砼结构材料性能.ppt

混凝土第一章第第1章章   钢筋混凝土结构的基本概念及钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能材料的物理力学性能混凝土第一章引言引言•钢筋混凝土结构主要用钢筋和混凝土材料钢筋混凝土结构主要用钢筋和混凝土材料制作而成为了合理地进行混凝土结构设制作而成为了合理地进行混凝土结构设计，需要深入地了解混凝土和钢筋的受力计，需要深入地了解混凝土和钢筋的受力性能对混凝土和钢筋力学性能，相互作性能对混凝土和钢筋力学性能，相互作用和共同工作的了解，是掌握混凝土结构用和共同工作的了解，是掌握混凝土结构构件性能并对其进行分析与设计的基础构件性能并对其进行分析与设计的基础混凝土第一章内容提要内容提要•一、钢筋混凝土结构的基本概念一、钢筋混凝土结构的基本概念•二、混凝土的强度二、混凝土的强度•三、混凝土的变形三、混凝土的变形•四、钢筋的强度与变形四、钢筋的强度与变形•五、钢筋的成分、级别和品种五、钢筋的成分、级别和品种•六、粘结机理六、粘结机理•七、影响粘结强度的因素七、影响粘结强度的因素混凝土第一章学习指导•教学要求：教学要求：了解钢筋混凝土结构受力性能的复了解钢筋混凝土结构受力性能的复杂性及配筋对其受力性能的影响。

掌握钢筋混凝杂性及配筋对其受力性能的影响掌握钢筋混凝土结构的优缺点掌握钢筋的种类及其物理力学土结构的优缺点掌握钢筋的种类及其物理力学特性熟悉钢筋混凝土结构对钢筋性能要求熟悉钢筋混凝土结构对钢筋性能要求掌握混凝土各种强度指标及其特性理解钢筋与混握混凝土各种强度指标及其特性理解钢筋与混凝土粘结性能凝土粘结性能混凝土第一章学习指导•学习重点：学习重点：•1、钢筋混凝土梁与素混凝土梁的差别；、钢筋混凝土梁与素混凝土梁的差别；•2、钢筋与混凝土共同工作的条件；、钢筋与混凝土共同工作的条件；•3、钢筋混凝土结构的优缺点；、钢筋混凝土结构的优缺点；•4、钢筋的品种和力学性能的基本指标；、钢筋的品种和力学性能的基本指标；•5、钢筋的应力－应变曲线；、钢筋的应力－应变曲线；•6、混凝土的强度指标及强度等级；、混凝土的强度指标及强度等级；•7、混凝土的应力－应变曲线；、混凝土的应力－应变曲线；•8、混凝土的各种模量；、混凝土的各种模量；•9、混凝土的徐变和收缩；、混凝土的徐变和收缩；•10、钢筋与混凝土之间的粘结力、钢筋与混凝土之间的粘结力混凝土第一章混凝土结构混凝土结构素混凝土结构：素混凝土结构：素砼主要用于以受压为素砼主要用于以受压为主的基础、柱墩和一些非承重结构。

主的基础、柱墩和一些非承重结构钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构  预应力混凝土结构预应力混凝土结构 ★★钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构：是由配置受力的普通钢筋或：是由配置受力的普通钢筋或钢筋骨架的混凝土制成的结构钢筋骨架的混凝土制成的结构§1.1钢筋混凝土结构的基本钢筋混凝土结构的基本钢筋混凝土结构的基本钢筋混凝土结构的基本   概概概概   念念念念混凝土第一章例：一跨度为4m，跨中作用集中荷载的简支梁，梁截面尺寸200×300mm，混凝土为C20如图所示：图0-14000AAFa)200300A－Ab)4000BBB－B200300210316混凝土第一章柱：柱：试验表明，钢筋混凝土柱与素混凝土柱相比，不仅试验表明，钢筋混凝土柱与素混凝土柱相比，不仅承载力大为提高，而且受力性能也得到改善（下图）承载力大为提高，而且受力性能也得到改善（下图）素素混凝土和钢筋混凝土轴心受压构件的受力性能比较混凝土和钢筋混凝土轴心受压构件的受力性能比较混凝土第一章现将素混凝土梁和配置钢筋的梁进行荷载试验：现将素混凝土梁和配置钢筋的梁进行荷载试验：a) 素砼梁素砼梁 极限荷载极限荷载  P=3.6kN   由砼抗拉强度控由砼抗拉强度控制制                     破坏形态：脆性破坏形态：脆性b) 钢筋砼梁钢筋砼梁 极限荷载极限荷载  P=36kN   由钢筋受拉、砼由钢筋受拉、砼受压而破坏受压而破坏     破坏形态：延性破坏形态：延性由此得出钢筋和混凝土结合的有效性：由此得出钢筋和混凝土结合的有效性： 大大提高结构的承载力大大提高结构的承载力 结构的受力性能得到改善结构的受力性能得到改善混凝土第一章钢筋混凝土结构不是钢筋和混凝土之间的钢筋混凝土结构不是钢筋和混凝土之间的任意组合。

