钢筋砼结构的材料

关于钢筋砼结构的材料第1页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六第一节钢筋的品种和力学性能一、钢筋的品种（一）直径：

钢筋、钢丝（二）外形：

光面钢筋、变形钢筋加图1-1第2页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六一、钢筋的品种（三）：按加工钢筋热轧钢筋：热轧光面钢筋HPB235，热轧带肋钢筋HRB335，

HRB400，HRB500，余热处理钢筋RRB400冷拉钢筋：由热轧钢筋在常温下用机械拉伸而成余热处理钢筋：RRB400，钢筋通过加热、淬火、回火而成H：热轧（HOTROLLED）

P:光面（PLAIN）

B:钢筋（BAR）

R:带肋的（RIBBED）第3页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六钢丝光圆钢丝：有3mm、4mm、5mm、6mm、6.25mm、7mm、8mm、

9mm、10mm、12mm螺旋肋钢丝：以普通低碳钢或普通低合金钢热轧的圆盘条为母材，经冷轧减径后，在其表面冷轧成两面或三面有月牙肋的钢丝。直径有4mm、4.8mm、5mm、6mm、6.25mm、7mm、

8mm、9mm、10mm。刻痕钢丝：在光圆钢丝的表面上进行机械刻痕处理。<5mm和>5mm一、钢筋的品种（三）：按加工钢绞线由多根高强光圆或刻痕钢丝捻制在一起经过低温回火处理清除内应力后制成分为2股、3股和7股对7股钢丝捻制的钢绞线还可经拔模制成型号为（1*7）C的钢绞线第4页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六(四)按化学成分：

碳素钢（铁、碳、硅、锰、硫、磷等元素）低碳钢（含碳量<0.25%）中碳钢（含碳量0.25~0.6%）高碳钢（含碳量0.6~1.4%）普通低合金钢（另加硅、锰、钛、钒、铬等）硅系硅钒系硅钛系硅锰系硅铬系第5页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六二、钢筋的力学性能

（一）软钢：

受力分为四个阶段，即弹、屈、强、颈缩。

设计强度指标：屈服强度，抗拉强度为储备

变形能力指标：伸长率、冷弯试验

（二）硬钢：无明显屈服点，残余变形为“协定流限”（条件屈服强度）为设计强度指标，塑性差。第6页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六3.冷拉钢筋：屈服强度提高了，但塑性变差了，且抗压强度 不变。冷拉钢筋受高温后强度降低。焊接应控制加热 时间。

4.钢筋的疲劳：损伤积累造成破坏，强度较低。（二百万次）强度为疲劳强度，约为与应力特征有关，水工中 很少遇到重复荷载。第7页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六第二节混凝土的物理力学性能１.立方体抗压强度

（基本强度指标）

砼是由三种材料组成的混合体，结构复杂，力学性能也复杂

一、混凝土的强度（多个强度指标）承压板试块摩擦力不涂润滑剂涂润滑剂强度大于压力试件裂缝发展扩张整个体系解体，丧失承载力我国规范的方法：不涂润滑剂第8页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六砼强度与水泥标号、砼配比、养护条件、龄期有关主要是紧箍作用的影响，使得小试块测得强度较高， 可采用消除摩擦力的影响来测定实际强度，但规 范未采用。上述条件一定时，还与试块大小、加载方法、加载速 度有关我国规范利用150立方体，温度（20±3）度，湿度不于95％，养护28天，标准试验方法（每秒载），得到的保证率为95％的抗压强度值，用表示。修正系数取1.05修正系数取1.05

立方体抗压强度，非真正的抗压强度，而是一个强度等级指标，划分强度等级。第9页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六水电工程中砼强度等级:C10、C15、C20、C25、C30、C35、 C40、C45、C50、C55、C60

水电工程中素砼C10，钢筋砼C15，Ⅱ、Ⅲ级冷压肋筋C20

砼强度等级装配式：薄壁结构C20，预应力结构C30

要求特殊要求：抗渗、抗冻、抗磨、抗腐蚀

水工建筑中工程量大，砼浇筑后较长时间不加载，故可采用60天或90天龄期的强度作为设计强度。也可用前180天，需论证。不同龄期混凝土强度见表1-1第10页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六2.棱柱体抗压强度――轴心抗压强度

采用棱柱体试件，测得的抗压强度，为实际构件的抗压强度，低于。平均为0.76。考虑实际构件制作、养护的差异，尺寸效应等《规范》取值如下

（1－1）承压板试块第11页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六3.轴心抗压强度

直接受拉法：埋长的钢筋

劈裂试验：立方体或圆柱体，加线荷载， 应力如图1-8

试验方法

第12页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六

加图1－8100100150150500

直接受拉试验

第13页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六劈裂试验比直接受拉法所得砼抗拉强度低（国外结论 相反）由试验得到与的关系（1－3）规范取

（1－4）

第14页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六4.复合应力状态下砼强度实际结构中，砼多处于复合受力状态，问题较复杂， 未建立完整的复合应力强度理论。平面应力状态下砼的强度曲线如图1-10所示：

第15页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六加图1－10

（1－5）其中第16页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六正应力和剪应力共同作用时强度曲线如图1-11。画图1－11/fc/fc0.20.1-0.10.00.61.0单轴抗拉强度单轴抗压强度表达式为（1-6）

a、b、c、n为常数，由试验得出。第17页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六三向受压混凝土的强度

