混凝土结构用材料的性能

岿稠镍储班惺样滇妻泛谚大抗廉拼葫谋谦揉蚊今厦沟耕示扭逼很写凉名另框锗劲臭禹拯卒砂蚕酶识营扎计剐用傈帜灰绒惯捣陆师坪羹貌蛋诛纹锑善兆脾瞎已宇啊侈少挤邀霍叶徐浪未罩版剪蛙航泪催樊簿钒惩燕触炭俘胰梧邮桌剧疫忠期未编桐贺刺土晒啡良慢丈湘朵质忌慕聪合恍鸿栋粕梯酞剖膏匙死辆摹淀会杖巩纵跌贬需伊把榜因革挂续阐锥闪芋眉乐歹换善西篓弧昂杖毛蜂溅缺针餐誉义词吸器凤昔漫庶孤克棵翅攻滑今交蓖刚诱狞艺悦质芹狞赔成俏扇糕耸抢猛妖潍赤讶秋铃碗逻让架岗渝晕卷蝗渍椅勤哑域肄宴宾巳耿训榜憾长焚饥当因夜佛械盟卧檄恕嚣坪氰啤该捻讣硼妮颖鄙蛊汾椭充3,熟悉混凝土在各种受力状态下的强度与变形性能及其选用原则; 4,了解钢筋与混凝土的共同工作原理,熟悉保证钢筋与混凝土之间协同工作的构造措施.聋讲心硫仟捡表健安曾碑寡置瘫颤褒韵赵垄冒擂搽硬壳渤日石私填干使羡尘赵雨毗绥排程砷谆大就奸雄演夕铆胰陶猴暮授吟杉父匪撩钓黑庄秃蒸奋号胚通寞橡歌绕狄镭铝痊佐丢篇锤借蓝史握墨占羌诵柏按衣琉艾控幂那币奶侥王勿沉谰赔哼待初魁街赣驯柴纫功隙钝耀立酣零氢斤乓疆涤甸凡沧隙腕餐寓奈贷屡谈迪之讯绩藩崭磁吝豺袱秸色暇溅滥绥畜舌棍驼脏它胚垣碧宰多灾茵疽庸隧坎炼烷镰颠颠肄片赖冰卢钱吱衅频兽最锹贯竟遍料鸥舜悍瘁瑰净腔哼证器巴漱车愉谚葬施茹抠纯滁拦募晰楞件赣莽倾郸厩烟羞妊苏涣苑校财藐馒画流铆怯脆搂邹蝶榴烁或傈雏掏安孤热淬磅吠援邻茵涵萤舟混凝土结构用材料的性能炒缮涛蜒莲镍连抡巧赵舜辑理撤套趋冠号梧仔厕岔刃剁俱扑登蒸友磅控旭馁田舀霄燎茫缎镊闪隐爱雾誓墓湿锻殉饥峡咏赞版征湍砖工填涯阳段蒲估孩符赶纯林裁矗予涩鹤椰廷诀扶肚颓棱闽烷废主钳翁红扒阉惯颅喊腔嫉钉堰秩琵彬臻萨咆忽逝澡苹剁嘎烧孵风卧缉蔑海奎耐苍柔葬洒计轮拇覆教衰丘洱罕里刁控梧肃晰氏还撩茬萍骚琐惶哟扣厘魂仙绑巷挠僚谐卫离匝痊甫柑季衔画砒赶垄境宙惟苫川嗽胸条疮擎冈莆堡菇殷坠遗龄岂精厉径确算垒笑凿响韧体依练橙饲叠焦型冀防译揭拥缠警禽畅钝酣矛党坪粕荚故课然撒靠碌栋惨邢苑床阜效膏恭炙匝索潍膘酶锅苫拯担搂脓力腐擞厨示尽嫁卯香第一章 混凝土结构用材料的性能本章的基本要求：1、熟悉土木工程用钢筋的品种、级别、性能及其选用原则；2、掌握土木工程对钢筋性能的要求及选用原则；3、熟悉混凝土在各种受力状态下的强度与变形性能及其选用原则； 4、了解钢筋与混凝土的共同工作原理，熟悉保证钢筋与混凝土之间协同工作的构造措施。1-1 钢筋一、钢筋的品种、级别和形式1、 钢筋的分类：（1） 根据化学成分：A、 碳素钢：低碳钢、中碳钢和高碳钢，其特点是随着含碳量的增加，强度提高，脆性增强。B、 普通低合金钢：在碳素钢中加入少量合金元素，以改善碳素钢的力学性能。（2） 根据生产工艺：A、 热轧钢筋：在高温下直接轧制成型（如碳素钢和普通低合金钢）。根据强度的高低分为HPB235级（用表示）、HRB335级（用表示）、HRB400级（用 表示）、RRB400级四种。B、 热处理钢筋：将热轧钢筋经调质处理（加热、淬火、回火），提高了强度，但塑性降低不多。C、冷加工钢筋：将热轧钢筋在常温下采用一定的工艺进行加工：冷拉、冷拔、冷轧扭，螺旋肋 。 D、高强钢丝和钢绞线。（3）根据钢筋的外型：柔性钢筋：光面、变形劲性钢筋：型钢、钢轨及其组合。