任意组合★★其组合的原则：发挥钢筋抗拉、抗压强其组合的原则：发挥钢筋抗拉、抗压强度高的特点；发挥混凝土抗压强度高，而避免度高的特点；发挥混凝土抗压强度高，而避免抗拉强度低的弱点抗拉强度低的弱点§1.1.2钢筋与混凝土合理的组合原则钢筋与混凝土合理的组合原则钢筋与混凝土合理的组合原则钢筋与混凝土合理的组合原则   混凝土第一章板图 0-2PPPPee柱简支梁PPPP连续梁混凝土第一章1. 混凝土和钢筋之间有着良好的粘结力混凝土和钢筋之间有着良好的粘结力,使两者能可靠地结使两者能可靠地结合成一个整体，在荷载作用下能够很好地共同变形合成一个整体，在荷载作用下能够很好地共同变形,完成完成其结构功能其结构功能2. 二者具有相近的温度线膨胀系数，不会由于温度变化产二者具有相近的温度线膨胀系数，不会由于温度变化产生较大的温度应力和相对变形而破坏粘结力生较大的温度应力和相对变形而破坏粘结力钢筋钢筋         st = 1.2   10–5混凝土混凝土     ct = 1.0 ～～ 1.5   10–53. 呈碱性的混凝土可以保护钢筋免遭锈蚀的作用，保证了呈碱性的混凝土可以保护钢筋免遭锈蚀的作用，保证了钢筋与混凝土的共同作用。

钢筋与混凝土的共同作用§1.1.3★★★★钢筋与混凝土能长期共同工作的条钢筋与混凝土能长期共同工作的条钢筋与混凝土能长期共同工作的条钢筋与混凝土能长期共同工作的条   件件件件    混凝土第一章1. 就地取材，节约钢筋：就地取材，节约钢筋：砼所用砂、石，易于砼所用砂、石，易于就地取材近年有用工业废料制造人工骨料，或就地取材近年有用工业废料制造人工骨料，或作为水泥的外加成分，改善砼的性能作为水泥的外加成分，改善砼的性能钢筋和砼钢筋和砼的材料强度得到充分发挥，结构承载力与刚度比的材料强度得到充分发挥，结构承载力与刚度比例合适，单位应力价格低，经济指标优于钢结构例合适，单位应力价格低，经济指标优于钢结构2. 耐久性好，耐火性好耐久性好，耐火性好；砼是不良热导体，砼是不良热导体，30mm厚砼保护层可厚砼保护层可耐火耐火2小时小时，使钢筋不致因升温过，使钢筋不致因升温过快而丧失强度快而丧失强度3. 可模性好，便于结构型式的实现；可模性好，便于结构型式的实现；4. 现浇或装配整体式结构的整体性好，刚度现浇或装配整体式结构的整体性好，刚度大§1.1.4   ★★★★   钢筋混凝土结构的主要优缺点钢筋混凝土结构的主要优缺点钢筋混凝土结构的主要优缺点钢筋混凝土结构的主要优缺点   优点：优点： 混凝土第一章1. 自重大自重大    =25kN/m3 轻骨料砼轻骨料砼 4.修补或拆除较困难。

修补或拆除较困难缺缺 点：点：2. 抗裂性差抗裂性差施加预应力施加预应力3.施工受气候条件影响较大施工受气候条件影响较大;混凝土第一章1.2.1 1.2.1 钢筋的品种和级别钢筋的品种和级别1.按化学成分按化学成分碳素钢碳素钢普通低合金钢普通低合金钢(加入少量低加入少量低 合金元合金元素素,强度、塑性均提高）比如：强度、塑性均提高）比如：20MnSi,20MnSiV§1.2钢钢钢钢      筋筋筋筋低碳钢（含碳量少低碳钢（含碳量少于于0.25%中碳钢（含碳量中碳钢（含碳量在在0.25%~0.6%高碳钢（含碳量高碳钢（含碳量大于大于0.6%)钢筋的要求：较高的强度，良好的塑性和可焊性，与混凝钢筋的要求：较高的强度，良好的塑性和可焊性，与混凝土有较好的粘结性能土有较好的粘结性能 混凝土第一章2.按钢筋的加工方法按钢筋的加工方法:热轧钢筋、冷拉钢筋、冷轧带肋钢热轧钢筋、冷拉钢筋、冷轧带肋钢筋、热处理钢筋、钢丝筋、热处理钢筋、钢丝•用于钢筋混凝土桥梁结构的钢筋主要选取：热轧钢筋、碳用于钢筋混凝土桥梁结构的钢筋主要选取：热轧钢筋、碳素钢丝、精轧螺纹钢筋等三类素钢丝、精轧螺纹钢筋等三类热轧钢筋：将钢材在高于再结晶温度状态下，用机械方法热轧钢筋：将钢材在高于再结晶温度状态下，用机械方法轧制成不同外形的钢筋。

轧制成不同外形的钢筋•碳素钢丝：又称高强钢丝，一般是将热轧钢筋碳素钢丝：又称高强钢丝，一般是将热轧钢筋φ8高碳钢高碳钢盘条加热到盘条加热到850～～950℃，并经在，并经在500～～ 600℃的铅浴中淬的铅浴中淬火，使其具有较高的塑性，然后再经酸洗，镀铜，拉拔、火，使其具有较高的塑性，然后再经酸洗，镀铜，拉拔、娇直、回火、卷盘等工艺生产而得娇直、回火、卷盘等工艺生产而得混凝土第一章•常见的碳素钢丝有：常见的碳素钢丝有：•光面钢丝：以多根钢丝组成钢丝束或由若干根钢光面钢丝：以多根钢丝组成钢丝束或由若干根钢丝纽结成钢绞线得形式应用桥梁常用有：丝纽结成钢绞线得形式应用桥梁常用有：1×2（二股）（二股）1×3（三股）（三股）1×7（七股）（七股）d=9.5~15.2mm•螺旋肋钢丝螺旋肋钢丝•刻痕钢丝刻痕钢丝            适用于先张法适用于先张法d＝＝4～～9mm.精轧螺纹钢筋：精轧螺纹钢筋：d=18mm,25mm,32mm,40mm四四种，强度较高，主要用于中小跨径得预应力桥梁种，强度较高，主要用于中小跨径得预应力桥梁构件混凝土第一章•3、按强度等级分（见表、按强度等级分（见表1－－1））•Ⅰ级：级：R235 ，低碳钢，其强度较低，但塑性和可焊性能较，低碳钢，其强度较低，但塑性和可焊性能较好，公称直径范围好，公称直径范围8～～20mm;•Ⅱ级：级：HRB335，普通低合金钢，强度、塑性和可焊性等，普通低合金钢，强度、塑性和可焊性等综合性能较好，钢筋表面带肋与混凝土粘结性能也较好。

