第二章混凝土结构材料的物理力学性能

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1、第二章混凝土结构材料的物理力学性能防灾科技学院土木工程教研室内容提要2.1混凝土的物理力学性能2.2钢筋的物理力学性能2.3混凝土与钢筋的粘结2.1混凝土2.1.1混凝土的组成结构混凝土材料是由水泥、砂、石子和水按一定比例组成，经凝结和硬化形成的，属于复合材料。混凝土是由水泥结晶体、水泥凝胶体和内部微裂缝组成的2.1混凝土一、混凝土的强度定义：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。砼强度等级立方体抗压强度150mm150mm150mm2.1.2单轴应力状

2、态下的混凝土强度b.尺寸影响----混凝土立方体试块尺寸愈大，实测破坏强度愈低，反之愈高，这种现象称为尺寸效应e.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/mm2c、加载速度----加载速度过快，强度较高。反之，加载速度过慢，则强度有所降低。d、龄期----在一定的温度和湿度条件下，混凝土的强度开始增长较快，后来逐渐减慢。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

3、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%2.1.3复合受力状态下混凝土的强度a.混凝土的双向受力强度双向受拉：抗拉强度接近单向受拉强度双向受压：抗压强度和极限压应变均有所提高一拉一压：抗拉抗压强度降低b.混凝土的三向受压强度三向受压时，混凝土的抗压强度和极限变形都有较大提高SteeltubeConcreteConcretefilledtu

4、becolumn构件受剪或受扭时常遇到剪应力t和正应力s共同作用下的复合受力情况。混凝土的抗剪强度：随拉应力增大而减小，随压应力增大而增大当压应力在0.6fc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。在有剪应力作用时，混凝土的抗压强度将低于单轴抗压强度c.混凝土在正应力和剪应力作用下的复合强度混凝土的变形可分为两类：一、荷载作用下的受力变形：短期加载、长期作用；二、体积变形：混凝土收缩2.1.4混凝土的变形1、一次短期加载下混凝土的变形性能2.1混凝土的物理力学性能（1）OA

5、：弹性阶段0.3fc（2）AB：弹塑性阶段0.3fc～0.8fc裂缝稳定（3）BC：裂缝不稳定阶段0.8fc～1.0fc（4）CE：裂缝扩展贯通应力下降（5）EF：主裂缝很宽无结构意义有残余应力混凝土受压时的应力应变关系不同强度混凝土的应力-应变关系曲线峰值应变变化不大，混凝土强度越高，下降段越陡，延性越差2.1混凝土的物理力学性能混凝土轴心受压时应力应变曲线的数学模型◆Hognestad建议的应力-应变曲线2.1混凝土的物理力学性能西德Rüsch建议的模型◆《我国规范》应力-应变关系上升段：下降段：混凝土的变形模量2.1

6、混凝土的物理力学性能弹性模量的测定方法混凝土轴心受拉时的应力应变关系当拉应力σ≤0.5ft*时，应力应变关系接近于直线；当σ约为0.8ft*时，反映受拉时塑性变形的发展。受拉弹性模量与受压弹性模量基本相同。2.1混凝土的物理力学性能2.1混凝土的物理力学性能2、荷载长期作用下混凝土的变形性能——徐变随荷载作用时间的延续，变形不断增长，前4个月徐变增长较快，6个月可达最终徐变的（70~80）%，以后增长逐渐缓慢，2~3年后趋于稳定。徐变会使结构（构件）的（挠度）变形增大，引起预应力损失，在长期高应力作用下，甚至会导致破坏。徐变与混

7、凝土持续应力大小有密切关系，应力越大徐变也越大；混凝土加载龄期越长，徐变越小；水泥含量越大，徐变越大；骨料弹性模量高、级配好，徐变就小；干燥失水及高温环境，徐变大；高强混凝土徐变小。混凝土徐变的影响因素产生徐变的主要原因是水泥凝胶体和内部微裂缝的扩展混凝土的收缩是随时间而增长的变形，早期收缩变形发展较快，一个月可完成50%，以后变形发展逐渐减慢，整个收缩过程可延续两年以上。混凝土收缩包括凝缩和干缩两部分，凝缩是由于水泥结晶体比原材料的体积小；干缩是混凝土内自由水分蒸发引起的。混凝土在空气中硬化时体积会缩小，这种现象称为混凝土的收

8、缩，收缩是混凝土在不受外力情况下体积变化产生的变形。3、混凝土的收缩混凝土的收缩受结构周围的温度、湿度、构件断面形状及尺寸、配合比、骨料性质、水泥性质、混凝土浇筑质量及养护条件等许多因素有关：水泥用量多、水灰比越大，收缩越大；骨料弹性模量高、级配好，收缩就小；干