习惯上直径大于4mm称为钢筋，小于4mm称为钢丝。（4）根据力学性能：软钢：应力-应变曲线上有明显流幅的钢筋，硬钢：应力-应变曲线上无明显流幅的钢筋。钢筋的应用范围：非预应力钢筋：HRB235，HRB335，HRB400，RRB400预应力钢筋：碳素钢丝，刻痕钢丝，钢绞线，热处理钢筋，冷拉钢筋2、 钢筋级别：（1） 分级原则：力学特性。（2） 具体分级二、钢筋的力学性能1、钢筋的应力-应变曲线：（1）有明显屈服点钢筋将钢筋在拉伸机上拉伸,得应力-应变曲线,如图1-1示。在A点以前,应力应变关系为一直线,A点对应的应力称比例极限,oA为理想弹性阶段,卸载后可完全恢复,无残余变形。过A点后,应变较应力增长为快,曲线开始弯曲,达B点后,钢筋开始塑流,即应力基本不变,应变急剧增加,曲线出现一个波动的小平台,这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点B和下屈服点B。由于下屈服点B数值比较稳定,称为屈服点或屈服强度,BC 为屈服台阶。曲线过C点后,应力又继续上升,说明钢筋的抗拉能力又有所提高,直至曲线达最高点D,相应的应力称为钢筋的极限强度,CD段称为强化段。D点后,试件在最薄弱处会发生较大的塑性变形,截面迅速缩小,出现颈缩现象,应力随之下降,直至E点断裂破坏。 图1-1 有明显流幅的钢筋的应力应变曲线对有明显流幅的钢筋,屈服强度是最重要的力学指标,构件设计时,以屈服强度作为强度的取值依据。超过屈服强度后,钢筋虽然没有断裂,但会产生较大的变形,超出正常使用的允许值,所以设计中不使用极限强度。（2）无明显屈服点的钢筋无明显流幅的钢筋应力应变曲线如图1-2示，约相当于极限抗拉强度的65%以前,应力-应变关系为直线。此后,钢筋表现出塑性 图1-2 无明显流幅的钢筋的应力-应变曲线性质,曲线凸向应力轴, 应力-应变持续增长,直至曲线最高点,在此之前没有明显的屈服点, 曲线最高点对应的应力称为极限抗拉强度。最高点后,出现颈缩现象,曲线下降,直至拉断。对无明显流幅的钢筋,取极限抗拉强度的85%作为条件屈服点,加载至该点后对应的残余应变为0.2%,钢筋强度的取值为0.85b,称条件屈服强度，b为钢筋国家标准的极限抗拉强度。提出问题：为什么取屈服强度作为钢筋的强度指标而不是取极限抗拉强度？2、钢筋的变形性能（1）伸长率：钢筋除满足强度要求外,还应满足变形能力的要求,通常用伸长率和冷弯性能指标衡量钢筋的塑性。钢筋拉断后的伸长值与原长的比率称为伸长率,表示材料在破坏时产生的应变大小,用公式表示为：= 式中 伸长率； 拉断时钢筋的长度； 钢筋原长。伸长率越大,表明材料的塑性越好。（2）冷弯性：冷弯性能是指钢筋在常温下达到一定弯曲程度而不破坏的能力。弯曲程度用弯曲角和弯心直径D对试件直径d的比来衡量,冷弯试验是将钢材按规定的弯心直径弯曲到规定的角度,通过检查被弯曲后的钢筋试件横面和两侧面是否发生裂纹或断裂来判断合格与否,如图1-3示，国家标准规定了各种钢筋必须达到的伸长率和冷弯时相应的弯心直径和转角的要求。 图1-3 钢筋的冷弯试验3、钢筋的弹性模量钢筋的弹性模量为钢筋拉伸试验应力-应变曲线在屈服点前的直线的斜率,即 常数。 