混凝土结构材料的物理力学性能

？混凝土的强度指标是立方体强度是各种力学指标的基本代表值

三个个强强度度指指标标如何何使使用用第二二章章混混凝凝土土结结构构材材料料的的物物理理力力学学性性能能立方方体体抗抗压压强强度度、、轴轴心心抗抗压压强强度度、、抗抗拉拉强强度度2.1混凝凝土土的的物物理理力力学学性性能能本节节课课重重点点湿度≥90%，养护28天

标准条件：温度20±3℃标准试块1.混凝凝土土的的强强度度等等级级———立方方体体抗抗压压强强度度混凝凝土土结结构构所测得极限压应力

混凝土的立方体抗压强度标准值破坏0.15~0.25N/mm2·s的加载速度试块全截面受力且不涂润滑剂标准试验方法：抗压试验压力机垫板摩擦力试块承压板试块摩擦力不涂润滑剂涂润滑剂强度大于我国规范的方法：不涂润滑剂压力力试试件件裂裂缝缝发发展展扩扩张张整整个个体体系系解解体体，，丧丧失失承承载载力力另影响响强强度度的的因因素素还还有有：：龄龄期期、、加加载载速速率率、、试试块块尺尺寸寸等等影响响实实验验强强度度值值因因素素分分析析影响响立立方方体体抗抗压压强强度度的的因因素素：：内因因：：如强强度度与与水水泥泥标标号号、、骨骨料料品品种种、、配配合合比比等等。。外因因：：试验验方方法法（（箍箍套套））、、温温度度、、湿湿度度、、试试件件尺尺寸寸。。由于于尺寸寸效效应应的影影响响：：fcu(150)=0.95fcu(100)fcu(150)=1.05fcu(200)注意意问问题题：：混凝凝土土结结构构中中，，主要要是是利利用用它它的的抗压压强强度度。因因此此抗抗压压强强度度是是混混凝凝土土力力学学性性能能中中最最主主要要和和最最基基本本的的指指标标。。混凝凝土土的的强强度度等等级级是是用用抗抗压压强强度度来来划划分分的的。。砼的的立立方方体体抗抗压压强强度度标标准准值值fcu，kC——Concrete（混凝凝土土））砼强度等级（14级）C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80C后的数值—该级别砼的立方体抗压强度标准值单位：N/mm2fcu,k＝45N/mm2

普通通混混凝凝土土高强强混混凝凝土土C15～C50C55～C80强度高、和易性、流动性好，制作工艺简单掺入入高高效效减减水水剂剂混凝凝土土的的强强度度等等级级的的选选用用混凝凝土土结结构构中中混混凝凝土土强强度度最最低低等等级级（GB50010-2010）钢筋筋种种类类混凝凝土土强强度度等等级级素混混凝凝土土结结构构不应应低于于C15钢筋筋混混凝凝土土结结构构不应应低低于于C20强度度等等级级400MPa及以以上上的的钢钢筋筋时时不应应低低于于C25不应应低低于于C30不宜宜低低于于C40预应应力力混混凝凝土土结结构构采用用预预应应力力钢钢绞绞线线、、钢钢丝丝、、预预应应力力螺螺纹纹钢钢筋筋重复复荷荷载载的的构构件件不应应低低于于C302.混凝凝土土的的轴轴心心抗抗压压强强度度(1)混凝凝土土的的轴轴心心抗抗压压强强度度fch/bfckh/b=2~3，fck趋于于稳稳定定“套套箍箍效效应应””压力机垫板摩擦力试块所测得极限压应力标准方法

破坏轴心抗压强度标准值fck

标准条件

棱柱体压力面垫板1.4300轴心心抗抗压压强强度度标标准准值值和和立立方方体体抗抗压压强强度度标标准准值值的的换换算算关关系系为为fcu,k立方方体体强强度度标标准准值值即即为为混混凝凝土土强强度度等等级级fcu。考虑实际构件与试件混凝土强度之间的差异而取用的折减系数。高强混凝土的脆性影响系数

