混凝土结构材料的物理力学性能1

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1、第2章混凝土结构材料的物理力学性能基本要求1.掌握混凝土的强度和变形性能。2.了解钢筋的品种，理解软钢和硬钢的应力-应变关系3.掌握钢筋与混凝土的粘结性能。钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土两种性质完全不同的材料组成,钢筋混凝土结构的计算理论、计算公式都与这两种材料的物理力学性能相关。1§2.1混凝土的物理力学性能2.1.1.混凝土的组成结构1.组成：混凝土=水泥+细骨料（砂）+粗骨料（碎石或鹅卵石）+水+外加剂2.混凝土的结构分为三种类型：Ａ.微观结构：也即水泥石结构，包括水泥凝胶、晶体骨架、未水化完的水泥颗粒

2、和凝胶孔组成。Ｂ.亚微观结构：即混凝土中的水泥砂浆结构。Ｃ.宏观结构：即砂浆和粗骨料两组分体系。注意：1.骨料的分布及骨料与基相之间在界面的结合强度2是影响混凝土强度的重要因素；2.在荷载的作用下，微裂缝的扩展对混凝土的力学性能有着极为重要的影响。2.1.2单轴应力状态下的混凝土强度混凝土构件一般处于多轴向应力状态下，单向受力状态下混凝土的强度指标，是进行钢筋混凝土结构构件强度分析、建立强度理论公式的重要依据。为分析问题方便，先讨论单轴向应力状态下的混凝土强度。混凝土强度值的大小与采用的水泥强度等级、水灰比、

3、骨料的性质、制作方法、养护条件、龄期、试件的大小和形状、试验方法和加载速率等有很大的关系。1.混凝土的抗压强度3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,原因?（1）混凝土的立方体抗压强度和强度等级A.立方体抗压强度的物理意义：混凝土强度的基本指标和评定混凝土强度等级的标准B.确定混凝土立方体抗压强度的标准方法a.标准试件：150mm150mm150mm的立方体；b.标准制作条件：在温度（20±3）C和相对湿度90%以

4、上的环境下，养护28天；4c.标准试验方法：试件表面不涂润滑剂、均匀加载和匀速加“静”载；通常加载速率为混凝土强度小于C30时，取每秒钟0.3~0.5N/mm2，等于或高于C30时取0.5~0.8N/mm2。d.单位：N/mm²。压力试件裂缝发展扩张整个体系解体，丧失承载力试块承压板5C.强度等级a.确定方法：采用混凝土的立方体抗压强度；b.数值确定：具有95%的保证率；c.工程符号：（N/mm²），简写形式为C；d.“规范”的等级范围：C15~C80，共14级；级差为5N/mm2e.应用范围：C

5、15~C45为普通混凝土，适用于一般的混凝土结构C50~C80为高强混凝土，适用于高层结构和预应力混凝土构件。6D.试验方法对立方体抗压强度的影响a.试件表面是否涂润滑剂：不涂时强度高；涂后强度底，其主要原因是由于“套箍”作用；且破坏形态不一样（见图）；不涂润滑剂涂润滑剂b.加载速度：速度快强度高，速度慢强度低承压板试块摩擦力7另影响强度的因素还有：龄期、养护条件、试块尺寸等。试块尺寸：尺寸效应（小尺寸强度高，大尺寸强度低）非标准试块：100×100×100换算系数0.95200×200×200换算系数1.0

6、5（2）混凝土的轴心抗压强度A.确定混凝土轴心抗压强度的标准方法a.标准试件：150mm150mm300mm的棱柱体；b.其余同混凝土立方体抗压强度的标准方法；c.工程符号：（N/mm²），8#对于同一混凝土，棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度。B.关于的讨论a.高宽比：随着高宽比的增加，会降低，但高宽比为2~3时，会稳定；b.考虑到实际结构构件制作、养护和受力情况，实际构件强度与试件强度之间存在差异，《规范》基于安全取偏低值，混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度的关系：0.88为考虑实际构件与试件混凝土强度

7、之间的差异而取用的折减系数。（2-1）9α1棱柱体强度与立方体强度之比，对不大于C50级的混凝土取0.76，对C80取0.82，其间按线性插值。α2为高强混凝土的脆性折减系数，对C40及以下取1.0，对C80取0.87，中间按直线规律变化取值。2.混凝土的轴心抗拉强度：基本力学特征之一，构件抗剪、抗裂、抗扭、抗冲切计算中需采用。（1）确定方法：轴心拉伸试验、劈裂试验、弯折试验a）轴心拉伸试验10010015015050010缺点：钢筋不容易对中；混凝土质量不均匀，几何中心与质量中心不相一致；安装试件不可避免有

8、较小的歪斜和偏心对试验结果有较大影响b）劈裂试验：立方体或圆柱体试件ddFFFF11试验表明：同一品质的混凝土，劈裂强度值略大于直接拉伸强度值，劈裂试件的大小对试验结果也有影响。（2）由下图可知，混凝土轴心抗拉强度约为立方体抗压强度的1/17~1/8，且混凝土强度等级越高，比值越小；混凝土轴心抗拉强度与立方体抗压强度的关系12《规范》考虑构件与试件的差别、尺寸效应、加载速度的影响，并考虑了从普通强