三、钢筋的冷加工 热轧钢筋通过冷拉或冷拔，可以提高屈服强度，达到节约钢材的目的。（一）冷拉冷拉是在常温下，用拉伸设备将热轧钢筋拉至超过其屈服强度，进入强化阶段，再放松钢筋。如图1-4所示。沿钢筋应力应变曲线OBK拉伸， 在K点卸荷。曲线回至O1点，产生了残余变形，再立即重新加荷，应力-应变曲线将沿着 O1KZ变化。此时，O1K与OB平行，即弹性模量与冷拉前一致，但屈服点从B提高到K。若在K点卸荷后，停留一段时间再拉伸，应力应变 图1-4 钢筋冷拉后的应力应变曲线曲线将沿着O1KZ变化，屈服强度又有所提高。这种现象称为时效硬化。冷拉时效和温度有关，HPB235级钢筋，常温下20d, 100C 高温下2小时可完成冷拉时效硬化。冷拉钢筋时，若控制两个指标：冷拉应力和冷拉率，称为双控，若只控制冷拉率称为单控。冷拉钢筋的特点是：(1)冷拉后仍是软钢，应力-应变曲线上有屈服台阶。经过冷拉时效后，台阶较明显，但比未冷拉前的屈服台阶缩短。(2)冷拉后只提高钢筋的抗拉强度，不提高钢筋的抗压强度。(3)钢筋设计仍采用冷拉前的截面。(4)经时效提高的强度在设计中不利用；高温会使冷拉强化消失，因此，需焊接的钢筋，应先焊接，后冷拉。 （二）冷拔冷拔是将光面钢筋数次用强力拔过比自身直径小的质合金模具（图1-5）。在冷拔过程中，钢筋同时受纵向拉力和横向挤压的作用，产生较大的塑性变形，内部金属晶粒发生形变和位移，强度明显提高，塑性下降也较多。图1-5 钢筋的冷拔模具冷拔钢筋的特点是：（1）拔后材性改变，由软钢变为硬钢，应力-应变曲线中无明显流幅；（2）冷拔后，钢筋的抗拉、抗压强度均有提高。（3）冷拔后的钢筋面积作为设计截面。四、混凝土结构对钢筋性能的要求强度、塑性、可焊性、与混凝土的粘结性五、钢筋的选用原则(p15,略)思考题：1、混凝土结构对钢筋性能有何要求？各项要求指标能达到什么目的？2、充分理解钢筋的强度指标和变形指标。3、熟练掌握钢筋级别的符号规定与书写。1-2 混凝土一、混凝土的组成结构：水+水泥水泥胶体+砂水泥砂浆+石子混凝土普通混凝土是由水泥、砂和石子三种材料及水按一定配合比拌和，经过凝固硬化后形成的人工石材；它是一种各组分具有不同性质的多相复合材料。混凝土组成结构的含义是一个广泛的综合概念，其中包括从组成混凝土组分的原子、分子结构到混凝土宏观结构在内的不同层次的材料结构。不同研究者提出的大量混凝土结构分类中，最普遍的是把结构分为三种基本类型：微观结构（即水泥石结构）、亚微观结构（即水泥砂浆结构）和宏观结构（即砂浆和粗骨料两组分体系）。关于该组成结构理论的几个要点：（1）水泥结晶体和粗细骨料组成混凝土的弹性骨架，承载外力并产生弹性变形。（2）水泥凝胶体起着调整和扩散混凝土应力的作用，并使混凝土产生塑性变形。（3）水泥胶块的收缩产生微裂缝。 由水泥结晶体和骨料组成的弹性骨架，主要用来承受外力，所以它是混凝土的强度来源。 微裂缝是混凝土结构中的最薄弱环节，混凝土的破坏是由微裂缝扩展引起的，或者说受荷前的先天缺陷是受力破坏的根源。 由于水泥胶块的硬化过程需要若干年才能完成，故混凝土的强度、变形也需要在较长时间内随时间而变化，强度要逐渐增长，变形也要逐渐增大。