材料力学性能及指标(钢筋、砼)1

结构材料的力学性能及指标1.结构材料的基本要求2.钢筋混凝土3.砌体4.钢结构结构材料的基本要求结构材料的力学性能及指标a.结构材料要有足够的、有一定环境适应度的强度；b.结构材料要有足够的刚度；c.结构材料要有相应的重度；d.结构材料要有相对低廉的价格；e.结构材料要有良好的环保性能。钢筋低碳钢的应力-应变曲线拉伸试样拉伸试验机应力

=P/F0应变

=(l-l0)/l0a.强度——材料抵抗破坏能力的指标包括：抗压、抗拉、抗剪、抗扭、疲劳强度seoa—弹性阶段bc—屈服阶段cd—强化阶段de—颈缩阶段feabcdbcaoa’dea.强度——材料抵抗破坏能力的指标包括：抗压、抗拉、抗剪、抗扭、疲劳强度sefufboa—弹性阶段bc—屈服阶段cd—硬化阶段de—颈缩阶段a—弹性极限fb

c—屈服强度fy

d—极限强度fu

fefp某些无明显屈服点的材料，以残余变形0.2%对应应力作为名义屈服强度。d0c0.20.2%abcdbcaoa’defy钢筋的计算指标钢筋的强度标准值钢筋的强度设计值具有95%保证率的基本代表值。其中，热轧钢筋根据屈服强度确定，用表示；预应力钢绞线、钢丝和热处理钢筋的强度根据极限抗拉强度确定，用表示。——等于标准值除以分项系数。二、钢筋的力学性能0dabceoa—弹性阶段bc—屈服阶段cd—强化阶段de—颈缩阶段a—比例极限fp

c—屈服强度fy

d—极限强度fu

1.屈强比→是钢筋强度的设计依据屈强比反映钢筋的强度储备，fy/fu=0.6~0.7。b.弹性与塑性材料在外力作用下产生变形，当外力除去后能完全恢复到原始形状的性质，称为弹性。sea’defabcde残余变形弹性变形弹性模量：材料在外力作用下产生变形，当外力除去后，部分变形恢复的性质，称为塑性。2.塑性性能伸长率：钢材拉断后的塑性变形量较钢材原始尺度的变化率，是衡量钢材变形能力的重要指标。伸长率:越大,钢筋延性或塑性越好材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力建造中的Titanic号Titanic近代船用钢板材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力3.韧性冲击韧度：是对于钢结构使用钢材的特殊要求，是检验钢材对于冲击荷载的承受能力。冷弯指标：是检验钢材冷加工性能的指标，对于钢筋与钢板，其冷弯指标是指在常温下被检验材料对于某一相对的半径（相对板材厚度与钢筋直径）的弯曲角度。钢筋砼结构对钢筋的要求有较高的强度和适宜的屈强比有较好的塑性与混凝土之间有良好粘结力具有较好的可焊性三、钢筋的种类及选用强度高，粘结性差强度高，粘结性好强度高，塑性差钢筋热轧钢筋冷拔钢筋冷轧钢筋热处理钢筋HPB300HRB335HRB400RRB400光圆钢筋带肋钢筋带肋钢筋带肋钢筋强度塑性弱强高低强度高，塑性差冷拉钢筋Fig.我国常见钢筋外形普通钢筋强度标准值fyk

、强度设计值fy、疲劳应力幅限值△ffy，三者之间的关系为（）

A、fyk

＞fy

＞△ffy

B、fyk

＜fy

＜△ffyC、fy

＞

fyk

＞△ffy

D、fy

=

fyk

＜△ffy

A钢筋混凝土构件中配有不同种类的钢筋时，其钢筋强度取值，以下叙述正确的是（）

A、各种钢筋均取其中最低等级的钢筋强度

B、每种钢筋根据其受力情况应采取各自的强度

C、取各种钢筋强度的平均值

D、取其中最高等级的钢筋强度B

4.2.3当构件中配有不同品牌号和强度等级的钢筋时,可采用各自的强度设计值进行计算。因为尽管强度不同，但极限状态下各种钢筋先后均以达到屈服。

在做结构设计时，比如梁的纵向受力钢筋，能否考虑同时采用不同强度等级的钢筋？例如同时采用HRB335和HRB400两种热轧带肋筋在这个构件中两种钢筋能同时达到屈服强度且HRB400钢筋所处的部位后期要求更多的强度富余，这是混用的浪费。

两种构件在组合区，如钢筋混用不当时，次构件该屈服破坏时不破坏，内力过多转移到主构上，造成主构先于次构破坏，如主梁先于次梁破坏，柱先于梁破坏，后果是严重的。钢筋规格HPB3006，8，10，12HRB33512，14，16，18，20，22，25，28，32，36，40HRB4006，8，10，12，14，16，18，20，22，25，28，32，36，40设计人员在图纸中指定某梁的钢筋用HRB335的钢筋，但施工单位用HRB400的钢筋替换，这种做法可行吗？原设计用的是HRB335，在代换时也应首先考虑用HRB335进行代换。通常HRB335相对HRB400而言塑性好，HRB400较HRB335强度高，它们的应力-应变曲线是完全不同的。因此不能用不同等级的钢筋进行代替。

