新混凝土结构材料的性能PPT学习教案

1、会计学11.1 1.1 建筑用钢筋的分类建筑用钢筋的分类1.钢筋钢筋按机械性能分类按机械性能分类按化学成分分类按化学成分分类按生产工艺及形状分按生产工艺及形状分类类按用途分类按用途分类第1页/共50页n按化学成分分类：按化学成分分类：普通低合金钢筋普通低合金钢筋 碳素钢钢筋碳素钢钢筋低低 碳：碳：C0.6%Mn 锰，锰，Si 硅，硅，V 钒，钒，Nb 铌，铌，Ti 钛，钛， C 碳碳20MnSiV含碳含碳万分数万分数含碳量含碳量硬度和强度硬度和强度塑性和韧性塑性和韧性材性变脆，其焊接性也随之变差材性变脆，其焊接性也随之变差脱氧剂脱氧剂塑性及韧性塑性及韧性含量应控制含量应控制1.1 建筑用钢筋的

2、分类建筑用钢筋的分类第2页/共50页n按机械性能分类：按机械性能分类：级钢筋：级钢筋：300级级级钢筋：级钢筋：335级级级钢筋级钢筋级钢筋级钢筋1.1 建筑用钢筋的分类建筑用钢筋的分类第3页/共50页n按生产工艺及形状分类：按生产工艺及形状分类：钢筋钢筋热轧钢筋热轧钢筋：热轧光面钢筋：热轧光面钢筋HPB300，热轧带肋钢筋，热轧带肋钢筋HRB335、 HRB400， 余热处理钢筋余热处理钢筋RRB400冷拉钢筋冷拉钢筋：由热轧钢筋在常温下用机械拉伸而成：由热轧钢筋在常温下用机械拉伸而成热处理钢筋热处理钢筋：将：将HRB400、RRB400钢筋通过加热、淬火、回火而成钢筋通过加热、淬火、回火而

3、成钢丝钢丝碳素钢丝碳素钢丝：高碳镇静钢通过多次冷拔、应力消除、矫正、回火处理而成：高碳镇静钢通过多次冷拔、应力消除、矫正、回火处理而成刻痕钢丝刻痕钢丝：在钢丝表面刻痕，以增强其与混凝土间的粘结力：在钢丝表面刻痕，以增强其与混凝土间的粘结力钢绞线钢绞线：六根相同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起：六根相同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起冷拔低碳钢丝冷拔低碳钢丝：由低碳钢冷拔而成：由低碳钢冷拔而成1.1 建筑用钢筋的分类建筑用钢筋的分类第4页/共50页热轧钢筋热轧钢筋500650HRB500HRBF500400650HRB400HRBF400RRB400335650HRB335HRBF335300622HP

4、B300fyk/(N/mm2)d/(mm)符号符号种种 类类1.1 建筑用钢筋的分类建筑用钢筋的分类FFRF435360300270fy/(N/mm2)第5页/共50页 中、高强钢丝、钢绞线中、高强钢丝、钢绞线做预应力筋用做预应力筋用中强：中强：8001370MPa高强：高强：14701860MPa1003.5% 4% 1.1 建筑用钢筋的分类建筑用钢筋的分类第6页/共50页热处理钢筋热处理钢筋冷加工钢筋冷加工钢筋经淬火处理得，经淬火处理得，fptk=1470MPa=1470MPa，无明显屈服点。，无明显屈服点。工艺：冷拉、冷拔、工艺：冷拉、冷拔、 冷轧、冷轧扭冷轧、冷轧扭冷拉钢筋仍有屈服台阶

