混凝土结构材料的物理性质

1、第二章第二章 材料的物理力学性能材料的物理力学性能 主要内容：主要内容：u混凝土的物理力学性能混凝土的物理力学性能u钢筋的物理力学性能钢筋的物理力学性能u钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结第二章第二章 钢筋和混凝土的材料性能钢筋和混凝土的材料性能2.1 2.1 混凝土混凝土混凝土立方抗压强度混凝土立方抗压强度混凝土轴心抗压强度混凝土轴心抗压强度混凝土抗拉强度混凝土抗拉强度cufcftf150 150 150150 150 300100 100 500第二章第二章 钢筋和混凝土的材料性能钢筋和混凝土的材料性能2.1 2.1 混凝土混凝土边长边长150mm立方体标准立方体标准试件，在标准条件下（

2、试件，在标准条件下（203，90%湿度）养护湿度）养护28天，用标准试验方法（加载速度天，用标准试验方法（加载速度0.150.3N/mm2/sec，两端不涂润滑剂）测得的两端不涂润滑剂）测得的具有具有95%保证率保证率的立方体抗的立方体抗压强度。压强度。 fcu,k= fcu,m(1-1.645 )。 （2）混凝土的强度等级：混凝土的强度等级： 规范规范是根据混凝土立是根据混凝土立方体抗压强度标准值来划分的。从方体抗压强度标准值来划分的。从C15C80共划分为共划分为14个强度等级（如个强度等级（如C30表示表示fcu,k =30N/mm2），级差为，级差为5N/mm2。第二章第二章 钢筋和混

3、凝土的材料性能钢筋和混凝土的材料性能2.1 2.1 混凝土混凝土也称棱柱体抗压强度也称棱柱体抗压强度（用符号（用符号fc表示）表示），是用高宽比为，是用高宽比为24的棱柱体试件测的棱柱体试件测得的具有得的具有95%保证率的抗压强度称之为轴心抗压强度保证率的抗压强度称之为轴心抗压强度标准值。标准值。ckc1c2cu,k0.88ff 结构混凝土强度结构混凝土强度与试块混凝土强与试块混凝土强度的比值度的比值脆性影响脆性影响系数系数 棱柱体强度棱柱体强度与立方体强与立方体强度之比值度之比值第二章第二章 钢筋和混凝土的材料性能钢筋和混凝土的材料性能 （由于轴心受拉试验对中困难，也常常采用立方体或圆柱体由

4、于轴心受拉试验对中困难，也常常采用立方体或圆柱体劈劈裂试验裂试验测定混凝土的抗拉强度测定混凝土的抗拉强度）45. 055. 02)645. 11 (395. 088. 0,kcuffctk轴心抗拉强度标准值轴心抗拉强度标准值 一次短期荷载下一次短期荷载下 受力变形受力变形 长期荷载下长期荷载下砼变形砼变形 多次重复荷载下多次重复荷载下 收缩变形收缩变形 体积变形体积变形 膨胀变形膨胀变形 温度变形温度变形第二章第二章 钢筋和混凝土的材料性能钢筋和混凝土的材料性能2.1 2.1 混凝土混凝土第二章第二章 钢筋和混凝土的材料性能钢筋和混凝土的材料性能2.1 2.1 混凝土混凝土 （常采用棱柱体试件

5、来测定常采用棱柱体试件来测定）02468102030s s(MPa)e e 10-3第二章第二章 钢筋和混凝土的材料性能钢筋和混凝土的材料性能2.1 2.1 混凝土混凝土BACEDA点以前点以前，微裂缝没有，微裂缝没有明显发展，混凝土的变明显发展，混凝土的变形主要弹性变形，应力形主要弹性变形，应力-应变关系近似直线。应变关系近似直线。A点应力随混凝土强度的点应力随混凝土强度的提高而增加，对普通强提高而增加，对普通强度混凝土度混凝土s sA约为约为 (0.30.4)fc ，对高强混，对高强混凝土凝土s sA可达可达(0.50.7)fc。A点以后点以后，由于微裂缝，由于微裂缝处的应力集中，裂缝开处

6、的应力集中，裂缝开始有所延伸发展，产生始有所延伸发展，产生部分塑性变形，应变增部分塑性变形，应变增长开始加快，应力长开始加快，应力-应应变曲线逐渐偏离直线。变曲线逐渐偏离直线。微裂缝的发展导致混凝微裂缝的发展导致混凝土的横向变形增加。但土的横向变形增加。但该阶段微裂缝的发展是该阶段微裂缝的发展是稳定的。稳定的。混凝土在结硬过程中，混凝土在结硬过程中，由于水泥石的收缩、骨由于水泥石的收缩、骨料下沉以及温度变化等料下沉以及温度变化等原因，在骨料和水泥石原因，在骨料和水泥石的界面上形成很多微裂的界面上形成很多微裂缝，成为混凝土中的薄缝，成为混凝土中的薄弱部位。混凝土的最终弱部位。混凝土的最终破坏就是

7、由于这些微裂破坏就是由于这些微裂缝的发展造成的。缝的发展造成的。达到达到B点，内部一些微点，内部一些微裂缝相互连通，裂缝发裂缝相互连通，裂缝发展已不稳定，横向变形展已不稳定，横向变形突然增大，体积应变开突然增大，体积应变开始由压缩转为增加。在始由压缩转为增加。在此应力的长期作用下，此应力的长期作用下，裂缝会持续发展最终导裂缝会持续发展最终导致破坏。取致破坏。取B点的应力点的应力作为混凝土的长期抗压作为混凝土的长期抗压强度。普通强度混凝土强度。普通强度混凝土s sB约为约为0.8fc，高强强度，高强强度混凝土混凝土s sB可达可达0.95fc以上。以上。达到达到C点点fc，内部微裂缝，内部微裂缝