综合性能较好，钢筋表面带肋与混凝土粘结性能也较好公称直径：公称直径：6～～50mm，推荐采用一般不超过，推荐采用一般不超过32mm•Ⅲ级：级：•HRB400，公称直径，公称直径6～～50mm；；•KL400,钢筋经过热轧后立即穿水，进行表面冷却，然后利钢筋经过热轧后立即穿水，进行表面冷却，然后利用心部余热自身完成回火处理公称直径用心部余热自身完成回火处理公称直径8～～40mm•公称直径：相当于横截面积相等得光面钢筋的直径公称直径：相当于横截面积相等得光面钢筋的直径混凝土第一章3、热轧钢筋按、热轧钢筋按外型特征分外型特征分•热轧光圆钢筋热轧光圆钢筋（R235，d=8~20,）•热轧带肋钢筋热轧带肋钢筋（（HRB335,HRB400,KL400）月牙肋月牙肋—— 纹路与肋不相交，纹路与肋不相交，不易产生应力集中、粘结强度不易产生应力集中、粘结强度略低于等高肋钢筋略低于等高肋钢筋•等高肋等高肋——（螺旋纹、人字纹）（螺旋纹、人字纹）与与钢筋砼粘结力好，纹路与肋相交，钢筋砼粘结力好，纹路与肋相交，易产生应力集中易产生应力集中混凝土第一章光面圆钢筋光面圆钢筋螺旋纹钢筋螺旋纹钢筋人字纹人字纹钢筋钢筋月牙纹钢筋月牙纹钢筋混凝土第一章1.2.2 1.2.2 ★★ 钢筋的力学性能钢筋的力学性能( (强度与变形强度与变形) )等等 一、钢筋的一、钢筋的 －－  曲线曲线lPPA由力学性能不同分成：由力学性能不同分成：软钢软钢：有明显屈服台阶的有明显屈服台阶的钢筋钢筋(热轧钢筋、冷拉钢筋热轧钢筋、冷拉钢筋)硬钢硬钢：无明显屈服台阶的钢无明显屈服台阶的钢筋筋(高强碳素钢丝、钢绞线高强碳素钢丝、钢绞线)（一）软钢（一）软钢混凝土第一章混凝土第一章比例极限屈服强度极限强度o(N/mm2)σbσded流幅abc a－比例极限比例极限 b－屈服强度屈服强度( b屈屈服上限服上限σc屈服下限）屈服下限）εe－延伸率延伸率 d－极限强度极限强度1、特征特征：四个阶四个阶 段：段：oa－－弹性阶段弹性阶段bc－屈服屈服阶段阶段(cf)cd－强化强化阶段阶段(fd)de －－颈缩阶段颈缩阶段四个点：四个点：混凝土第一章•2、钢筋主要物理力学指标：、钢筋主要物理力学指标：屈服强度、抗拉极限强度、伸长率、冷弯性能。

屈服强度、抗拉极限强度、伸长率、冷弯性能两个强度指标：两个强度指标： （（1））b点的屈服强度点的屈服强度——是钢筋混凝土结构设计计算中是钢筋混凝土结构设计计算中强度取值的主要依据，因为钢筋应力达到屈服极限后，强度取值的主要依据，因为钢筋应力达到屈服极限后，荷载不增加，应变继续增大，使得钢筋混凝土裂缝开展荷载不增加，应变继续增大，使得钢筋混凝土裂缝开展过宽，变形过大，结构不能正常使用过宽，变形过大，结构不能正常使用2））d点的极限抗拉强度点的极限抗拉强度——材料的实际破坏强度，衡材料的实际破坏强度，衡量钢筋经巨量变形后的抗拉能力，不能作为计算依据量钢筋经巨量变形后的抗拉能力，不能作为计算依据混凝土第一章屈强比：表示结构的可靠性潜力，屈强比小则结构的屈强比：表示结构的可靠性潜力，屈强比小则结构的可靠性高，但太小钢材利用率太低但为了保证钢筋可靠性高，但太小钢材利用率太低但为了保证钢筋的综合强度性能，在检验钢筋的质量时，仍要保证它的综合强度性能，在检验钢筋的质量时，仍要保证它的极限抗拉强度并满足检验标准的要求，特别在抗震的极限抗拉强度并满足检验标准的要求，特别在抗震结构中，由于构件要进入大变形工作，考虑到钢筋可结构中，由于构件要进入大变形工作，考虑到钢筋可能受拉进入强化阶段。

