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

三个强度指标如何使用第二章混凝土结构材料的物理力学性能立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗拉强度2.1混凝土的物理力学性能本节课重点湿度≥90%，养护28天

标准条件：温度20±3℃标准试块1.混凝土的强度等级——立方体抗压强度

混凝土结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：不涂润滑剂压力试件裂缝发展扩张整个体系解体，丧失承载力另影响强度的因素还有：龄期、加载速率、试块尺寸等影响实验强度值因素分析影响立方体抗压强度的因素：内因：如强度与水泥标号、骨料品种、配合比等。外因：试验方法（箍套）、温度、湿度、试件尺寸。由于尺寸效应的影响：fcu(150)=0.95fcu(100)fcu(150)=1.05fcu(200)注意问题：混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度。因此抗压强度是混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的。砼的立方体抗压强度标准值fcu，kC—Concrete（混凝土）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

普通混凝土高强混凝土C15～C50C55～C80强度高、和易性、流动性好，制作工艺简单掺入高效减水剂混凝土的强度等级的选用混凝土结构中混凝土强度最低等级（GB50010-2010）钢筋种类混凝土强度等级素混凝土结构

不应低于C15钢筋混凝土结构不应低于C20强度等级400MPa及以上的钢筋时

不应低于C25不应低于C30不宜低于C40预应力混凝土结构采用预应力钢绞线、钢丝、预应力螺纹钢筋

重复荷载的构件不应低于C302.混凝土的轴心抗压强度(1)混凝土的轴心抗压强度fch/bfckh/b=2~3，fck趋于稳定“套箍效应”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轴心抗压强度标准值和立方体抗压强度标准值的换算关系为fcu,k立方体强度标准值即为混凝土强度等级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

c21.000.9840.9680.9510.9350.9190.9030.8870.87

c1和c2值混凝土轴心抗压强度与立方体抗压强度的关系(2)混凝土的轴心抗拉强度ft间接测试法：轴心抗拉强度标准值ftk

劈拉试验FdF(2)混凝土的轴心抗拉强度ft间接测试法：P-----破坏荷载d----圆柱体直径或立方体边长l----圆柱体长度或立方体边长计算钢筋混凝土和预应力混凝土构件的抗裂和裂缝宽度劈拉试验FaF拉压压第2章物理力学性能3.复合应力状态下混凝土的强度1,2(压－压)混凝土强度增加（第三象限）1,2(拉－压)混凝土强度降低（第二、四象限）1,2(拉－拉)混凝土强度基本不变（第一象限）（1）双向正应力20050N/mm235N/mm212210N/mm21501005005101520251—2(N/mm2)1(‰)（3）三轴受压（抗压强度提高）混凝土圆柱体三向受压的轴心抗压强度

与侧压的经验公式：（4）正应力和剪应力作用（混凝土的抗压强度由于剪应力的存在而降低）当σ/fc＜（0.5~0.7)时,抗剪强度随压应力的增大而增大当σ/fc>（0.5~0.7)时,抗剪强度随压应力的增大而减小当压应力在左右时，抗剪强度达到最大，压应力继续增大，则由于内裂缝发展明显，抗剪强度将随压应力的增大而减小。复合应力状态下混凝土的强度小结

1.双向应力状态下的强度变化规律（1）双向受压时，混凝土抗压强度单向；大于（2）双向受拉时，混凝土抗拉强度于接近单向；（3）一向受压和一向受拉时，其抗拉（抗压）强度均低于相应的单向强度；（4）由于剪应力的存在，混凝土抗压强度低于单向；（5）由于压应力的存在，混凝土抗剪强度有限增加,但当压应力大于0.6fc时，随压应力增大而减小。

2.三向受压状态下的强度变化规律

结论：三向受压状态下的混凝土抗压强度大于双向和单向。3.实际工程应用——约束混凝土（1）采用约束混凝土不仅可以提高混凝土的抗压强度，也可以提高构件的耐受变形能力；