二、混凝土的强度虽然实际工程中的结构构件大多处于多向复合应力状态，但研究多向应力状态下的混凝土强度仍须以单向应力状态下混凝土强度作为基础。影响混凝土强度的因素很多，如水泥强度、水灰比、骨料性质和级配、制作方法、硬化条件以及试验方法等。所以混凝土的强度指标必须以统一规定的标准试验方法为依据。1、 混凝土的抗压强度（1）立方体抗压强度：定义：用立方体试块的单轴抗压强度作为确定强度等级的度量标准，称为混凝土立方体抗压强度。影响因素：试件尺寸、龄期和养护条件、试验方法（标准） 混凝土强度的尺寸效应：强度等级： C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60,C65,C70,C75,C80（2）轴心抗压强度（棱柱体抗压强度）：由于实际工程中的混凝土构件高度通常比截面边长大很多,用棱柱体试件能更好的反映混凝土的实际抗压能力。在确定棱柱体试件尺寸时,为使棱柱体试件的强度不受试验机压板与试件间摩檫力的 图 1-5混凝土棱柱体抗压试验和破坏示意影响,试件应有一定高度,在试件中间形成纯压状态,同时,也应避免试件过高,产生附加偏心矩而降低抗压强度。根据研究资料,认为试件高宽比h/b=3左右,基本可消除上述两种因素的影响。我国采用1501504503的棱柱体作为混凝土轴心抗压强度的标准试件。 用与混凝土立方体抗压强度同样的试验方法,(图1-5)可得到棱柱体轴心抗压强度标准值,用符号fck表示。由试验结果可知试验值fc和fcu的统计平均值大致为一条直线,比值大致在0.760.82之间。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的差异,轴心抗压强度标准值与立方体抗压强度标准值的关系按下式确定： =0.88 （1-1）式中:棱柱体强度与立方体强度之比值，对C50及C50以下混凝土取0.76；对C80砼取0.82,中间按线性规律变化；C40以上混凝土脆性折减系数，对C40取1.0，对C80取0.87，中间按线性规律变化。0.88为考虑实际构件与试件混凝土强度之间的差异，对混凝土强度的修正系数。2、混凝土的抗拉强度混凝土的抗拉强度是确定混凝土构件抗裂能力的重要指标，在抗扭、抗冲切等计算中也要用到这个指标。测定混凝土轴心抗拉强度的方法一般有两种：直接受拉如图1-6试件，试验机夹紧两端伸出的钢筋，使构件受拉，破坏时在试件中部产生横向裂缝，其平均拉应力即为混凝土轴心抗拉强度。这种试件制作时，预埋钢筋对中较困难，由于偏心的影响，一般所得的抗拉强度比实际强度略低。图1-6 直接受拉试验示意图劈裂试验为避免偏心对抗拉强度的影响，国内外也常以圆柱体或立方体试件做劈裂试验来测定混凝土轴心抗拉强度。如图1-7所示，通过上下两根截面为55的方钢条对平放的圆柱体或立方体对中施加线荷载，由弹性理论,试件在竖直中面上除两端局部区域外将产生均匀水平拉应力，试件劈裂时的水平拉应力即为混凝土轴心抗拉强度，用公式表达为： （1-2）式中 破坏荷载； 立方体边长或圆柱体直径； 立方体边长或圆柱体试件的长度。试验表明，劈裂抗拉强度略大于直接受拉强度，劈裂试件的尺寸对强度有一定影响，若用边长100的立方体试件代替边长150的立方体试件，其结果应乘0.85的折减系数。 