能受拉进入强化阶段 混凝土第一章3、钢筋的两个塑性指标、钢筋的两个塑性指标冷弯性能：冷弯性能：弯心直径弯心直径冷弯角度冷弯角度伸长率：伸长率：混凝土第一章（二）硬钢（二）硬钢•1、应力－应变关系应力－应变关系σ εσb  0.2的定义（名义屈的定义（名义屈服强度）服强度）：相应于残余应变相应于残余应变  = 0.2%时的应力时的应力作为强度设计的依作为强度设计的依据混凝土第一章1.2.3 1.2.3 钢材的冷加工钢材的冷加工• 冷加工的方法：冷拉、冷拔、冷轧、冷轧冷加工的方法：冷拉、冷拔、冷轧、冷轧扭•冷加工的目的：改变钢材内部结构，提高冷加工的目的：改变钢材内部结构，提高                            钢材强度，节约钢筋钢材强度，节约钢筋•冷加工对钢材性能的影响冷加工对钢材性能的影响混凝土第一章v冷拉钢筋冷拉钢筋 将钢筋拉伸将钢筋拉伸超过超过其屈服强度，放松，经一段时间其屈服强度，放松，经一段时间之后，钢筋会获得比原来屈服强度更高的屈服强之后，钢筋会获得比原来屈服强度更高的屈服强度值如图所示如图所示•冷拉后，冷拉后，屈服强度提高了屈服强度提高了，，屈服台阶变短屈服台阶变短,伸长率伸长率降低降低，钢材性质变硬变脆。

钢材性质变硬变脆采用冷拉控制应力和采用冷拉控制应力和冷拉率控制冷拉率控制抗压强度没有提高抗压强度没有提高，计算仍取用原，计算仍取用原来的抗压强度来的抗压强度混凝土第一章图1-4o冷拉控制应力(N/mm2)冷拉率残余变形o'abcc'd'd冷拉无时效冷拉经时效(a)(b)d1d2Pd2d1混凝土第一章v冷拔冷拔 将钢筋用强力拔过硬质合金拔丝模，截面变将钢筋用强力拔过硬质合金拔丝模，截面变 小而长度增加，小而长度增加，可同时提高钢材的抗拉和抗压可同时提高钢材的抗拉和抗压强度塑性降低很多塑性降低很多冷轧冷轧 将热轧钢筋将热轧钢筋在常温下表面轧制成不同的形状，在常温下表面轧制成不同的形状，强度提高，强度提高，塑性降低塑性降低 冷轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋——采用低碳热轧盘圆进行冷轧采用低碳热轧盘圆进行冷轧减径，表面轧出月牙纹减径，表面轧出月牙纹 冷轧扭钢筋冷轧扭钢筋——钢筋经冷轧并经扭转而成钢筋经冷轧并经扭转而成混凝土第一章混凝土的组份：混凝土的组份：骨料骨料水泥结晶体水泥结晶体水泥凝胶体水泥凝胶体弹性变形的基础弹性变形的基础塑性变形的基础塑性变形的基础砼的强度及变形随时间、随环境的变化而变化。

砼的强度及变形随时间、随环境的变化而变化§1.3     混凝土混凝土混凝土混凝土水泥、石、砂、水按一定的配合比制成不水泥、石、砂、水按一定的配合比制成不同等级的砼同等级的砼混凝土第一章1.3.1 1.3.1 混凝土的强度混凝土的强度1.混凝土立方体的抗压强度混凝土立方体的抗压强度 fcu：砼结构主要利用其砼结构主要利用其抗压强度抗压强度，因此抗压强度是最主，因此抗压强度是最主要和最基本的指标要和最基本的指标以每边边长为以每边边长为150mm的立方体的立方体为标准为标准试试件，件，在在（（20±2））℃的温度、相对湿度在的温度、相对湿度在95%以上的潮湿空以上的潮湿空气中养护气中养护28d，，依照标准制作方法和试验方法测得依照标准制作方法和试验方法测得的抗压强度值（以的抗压强度值（以MPa为单位）作为混凝土的立方为单位）作为混凝土的立方体抗压强度，用符号体抗压强度，用符号fcu表示表示混凝土第一章v影响砼强度的因素影响砼强度的因素①①试验方法试验方法②②试件尺寸试件尺寸③③加载速度加载速度④④龄期•由于尺寸效应的影响：由于尺寸效应的影响：•fcu(150) = 0.95 fcu(100) fcu(150) = 1.05 fcu(200)混凝土第一章试验录像试验录像混凝土第一章常用等级常用等级： C15, C20, C25, C30, C35, C40, C45, C50,C55, C60, C65, C70, C80.混凝土第一章混凝土第一章2. 轴心抗压强度轴心抗压强度 fc真实反映以受压为主的混凝土结构构件真实反映以受压为主的混凝土结构构件的抗压强度，的抗压强度，1)1)试件试件: : 150150mm×mm×150150mm×mm×300300mm,mm,制作方制作方法同立方体试件法同立方体试件. . 2) 2)影响因素影响因素: : 试件高度试件高度h h与边长与边长b b之比之比, ,比值越大比值越大, ,轴轴心抗压强度越小心抗压强度越小.( .(图图1-4)1-4)混凝土第一章试验录像试验录像混凝土第一章3. 轴心抗拉强度轴心抗拉强度 ft混凝土的抗拉强度比抗压强度小得多，混凝土的抗拉强度比抗压强度小得多，为抗压强度为抗压强度              。