棱柱体强度与立方体强度之比值混凝土强度等级≤C40C45C50C55C60C65C70C75C80

c10.760.760.760.770.780.790.800.810.82

c21.000.9840.9680.9510.9350.9190.9030.8870.87c1和c2值混凝凝土土轴轴心心抗抗压压强强度度与与立立方方体体抗抗压压强强度度的的关关系系(2)混凝凝土土的的轴轴心心抗抗拉拉强强度度ft间接接测测试试法法：：轴心抗拉强度标准值ftk

劈拉试验FdF(2)混凝凝土土的的轴轴心心抗抗拉拉强强度度ft间接接测测试试法法：：P-----破坏坏荷荷载载d----圆柱柱体体直直径径或或立立方方体体边边长长l----圆柱柱体体长长度度或或立立方方体体边边长长计算钢筋混凝凝土和预应力力混凝土构件件的抗裂和裂裂缝宽度劈拉试验FaF拉压压第2章物理力学学性能3.复合应力状态态下混凝土的的强度1,2(压－压)混凝土强度增增加（第三象限）1,2(拉－压)混凝土强度降降低（第二、四象限限）1,2(拉－拉)混凝土强度基基本不变（第一象限）（1）双向正应力力20050N/mm235N/mm212210N/mm21501005005101520251—2(N/mm2)1(‰)（3）三轴受压（（抗压强度提提高）混凝土圆柱体体三向受压的的轴心抗压强强度与侧压的经验公式：：（4）正应力和剪剪应力作用（混凝土的抗抗压强度由于于剪应力的存存在而降低））当σ/fc＜（0.5~0.7)时,抗剪强度随压压应力的增大大而增大当σ/fc>（0.5~0.7)时,抗剪强度随压压应力的增大大而减小当压应力在左左右时，抗剪强度达到到最大，压应力继续续增大，则由由于内裂缝发发展明显，抗抗剪强度将随随压应力的增增大而减小。。复合应力状态态下混凝土的的强度小结1.双向应力状态态下的强度变变化规律（1）双向受压时时，混凝土抗抗压强度单向；大于（2）双向受拉时时，混凝土抗抗拉强度于接近单向；（3）一向受压和和一向受拉时时，其抗拉（（抗压）强度度均低于相应的单向强强度；（4）由于剪应力力的存在，混混凝土抗压强强度低于单向；（5）由于压应力力的存在，混混凝土抗剪强强度有限增加加,但当压应力大大于0.6fc时，随压应力力增大而减小小。2.三向受压状态态下的强度变变化规律结论：三向受受压状态下的的混凝土抗压压强度大于双双向和单向。3.实际工程应用用——约束混凝土（1）采用约束混混凝土不仅可可以提高混凝凝土的抗压强强度，也可以以提高构件的的耐受变形能能力；（2）工程中应用用约束混凝土土的实例，如如螺旋钢箍柱柱、钢管混凝凝土等。4.砼的变形1.混凝土轴心受受压应力--应变曲线有何何特点?本节重点2.什么是混凝土土的徐变?徐变对混凝土土构件有何影影响?通常认为影响响徐变的主要要因素有哪些些?如何减少徐变变?4.砼的变形受力变形砼在荷载一次次短期作用下下的变形砼在荷载多次次重复作用下下的变形混凝土硬化时时的收缩与膨胀体积变形变形温、湿度变化化产生的变形形砼在荷载长期作用下的变形---徐变(1)混凝土σ–ε曲线1.混凝土在短期期荷载作用下下的变形（用h/b=3～4的柱体试件测测定）02468102030s(MPa)e×10-3第二章钢钢筋和混凝土土的材料性能能2.2混凝土BACEDA点以前，微裂缝没有有明显发展，，混凝土的变变形主要弹性性变形，应力力-应变关系近似似直线。A点应力随混凝凝土强度的提提高而增加，，对普通强度度混凝土sA约为(0.3~0.4)fc，对高强混凝土土sA可达(0.5~0.7)fc。A点以后，由于微裂缝缝处的应力集集中，裂缝开开始有所延伸伸发展，产生生部分塑性变变形，应变增增长开始加快快，应力-应变曲线逐渐渐偏离直线。。微裂缝的发发展导致混凝凝土的横向变变形增加。但但该阶段微裂裂缝的发展是是稳定的。混凝土在结硬硬过程中，由由于水泥石的的收缩、骨料料下沉以及温温度变化等原原因，在骨料料和水泥石的的界面上形成成很多微裂缝缝，成为混凝凝土中的薄弱弱部位。混凝凝土的最终破破坏就是由于于这些微裂缝缝的发展造成成的。达到B点，内部一些些微裂缝相互互连通，裂缝缝发展已不稳稳定，横向变变形突然增大大，体积应变变开始由压缩缩转为增加。。在此应力的的长期作用下下，裂缝会持持续发展最终终导致破坏。。取B点的应力作为为混凝土的长长期抗压强度度。普通强度度混凝土sB约为0.8fc，高强强度混凝凝土sB可达0.95fc以上。