5、冷拉钢筋仍有屈服台阶目的：提高强度，节约钢材。目的：提高强度，节约钢材。 但塑性减小。但塑性减小。1.1 建筑用钢筋的分类建筑用钢筋的分类第7页/共50页(a) 梁梁n按用途分类：按用途分类：1.1 建筑用钢筋的分类建筑用钢筋的分类常用常用 用用 用用 或或第8页/共50页n按用途分类：按用途分类：1.1 建筑用钢筋的分类建筑用钢筋的分类 用用 可用可用 或或第9页/共50页n按用途分类：按用途分类：1.1 建筑用钢筋的分类建筑用钢筋的分类 用用 可用可用 或或现也用现也用HRB400第10页/共50页 无明显屈服点无明显屈服点按钢筋受拉时应力按钢筋受拉时应力-应变关系特点不同分为应变关系特点

6、不同分为： 有明显屈服点有明显屈服点预应力钢筋多为无明显屈服点预应力钢筋多为无明显屈服点也叫软钢也叫软钢 如如 热轧钢筋热轧钢筋 -强度相对较低强度相对较低也叫硬钢也叫硬钢 如热处理钢筋、高强钢丝如热处理钢筋、高强钢丝 -高强且硬高强且硬1.2 钢筋的强度与变形钢筋的强度与变形第11页/共50页 有明显屈服点有明显屈服点上屈服点上屈服点(不稳定不稳定)下下屈屈服服点点有明显流幅的钢筋有明显流幅的钢筋 aBBCDEA01.2 钢筋的强度与变形钢筋的强度与变形0a段（段（a点为比例极点为比例极限），应力限），应力-应变关系为线应变关系为线弹性状态，符合胡克定律弹性状态，符合胡克定律；aA段（段（A

7、点为弹性极点为弹性极限），应力限），应力-应变不成比例应变不成比例关系，但处于弹性状态；关系，但处于弹性状态；AB段，非弹性状态段，非弹性状态，B为屈服上限，不稳为屈服上限，不稳定；定；BB段（段（B为屈服下为屈服下限），应力不增加应变也限），应力不增加应变也增加；增加；第12页/共50页 有明显屈服点有明显屈服点上屈服点上屈服点(不稳定不稳定)下下屈屈服服点点出现出现颈缩颈缩拉断拉断有明显流幅的钢筋有明显流幅的钢筋 aBBCDEA01.2 钢筋的强度与变形钢筋的强度与变形BC段，应力不增加应段，应力不增加应变急剧增加，应力变急剧增加，应力-应变关应变关系接近水平直线；系接近水平直线；CD段（

8、段（D为极限强度为极限强度），应变增加，应力也增），应变增加，应力也增加，达到极限强度；加，达到极限强度；DE段段,试件薄弱位置试件薄弱位置产生颈缩现象，变形迅速产生颈缩现象，变形迅速增加，应力降低，最后拉增加，应力降低，最后拉断。断。 第13页/共50页 无明显屈服点无明显屈服点无明显流幅的钢筋无明显流幅的钢筋0.2% 0.2钢筋受压和受拉时的应力钢筋受压和受拉时的应力-应变曲线几乎相同应变曲线几乎相同1.2 钢筋的强度与变形钢筋的强度与变形第14页/共50页A A、强度高、强度高屈服点0by0b0.2条件屈服点残余应变0.2热轧钢筋热轧钢筋钢丝、钢绞线、钢丝、钢绞线、各种冷加工钢筋各种冷加

9、工钢筋1.3 砼结构对钢筋的性能要求砼结构对钢筋的性能要求第15页/共50页B B、塑性好、塑性好伸长率伸长率 上述伸长率只反映断口附近残留变形大小，上述伸长率只反映断口附近残留变形大小， 不反映钢筋总伸长率情况。不反映钢筋总伸长率情况。l1ld用伸长率和冷弯性能衡量。用伸长率和冷弯性能衡量。%1001 lll dl5:5 dl10:10 dl100:100 105 同一根钢筋同一根钢筋1.3 砼结构对钢筋的性能要求砼结构对钢筋的性能要求第16页/共50页 均匀伸长率均匀伸长率钢筋弹钢筋弹性模量性模量实测钢筋实测钢筋拉断强度拉断强度残余残余伸长伸长gt00lll s0bE已回复弹性应变已回复弹