直接测试方法直接测试方法(100X100X500)间接测试方法间接测试方法(劈裂试验劈裂试验)测试方测试方 法：法：混凝土第一章（（1）直接拉伸测试方法）直接拉伸测试方法：：采用两端预埋钢筋的混凝采用两端预埋钢筋的混凝土棱柱体测试轴心抗拉强度时（如下图），保持试土棱柱体测试轴心抗拉强度时（如下图），保持试件轴心受拉是很重要的，也是不容易完全做到的件轴心受拉是很重要的，也是不容易完全做到的混凝土内部结构不均匀，钢筋的预埋和试件的安装混凝土内部结构不均匀，钢筋的预埋和试件的安装都难以对中，而偏心又对抗拉强度测试有很大的干都难以对中，而偏心又对抗拉强度测试有很大的干扰混凝土第一章（（2）劈裂试验测试法：）劈裂试验测试法：轴心受拉试验对中困难，常采用轴心受拉试验对中困难，常采用立方体或圆柱体立方体或圆柱体劈裂试验劈裂试验测定砼的抗拉强度测定砼的抗拉强度采用圆柱体或立方体的劈裂试件来测定采用圆柱体或立方体的劈裂试件来测定.(.(如下图）如下图）         混凝土第一章劈拉试验FdF拉压压混凝土第一章通过垫条施加线载荷通过垫条施加线载荷P，垂直截面上除垫条附近外，，垂直截面上除垫条附近外，产生均匀拉应力，当产生均匀拉应力，当拉应力达到拉应力达到ft时，试件对半劈裂。

时，试件对半劈裂fts(混凝土劈裂抗拉强度），F(劈裂破坏荷载），A（试件劈裂面面积）混凝土第一章试验录像试验录像混凝土第一章4. 复合应力状态下混凝土强度复合应力状态下混凝土强度 双向正应力作用双向正应力作用：两个垂直平面上作用有法向应两个垂直平面上作用有法向应两个垂直平面上作用有法向应两个垂直平面上作用有法向应力力力力, ,第三个平面上应力为零第三个平面上应力为零第三个平面上应力为零第三个平面上应力为零. .  (如图如图)1, 2 (压－压) 强度增加1, 2 (拉－压) 强度降低1, 2 (拉－拉) 强度基本不变混凝土第一章混凝土第一章 正应力和剪应力作用正应力和剪应力作用（混凝土的抗压强度由于剪应（混凝土的抗压强度由于剪应力的存在而降低，当力的存在而降低，当σ/fc＜（＜（0.5~0.7)时时,抗剪强度随压抗剪强度随压应力的增大而增大应力的增大而增大, σ/fc>（（0.5~0.7)时时,抗剪强度随压应抗剪强度随压应力的增大而减小力的增大而减小,混凝土第一章三向受压状态下混凝土强度三向受压状态下混凝土强度三向受压状态下混凝土强度三向受压状态下混凝土强度混凝土第一章凝土强度提高的原因是凝土强度提高的原因是：由于侧向约束了混凝土由于侧向约束了混凝土受压后横向变形，限制了混凝土内部裂缝的产生受压后横向变形，限制了混凝土内部裂缝的产生和发展，从而提高了混凝土在受压方向上的抗压和发展，从而提高了混凝土在受压方向上的抗压强度强度钢管砼钢管砼密配螺旋箍筋密配螺旋箍筋…1－5混凝土三向受压时，各个方向上的抗压强度都有混凝土三向受压时，各个方向上的抗压强度都有混凝土三向受压时，各个方向上的抗压强度都有混凝土三向受压时，各个方向上的抗压强度都有很大的提高。

轴心抗压强度与侧压应力很大的提高轴心抗压强度与侧压应力很大的提高轴心抗压强度与侧压应力很大的提高轴心抗压强度与侧压应力   2 2的关系的关系的关系的关系有如下线性经验式：有如下线性经验式：有如下线性经验式：有如下线性经验式：工程应用工程应用：约束混：约束混凝土凝土混凝土第一章1.2.2 1.2.2 混凝土的变形混凝土的变形 受力变形受力变形 单调短期加载下的变形单调短期加载下的变形变形分类变形分类                                长期荷载作用下的变形长期荷载作用下的变形 多次重复加载的变形多次重复加载的变形 体积变形：混凝土收缩以及温度变化引起的变体积变形：混凝土收缩以及温度变化引起的变形形混凝土第一章1  1 单调短期加载作用下单调短期加载作用下单调短期加载作用下单调短期加载作用下     1)1)混凝土应力应变曲线混凝土应力应变曲线混凝土应力应变曲线混凝土应力应变曲线   （如图）（如图）（如图）（如图）（（（（1 1））））       上升段上升段上升段上升段                          OA OA 线性段线性段线性段线性段——虎克定理虎克定理虎克定理虎克定理                AB AB 塑性，裂纹稳定发展阶段塑性，裂纹稳定发展阶段塑性，裂纹稳定发展阶段塑性，裂纹稳定发展阶段                     BC BC 塑性，裂纹非稳定发展阶段塑性，裂纹非稳定发展阶段塑性，裂纹非稳定发展阶段塑性，裂纹非稳定发展阶段（（（（2 2））））       下降段下降段下降段下降段（（（（3 3））））       收敛段收敛段收敛段收敛段混凝土第一章特征点：特征点：0 ––– 对应于峰值点应变对应于峰值点应变 《《规范规范》》 c0 = 0.002cu ––– 混凝土极限压混凝土极限压应变应变《《规范规范》》 cu = (3.0~5.0)×10-3fc ––– 轴心抗压强度轴心抗压强度2）影响混凝土轴心受压应力应变曲线的主要因素：）影响混凝土轴心受压应力应变曲线的主要因素：a、混凝土的强度：混凝土的强度：上升段影响较小，下降段影响较上升段影响较小，下降段影响较上升段影响较小，下降段影响较上升段影响较小，下降段影响较大。