8、连通形成破坏面，应变连通形成破坏面，应变增长速度明显加快，增长速度明显加快，C点的纵向应变值称为峰点的纵向应变值称为峰值应变值应变 e e 0，约为，约为0.002。纵向应变发展达到纵向应变发展达到D点，点，内部裂缝在试件表面出内部裂缝在试件表面出现第一条可见平行于受现第一条可见平行于受力方向的纵向裂缝。力方向的纵向裂缝。随应变增长，试件上相随应变增长，试件上相继出现多条不连续的纵继出现多条不连续的纵向裂缝，横向变形急剧向裂缝，横向变形急剧发展，承载力明显下降，发展，承载力明显下降，混凝土骨料与砂浆的粘混凝土骨料与砂浆的粘结不断遭到破，裂缝连结不断遭到破，裂缝连通形成斜向破坏面。通形成斜向破坏

9、面。E点的应变点的应变e e = (23) e e 0，应力应力s s = (0.40.6) fc。第二章第二章 钢筋和混凝土的材料性能钢筋和混凝土的材料性能2.1 2.1 混凝土混凝土s se e强度越高强度越高，峰值应，峰值应变越大，极限应变变越大，极限应变越大，下降段越陡越大，下降段越陡峭峭 延性越差延性越差强度越低强度越低，峰值应，峰值应变越小，极限应变变越小，极限应变越小，下降段越平越小，下降段越平缓缓延性越好延性越好第二章第二章 钢筋和混凝土的材料性能钢筋和混凝土的材料性能t0elashcrela,ela,cr,e ete ee ee ee ee ee e瞬时恢复瞬时恢复应变应变弹

10、性后效弹性后效残余应变残余应变加载瞬时加载瞬时应变应变 收缩应变收缩应变 徐变徐变 ： 开始快、以后慢；半年完成大部分、一年稳定、三开始快、以后慢；半年完成大部分、一年稳定、三年终止年终止第二章第二章 钢筋和混凝土的材料性能钢筋和混凝土的材料性能2.1 2.1 混凝土混凝土一次加载作用下的应力应变曲线第二章第二章 钢筋和混凝土的材料性能钢筋和混凝土的材料性能混凝土的体积变形收缩变形：混凝土在空气中硬结体积减小的现象叫收缩。膨胀变形：混凝土在水中硬结体积增大的现象叫膨胀。温度变形：热胀冷缩。第二章第二章 钢筋和混凝土的材料性能钢筋和混凝土的材料性能2.2 2.2 钢筋钢筋第二章第二章 钢筋和混凝

11、土的材料性能钢筋和混凝土的材料性能2.2 2.2 钢筋钢筋a 比例极限比例极限b 屈服上限屈服上限 屈服下限，屈服下限， 即即屈服强度屈服强度 fyoa 弹性阶段弹性阶段 (延伸延伸）d 极限抗拉强度极限抗拉强度bc 屈服阶段屈服阶段cd 强化阶段强化阶段de 破坏阶段破坏阶段e 极限应变极限应变s se e第二章第二章 钢筋和混凝土的材料性能钢筋和混凝土的材料性能a0.2%s0.2 fua点：点：比例极限，约为比例极限，约为0.65fu；a点前：点前：为线弹性关系为线弹性关系;a点后：点后：为非线性关系为非线性关系; 没有明显的屈服点没有明显的屈服点;强度设计指标强度设计指标条件屈服点条件屈

12、服点;即即残余应变残余应变为为0.2%所对应的应力；所对应的应力；规范规范取取s s0.2 =0.85 fu见见建工教材建工教材 P25的的双斜线双斜线模型模型选用钢筋的原则1，有较高的强度和合适的屈强比2，足够的塑性3，可焊性4，耐久性和耐火性5，与混凝土有良好的粘结能力第二章第二章 材料的力学性能材料的力学性能2.32.3钢筋与混凝土的粘钢筋与混凝土的粘结结通过粘结可实现通过粘结可实现钢筋与混凝土之间钢筋与混凝土之间的应力的应力传递，保证两种材料传递，保证两种材料结合在一起结合在一起共同工作。共同工作。分为锚固粘结应力和局部粘结应力分为锚固粘结应力和局部粘结应力第二章第二章 材料的力学性能材料的力学性能dlAdlFssus混凝土强度等级混凝土强度等级高、高、大；大；且且抗拉强度抗拉强度变形钢筋的变形钢筋的相对保护层厚度相对保护层厚度，。钢筋净距。钢筋净距s与钢筋直径与钢筋直径d 的比值的比值第二章第二章 材料的力学性能材料的力学性能2.32.3钢筋与混凝土的粘钢筋与混凝土的粘结结第二章第二章 材料的力学性能材料的力学性能2.32.3钢筋与混凝土的粘钢筋与混凝土的粘结结限制了限制了径向裂缝径向裂缝的发展，使的发展，使粘结强度粘结强度得到得到提高提高。 可可粘结强度；粘结强度； 的钢筋，肋前后的混凝土均会的钢筋，肋前后的混凝土均会被挤碎，导致咬合作用被挤碎，导致咬合作