Lesson-18-Building-Materials(土木工程专业英语)

土木工程专业英语Lesson

18

BuildingMaterials

建筑材料Newwordsandphrases:elasticity弹性stiffness刚性secular世俗；俗人temple寺庙pyramid金字塔；锥体stack堆放slate石板timber木材conifer针叶树abundance丰富spruce云杉cabinetwork木工cellular细胞的grain粮食silicon硅manganese锰seashell贝壳negligible微不足道synthetic合成的resin树脂thermosetting热固型号elasticmodulus弹性模量ultimatetensilestrength极限抗拉强度BuildingMaterialsMaterialsforbuildingmusthavecertainphysicalpropertiestobestructurallyuseful．建筑材料必须具有某些对结构有用的物理性能。

Primarily，theymustbeabletocarryaload,orweight,withoutchangingshapepermanently．首先，它们必须能在不永久变形的情况下承受荷载或重量。

Whenaloadisappliedtoastructuremember，itwilldeform；thatis,awirewillstretchorabeamwillbend．当荷载被施加到结构构件上时，构件将产生变形，即，钢丝将拉伸而梁将弯曲。

However，whentheloadisremoved,thewireandthebeamcomebacktotheoriginalpositions．然而，当荷载移除时，钢丝和梁都将恢复原来的状态。

Thismaterialpropertyiscalledelasticity.

这种特性就被称为弹性。

Ifamaterialwerenotelasticandadeformationwerepresentinthestructureafterremovaloftheload,repeatedloadingandunloadingeventuallywouldincreasethedeformationtothepointwherethestructurewouldbecomeuseless.

如果材料不是弹性的，结构中的变形在荷载移除后仍然存在，那么重复加载和卸载将最终使变形增加到结构不能使用的程度。

Allmaterialsusedinarchitecturalstructures，suchasstoneandbrick,wood,steel,aluminum,reinforcedconcrete，andplastics，behaveelasticallywithinacertaindefinedrangeofloading.

在建筑结构中使用的所有材料，如石头和砖、木材、钢材、铝材、钢筋混凝土和塑料等，在某个有限的荷载范围内均表现出弹性。

Iftheloadingisincreasedabovetherange，twotypesofbehaviorcanoccur：brittleandplastic.Intheformer,thematerialwillbreaksuddenly．如果荷载增加到超过了这个范围，那么可能表现出两种特性：脆性和塑性。在前者中，材料将突然破裂。BuildingMaterialsBuildingMaterialsInthelatter，thematerialbeginstoflowatacertainload(yieldstrength),ultimatelyleadingtofracture．Asexamples，steelexhibitsplasticbehavior,andstoneisbrittle.

在后者中，材料在某个荷载（屈服强度）下开始塑性变形，最终导致断裂。例如，钢表现出塑性，石头则是脆性。

Theultimatestrengthofamaterialismeasuredbythestressatwhichfailure(fracture)occurs．材料的极限强度通过发生破坏（断裂）时的应力来测量。

Asecondimportantpropertyofabuildingmaterialisitsstiffness．建筑材料的第二个重要特性是它的刚度。

Thispropertyisdefinedbytheelasticmodulus,whichistheratioofthestress(forceperunitarea)，tothestrain(deformationperunitlength).

这种特性由弹性模量来定义，弹性模量是应力（单位面积的力）与应变（单位长度的变形）的比值。Theelasticmodulus，therefore，isameasureoftheresistanceofamaterialtodeformationunderload.

因此，弹性模量是材料抵抗荷载作用下变形能力的度量单位。

Fortwomaterialsofequalareaunderthesameload，theonewiththehigherelasticmodulushasthesmallerdeformation.

在相同荷载下，相同面积的两种材料，高弹性模量的一种具有较小的变形。

Structuralsteel,whichhasanelasticmodulusof30millionpoundspersquareinch(psi),or2,100,000kilogramspersquarecentimeter，is3timesasstiffasaluminum，10timesasstiffasconcrete，and15timesasstiffaswood．型钢，有30000000磅每平方英尺的弹性模量，其刚度是铝的3倍，混凝土的10倍，木材的15倍。BuildingMaterialsMasonryconsistsofnaturalmaterials，suchasstone，ormanufacturedproducts，suchasbrickandconcreteblocks.