强度越高，延性越差延性是材料承受变形的大强度越高，延性越差延性是材料承受变形的大强度越高，延性越差延性是材料承受变形的大强度越高，延性越差延性是材料承受变形的能力）能力）能力）能力）b、应变速率应变速率：应变速率小，峰值应力应变速率小，峰值应力fc降低，降低，  c0 增增大，下降段曲线坡度显著地减缓大，下降段曲线坡度显著地减缓c、 测试技术和试验条件测试技术和试验条件混凝土第一章混凝土第一章图1-8kcc0cecp0h混凝土弹性模量混凝土弹性模量地三种表示方法地三种表示方法（（1）原点弹性）原点弹性模量：模量：…1－63 3）混凝土的弹性模量，变形模量）混凝土的弹性模量，变形模量）混凝土的弹性模量，变形模量）混凝土的弹性模量，变形模量混凝土第一章v弹性模量测定方法弹性模量测定方法0.5fc5~10次Ø利用多次重复加载卸载利用多次重复加载卸载后应力应变关系趋于直线后应力应变关系趋于直线的性质求弹性模量的性质求弹性模量Ø加载至加载至0.5fc，，卸载至零，卸载至零，重复加载卸载重复加载卸载5 5～～1010次，次，应力应力——应变曲线渐趋稳定应变曲线渐趋稳定并接近于一直线，该直线并接近于一直线，该直线的正切的正切tgtgαα即为砼的弹性即为砼的弹性模量。

模量弹性模量经验公式：弹性模量经验公式：…1－7混凝土第一章（（2）割线模量）割线模量：…1－9（（3）切线模）切线模量：＝0～1.0…1－10（（4）剪切模量：）剪切模量：c = ce + cp…1－8G = 0.4Ec弹性特弹性特征系数征系数混凝土第一章2. 混凝土在荷载长期作用下的变形混凝土在荷载长期作用下的变形 ––– 徐徐变变（（1）定义）定义：在荷载的长期作用下，混凝土的：在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，亦即在应力不变的情况下，变形将随时间而增加，亦即在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长，这种现象被称为徐混凝土的应变随时间继续增长，这种现象被称为徐变徐变：徐变：（（2）徐）徐变曲线：变曲线：混凝土第一章（（3）混凝土徐变的原因：）混凝土徐变的原因：•在荷载长期作用下，混凝土凝胶体中的水在荷载长期作用下，混凝土凝胶体中的水分逐渐压出，分逐渐压出，水泥石逐渐发生粘性流动水泥石逐渐发生粘性流动，，微细空隙逐渐闭合，结晶体内部逐渐滑动，微细空隙逐渐闭合，结晶体内部逐渐滑动，微细裂缝逐渐发生等各种因素的综合结果微细裂缝逐渐发生等各种因素的综合结果。

凝胶体的粘性流动要持续一个较长时间，凝胶体的粘性流动要持续一个较长时间，内部裂缝不断产生和发展）内部裂缝不断产生和发展）混凝土第一章（（a）初应力大小）初应力大小：初应力越大，徐变越大初应力越大，徐变越大徐变性质：徐变性质：线性徐变线性徐变 初应力初应力  c 0.5fc             徐变与初应力呈正比徐变与初应力呈正比非线性徐变非线性徐变  c∈∈0.5fc～～0.8fc ），徐变徐变的增长较应力的增长为快的增长较应力的增长为快 当当 c > 0.8fc ，，徐变发展最终导致破坏徐变发展最终导致破坏（（4）徐变的影响因素：）徐变的影响因素：混凝土第一章 （（b）加荷时混凝土的龄期）加荷时混凝土的龄期：加载时：加载时龄期越短，徐变越大龄期越短，徐变越大•（（c）混凝土的组成成分和配合比）混凝土的组成成分和配合比：水泥用量越多，水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大；骨料强度和弹性模量越水灰比越大，徐变越大；骨料强度和弹性模量越高，徐变越小高，徐变越小•（（d）养护和使用条件下的温度和湿度：）养护和使用条件下的温度和湿度：养护温度养护温度高、湿度大，徐变越小；受力后环境温度越高，高、湿度大，徐变越小；受力后环境温度越高，湿度低，徐变就越大。

湿度低，徐变就越大混凝土第一章(5)徐变对结构的影响徐变对结构的影响：： 使构件的变形增加；使构件的变形增加； 在截面中引起应力重分布；在截面中引起应力重分布； 在预应力混凝土结构中引起预应力损失在预应力混凝土结构中引起预应力损失混凝土第一章3. 混凝土的非荷载变形混凝土的非荷载变形 ––– 收缩收缩•（（1）定义）定义：在混凝土凝结和硬化的物理化学过程在混凝土凝结和硬化的物理化学过程中体积随时间推移而减小的现象称为收缩中体积随时间推移而减小的现象称为收缩混凝土第一章蒸汽养护常温养护051015200.10.20.30.4收缩(10–3)时间 (月)(2)(2)混凝土收缩曲线混凝土收缩曲线混凝土收缩曲线混凝土收缩曲线                            特点：特点：特点：特点：                结硬初期收缩变形发展很快，两周可完成全部收缩的结硬初期收缩变形发展很快，两周可完成全部收缩的结硬初期收缩变形发展很快，两周可完成全部收缩的结硬初期收缩变形发展很快，两周可完成全部收缩的25%25%，一个月完成，一个月完成，一个月完成，一个月完成50%50%，三个月后增长缓慢，两年后趋于，三个月后增长缓慢，两年后趋于，三个月后增长缓慢，两年后趋于，三个月后增长缓慢，两年后趋于稳定。