10、性应变+=1.3 砼结构对钢筋的性能要求砼结构对钢筋的性能要求第17页/共50页钢筋均匀伸长率的测定：钢筋均匀伸长率的测定：1.3 砼结构对钢筋的性能要求砼结构对钢筋的性能要求第18页/共50页 =90,180 ,反复弯曲反复弯曲要要求：冷弯过程中无裂缝、鳞求：冷弯过程中无裂缝、鳞落或断裂。落或断裂。D 愈小，要求愈高。愈小，要求愈高。反复次数愈高，要求愈高。反复次数愈高，要求愈高。Dd冷弯冷弯冷弯是检验钢筋局部变形能力的指标。冷弯是检验钢筋局部变形能力的指标。钢筋塑性愈好，构件破坏前预兆愈明显。钢筋塑性愈好，构件破坏前预兆愈明显。 1.3 砼结构对钢筋的性能要求砼结构对钢筋的性能要求第19页

11、/共50页C C、可加工性、可加工性好好焊接弯折D D、与混凝土粘结锚固性、与混凝土粘结锚固性好好光面变形变形钢筋比光面钢筋好变形钢筋比光面钢筋好1.3 砼结构对钢筋的性能要求砼结构对钢筋的性能要求第20页/共50页 钢筋的直径钢筋的直径常用：常用： 6mm，6.5mm，8mm，8.2mm，10mm，12mm， 14mm，16mm，18mm，20mm，22mm，25mm， 28mm，32mm，36mm，40mm，50mm。其中，。其中， 8.2mm仅适用有纵肋的热处理钢筋。仅适用有纵肋的热处理钢筋。 钢筋的选用钢筋的选用普通钢筋：普通钢筋：宜用宜用HRB(F)400、HRB(F)500 可用可

12、用HPB300、HRB335、RB400预应力筋：预应力筋：宜用宜用钢铰线、中高强钢丝、预应力螺纹钢筋钢铰线、中高强钢丝、预应力螺纹钢筋 d=650mm1.3 砼结构对钢筋的性能要求砼结构对钢筋的性能要求第21页/共50页2.1 组成及特点组成及特点 特点特点: : 1 1）以固相为主，包含固体、液体、气体的三相体；）以固相为主，包含固体、液体、气体的三相体； 2 2）水化过程长，性能要很长时间才稳定；）水化过程长，性能要很长时间才稳定； 3 3）水泥石收缩可形成微裂缝；）水泥石收缩可形成微裂缝； 4 4）受制作、养护、使用条件影响大。）受制作、养护、使用条件影响大。 2.混凝土混凝土主要材料

13、：主要材料：水泥、水、砂、石水泥、水、砂、石第22页/共50页2.2 混凝土强度混凝土强度A A、立方体抗压强度（强度等级）、立方体抗压强度（强度等级） 1.1.标准尺寸：标准尺寸：150150mmmm150150mmmm150150mmmm2.2.养护条件：养护条件：2020 3 3，湿度，湿度90%90%；28d28d3.3.加荷方法：加荷速度加荷方法：加荷速度0.30.30.80.8MPa/sMPa/s， 垫板不涂油或垫橡胶板。垫板不涂油或垫橡胶板。4.4.强度保证率：强度保证率：95%95% ，f f = = -1.645-1.645 第23页/共50页 5. 5.非标准试块强度换算系

14、数：非标准试块强度换算系数： 200mm200mm200mm200mm200mm:200mm:1.051.05； 100mm100mm100mm100mm100mm:100mm:0.950.95。 6 61212圆柱体：圆柱体：1.201.20 （1 1=2.54cm=2.54cm） 6 61212棱柱体：棱柱体：1.321.32 6. 6.分级：分级：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50, C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50, C55, C55, C60, C65,C70,C75,C80 (C60, C65,C70,C75,C80 (高强