某工业建筑工程，柱子截面1.5×1.5，主筋是28的，现在进场的钢筋是两个厂的，检验都合格，监理要求不同厂出的钢筋不能用与同一柱上，这样的要求是否合理？

a、不同厂家生产的钢筋（甚至同一厂家、不同炉号的）在焊接性能上会有一定的差异；

b、不同厂家生产的钢筋，在微合金成份、含量（主要指三级及三级以上钢筋）上会有一定的差异，有的甚至是不同的微合金成份；

c、不同厂家生产的钢筋，在延性上也会有有较大的差异，有的甚至是数量级的差异；1．伪劣钢材的横截面呈椭圆形。

2．切头端面平滑而整齐，而伪劣材由于材质差，切头端面常会有掉肉的现象，凹凸不平。

3．伪劣钢材的内径尺寸波动较大4．伪劣钢材易出现折叠。折叠是钢材表面形成的各种折线，这种缺陷往往贯穿整个产品的纵向。产生折叠的原因是由于伪劣厂家追求高效率，压下量偏大，产生耳子，下一道轧制时就产生折叠，折叠的产品折弯后就会开裂，钢材的强度大下降。

5．伪劣钢材外表经常有麻面现象。麻面是由于轧槽磨损严重引起钢材表面不规则的凹凸不平的缺陷

6．伪劣钢材表面易产生结疤。原因有两点：(1)伪劣钢材材质不均匀，杂质多。

(2)伪劣材厂家导卫设备简陋，容易粘钢，这些杂质咬人轧辊后易产生结疤。

7．伪劣材表面易产生裂纹，原因是它的坯料是土坯，土坯气孔多，土坯在冷却的过程中由于受到热应力的作用，产生裂痕，经过轧制后就有裂纹。8．伪劣钢材的横筋细而低，经常出现充不满的现象，原因是厂家为达到大的负公差，成品前几道的压下量偏大，铁型偏小，孔型充不满。

9．伪劣钢材容易刮伤，原因是伪劣材厂家设备简陋，易产生毛刺，刮伤钢材表面。深度刮伤降低钢材的强度。

10．伪劣钢材无金属光泽，呈淡红色或类似生铁的颜色，原因有两点:(1)它的坯料是土坯。

(2)伪劣材轧制的温度不标准，他们的钢温是通过目测的，这样无法按规定的奥氏体区域进行轧制，钢材的性能自然就无法达标。

11．伪劣钢材材质含杂质多，钢的密度偏小，而且尺寸超差严重，所以在没有游标卡尺的情况下，可以对它进行称量核对。辩别假冒伪劣钢材的几点办法混凝土一、混凝土的强度定义：水泥胶体(水泥结晶体和水泥胶块)弹性骨架（混凝土）水泥+水石子、沙子立方体抗压强度是指按照标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件，在28天龄期，用标准试验方法测得的抗压强度。立方体抗压强度150mm150mm150mm强度等级：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50~C80共14级C—混凝土15—立方体抗压强度的标准值为15N/mm2砼强度等级立方体抗压强度标准值定义：折算：轴心抗压强度是指按照标准方法制作养护的截面为150mm×150mm高300mm的棱柱体，在28天龄期，用标准试验方法测得的抗压强度。轴心抗压强度（棱柱体抗压强度）—轴心抗压强度与立方体抗压强度比值—高强混凝土脆性折减系数0.88—经验折减系数150mm300mm轴心抗拉强度混凝土的抗拉强度比抗压强度低得多，一般只有抗压强度的5%~10%同一强度等级的混凝土，其强度标准值以下何种关系为正确（）

A、轴心抗压强度＞立方体抗压强度＞抗拉强度

B、轴心抗压强度＞抗拉强度＞立方体抗压强度

C、立方体抗压强度＞轴心抗压强度＞抗拉强度

D、抗拉强度＞轴心抗压强度＞立方体抗压强度C二、影响混凝土的强度的因素1.水泥强度2.水灰比（水和水泥质量之比）3.骨料的品种、规格与质量4.养护的温度和湿度5.龄期成分占熟料比例水化速度水化热对熟料主要贡献C3S36%~60很快较多促进凝结硬化，主导早期后期强度C2S15%~37%慢较低与凝结无关，主导后期强度C3A7%~15%极快大且集中主导凝结，早期强度C4AF10%~18%快低改进抗折强度水泥：硅酸盐类水泥是以石灰石和粘土为主要原料，经破碎、配料、磨细制成生料，然后喂入水泥窑中煅烧成熟料，再将熟料加适量石膏（有时还掺加混合材料或外加剂）磨细而成。硅酸盐水泥的主要矿物组成是：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙。三、水泥3.安定性4.强度水泥浆体硬化后体积变化的均匀性按标准方法制作的水泥胶砂试件，在20±1°C温度的水中，养护到规定龄期时检测的强度值。其中标准试件尺寸为4cm×4cm×16cm，胶砂中水泥与标准砂之比为1：3（W/C=0.5),标准试验龄期分别为