最终收缩值约为（稳定最终收缩值约为（稳定最终收缩值约为（稳定最终收缩值约为（2 2～～～～6 6））））×10×10-4-4混凝土第一章(3)收缩的原因收缩的原因硬化初期水泥石在凝固过程硬化初期水泥石在凝固过程中产生的体积变化（化学性中产生的体积变化（化学性收缩，本身的体积收缩）收缩，本身的体积收缩）后期主要是混凝土内自由水分蒸后期主要是混凝土内自由水分蒸发而引起的干缩（物理收缩，失发而引起的干缩（物理收缩，失水干燥）水干燥）(4)影响收缩影响收缩的主要因素的主要因素混凝土的组成和配比混凝土的组成和配比构件的养护条件、使用环境的温度和构件的养护条件、使用环境的温度和湿度以及凡是影响混凝土中水分保持湿度以及凡是影响混凝土中水分保持的因素的因素构件的体表比：比值越小，收缩越大构件的体表比：比值越小，收缩越大混凝土第一章（（5）收缩对结构的影响）收缩对结构的影响构件未受荷之前产生裂缝构件未受荷之前产生裂缝超静定结构产生次内力超静定结构产生次内力预应力构件中预应力损失（预应力筋和混预应力构件中预应力损失（预应力筋和混凝土一同回缩引起预应力损失凝土一同回缩引起预应力损失混凝土第一章 1.基本概念基本概念 粘结粘结:钢筋和混凝土界面之间的一种相互作用钢筋和混凝土界面之间的一种相互作用力。

力 粘结应力粘结应力：钢筋与钢筋与混凝土接触面上所产生的混凝土接触面上所产生的沿钢筋纵向的剪应力沿钢筋纵向的剪应力 粘结强度粘结强度：粘结失效（钢筋被拔出或混凝土粘结失效（钢筋被拔出或混凝土被劈裂）时的最大平均粘结应力被劈裂）时的最大平均粘结应力§1.3钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结混凝土第一章 2.粘结的作用粘结的作用抵抗钢筋滑动，保证两种材料共同工作抵抗钢筋滑动，保证两种材料共同工作 §1.3钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结3.粘结机理粘结机理(1)粘结力的组成粘结力的组成:化学胶着力化学胶着力:钢筋和混凝土表面的化学吸附作钢筋和混凝土表面的化学吸附作用用.摩擦力摩擦力:混凝土收缩紧握钢筋而产生的混凝土收缩紧握钢筋而产生的.机械咬合力机械咬合力:钢筋表面凹凸不平和混凝土之间钢筋表面凹凸不平和混凝土之间产生机械咬合力产生机械咬合力混凝土第一章lF＝σsAsdmax•（（2））.粘结应力分析粘结应力分析(以拉拔试验为例以拉拔试验为例)u混凝土第一章a.应力分析：•加荷端钢筋加荷端钢筋•试件端混凝土：试件端混凝土：•应变差产生应变差产生τ，粘结应力，粘结应力τ将钢筋拉力逐步向将钢筋拉力逐步向混凝土传递，钢筋的应力应变减小，而混凝混凝土传递，钢筋的应力应变减小，而混凝土的应力应变增加，直到长度土的应力应变增加，直到长度l处处εc=εs，， τ＝＝0混凝土第一章b.结论：• 1)粘结应力分布呈曲线形；粘结应力分布呈曲线形；•2）光圆钢筋和带肋钢筋的粘结应力分布图）光圆钢筋和带肋钢筋的粘结应力分布图形不同；形不同；•3）带肋钢筋与混凝土的粘结强度比光圆钢）带肋钢筋与混凝土的粘结强度比光圆钢筋高得多。

筋高得多混凝土第一章 (3)破坏过程破坏过程:光面钢筋光面钢筋: 粘结力粘结力:胶着力、摩擦力、机械咬合力胶着力、摩擦力、机械咬合力 破坏过程破坏过程：没有产生滑移前，只有化学吸附没有产生滑移前，只有化学吸附作用，一旦混凝土和钢筋发生滑移后，则由作用，一旦混凝土和钢筋发生滑移后，则由摩擦力和钢筋表面粗糙不平产生的机械咬合摩擦力和钢筋表面粗糙不平产生的机械咬合力提供§1.3钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结混凝土第一章  破坏形态破坏形态：：剪切破坏（钢筋从混凝土中被拔剪切破坏（钢筋从混凝土中被拔出），破坏面是钢筋和混凝土之间的接触面出），破坏面是钢筋和混凝土之间的接触面 措施措施：端部做弯钩和足够的锚固长度（受压：端部做弯钩和足够的锚固长度（受压时，可不做弯钩）时，可不做弯钩）§1.3钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结混凝土第一章带肋钢筋带肋钢筋: 粘结力粘结力:胶着力、摩擦力、机械咬合力胶着力、摩擦力、机械咬合力 破坏过程破坏过程：没有产生滑移前，只有化学吸附：没有产生滑移前，只有化学吸附作用，一旦混凝土和钢筋发生滑移后，则由作用，一旦混凝土和钢筋发生滑移后，则由摩擦力和机械咬合力（主要）提供。