达到C点fc，内部微裂缝连连通形成破坏坏面，应变增增长速度明显显加快，C点的纵向应变变值称为峰值值应变e0，约为0.002。纵向应变发展展达到D点，内部裂缝缝在试件表面面出现第一条条可见平行于于受力方向的的纵向裂缝。。随应变增长，，试件上相继继出现多条不不连续的纵向向裂缝，横向向变形急剧发发展，承载力力明显下降，，混凝土骨料料与砂浆的粘粘结不断遭到到破，裂缝连连通形成斜向向破坏面。E点的应变e=(2~3)e0，应力s=(0.4~0.6)fc。2.1混凝土的物理理力学性能2.1混凝土不同强度混凝凝土的应力-应变关系曲线线强度等级越高高，线弹性段段越长，峰值值应变也有所所增大。但高高强混凝土中中，砂浆与骨骨料的粘结很很强，密实性性好，微裂缝缝很少，最后后的破坏往往往是骨料破坏坏，破坏时脆脆性越显著，，下降段越陡陡。2.1混凝土的物理理力学性能2.砼单轴受压时时的应力变形形模型（1）.美国E.Hongnestad模型（2）.德国Rusch模型0（3）.我国规范模型型第二章钢钢筋和混凝土土的材料性能能◆《规范》应力-应变关系上升段：下降段：2.1混凝土2.1混凝土的物理理力学性能(1)混凝土的收缩缩4.混凝土的收缩缩和徐变（收缩与荷载载无关）（蒸气养护可可使砼收缩减减小）混凝土在空气中结硬时体积减小的现象(1)混凝土的收缩缩4.混凝土的收缩缩和徐变B、减少混凝土收收缩的措施①限制水灰比和和水泥用量②加强砼的振捣捣和养护③配置适量的构构造钢筋和设设置伸缩缝A、收缩对结构产产生的不利影影响①当砼收缩变形形受到约束时时，将使结构构（构件）产生生收缩裂缝；；②使预应力砼构构件的预应力力产生损失。。(2)混凝土的徐变变4.混凝土的收缩缩和徐变混凝土在不变变荷载的长期期作用下应变变随时间而增增长的现象（徐变与荷载载有关）(2)混凝土的徐变变4.混凝土的收缩缩和徐变A、产生徐变的原原因①尚未转化为为结晶体的水水泥胶凝体粘粘性流动的结结果。②混凝土内部部的微裂缝在在荷载长期作作用下持续延延伸和扩展的的结果。B、影响徐变的因因素（1）时间因素；；（2）应力大小；；应力大大，徐徐变大大，且且徐变变性质质发生生变化化，呈呈不稳稳定发发展，，控制制长期期应力力大小小；（3）环境境因素素；养护时时温度度高湿湿度大大，徐徐变小小；受受荷时时温度度高湿度低低，徐徐变大大。（4）加载载时荷荷载大大，徐徐变大大；（5）水泥泥用量量大，，水灰灰比大大，徐徐变大大，构构件尺尺寸小小，徐徐变小小。（6）钢筋筋可减减小徐徐变；；C、徐变变对结结构的的影响响①构件件变形形和裂裂缝宽宽度增增大②预应应力砼砼的预预应力力损失失D、减少少混凝凝土徐徐变的的措施施①限制制水灰灰比和和水泥泥用量量②加强强砼的的振捣捣和养养护按生产产工艺艺分（1）热轧轧钢筋筋热轧钢钢筋光面钢钢筋带肋钢钢筋HPB235级（淘汰）HRB335级HRB400级RRB400级HPB300级HRB500级HRBF400级HRBF500级逐步淘淘汰（2）钢绞绞线1X31X71钢筋的的应力力应变变曲线线（1）有明明显屈屈服点点的钢钢筋的的应力力应变变曲线线二钢筋的力学性能强度和变形特点：：有屈服台台阶，，延伸伸率大大，塑性好好，破破坏前前有明明显预预兆。。强度限值：屈服点无明显屈服点的钢筋（2）无明明显屈屈服点点的钢钢筋的的应力力应变变曲线线强度限值:假想（条件）屈服点无屈服服台阶阶，延延伸率率小，，塑性差差，破破坏前前无明明显预预兆。。2.钢筋筋的的强强度度（1）钢钢筋筋强强度度标标准准值值对有有明明显显屈屈服服点点钢钢筋筋，，以以屈服服强强度度作为为钢钢筋筋设设计计强强度度的的取取值值依依据据。。对对无无屈屈服服点点钢钢筋筋，，通通常常取取其其条件件屈屈服服强强度度作为为设设计计强强度度的的依依据据。。—普通钢筋的强度标准值—预应力钢筋的强度标准值—钢绞线、消除应力钢丝以及热处理钢筋的强度标准值用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构的非预应力钢筋2.钢筋筋的的强强度度（2）钢钢筋筋强强度度设设计计值值钢筋强度标准值钢筋强度设计值=—钢筋的材料分项系数普通钢筋：1.1预应力钢筋：1.2是大于1的安全系数，为了保证结构和构件具有足够的可靠性,必须对钢筋强度做必要的安全储备,也就是对钢筋强度标准值打一定的折扣（2）钢钢筋筋强强度度设设计计值值、—预应力钢筋的抗拉强度设计值和抗压强度设计值