（2）工程中应用约束混凝土的实例，如螺旋钢箍柱、钢管混凝土等。4.砼的三变形1.混凝三土轴三心受三压应三力--应变三曲线三有何三特点?本节三重点2.什么三是混三凝土三的徐三变?徐变三对混三凝土三构件三有何三影响?通常三认为三影响三徐变三的主三要因三素有三哪些?如何三减少三徐变?4.砼的三变形受力三变形砼在三荷载三一次三短期三作用三下的三变形砼在三荷载三多次三重复三作用三下的三变形混凝三土硬三化时三的收缩三与膨三胀体积三变形变形温、三湿度三变化三产生三的变三形砼在荷载长期作用下的变形---徐变(1三)混凝三土σ–三ε曲线1.混凝三土在三短期三荷载三作用三下的三变形（用h/三b=三3～4的柱三体试三件测三定）02468102030s(MPa)e×10-3第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能2.三2混凝三土BACEDA点以三前，微三裂缝三没有三明显三发展三，混三凝土三的变三形主三要弹三性变三形，三应力-应变三关系三近似三直线三。A点应三力随三混凝三土强三度的三提高三而增三加，三对普三通强三度混三凝土sA约为(0三.3三~0三.4三)fc，对高三强混三凝土sA可达(0三.5三~0三.7三)fc。A点以三后，由三于微三裂缝三处的三应力三集中三，裂三缝开三始有三所延三伸发三展，三产生三部分三塑性三变形三，应三变增三长开三始加三快，三应力-应变三曲线三逐渐三偏离三直线三。微三裂缝三的发三展导三致混三凝土三的横三向变三形增三加。三但该三阶段三微裂三缝的三发展三是稳三定的三。混凝三土在三结硬三过程三中，三由于三水泥三石的三收缩三、骨三料下三沉以三及温三度变三化等三原因三，在三骨料三和水三泥石三的界三面上三形成三很多三微裂三缝，三成为三混凝三土中三的薄三弱部三位。三混凝三土的三最终三破坏三就是三由于三这些三微裂三缝的三发展三造成三的。达到B点，三内部三一些三微裂三缝相三互连三通，三裂缝三发展三已不三稳定三，横三向变三形突三然增三大，三体积三应变三开始三由压三缩转三为增三加。三在此三应力三的长三期作三用下三，裂三缝会三持续三发展三最终三导致三破坏三。取B点的三应力三作为三混凝三土的三长期三抗压三强度三。普三通强三度混三凝土sB约为0.三8fc，高强三强度三混凝三土sB可达0.三95fc以上三。达到C点fc，内部三微裂三缝连三通形三成破三坏面三，应三变增三长速三度明三显加三快，C点的三纵向三应变三值称三为峰三值应三变e0，约为0.三00三2。纵向三应变三发展三达到D点，三内部三裂缝三在试三件表三面出三现第三一条三可见三平行三于受三力方三向的三纵向三裂缝三。随应三变增三长，三试件三上相三继出三现多三条不三连续三的纵三向裂三缝，三横向三变形三急剧三发展三，承三载力三明显三下降三，混三凝土三骨料三与砂三浆的三粘结三不断三遭到三破，三裂缝三连通三形成三斜向三破坏三面。E点的三应变e=三(2三~3三)e0，应力s=三(0三.4三~0三.6三)fc。2.三1混凝三土的三物理三力学三性能2.三1混凝三土不同三强度三混凝三土的三应力-应变三关系三曲线强度三等级三越高三，线三弹性三段越三长，三峰值三应变三也有三所增三大。三但高三强混三凝土三中，三砂浆三与骨三料的三粘结三很强三，密三实性三好，三微裂三缝很三少，三最后三的破三坏往三往是三骨料三破坏三，破三坏时三脆性三越显三著，三下降三段越三陡。2.三1混凝三土的三物理三力学三性能2.砼单三轴受三压时三的应三力变三形模三型（1）.美国E.三Ho三ng三ne三st三ad模型（2）.德国Ru三sc三h模型0（3）.我国三规范三模型第二三章三钢三筋和三混凝三土的三材料三性能◆《规范》应力-应变三关系上升段：下降段：2.三1混凝三土2.三1混凝三土的三物理三力学三性能(1三)混凝三土的三收缩4.混凝三土的三收缩三和徐三变（收三缩与三荷载三无关三）（蒸三气养三护可三使砼三收缩三减小三）混凝土在空气中结硬时体积减小的现象(1三)混凝三土的三收缩4.混凝三土的三收缩三和徐三变B、减少三混凝三土收三缩的三措施①限制三水灰三比和三水泥三用量②加强三砼的三振捣三和养三护③配置三适量三的构三造钢三筋和三设置三伸缩三缝A、收缩三对结三构产三生的三不利三影响①当砼三收缩三变形三受到三约束三时，三将使三结构（构三件）三产生三收缩三裂缝三；②使预三应力三砼构三件的三预应三力产三生损三失。(2三)混凝三土的三徐变4.混凝三土的三收缩三和徐三变混凝三土在三不变三荷载三的长三期作三用下三应变三随时三间而三增长三的现三象（徐三变与三荷载三有关三）(2三)混凝三土的三徐变4.混凝三土的三收缩三和徐三变A、产生三徐变三的原三因①尚三未转三化为三结晶三体的三水泥三胶凝三体粘三性流三动的三结果三。