摩擦力和机械咬合力（主要）提供§1.3钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结混凝土第一章 破坏形态破坏形态：：剪切型粘结破坏剪切型粘结破坏(保护层厚度较厚或有环向箍筋保护层厚度较厚或有环向箍筋约束）约束）                          劈裂型粘结破坏（劈裂型粘结破坏（保护层厚度较小，或未配环向保护层厚度较小，或未配环向箍筋）箍筋）                      §1.3钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结混凝土第一章混凝土第一章.4.影响粘结强度的主要因素影响粘结强度的主要因素:• (1)混凝土的强度等级：混凝土的强度等级：粘结强度随砼强度的提高而增加，粘结强度随砼强度的提高而增加，但并不与立方体强度但并不与立方体强度fcu成正比，成正比，而与抗拉强度而与抗拉强度 ft大约大约 成正成正比 •(2)浇注混凝土时钢筋所处的位置有关：浇注混凝土时钢筋所处的位置有关：混凝土浇筑后有混凝土浇筑后有下沉及泌水现象处于水平位置的钢筋，其下的混凝土由下沉及泌水现象处于水平位置的钢筋，其下的混凝土由于水分、气泡的逸出及混凝土的下沉，并不与钢筋紧密接于水分、气泡的逸出及混凝土的下沉，并不与钢筋紧密接触，削弱了二者之间的粘结作用，比竖向位置的钢筋的粘触，削弱了二者之间的粘结作用，比竖向位置的钢筋的粘结强度要低。

结强度要低•  混凝土第一章•   (3)钢筋之间的净距钢筋之间的净距•  (4)混凝土保护层厚度：混凝土保护层厚度：变形钢筋，粘结强度主变形钢筋，粘结强度主要取决于劈裂破坏相对保护层厚度要取决于劈裂破坏相对保护层厚度c/d 越大，砼越大，砼抵抗劈裂破坏的能力也越大，粘结强度越高抵抗劈裂破坏的能力也越大，粘结强度越高• (5)钢筋的表面形状钢筋的表面形状•   ●   ● 光面钢筋表面凹凸较小，机械咬合作用小，粘光面钢筋表面凹凸较小，机械咬合作用小，粘结强度低结强度低•   ● ● 月牙肋和螺纹肋变形钢筋，机械咬合作用大，月牙肋和螺纹肋变形钢筋，机械咬合作用大，粘结强度高粘结强度高混凝土第一章小结小结•1、、钢筋混凝土是把钢筋和混凝土这两种材料结合在一起钢筋混凝土是把钢筋和混凝土这两种材料结合在一起共同工作，充分发挥两种材料各自优点的一种复合材料共同工作，充分发挥两种材料各自优点的一种复合材料在混凝土中配置一定形式和数量的钢筋形成钢筋混凝土构在混凝土中配置一定形式和数量的钢筋形成钢筋混凝土构件后，可以使构件的承载力得到很大提高，构件的受力性件后，可以使构件的承载力得到很大提高，构件的受力性能也得到显著改善。

能也得到显著改善•2、、钢筋和混凝土能够有效地结合在一起共同工作的主要钢筋和混凝土能够有效地结合在一起共同工作的主要原因是：原因是：钢筋和混凝土之间存在粘结力；两种材料的温度钢筋和混凝土之间存在粘结力；两种材料的温度线膨胀系数相近；混凝土对钢筋有保护作用线膨胀系数相近；混凝土对钢筋有保护作用•3、、钢筋混凝土的主要优点是钢筋混凝土的主要优点是：易于就地取材，耐火性好，：易于就地取材，耐火性好，耐久性好，可模性好，整体性好等；主要缺点：自重大，耐久性好，可模性好，整体性好等；主要缺点：自重大，抗裂性差，施工受季节影响大，修复困难抗裂性差，施工受季节影响大，修复困难混凝土第一章4、钢筋混凝土结构对钢筋的要求钢筋混凝土结构对钢筋的要求：高强度，塑性和：高强度，塑性和可焊性好，与混凝土有良好的粘结性能可焊性好，与混凝土有良好的粘结性能5、有明显屈服点的钢筋（软钢）和无明显屈服点的、有明显屈服点的钢筋（软钢）和无明显屈服点的钢筋（硬钢）的应力－应变关系不同钢筋（硬钢）的应力－应变关系不同屈服强度屈服强度是软钢强度设计的依据对于硬钢，则取条件屈是软钢强度设计的依据对于硬钢，则取条件屈服强度服强度σ0.2作为强度设计值的依据。

作为强度设计值的依据6、热轧钢筋的冷拉、热轧钢筋的冷拉只提高钢筋的抗拉强度只提高钢筋的抗拉强度但钢筋冷但钢筋冷拉后流服缩短，伸长率也降低，塑性变差，所以拉后流服缩短，伸长率也降低，塑性变差，所以要进行冷拉控制要进行冷拉控制混凝土第一章•7、砼立方体抗压强度是评定砼强度的基本、砼立方体抗压强度是评定砼强度的基本标准区分标准区分砼立方体抗压强度、轴心抗压砼立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度强度、轴心抗拉强度及复合应力状态下砼及复合应力状态下砼强度的物理意义及相互关系强度的物理意义及相互关系•8、区分砼、区分砼短期一次加载短期一次加载应力应力—应变曲线应变曲线、、徐变徐变曲线•9、粘结力、粘结力是保证钢筋与砼共同工作的主要是保证钢筋与砼共同工作的主要原因混凝土第一章作业作业•1.名词解释名词解释:    混凝土立方体抗压强度混凝土立方体抗压强度    混凝土的徐变混凝土的徐变• 条件屈服强度条件屈服强度•2、问答题、问答题（（1）混凝土的变形根据其产生的原因分几种，试绘）混凝土的变形根据其产生的原因分几种，试绘出棱柱体在一次短期加载下的应力出棱柱体在一次短期加载下的应力-应变曲线，并应变曲线，并简单说明。

简单说明 （（2）钢筋和混凝土是两种不同的材料，为什么能很）钢筋和混凝土是两种不同的材料，为什么能很好的共同工作？好的共同工作？ 。