15、混凝土），高强混凝土），共共1414个个等级。等级。 C CC Concrete,oncrete,单位：单位：N/mmN/mm2 2或或MPaMPa。2.2 混凝土强度混凝土强度第24页/共50页 立方体抗压强度立方体抗压强度ffukcuf645. 1,实验强实验强度平均度平均值值实验强度实验强度标准差标准差强度等级编号强度等级编号2.2 混凝土强度混凝土强度第25页/共50页B B、轴心抗压强、轴心抗压强度度 ckc1c2cu,k0.88ff 混凝土强度与试混凝土强度与试块混凝土强度的块混凝土强度的修正系数修正系数脆性影响系数脆性影响系数 fckfcu,kh b1.00.5012345bbh

16、棱柱体强度与立方体强度之比值棱柱体强度与立方体强度之比值强度标准值强度标准值2.2 混凝土强度混凝土强度第26页/共50页混凝土强度混凝土强度等级等级C40C45C50C55C60C65C70C75C80 c10.760.760.760.770.780.790.800.810.82 c21.000.9840.9680.9510.9350.9190.9030.8870.87 c1 和和 c2 值值2.2 混凝土强度混凝土强度第27页/共50页C C、轴心抗拉强度、轴心抗拉强度45. 00.55kcu,2tk)645. 11 (395. 088. 0 ff轴心抗拉强度与立方体抗压强度的折算系数轴心

17、抗拉强度与立方体抗压强度的折算系数 试验离散性的影响系数试验离散性的影响系数 试验离散性系数试验离散性系数 2.2 混凝土强度混凝土强度第28页/共50页D D、单轴受压时的应力、单轴受压时的应力- -应变关系的数学模型应变关系的数学模型u=0.00380=0.002ocfcc0.15fc2011cccf0015. 01ucccfu=0.00350=0.002ocfcc2011cccf美国Hognestad模型德国Rsch模型2.2 混凝土强度混凝土强度第29页/共50页E E、单轴受压时的应力、单轴受压时的应力- -应变关系的数学模型应变关系的数学模型 0 uo cfc c ncccf011

18、 22),50(6012 nnfncu时，取时，取当当 5010505 . 0002. 0 cuf 510500033. 0 cuuf 中国规范采用的模型中国规范采用的模型2.2 混凝土强度混凝土强度第30页/共50页F F、复杂应力下的强度、复杂应力下的强度【双向受力双向受力】压压- -压：强度提高；压：强度提高；拉拉- -拉：强度不变；拉：强度不变；拉拉- -压：抗拉和抗压强度都低。压：抗拉和抗压强度都低。2.2 混凝土强度混凝土强度第31页/共50页【剪力存在时剪力存在时】拉拉-剪：抗拉、抗剪强度都降低；剪：抗拉、抗剪强度都降低；压压-剪：当剪：当 时，抗剪强度随压应力提高而增大；时，抗

19、剪强度随压应力提高而增大； 当当 时，内部裂缝增加，抗剪抗压强度时，内部裂缝增加，抗剪抗压强度 均降低。均降低。 6 . 0/cf6 . 0/cf2.2 混凝土强度混凝土强度第32页/共50页【三向受力三向受力】三向受压时，强度增三向受压时，强度增加，最大增加加，最大增加5 5倍。倍。侧向受约束时混凝土的变形特点侧向受约束时混凝土的变形特点cu约束混凝土非 约 束 混凝土ccfccfcEsecEc c0 2c0 sp cco环箍断裂2.2 混凝土强度混凝土强度第33页/共50页2.3 混凝土的变形混凝土的变形v 一次加载时一次加载时0A近似弹性AB非线性BC体积增大CF破坏第34页/共50页v