圬工包括天然材料，如石头，或者制成品，如砖和混凝土块。

Masonryhasbeenusedsinceancienttimes；mudbrickswereusedinthecityofBabylonforsecularbuildings，andstonewasusedforthegreattemplesoftheNileValley．圬工从古代就开始被使用了；泥砖被用在巴比伦城市的非宗教建筑物中，石头被用在尼罗河流域的大寺庙中。

TheGreatPyramidinEgypt,standing481feet(147meters)high，isthemostspectacularmasonryconstruction．埃及的大金字塔，高147m，是最壮观的圬工建筑。

Masonryunitsoriginallywerestackedwithoutusinganybondingagent，butallmodernmasonryconstructionusesacementmortarasabondingmaterial．圬工单元最初是没有使用任何粘结剂而堆积在一起的，但是所有的现代圬工建筑都使用了水泥砂浆作为粘合材料。

MasonryModernstructuralmaterialsincludestone，bricksofburntclayorslate，andconcreteblocks．现代建筑材料包括石头，烧结粘土砖或板岩，以及混凝土砌块。

Masonryisessentiallyacompressivematerial；itcannotwithstandatensileforce，thatis，apull．圬工实质上是一种抗压材料；它不能承担拉力。

Theultimatecompressivestrengthofbondedmasonrydependsonthestrengthofthemasonryunitandthemortar．砌合的圬工材料的极限抗压强度取决于圬工单元和砂浆的强度。

Theultimatestrengthwillvaryfrom1,000to4,000psi(70to280kg／sqcm)，dependingontheparticularcombinationofmasonryunitandmortarused．极限强度将在1000到4000psi之间变化，这取决于圬工单元和所使用的砂浆的特定组合。

Masonry

Timberisoneoftheearliestconstructionmaterialsandoneofthefewnaturalmaterialswithgoodtensileproperties.

木材是最早的建筑材料之一，是为数不多的具有好的抗拉特性的天然材料之一。

Hundredsofdifferentspeciesofwoodarefoundthroughouttheworld，andeachspeciesexhibitsdifferentphysicalcharacteristics．世界各地可以发现成百上千个不同品种的木材，每一个品种都表现出不同的物理特征。

Onlyafewspeciesareusedstructurallyasframingmembersinbuildingconstruction.

只有少数的种类在建筑施工中作为框架构件在结构中使用。

IntheUnitedStates，forinstance，outofmorethan600speciesofwood,only20speciesareusedstructurally．比如，在美国，在超过600个木材品种中，只有20种在结构中使用。

TimberThesearegenerallytheconifers，orsoftwoods，bothbecauseoftheirabundanceandbecauseoftheeasewithwhichtheirwoodcanbeshaped．这些通常是针叶松，或软木，是因为它们产量丰富并容易成型。

ThespeciesoftimbermorecommonlyusedintheUnitedStatesforconstructionareDouglasfir，Southernpine，spruce，andredwood.

在美国更通常被用于建筑的木材品种是美国松，南方松，云杉和红木。

Theultimatetensilestrengthofthesespeciesvariesfrom5,000to8,000psi(350to560kg／sqcm).

这些品种的极限抗拉强度从5000变化到8000psi。

Hardwoodsareusedprimarilyforcabinetworkandforinteriorfinishessuchasfloors．硬木最初是被用作细木家具和内部的成品，比如地板。

Becauseofthecellularnatureofwood，itisstrongeralongthegrainthanacrossthegrain．因为木材多孔的特征，它沿纹理方向的强度比跨纹理方向的强度要大。

TimberWoodisparticularlystrongintensionandcompressionparalleltothegrain，andithasgreatbendingstrength．木材在平行于纹理方向的抗拉和抗压能力都特别强，它还有很大的抗弯强度。

Thesepropertiesmakeitideallysuitedforcolumnsandbeamsinstructures．这些特性使它在结构中非常理想地适用于梁和柱。

Woodisnoteffectivelyusedasatensilememberinatruss,however,becausethetensilestrengthofatrussmemberdependsuponconnectionsbetweenmembers．然而，木材却不能被有效地用作桁架中的抗拉构件，因为桁架构件的抗拉强度取决于构件之间的连接。

Itisdifficulttodeviseconnectionswhichdonotdependontheshearortearingstrengthalongthegrain,althoughnumerousmetalconnectorshavebeenproducedtoutilizethetensilestrengthoftimbers．虽然生产了许多利用木材抗拉强度的金属连接器，但是很难设计与沿木材顺纹方向抗剪强度或抗扯裂强度关系不大的接头。

TimberSteelisanoutstandingstructuralmaterial．钢筋是一种重要的结构材料。

Ithasahighstrengthonapound-for-poundbasiswhencomparedtoothermaterials,eventhoughitsvolume-for-volumeweightismorethantentimesthatofwood.

