初期生鐵結(jié)構(gòu)簡介

以金屬作為建筑材料，早在古代建筑中就已開始，而大量的應(yīng)用，特別是以鋼鐵作為建筑結(jié)構(gòu)的主要材料則始于近代。

隨著鑄鐵業(yè)的興起，1775~1779年第一座生鐵橋（設(shè)計(jì)人：Abraham Darby）在英國塞文河上建造起來，1793~1796年在倫敦又出現(xiàn)了更新式的單跨拱橋——桑德蘭橋，全長達(dá)236英尺（72米）。在房屋建筑上，鐵最初應(yīng)用于屋頂，如1786年巴黎法蘭西劇院建造的鐵結(jié)構(gòu)屋頂（設(shè)計(jì)人：Victor Louis）以及1801年建的英國曼徹斯特的薩爾福特棉紡廠（設(shè)計(jì)人：Watt and Boulton）的七層生產(chǎn)車間，這里鐵結(jié)構(gòu)首次采用了工字形的斷面。另外，為了采光的需要，鐵和玻璃兩種建筑材料配合應(yīng)用，在十九世紀(jì)建筑中取得了巨大成就，如巴黎舊王宮的奧爾良廊（1829-1831,P.Fontaine），第一座完全以鐵架和玻璃構(gòu)成的巨大建筑物——巴黎植物園的溫室（1833，Rouhault），而最著名的則是1851年建造的倫敦“水晶宮”。2100433B

生鐵是含碳量大于2.11%的鐵碳合金，工業(yè)生鐵含碳量一般 在2.11%--4.3%，并含C、Si、Mn、S、P 等元素是用鐵礦石經(jīng)高爐冶煉的產(chǎn)品。根據(jù)生鐵里碳存在形態(tài)的不同，又可分為煉鋼生鐵、鑄造生鐵。

生鐵性能：生鐵堅(jiān)硬、耐磨、鑄造性好，但生鐵脆，不能鍛壓。

生鐵中除鐵外，還含有碳、硅、錳、磷和硫等元素。這些元素對生鐵的性能均有一定的影響。

碳（C）：在生鐵中以兩種形態(tài)存在，一種是游離碳（石墨），主要存在于鑄造生鐵中，另一種是化合碳（碳化鐵），主要存在于煉鋼生鐵中，碳化鐵硬而脆，塑性低，含量適當(dāng)可提高生鐵的強(qiáng)度和硬度，含量過多，則使生鐵難于削切加工，這就是煉鋼生鐵切削性能差的原因。石墨很軟，強(qiáng)度低，它的存在能增加生鐵的鑄造性能。

硅（Si）：能促使生鐵中所含的碳分離為石墨狀，能去氧，還能減少鑄件的氣眼，能提高熔化生鐵的流動(dòng)性，降低鑄件的收縮量，但含硅過多，也會(huì)使生鐵變硬變脆。

錳（Mn）：能溶于鐵素體和滲碳體。在高爐煉制生鐵時(shí)，含錳量適當(dāng)，可提高生鐵的鑄造性能和削切性能，在高爐里錳還可以和有害雜質(zhì)硫形成硫化錳，進(jìn)入爐渣。

磷（P）：屬于有害元素，但磷可使鐵水的流動(dòng)性增加，這是因?yàn)榱诇p低了生鐵熔點(diǎn)，所以在有的制品內(nèi)往往含磷量較高。然而磷的存在又使鐵增加硬脆性，優(yōu)良的生鐵含磷量應(yīng)少，有時(shí)為了要增加流動(dòng)性，含磷量可達(dá)1.2%。

硫（S）：在生鐵中是有害元素，它促使鐵與碳的結(jié)合，使鐵硬脆，并與鐵化合成低熔點(diǎn)的硫化鐵，使生鐵產(chǎn)生熱脆性和減低鐵液的流動(dòng)性，故含硫高的生鐵不適于鑄造細(xì)件。鑄造生鐵中硫的含量規(guī)定最多不得超過0.06%（車輪生鐵除外）。

(1)、碳和硅元素是強(qiáng)烈的石墨化元素，含碳越高，析出的石墨越高，而硅又是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素，并且與鐵原子結(jié)合力強(qiáng)，碳以石墨形式存在，碳與硅含量的調(diào)整可以使金屬鑄件內(nèi)部金屬組織改變，陽極組裝澆注要求澆注的磷生鐵環(huán)的強(qiáng)度，硬度適中為佳。

(2)、磷元素在磷生鐵中顧名思義是陽極組裝澆注中的關(guān)鍵元素，由于陽極組裝澆注采用間斷性方式，要求鐵水的流動(dòng)性較好，磷元素存在可以降低鐵水的粘度，磷與鐵二元素相結(jié)合所形成的晶體熔點(diǎn)溫度為1050攝氏度，可知明顯提高鐵水的流動(dòng)性硬度大，脆性強(qiáng)，易碎等。磷含量過大可導(dǎo)致磷生鐵環(huán)的冷脆性增大，使?jié)沧⒑蟮蔫F環(huán)產(chǎn)生裂紋，嚴(yán)重者導(dǎo)致脫落等狀況。因此，既要保證磷元素足夠的含量，使鐵水有良好的流動(dòng)性，又要使磷生鐵環(huán)產(chǎn)生斷紋，磷生鐵中磷的適宜含量應(yīng)控制在0.6-1.5%之間。