三向受压时，砼一向抗压强度随另二向压应力的增加而增加加图1－12第18页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六二、混凝土的变形混凝土的变形分为两类：

1、外荷载作用产生的受力变形。

2、温度和干湿变化引起的体积变形。（一）砼在一次短期加载时的曲线，如下图画图1-13、图1-16。第19页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六①小于0.3～0.4时，接近直线（a点），变形主要是骨料和结晶体骨架强度②超过a点出现弯曲，由于界面裂缝扩展，产生塑变，0.80

之前，为稳定裂缝扩展阶段。图1-16③达0.8

时，裂缝连通，不稳定裂缝扩展阶段，体积增大，为长期强度。④达时，裂缝将砼分成几个小柱体，砼压碎或失稳达最大承载力，=0.002左右。⑤超过后，需降低荷载，以维持平衡，还在增加，需用特殊方法，取得下降段，压碎时的应变（极限压应 变）越大塑性越好。第20页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六影响形状的因素：

①强度等级；②加载方法；③约束程度；作用是：峰值应力后，吸收试验机的变形能，测出下降段特殊方法：加图1－14，1－15第21页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六

简化的曲线（混凝土单轴受压）

直线曲线上升段：比较接近为下降段最大应力最大应力最大应力最大应力时的应变，一般为0.002

曲线受拉类似于受压第22页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六（二）混凝土在重复荷载下的曲线加卸荷曲线形成环状，随重复次数增加，残余应变减小，接近直线，见图1-17、1-18。直线与一次加荷原点切线平行。多次循环后，曲线凸向应变轴，产生疲劳破坏，其强度与循环次数和应力特性有关，次数多强度低。加图1－17，1－18第23页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六（三）混凝土的弹性模量：混凝土为一种弹塑性材料，模量由以下几种原点切线——初始弹模——弹性模量。加点公式？变形模量——割线（为弹性系数）。切线模量——关系。第24页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六混凝土变形模量的表示方法可换成课本18页图1－19第25页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六

混凝土的弹性模量的试验方法 （150×150×300标准试件）c/fcc0.55~10次此线和原点切线基本平行，取其斜率作为Ec回归第26页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六

混凝土的受拉弹模、泊松比及剪切模量混凝土受拉弹模同受压弹模大体相等，但当砼即将开裂时取泊松比，非定值，但时，取0.617。剪切模量：由材力公式计算（1－10）第27页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六（四）混凝土的极限变形

影响因素：混凝土本身性质、试验方法（加载速度、量测标距等），实测值变化范围大。受压极限应变：均压：0.002

偏压：0.0025～0.005；多在0.003～0.004受拉极限应变：比受压极限应变小在0.00005～0.00027

，一般取0.0001第28页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六（五）徐变

长期荷载作用下混凝土的变形性能

徐变定义：混凝土在受到荷载作用后，在荷载(应力)不变的情况下，变形(应变)随时间增长而不断增长的现象。P0.51.01.52.02.505101520253035(×10-3)(月)c<0.5fc，线性徐变c<0.8fc，非线性徐变cree’e’’cr’0.51.01.52.02.505101520253035(×10-3)(月)c<0.5fc，线性徐变c<0.8fc，非线性徐变第29页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六徐变的原因

第一：胶凝体的粘性流动（颗粒间的相对滑动）要延 续很长时间。

第二：混凝土内部微裂缝的不断发展第30页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六徐变的影响因素①应力大小：时，线性徐变。时，徐变与应力不成线性关系。时，不稳定徐变

②龄期长，徐变小。

③湿度低，徐变大。第31页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六徐变对混凝土结构的影响徐变使变形增大；引起应力重分布，降低应力集中程度；预应力损失。PAsPAss1c1Ps2Ass2P拆去，钢筋受压混凝土受拉，可能会引起混凝土开裂徐变：s，c第32页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六（六）混凝土的温度变形和干湿变形混凝土线温胀系数℃,取

℃

干缩是由于混凝土中水分的散失引起的，干缩应变为：2×10-4～6×10-4第33页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六三、其它性能重度(重力密度)P222.耐久性：抗渗能力差第34页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六第三节钢筋与混凝土的粘结一、钢筋与混凝土间的粘结力钢筋与砼间的粘结力是二者共同工作的基础之一

1、粘结力的分布由拔出试验来测定粘结力

加图1－21第35页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六粘结应力为：（1－12）——单位长度上钢筋应力变化值。——钢筋截面面积。——钢筋周界。第36页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六测量钢筋各点应变，就可得到钢筋应力图， 求出粘结应力，见图1-22。加图1－22第37页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六分析试验结果得剪应力的分布①光面圆钢：随拉力增加，有效埋长增长，峰值向自由端移动，临近破坏时，移至后端部（前端部产生滑移，峰值向里移动）。②变形钢筋：有效埋长增长较慢，应力峰值始终在加端附近，粘结强度较大。第38页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六2、粘结力组成：①胶着力，较小。②摩擦力，光圆钢筋的主要粘结力来源。③机械咬合力，变形钢筋的主要粘结力来源。第39页，共45页，2022年，5月20日，12点3分，星期六3、影响粘结强度的因素：①钢筋表面形状，光面弯钩。②混凝土抗拉强度。图1-23。③保护层厚度及钢筋位置（变形钢筋）。图1-