当和其他材料比较时，相同重量的基础上它有更高的强度，即使相同体积的重量是木材的十倍。

Ithasahighelasticmodulus，whichresultsinsmalldeformationsunderload．它有较高的弹性模量，其结果就是荷载作用下变形较小。

ItcanbeformedbyrollingintovariousstructuralshapessuchasI-beams，plates，andsheets；italsocanbecastintocomplexshapes；anditisalsoproducedintheformofwirestrandsandropesforuseascablesinsuspensionbridgesandsuspendedroofs，aselevatorropes，andaswiresforprestressingconcrete．它能通过碾压被做成不同的结构型式，比如I－梁，板和薄板；它还可以被浇铸成复杂的型式；它还可以被制成用作悬索桥和悬吊式屋顶中缆索的钢丝绳和钢丝索的形状，用作电梯吊索，和预应力混凝土的钢丝索。

SteelSteelelementscanbejoinedtogetherbyvariousmeans，suchasbolting，riveting，orwelding．钢筋构件能通过不同的方式连接在一起，比如螺栓连接，铆接，或焊接。

Carbonsteelsaresubjecttocorrosionthroughoxidationandmustbeprotectedfromcontactwiththeatmospherebypaintingthemorembeddingtheminconcrete.

碳素钢在氧化作用下会腐蚀，必须要通过喷漆或把它们嵌入混凝土中从而避免与空气接触来加以保护。

Abovetemperaturesofabout700F(371℃)，steelrapidlylosesitsstrength,andthereforeitmustbecoveredinajacketofafireproofmaterial(usuallyconcrete)toincreaseitsfireresistance．当温度高于371℃时，钢筋很快就会损失掉它的强度，因此必须要用一种防火材料（通常是混凝土）将它包裹起来以增加它的抗火性。

SteelTheadditionofalloyingelements，suchassiliconormanganese，resultsinhigherstrengthsteelswithtensilestrengthsupto250,000psi(17,500kg／sqcm)．加入合金元素，如硅或锰，将得到抗拉强度高达250000psi的高强度的钢筋。

Thesesteelsareusedwherethesizeofastructuralmemberbecomescritical，asinthecaseofcolumnsinaskyscraper．这些钢筋被用在结构构件的尺寸很重要的结构中，比如摩天大楼的柱子中。

SteelAluminumisespeciallyusefulasabuildingmaterialwhenlightweight，strength，andcorrosionresistanceareallimportantfactors．当轻质、强度和抗腐蚀成为所有的重要因素时，铝就是一种特别有用的建筑材料。

Becausepurealuminumisextremelysoftandductile,alloyingelements,suchasmagnesium，silicon，zinc，andcopper，mustbeaddedtoittoimpartthestrengthrequiredforstructuraluse．因为纯铝非常软且具韧性，所以必须要添加一些合金元素，如锰、硅、锌和铜等，以给它提供结构使用所需要的强度。

Structuralaluminumalloysbehaveelastically．结构铝合金表现出弹性。

Theyhaveanelasticmodulusonethirdasgreatassteelandthereforedeformthreetimesasmuchassteelunderthesameload．它们的弹性模量是钢筋的1/3，因此在相同的荷载条件下其变形就是钢筋的3倍。

AluminumTheultimatetensilestrengthofaluminumalloysrangesfrom20,000to60,000psi(1,400to4,200kg／sqcm)．铝合金的极限抗拉强度变化范围在20000到60000psi之间。

Aluminumcanbeformedintoavarietyofshapes；itcanbeextrudedtoformI-beams，drawntoformwireandrods,androlledtoformfoilandplates.

铝能被塑造成不同的型式；它能被压制成I梁，拉伸成丝和棒，碾压成薄片和板。

Aluminummemberscanbeputtogetherinthesamewayassteelbyriveting,bolting，and(toalesserextent)bywelding．铝构件能用和钢筋一样的方式，铆接、螺栓连接和焊接等连接到一起。

Apartfromitsuseforframingmembersinbuildingsandprefabricatedhousing，aluminumalsofindsextensiveuseforwindowframesandfortheskinofthebuildingincurtain-wallconstruction．除了用于建筑物和预制装配式房屋中的框架构件以外，铝还有更广泛的用途用于窗框和幕墙建筑结构的外表面。

AluminumConcreteisamixtureofwater，sandandgravel，andportlandcement．混凝土是水、砂和砾石、以及波特兰水泥的混合物。

Crushedstone,manufacturedlightweightstone,andseashellsareoftenusedinlieuofnaturalgravel．碎石、人造轻型石料和贝壳通常被用在自然砾石的场所。