３d和28d．分别检验其抗压强度和抗折强度。（一）技术性质2.凝结时间水泥从加水搅拌到开始凝结所需的时间称为初凝时间;水泥从加水搅拌到凝结完成所需的时间称为终凝时间。6.水化热水泥与水的作用为放热反应，在水泥硬化过程中不断放出的热量1.细度细度是指水泥颗粒的粗细程度5.碱含量按Na2O+0.658K2O计算的重量百分率来表示。强度等级抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）3d28d3d28d42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0表3-1硅酸盐水泥在不同龄期的强度要求

(GB175-1999)

注：表中Ｒ表示早强型，其它为普通型。水泥标号

水泥强度等级

GB175-92

GB175-1999

725(R)

62.5(R)

625(R)

52.5(R)

525(R)

42.5(R)

425(R)

32.5(R)

1

kgf/cm2=0.098

Mpa

(取g=9.8m/s2)

425水泥28d的抗压强度0.098×425=41.7

MPa当选择的水泥的强度过高时，在混凝土中的水泥用量过少，会影响混凝土的和易性与密实性，当选择的水泥的强度过低时，混凝土中的水泥用量过大，不经济，同时对混凝土的强度也不易保证。水泥强度等级的选择应与混凝土的设计强度等级相适应，一般以水泥等级为混凝土强度等级的1.5-2.0倍为宜。钢筋混凝土所采用的水泥强度等级，在一般情况下，应比配置的混凝土强度高10MPa对水泥安定性认定可以有两种方法;1、从所使用的水泥中抽样送检，检查水泥的安定性是否合格；2、对所使用这批水泥成型的建筑物相应部位进行实体检测，看所测部位强度是否满足设计要求。水泥的体积安定性检测，可用试饼法和分雷氏法，如有争议时以分雷氏法为准。

试饼法：将标准稠度的水泥浆做成试饼在沸水中煮3小时正负5分钟，如观察表面无裂纹，用直尺检查没有弯曲，则积安定性为合格。

分雷氏法：按规定方法做成圆柱试件，经煮后，用检查尺寸的方法来判断积安定性是否合格。判别用于混凝土工程的水泥的安定性是否合格，有以下几种简易方法：

（1）合格水泥浇筑的混凝土外表坚硬刺手，而安定性不合格水泥浇灌的混凝土给人以松软、冻后融化的感觉；

（2）安定性合格的水泥浇筑的混凝土多数呈青灰色且有光亮，而不合格水泥浇筑的混凝土多呈白色且黯淡无光；

（3）合格水泥拌制的混凝土与骨料的握裹力强、粘结牢，石子很难从构件表面剥离下来，而安定性不合格的水泥拌制的混凝土与骨料的握裹力差、粘结力小，石子容易从混凝土的表面剥离下来。

水泥安定性不合格后放置一段时间再检合格，这样的水泥能用吗？水泥中含有游离的氧化钙、氧化镁以及掺入的石膏过多，会使水泥在硬化后发生不均匀的体积膨胀，使水泥混凝土结构物产生开裂等不良后果。水泥中的氧化钙通常处于过烧状态，表面有一层釉状物，水化速度很慢，在水泥硬化后，这些氧化钙会慢慢水化而产生较大的膨胀。国家标准对安定性的检验主要是针对游离氧化钙的，通过沸煮的方法使其中的氧化钙提前水化，如果氧化钙太多，沸煮法显示的膨胀太大，就判为安定性不良。

安定性不良的水泥，放上一段时间后，再进行检测，安定性会合格，主要是因为在潮湿的空气中，游离氧化钙水化了。这样的水泥再使用时，不足以产生膨胀破坏，当然可以使用。但是要注意的是，这种水泥的安定性是合格了，但其它性能会发生变化，例如强度会下降很多。三、水泥1.硅酸盐水泥2.普通硅酸盐水泥3.矿渣硅酸盐水泥4.火山灰质硅酸盐水泥（二）分类5.粉煤类硅酸盐水泥1、不同厂家的相同水泥品种和等级如果同时混合使用，是否可以？2、相同厂家的同一种水泥品种，但不同等级同时混合使用（比如P.O

42.5和P.O

42.5R）是否可以。或者会出现什么问题。不同厂家的相同品种和等级的水泥，原则