、—普通钢筋的抗拉强度设计值和抗压强度设计值常用用钢钢筋筋强强度度标标准准值值和和设设计计值值如如表表所所列列2.钢筋筋的的强强度度3.钢筋筋的的变变形形性性能能（1）延延伸伸率率δ①钢材材受受拉拉破破坏坏时时的的应应变变值值。。②钢筋筋试试件件拉拉断断后后的的伸伸长长值值与与原原长长的的比比率率。。试件受力前的标距长度试件拉断后的标距长度塑性δ3.钢筋筋的的变变形形性性能能（2）冷冷弯弯性性能能通过过冷冷弯弯冲冲头头加加压压，，使使试试件件弯弯曲曲，，发发生生裂裂缝缝时时试试件件的的弯弯转转角角度度α越大大，，塑塑性性性性能能越越好好。。3.钢筋筋的的变变形形性性能能延性破坏：破坏前有明显预兆脆性破坏：破坏前无明显预兆4.混凝凝土土结结构构对对钢钢筋筋的的要要求求①强度度高高：：强度度愈愈高高，，用用量量愈愈少少；；用用高高强强钢钢筋筋作作预预应应力力钢钢筋筋，，预预应应力力效效果果比比低低强强钢钢筋筋好好。。②塑性好：：钢筋塑性性性能好好，破坏坏前构件件就有明明显的预预兆。③可焊性好好：除圆盘条钢筋筋供货长度不不受限制外一一般的钢筋均均均采用直条条供货，长度度为9～15m。故钢筋需搭接接。④粘结力强：HPB235级钢筋(光面)须做弯钩，HRB335级、HRB400级钢筋表面带带肋5.混凝土结构中中的配筋纵向受力钢筋架立钢筋弯起钢筋箍筋梁5.混凝土结构中中的配筋箍筋的肢数和和形式：封闭开口形式单肢双肢四肢肢数5.混凝土结构中中的配筋板5.混凝土结构中中的配筋柱1—纵向受力钢筋筋2—普通箍筋3—螺旋箍筋6.构件的混凝土土保护层纵向钢筋的外边缘至构件外边缘的距离梁板2.3混凝土与钢筋筋的粘结(a)砼硬化后钢筋筋与砼之间产产生了良好的的粘结力；(b)钢筋与砼的温温度线膨胀系系数非常接近近；钢筋与砼共同同工作的基础础(c)钢筋由于砼的