Portlandcement,whichisamixtureofmaterialscontainingcalciumandclay，isheatedinakilnandthenpulverized．波特兰水泥，它是钙和粘土的混和材料，在窑里加热然后研成粉末。

Concretederivesitsstrengthfromthefactthatpulverizedportlandcement，whenmixedwithwater,hardensbyaprocesscalledhydration．混凝土的强度来自于：粉碎的波特兰水泥，当和水混和的时候，就通过一个被称为水合作用的过程硬化。

Inanidealmixture，concreteconsistsofaboutthreefourthssandandgravel(aggregate)byvolumeandonefourthcementpaste．在理想的混合物中，混凝土由大约3/4体积的砂和砾石（骨料）及1/4的水泥浆组成。

ConcreteThephysicalpropertiesofconcretearehighlysensitivetovariationsinthemixtureofthecomponents，soaparticularcombinationoftheseingredientsmustbecustom-designedtoachievespecifiedresultsintermsofstrengthorshrinkage．因为混凝土的物理特性对成分组合的变化十分敏感，所以这些成分的一个特定的组合就必须根据强度或收缩来习惯性地设计得到达特定的结果。

Whenconcreteispouredintoamoldorform，itcontainsfreewater，notrequiredforhydration,whichevaporates．当混凝土被注入进一个模型时，它含有游离水，不需要水合作用，这些水会蒸发。

Astheconcretehardens，itreleasesthisexcesswateroveraperiodoftimeandshrinks．当混凝土硬化时，它会在一段时间释放出多余的水并收缩。

Asaresultofthisshrinkage，finecracksoftendevelop．收缩的结果往往是产生细微的裂缝。

ConcreteInordertominimizetheseshrinkagecracks，concretemustbehardenedbykeepingitmoistforatleast5days．为了使这些收缩裂缝减到最少，必须使混凝土在保持至少5天的潮湿状态下硬化。

Thestrengthofconcreteincreasesintimebecausethehydrationprocesscontinuesforyears；asapracticalmatter，thestrengthat28daysisconsideredstandard．混凝土的强度随着时间的增加而增强，因为水合作用会持续很多年；作为一种工程材料，28天强度被考虑作为标准。

Concretedeformsunderloadinanelasticmanner．混凝土在荷载下的变形是弹性模式。

Althoughitselasticmodulusisonetenththatofsteel，similardeformationswillresultsinceitsstrengthisalsoaboutonetenththatofsteel．虽然其弹性模量是钢筋的1/10，但是将产生相近的变形，因为其强度也大约是钢筋的1/10。

Concreteisbasicallyacompressivematerialandhasnegligibletensilestrength．混凝土基本上是一种抗压材料，抗拉强度是微不足道的。

ConcreteReinforcedconcretehassteelbarsthatareplacedinaconcretemembertocarrytensileforces．钢筋混凝土有放置在混凝土构件中用来承担拉力的钢条。

Thesereinforcingbars，whichrangeindiameterfrom0.25inch(0.64cm)to2.25inches(5.7cm)，havewrinklesonthesurfacestoensureabondwiththeconcrete．这些钢筋，直径范围从0.25英寸到2.25英寸，表面有纹路以保证和混凝土的粘结。

Althoughreinforcedconcretewasdevelopedinmanycountries，itsdiscoveryusuallyisattributedtoJosephMonnier，aFrenchgardener，whousedawirenetworktoreinforceconcretetubesin1868．虽然钢筋混凝土在许多国家被生产，但是它的发现通常被归功于Joseph，一个法国的花匠，他曾在1868年使用钢筋网加固混凝土管。

Thisprocessisworkablebecausesteelandconcreteexpandandcontractequallywhenthetemperaturechanges．这种做法切实可行是因为钢筋和混凝土在温度变化时其膨胀和收缩相等。

ReinforcedConcreteIfthiswerenotthecase，thebondbetweenthesteelandconcretewouldbebrokenbyachangeintemperaturesincethetwomaterialswouldresponddifferently．如果情况不是这样，那么钢筋和混凝土间的粘结将在温度变化时受到破坏，因为这两种材料的反应不同。

Reinforcedconcretecanbemoldedintoinnumerableshapes，suchasbeams，columns，slabs，andarches，andisthereforeeasilyadaptedtoaparticularformofbuilding．钢筋混凝土可被浇铸成各种形状，例如梁、柱、板和拱，因此它易适用于建筑的特殊结构。

Reinforcedconcretewithultimatetensilestrengthsinexcessof10,000psi(700kg／sqcm)ispossible，althoughmostcommercialconcreteisproducedwithstrengthsunder6,000psi(420kg／sqcm)