②混三凝土三内部三的微三裂缝三在荷三载长三期作三用下三持续三延伸三和扩三展的三结果三。B、影响三徐变三的因三素（1）时三间因三素；（2）应三力大三小；应力三大，三徐变三大，三且徐三变性三质发三生变三化，三呈不三稳定三发展三，控三制长三期应三力大三小；（3）环三境因三素；养护三时温三度高三湿度三大，三徐变三小；三受荷三时温三度高湿度三低，三徐变三大。（4）加三载时三荷载三大，三徐变三大；（5）水三泥用三量大三，水三灰比三大，三徐变三大，三构件三尺寸三小，三徐变三小。（6）钢三筋可三减小三徐变三；C、徐三变对三结构三的影三响①构三件变三形和三裂缝三宽度三增大②预三应力三砼的三预应三力损三失D、减三少混三凝土三徐变三的措三施①限三制水三灰比三和水三泥用三量②加三强砼三的振三捣和三养护按生三产工三艺分（1）热三轧钢三筋热轧三钢筋光面三钢筋带肋三钢筋HP三B2三35级（淘汰）HR三B3三35级HR三B4三00级RR三B4三00级HP三B3三00级HR三B5三00级HR三BF三40三0级HR三BF三50三0级逐步三淘汰（2）钢三绞线1X31X71钢筋三的应三力应三变曲三线（1）有三明显三屈服三点的三钢筋三的应三力应三变曲三线二钢筋的力学性能强度和变形特点三：有屈服三台阶三，延三伸率三大，塑性三好，三破坏三前有三明显三预兆三。强度限值：屈服点无明显屈服点的钢筋（2）无三明显三屈服三点的三钢筋三的应三力应三变曲三线强度限值:假想（条件）屈服点无屈三服台三阶，三延伸三率小三，塑性三差，三破坏三前无三明显三预兆三。2.钢筋三的强三度（1）钢三筋强三度标三准值对有三明显三屈服三点钢三筋，三以屈服三强度作为三钢筋三设计三强度三的取三值依三据。三对无三屈服三点钢三筋，三通常三取其条件三屈服三强度作为三设计三强度三的依三据。—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.钢筋三的强三度（2）钢三筋强三度设三计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）钢三筋强三度设三计值、—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三钢筋三强度三标准三值和三设计三值如三表所三列2.钢筋三的强三度3.钢筋三的变三形性三能（1）延三伸率δ①钢材三受拉三破坏三时的三应变三值。②钢筋三试件三拉断三后的三伸长三值与三原长三的比三率。试件受力前的标距长度试件拉断后的标距长度塑性δ3.钢筋三的变三形性三能（2）冷三弯性三能通过三冷弯三冲头三加压三，使三试件三弯曲三，发三生裂三缝时三试件三的弯三转角三度α越大三，塑三性性三能越三好。3.钢筋三的变三形性三能延性破坏：破坏前有明显预兆脆性破坏：破坏前无明显预兆4.混凝三土结三构对三钢筋三的要三求①强度三高：强度三愈高三，用三量愈三少；三用高三强钢三筋作三预应三力钢三筋，三预应三力效三果比三低强三钢筋三好。②塑性三好：钢筋三塑性三性能三好，三破坏三前构三件就三有明三显的三预兆三。③可焊三性好：除圆三盘条三钢筋三供货三长度三不受三限制三外一三般的三钢筋三均均三采用三直条三供货三，长三度为9～15m。故钢三筋需三搭接三。④粘结三力强：HP三B2三35级钢三筋(光面)须做三弯钩三，HR三B3三35级、HR三B4三00级钢三筋表三面带三肋5.混凝三土结三构中三的配三筋纵向受力钢筋架立钢筋弯起钢筋箍筋梁5.混凝三土结三构中三的配三筋箍筋三的肢三数和三形式三：封闭开口形式单肢双肢四肢肢数5.混凝三土结三构中三的配三筋板5.混凝三土结三构中三的配三筋柱1—纵向三受力三钢筋2—普通三箍筋3—螺旋三箍筋6.构件三的混三凝土三保护三层纵向钢筋的外边缘至构件外边缘的距离梁板2.三3混凝三土与三钢筋三的粘结(a三)砼硬三化后三钢筋三与砼三之间三产生三了良三好的三粘结三力；(b三)钢筋三与砼三的温三度线三膨胀三系数三非常三接近三；钢筋三与砼三共同三工作三的基三础(c三)钢筋三由于三砼的三保护三而避三免锈三蚀。1.粘结三作用①摩擦三力②胶结三力③机械三咬合三力(1三)粘结三作用三机理粘结三作用砼收三缩且三裹紧三钢筋砼颗三粒的三化学三作用钢筋三表面三凹凸三不平1.粘结三作用第2章三物理三力学三性能(2三)粘结三强度三及其三主要三影响三因素①粘结三强度拉拔试验钢筋埋入混凝土的长度称为锚固长度。钢筋三与混三凝土三粘结三作用三的大三小1.粘结三作用第2章三物理三力学三性能(2三)粘结三强度三及其三主要三影响三因素A、混凝三土的三强度三等级B、浇筑三混凝三土时三钢筋三的位三置C、钢筋三的表三面特三征D、混