钢筋和混凝土的力学性能

1、9、 钢筋和混凝土的力学性能 力学性能：材料强度和变形的变化规律。 有关钢筋砼结构的一切计算、构造和设计问题，归根结底都是源于材料性能的特点。 9-1 钢筋一、强度钢筋分为两类：以是否有明显屈服点区分为软钢和 硬钢。 1、软钢：软钢的应力应变曲线分为四个阶段：oa段：弹性阶段 比例极限 应力和应变成正比， 符合虎克定律。 ad段：塑性阶段 应变快于应力增长。 屈服阶段（台阶） 也称为流塑阶段 屈服上限 屈服下限 de段：强化阶段 极限强度 ef段：颈缩阶段 破坏（1）极限抗拉强度； 作为质量检验的标准。（2） 屈服强度； 以屈服下限作为设计强度 （即钢筋的强度标准值 并具有95%的保证率） 和

2、质量检验的标准强度。 ykfabceE2、硬钢（1）极限抗拉强度； 作为质量检验的标准，标准强度。（2）条件屈服强度； 作为设计强度。 （即钢筋的强度标准值 并具有95%的保证率）规范规定： 取相应残余应变为0.2%时 的应力值为条件屈服强度。a0.2%0.2 fuykf3、钢筋的屈强比 屈服强度 屈强比= 极限抗拉强度 表示结构可靠性的潜力，抗震结构中要求0.8 二、钢筋的塑性（变形） 延性：最大抗力下维持继续变形的能力。 用于钢筋混凝土的钢筋，不仅要强度高，同时也要求具有 较好的塑性。 检验钢筋变形性能的两个指标：（1）伸长率（延伸率）（%） L = x 100% L 越大，塑性越好。软钢

3、伸长率较大，硬钢较小。（2）冷弯性能 冷弯实验是检验钢筋在加工中承受变形的能力。 具体作法是将直径为d的钢筋试件，绕直径为D的弯心弯曲90或180，然后检验钢筋有无裂缝、起层或断裂现象。 当D=1d 时 =180 D=2d =180 越大，冷弯性能越好。 D=3d =90 冷弯性能可间接地反映钢筋的塑性性能和内在质量。三、钢筋砼结构对钢筋性能的要求（1）强度高；（2）塑性好；（3）易于加工焊接；（4）与砼共同工作的性能好；对一般工程，施工单位检验钢筋是否合格的指标为： （1）屈服强度； （2）极限抗拉强度； （3）伸长率； （4）冷弯性能；对重要工程，还需检验低温冲击韧性、常温冲击韧性。四、钢

4、筋的冷加工 1、冷拉 只能提高钢筋的抗拉强度，但塑性性能降低。 2、冷拔 既能提高钢筋的抗拉强度，又能提高抗压强度。 塑性降低。 3、冷轧五、钢筋的种类及级别 低碳钢 C 0.22% （1） 碳素钢 中碳钢 0.22%C 0.6 %由成分分为： （2） 普通低合金钢：在碳素钢中加入有 益合金，如 Si 、Mn、Ti、V等， 可提高钢材强度，又能保持 一定塑性，但成本高。300 6 22 300 270 0.575335335 6 50 335 300 0.55400400400 6 50 400 360 0.518500500 ykyybykyybykyybHPBfffHRBHRBFfffHR

5、BHRBFRRBfffHRBHRBF、 6 50 500 435 410 0.482ykyybfff按生产工艺和力学性能分热轧钢筋（软钢）冷拉钢筋（软钢）：通过冷拉提高钢筋强度，但塑性降低；热处理钢筋（硬钢）：调质钢，经过加工改善钢材组织，强度显著提高， 塑形降低不多。成本高。 高碳钢丝 钢丝 冷拔低碳钢丝9-2 混凝土 混凝土是用水泥、砂子和石子用水拌合经过凝固硬化后做成的人工石材，简写为“砼”。一、砼的强度（单向受力）1、砼的立方体强度 N/mm2 ( MPa) 边长为150mm的标准立方体试块在标准条件（温度、湿度）下养护28天，按标准试验方法加压至试件破坏时所测得的 最大平均压应力。（

6、具有95%的保证率） 测定时也可用100 x100 x100mm或200 x200 x200mm的试块。其换算系数分别为0.95、1.05 即： （150）=0.95 （100） （150）=1.05 （200）,cu kf,cu kf,cu kf,cu kf,cu kf规范将砼的强度等级分为以下14个级别： C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80 其数字表示立方体强度标准值。如C35：2、砼的轴心抗压强度 (棱柱体抗压强度） N/mm2 (MPa) 标准尺寸： 150 x150 x300mm 用 作为设计用的强度。 3、

7、砼的抗拉强度 N/mm2 (MPa) 测试方法：（1）直接测试法 （2）间接测试法 ,35cu kfckcff、ckfccufft ktff、4、复合应力状态下的砼强度 砼抗剪强度：随拉应力增大而减小； 随压应力增大而增大；二、砼的变形（一）砼在荷载作用下的变形1、砼在一次短期荷载作用下的变形 （1）oa段 弹性阶段 =0.3fc（2） ab段 =0.3fc0.8fc（3） bc段 =0.8fc1.0fc 此时fc对应的应变o=0.002（4） cd段 若试验机的刚度大，试件不会马上 破坏应变可继续增加直到max=0.0033 规范规定：均匀受压时： max=0.002 非均匀受压时： max

8、=0.00332、砼在重复荷载作用下的变形 疲劳破坏：因荷载重复作用而引起的破坏。 疲劳强度 fcf：重复加卸载200万次后砼的界限强度。 fcf=0.5fc3、砼在长期荷载作用下的变形 徐变：砼在长期不变荷载作用下，其变形随时间 增长而增长的现象。 原因：（1）尚未转化为结晶体的水泥胶体粘性 流动的结果 （2）砼内部的微裂缝在荷载长期作用下 持续延伸和扩展的结果。 （二）砼的自身体积变形（与荷载无关） 砼在空气中结硬时体积收缩，在水中结硬时体积膨胀。 原因：（1）水泥胶体凝固过程中体积缩小， 称为凝缩； （2）砼中水分蒸发则体积缩小，称为干缩； 砼的收缩对结构是有害的，会使结构产生收缩裂缝。三、砼的选用原则 钢筋混凝土结构的砼不应低于C20 预应力砼不宜 低于C40且不应低于C30。 当采用强度高的钢筋，如400MP及以上时砼强度 相应提高。 9-3 钢筋与混凝土的粘结一、粘结力包括三部分（1）砼收缩将钢筋紧紧握固产生的摩擦力；（2）砼与钢筋接触表面的胶合力（化学作用）；（3）钢筋凸凹不平而产生的机械咬合力； （占50%以上）二、粘结力的测定三、保证二者共同工作的措施（1）砼应有足够的强度；（2）钢筋要有