，常见制品有硬、软两种。加入增塑剂的为软聚氯乙烯，未加的为硬聚氯乙烯。软聚氯乙烯塑料常制成薄膜，用于工业包装等，但不能用来包装食品，因增塑剂或稳定剂有毒，能溶于油脂中，污染食品。
e.聚四氟乙烯（PTFE，F-4）。聚四氟乙烯俗称塑料王，具有非常优良的耐高、低温性能，可在-180~260℃的范围内长期使用。几乎耐所有的化学药品，在侵蚀性极强的王水中煮沸也不起变化，摩擦系数极低，仅为0.04。聚四氟乙烯不吸水、电性能优异，是目前介电常数和介电损耗最小的固体绝缘材料。缺点是强度低、冷流性强。
f.聚苯乙烯（PS）。聚苯乙烯具有较大的刚度。聚苯乙烯密度小，常温下较透明，几乎不吸水，具有优良的耐蚀性，电阻高，是很好的隔热、防震、防潮和高频绝缘材料。缺点是耐冲击性差，不耐沸水，耐油性有限，但可改性。
g.工程塑料（ABS）。具有“硬、韧、刚”的混合特性，综合机械性能良好。
h.聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。俗称亚克力或有机玻璃，抗稀酸、稀碱、润滑油和碳氢燃料的作用，在自然条件下老化发展缓慢。缺点是表面硬度不高，易擦伤。易在表面或内部引起微裂纹，因而比较脆。此外，易溶于有机溶液中。
②热固性塑料。
a.酚醛树脂（PF）。酚醛树脂也叫电木。酚醛树脂最重要的特征是耐高温性，即使在非常高的温度下，也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性。分解过程中所产生的烟量相对较少，毒性也相对较低。
b.环氧树脂（EP）。环氧树脂强度较高、韧性较好、尺寸稳定性高和耐久性好，并具有优良的绝缘性能；耐热、耐寒，可在-80~155℃温度范围内长期工作；化学稳定性很高，成型工艺性能好。环氧树脂是很好的胶粘剂。
c.呋喃树脂。它能耐强酸、强碱和有机溶剂腐蚀，并能适用于其中两种介质的结合或交替使用的场合。但呋喃树脂不耐强氧化性介质。其耐热可达180～200℃，是现有耐热树脂中耐热性能最好的树脂之一。
d.不包含聚酯树脂（UP）。不饱和聚醋树脂主要特点是工艺性能优良，这是不饱和聚醋树脂最突出的优点。可在室温下固化成型，因而施工方便，特别适合于大型和现场制造玻璃钢制品，固化后的树脂综合性能良好。该树脂的力学性能略低于环氧树脂，但优于酚醛树脂和呋喃数脂；耐腐蚀性能优于环氧树脂；但固化时体积收缩率较大。
本文来源：建筑课堂官方 整理：海南BIM-xycost.com
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