砼结构材料性能

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1、第1章钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能引言钢筋混凝土结构主要用钢筋和混凝土材料制作而成。为了合理地进行混凝土结构设计，需要深入地了解混凝土和钢筋的受力性能。对混凝土和钢筋力学性能，相互作用和共同工作的了解，是掌握混凝土结构构件性能并对其进行分析与设计的基础。内容提要一、钢筋混凝土结构的基本概念二、混凝土的强度三、混凝土的变形四、钢筋的强度与变形五、钢筋的成分、级别和品种六、粘结机理七、影响粘结强度的因素学习指导教学要求：了解钢筋混凝土结构受力性能的复杂性及配筋对其受力性能的影响。掌握钢筋混凝土结构的优缺点。掌握钢筋的种类及其物理力学特性。熟悉钢筋混凝土结

2、构对钢筋性能要求。掌握混凝土各种强度指标及其特性。理解钢筋与混凝土粘结性能学习指导学习重点：1、钢筋混凝土梁与素混凝土梁的差别；2、钢筋与混凝土共同工作的条件；3、钢筋混凝土结构的优缺点；4、钢筋的品种和力学性能的基本指标；5、钢筋的应力－应变曲线；6、混凝土的强度指标及强度等级；7、混凝土的应力－应变曲线；8、混凝土的各种模量；9、混凝土的徐变和收缩；10、钢筋与混凝土之间的粘结力混凝土结构素混凝土结构：素砼主要用于以受压为主的基础、柱墩和一些非承重结构。钢筋混凝土结构预应力混凝土结构★钢筋混凝土结构：是由配置受力的普通钢筋或钢筋骨架的混凝土制成的结构。§1.1

3、钢筋混凝土结构的基本概念例：一跨度为4m，跨中作用集中荷载的简支梁，梁截面尺寸200×300mm，混凝土为C20。如图所示：图0-14000AAFa)200300A－Ab)4000BBB－B200300210316柱：试验表明，钢筋混凝土柱与素混凝土柱相比，不仅承载力大为提高，而且受力性能也得到改善（下图）素混凝土和钢筋混凝土轴心受压构件的受力性能比较现将素混凝土梁和配置钢筋的梁进行荷载试验：a)素砼梁极限荷载P=3.6kN由砼抗拉强度控制破坏形态：脆性b)钢筋砼梁极限荷载P=36kN由钢筋受拉、砼受压而破坏破坏形态：延性由此得出钢筋和混凝土结合的有效性：大大提

4、高结构的承载力结构的受力性能得到改善钢筋混凝土结构不是钢筋和混凝土之间的任意组合。★其组合的原则：发挥钢筋抗拉、抗压强度高的特点；发挥混凝土抗压强度高，而避免抗拉强度低的弱点。§1.1.2钢筋与混凝土合理的组合原则板图0-2PPPPee柱简支梁PPPP连续梁1.混凝土和钢筋之间有着良好的粘结力,使两者能可靠地结合成一个整体，在荷载作用下能够很好地共同变形,完成其结构功能。2.二者具有相近的温度线膨胀系数，不会由于温度变化产生较大的温度应力和相对变形而破坏粘结力。钢筋st=1.210–5混凝土ct=1.0～1.510–53.呈碱性的混凝土可以保护钢筋免遭锈蚀的

5、作用，保证了钢筋与混凝土的共同作用。§1.1.3★钢筋与混凝土能长期共同工作的条件1.就地取材，节约钢筋：砼所用砂、石，易于就地取材。近年有用工业废料制造人工骨料，或作为水泥的外加成分，改善砼的性能。钢筋和砼的材料强度得到充分发挥，结构承载力与刚度比例合适，单位应力价格低，经济指标优于钢结构。2.耐久性好，耐火性好；砼是不良热导体，30mm厚砼保护层可耐火2小时，使钢筋不致因升温过快而丧失强度。3.可模性好，便于结构型式的实现；4.现浇或装配整体式结构的整体性好，刚度大。§1.1.4★钢筋混凝土结构的主要优缺点优点：1.自重大=25kN/m3轻骨料砼4.修补或拆除

6、较困难。缺点：2.抗裂性差施加预应力。3.施工受气候条件影响较大;1.2.1钢筋的品种和级别1.按化学成分碳素钢普通低合金钢(加入少量低合金元素,强度、塑性均提高）比如：20MnSi,20MnSiV§1.2钢筋低碳钢（含碳量少于0.25%中碳钢（含碳量在0.25%~0.6%高碳钢（含碳量大于0.6%)钢筋的要求：较高的强度，良好的塑性和可焊性，与混凝土有较好的粘结性能。2.按钢筋的加工方法:热轧钢筋、冷拉钢筋、冷轧带肋钢筋、热处理钢筋、钢丝用于钢筋混凝土桥梁结构的钢筋主要选取：热轧钢筋、碳素钢丝、精轧螺纹钢筋等三类热轧钢筋：将钢材在高于再结晶温度状态下，用机械方法轧

7、制成不同外形的钢筋。碳素钢丝：又称高强钢丝，一般是将热轧钢筋φ8高碳钢盘条加热到850～950℃，并经在500～600℃的铅浴中淬火，使其具有较高的塑性，然后再经酸洗，镀铜，拉拔、娇直、回火、卷盘等工艺生产而得。常见的碳素钢丝有：光面钢丝：以多根钢丝组成钢丝束或由若干根钢丝纽结成钢绞线得形式应用。桥梁常用有：1×2（二股）1×3（三股）1×7（七股）d=9.5~15.2mm螺旋肋钢丝刻痕钢丝适用于先张法d＝4～9mm.精轧螺纹钢筋：d=18mm,25mm,32mm,40mm四种，强度较高，主要用于中小跨径得预应力桥梁构件。3、按强度等级分（见表1－1