20、 一次加载时一次加载时高强混凝土：高强混凝土： ， 0cu 2.3 混凝土的变形混凝土的变形第35页/共50页v 多次加载多次加载：2.3 混凝土的变形混凝土的变形第36页/共50页v 弹性模量弹性模量割线模量。棱柱体试件。割线模量。棱柱体试件。受压：受压：受拉：受拉：Ec=0.5 Ec剪切模量：剪切模量：Gc=0.4 Ec 泊松比泊松比 = 横向应变横向应变/纵向纵向 应变应变=0.2cu5c7 .342 .210tanfE2.3 混凝土的变形混凝土的变形第37页/共50页v 徐变徐变 定义：定义：在荷载保持不变的情况下，变形随时间推移在荷载保持不变的情况下，变形随时间推移 继续增大的现象。

21、继续增大的现象。 特点：特点：早期发展快，早期发展快， 但可以延续数年。但可以延续数年。2.3 混凝土的变形混凝土的变形第38页/共50页徐变对结构的影响：徐变对结构的影响：使构件变形增大；使构件变形增大；在轴压构件中，使钢筋应力增加，混凝土应力减小；在轴压构件中，使钢筋应力增加，混凝土应力减小；在预应力构件中，使预应力发生损失；在预应力构件中，使预应力发生损失；在超静定结构中，使内力发生重分布。在超静定结构中，使内力发生重分布。 影响因素：影响因素：加载时的混凝土龄期；加载时的混凝土龄期； 持续压力大小；持续压力大小； 混凝土的组成材料及配合比；混凝土的制作养护条件。混凝土的组成材料及配合比

22、；混凝土的制作养护条件。PAsPAs s1c1Ps2As s2P P卸去，卸去，如何？如何？2.3 混凝土的变形混凝土的变形第39页/共50页v 收缩收缩定义：定义：混凝土在空气中结硬时体积减小的现象。混凝土在空气中结硬时体积减小的现象。 收缩率：收缩率：310-4。收缩。收缩=凝缩凝缩+干缩干缩特点：特点：早期快，可延续早期快，可延续12年。年。2.3 混凝土的变形混凝土的变形第40页/共50页收缩对结构的影响：收缩对结构的影响： 当收缩受到约束时，引起构件开裂。当收缩受到约束时，引起构件开裂。减少收缩的措施：减少收缩的措施： 限制水泥用量；减小水灰比；加强振捣和养护；限制水泥用量；减小水灰

23、比；加强振捣和养护； 构造钢筋数量加强；设置变形缝；掺膨胀剂。构造钢筋数量加强；设置变形缝；掺膨胀剂。影响因素：影响因素： 混凝土的组成及配合比，尤其是水灰比；混凝土的组成及配合比，尤其是水灰比； 养护条件；使用时的温度与湿度。养护条件；使用时的温度与湿度。2.3 混凝土的变形混凝土的变形第41页/共50页2.4 混凝土的选用原则混凝土的选用原则v 钢筋混凝土结构中钢筋混凝土结构中 混凝土强度等级不应低于混凝土强度等级不应低于C20C20。 用用HRB400HRB400和和RRB400RRB400级以上钢筋时，不得低于级以上钢筋时，不得低于C25C25。v 预应力混凝土结构中预应力混凝土结构中

24、 混凝土强度等级不宜低于混凝土强度等级不宜低于C40C40，不应低于，不应低于C30C30。v 承受重复荷载混凝土结构中承受重复荷载混凝土结构中 混凝土强度等级不应低于混凝土强度等级不应低于C30C30。第42页/共50页3.钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结授课步骤：教师提出问题教师提出问题学生讲解学生讲解学生评论学生评论质疑点讨论质疑点讨论教师点评、纠错、补充教师点评、纠错、补充两周前两周前重点、案例重点、案例分分 组组 讨讨 论论第43页/共50页问题二：问题一：粘结力与哪些因素相关？粘结力与哪些因素相关？粘结力如何提高？粘结力如何提高？3.钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结第44页/共50页3