(3)、硫元素：硫是公認(rèn)的有害性元素，也是在金屬物質(zhì)中存在的元素，由于硫在熔融鐵水中無限溶解，而在固體鐵中溶解度很小，因此，當(dāng)含硫的鐵水冷凝時(shí)要生成硫化鐵，這種低熔點(diǎn)的晶體即鐵銹，在這種晶粒間聚集使鑄鐵物產(chǎn)生裂紋斷裂，同時(shí)硫的存在還阻礙了石墨化過程，能增大鐵環(huán)的收縮性。

(4)、錳元素：在磷生鐵中使溶解在鐵水中的硫元素生成硫化錳MnS，硫化錳MnS的溶解度比硫化鐵FeS在鐵水中溶解度小，這樣保證了向不熔物質(zhì)(渣)硫向轉(zhuǎn)移，由熱力學(xué)分析可知，錳Mn與硫S化學(xué)親和力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鐵Fe與硫S的化學(xué)親和力(例如，人們都知道生鐵表面的鐵銹比錳鐵表面的鐵銹表現(xiàn)極為明顯，但并不一定生鐵里面的硫含量高于鐵里面硫的含量)正如鐵水在錳Mn與硫S將產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)Mn S—MnS可知浮于渣中的硫化錳MnS，通過撈渣即可消除，同時(shí)錳元素在磷生鐵化學(xué)成分范圍內(nèi)可以形成穩(wěn)定的西化珠光體能使磷生鐵環(huán)的強(qiáng)度、硬度適中。

(5)、磷生鐵與磷生鐵環(huán)在使用過程中各元素的變化。

磷生鐵與磷生鐵環(huán)各元素在1300°C的高溫下各元素?zé)龘p量不同，碳和硅元素?zé)龘p量一般在0.4—0.7%，磷和錳元素一般在0.1—0.3%，硫元素的變化不定，如果控制除硫辦法，就能把硫元素控制在范圍內(nèi)，否則起相反作用，硫上升標(biāo)準(zhǔn)超限，就會(huì)造成不良因素。

生鐵是含碳量2.11%-6.69%并含有非鐵雜質(zhì)較多的鐵碳合金?？梢酝ㄟ^降低碳含量來煉成鋼。生鐵的雜

質(zhì)元素主要是硅、硫、錳、磷等。生鐵質(zhì)硬而脆，缺乏韌性，幾乎沒有塑性變形能力，因此不能通過鍛造、軋制、拉拔等方法加工成形。但含硅高的生鐵（灰口鐵）的鑄造及切削性能良好。生鐵是高爐產(chǎn)品，按其用途可分為煉鋼生鐵和鑄造生鐵兩大類。習(xí)慣上把煉鋼生鐵叫做生鐵，把鑄造生鐵簡稱為鑄鐵。鑄造生鐵通過鍛化、變質(zhì)、球化等方法可以改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，改善并提高其機(jī)械性能，因此，鑄造生鐵又可分為白口鑄鐵、灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵和特種鑄鐵等品種。

生鐵也可分為普通生鐵和合金生鐵，前者包括煉鋼生鐵和鑄造生鐵，后者主要是錳鐵和硅鐵。合金生鐵作為煉鋼的輔助材料，如脫氧劑、合金元素添加劑。普通生鐵占高爐冶煉產(chǎn)品的98%以上，而煉鋼鐵又占中國普通生鐵的80%以上，隨著工業(yè)化水平的提高，這個(gè)比例還將逐漸增加。

從廣義的角度講，鐵還分為化學(xué)純鐵（含C幾乎為零），工業(yè)純鐵（含C小于0.0218%），以及海綿鐵、粒鐵等。但它們皆非高爐冶鐵產(chǎn)品，而且用途也各異。當(dāng)鐵中含C在0.03%-1.2%范圍時(shí)則為鋼，含C1.2%-2.5%的鐵缺乏實(shí)用性，一般不進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。

primary lining

采用礦山法進(jìn)行暗挖施工時(shí)，圍巖支護(hù)一般分為初期支護(hù)和二次襯砌，二次襯砌一般是混凝土或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在二次襯砌施作之前，剛開挖之后立即進(jìn)行的支護(hù)形式稱之為 初期支護(hù)一般有噴射混凝土、噴射混凝土加錨桿、噴射混凝土錨桿與鋼架聯(lián)合支護(hù)等形式。

隧道開挖后，為控制圍巖應(yīng)力適量釋放和變形，增加結(jié)構(gòu)安全度和方便施工，隧道開挖后立即施作剛度較小并作為永久承載結(jié)構(gòu)一部分的結(jié)構(gòu)層。2100433B