第2章 混凝土结构材料的物理力学性能

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1、混凝土结构基本原理主讲：付超电话：15939723200邮箱：jerryfc1984@yahoo.cn第2章混凝土结构材料的物理力学性能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钢筋与混凝土的粘结2.4钢筋的锚固学习目的：理解单轴和复合受力状态下混凝土的强度和混凝土的变形性能；了解混凝土结构对钢筋性能的要求；了解钢筋的强度和变形、级别、品种；熟悉掌握钢筋与混凝土共同工作的原理。学习要求：了解单轴受力状态下混凝土强度的标准检验方法，混凝土强度和强度等级；掌握混凝土在一次短期加载时的变形性能，混凝土处于三向受压的变形特点；（难）理解混凝土在重复荷载作用下的变

2、形性能；理解混凝土的弹性模量、徐变和收缩性能；（难）了解钢筋的强度和变形、钢筋的成分、级别和品种，混凝土结构对钢筋性能的要求；掌握钢筋的应力-应变关系曲线的特点和数学模型，分清双直线、三折线模型所代表的钢筋类型；（难）掌握钢筋和混凝土的粘结性能。2.1混凝土的强度和变形2.1.1混凝土的组成混凝土(Concrete)：简称“砼（tóng）”，是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。•4组分：水泥、水、石子、砂；•6组分：水泥、水、石子、砂,外掺料，高效减水剂；•影响强度的因素：龄期、加载速率、试块尺寸、约束条件等。2.1.2单轴受力状态下混凝土的抗压强度当混凝土均匀受

3、压时,它在即将破坏之前所能承受的最大压应力即为其极限抗压强度，简称抗压强度。1、立方体抗压强度fcu承压面受竖向力和水平力作用，产生三维不均匀的应力场：承压板摩擦力垂直中轴线上各点为明显的三轴受压，四条垂直棱边接近单轴受压，承压面的水平周边为二轴试块受压，竖向表面上各点为二轴受压或二轴压/拉，内部各点则为三轴受压或三轴压/拉应力状态。•压力试件裂缝发展扩张不涂润滑剂涂润滑剂整个体系解体，丧失承载力。强度大于•影响强度的因素还有：龄期、加载速率、试块尺寸、约束条件等。我国规范的方法：不涂润滑剂。其中润滑剂只要起减小试件与压力机垫板间的摩擦力的作用，此时可忽略“套箍作用”的影响，所测

4、得的抗压强度较低。立方体抗压试验的意义※可作为衡量混凝土强度水平和品质的标准。1、立方体抗压强度fcu※不能代表混凝土在实际构件中的受力状态；标准试块：150×150×150，在（20±3）℃的温度和相对湿度90%以上的潮湿空气中养护28d，按照标准试验方法测得的抗压强度作为混凝土的立方体抗压强度。尺寸效应：同种混凝土试件，尺寸越小强度越高。非标准试块：100×100×100换算系数0.95200×200×200换算系数1.05•立方体抗压强度是区分混凝土强度等级的指标，我国规范中混凝土的强度等级有：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C

5、70，C75，C80立方体抗压强度MPa表示混凝土Concrete由SanVinent原理，加载面上的不均匀垂直应力和总和为零的水平应力，只2、棱柱体的抗压强度fc影响试件的端部的局部范围（高度约等于试件宽度），中间部分已接近于为了消除立方体试件两端局部应力均匀的单轴受压应力状态。和约束变形的影响，可改用棱柱体或圆柱体试件进行抗压试验。棱柱体抗压强度=试件的破坏荷载/试件的截面积，也可称为轴心抗压强度。承压板标准试块：试件的制作、养护、加载龄期和试验方法均与立方体试件的标准试验相同。且混凝土的棱柱体抗压强度随试件高厚比的增大而单调下降，但h/b≥2后，强度值已变化不大，故尺寸为150×15

6、0×300。试块非标准试块：100×100×300，换算系数0.95200×200×400，换算系数1.05•考虑到承压板对试件的约束，立方体抗压强度大于棱柱体抗压强度，且有：fc=0.76fcu(试验结果)；•对国外（美国、日本、欧洲混凝土协会等）采用的圆柱体试件（d=150,h=300），有fc’=0.79fcu圆柱体抗压强度2.1.2单轴受力状态下混凝土的抗拉强度1、直接受拉试验ft（轴心抗拉强度）——与混凝土构件的开裂、变形，以及受剪、受扭、受冲切等承载力有关。试件为100mm×100mm×500mm的柱体，破坏时试件中部产生横向裂缝，破坏截面上的平均拉应力即为轴心抗拉强度ft。

7、轴心抗拉强度ft与立方体抗压强度fcu的关系100150150100500meanvalue轴心抗拉强度与立方体抗压强度不成线性关系，fcu越大，fcu/ft值越小。0.55•线性回归：fftm,,0.395(cum)'fcu，fc——混凝土的•试验结果：f=0.26f2/3立方体和圆柱体抗压tcu2/3强度。'CEB-FIPMC90：fftc1.4/10•考虑到构件和试件的区别，尺寸效应，加荷速度等的影响，取f