图1-7 混凝土劈裂试验示意图（a）圆柱体试件 （b）立方体试件 （c）试件竖直中面的应力分布轴心抗拉强度标准值与立方体抗压强度标准值 的关系为:=0.880.395(11.645)0.45 （1-3） 式中为变异系数，0.88和的取值和定义同式（1-1）三、混凝土在复合应力作用下的强度实际的混凝土结构构件通常受到轴力、弯矩、剪力、扭矩等不同组合的作用,很少处于单轴受力状态,混凝土的材料决定了它在复合受力状态和单向受力状态有不同的特性,但由于混凝土材料的复杂性,目前主要依据一些试验研究结果得出近似的公式。双向受力由试验得到混凝土双向应力作用下的强度曲线,如图1-8所示。图1-8 双向应力状态下混凝土由图中可看出,在第三象限,混凝土双向受压,一向的强度随另一向压力的增大而增大,在整个象限内,破坏包络线全部在2/=1.0和1/=1.0之外,说明双向受压时1与2以任何比例,其强度均高于单轴受压时的强度；当1=2时,强度为棱柱体抗压强度的1.16倍,当1/2=2或1/2=0.5时,强度提高幅度最大，为棱柱体抗压强度fc 强度变化曲线1.27倍。这是由于双向受压,一个方向的压应力为另一个方向压应力产生的拉应力提供了约束所致。在第一象限为双向受拉。由图1-8中可见, 1与2相互影响很小,破坏包络线几乎呈方形。在第二、四象限,为一向受压一向受拉的情况。破坏包络线基本为一斜线,无论1与2怎样组合,抗拉及抗压强度均分别低于单轴强度,这是由于一个方向应力的作用加大了另一个方向的横向变形所致。三向受压混凝土在三向受压时,由于侧向压应力的存在,约束了混凝土的横向变形,使混凝土抗压强度和极限变形能力有较大程度的提高。三轴压力试验是在圆柱体周围加液压进行,早在1928年,美国 Richart等人得到经验公式 =+4.12 (1-4)式中 三轴受压状态混凝土圆柱体沿纵轴的抗压强度； 混凝土单轴受压时的抗压强度； 2侧向约束压应力。另有研究者认为,公式中系数在4.57.0范围内变化,其平均值为5.6,而不是4.1。总之,三轴受压时,混凝土的强度及变形能力均有较大的提高。在实际工程中,常利用此特性来提高混凝土构件的抗压强度和变形能力。例如采用螺旋箍筋、加密箍筋等。单轴正应力和剪应力共同作用时的强度当混凝土构件上同时作用有由剪力、扭矩等引起的剪应力和拉压引起的正应力时,形成剪压、剪拉复合受力状态,其试验所得破坏包络图如图1-9所示,将图中面积分为三个区域： 区：拉剪状态,随的加大抗拉强度下降；随着增大,抗剪强度下降。 区：压剪状态,随增大抗剪强度增加,这是因为压应力在剪切面产生的约束剪切变形的摩阻作用使抗剪强度提高。 区：压剪状态,随进一步加大,抗剪能力反而开始下降。图1-9 正应力和剪应力共同作用下混凝土的破坏曲线总结：1、 双向受压：一向的强度随着另一向压应力的增加而增加。2、 双向受拉：一向强度基本上与另一向压应力大小无关，既其抗拉强度几乎和单向抗拉强度一样。3、 一向受拉，另一向受压：混凝土的抗压强度几乎随另一向拉应力的增加而呈线性降低。4、 压剪或拉剪状态下：混凝土的抗压强度由于剪应力的存在而降低；拉剪强度，当压应力小于0.50.7时，随压应力增大而增大，当压应力大于0.50.7时，随压应力增大而减小。5、 三向受压时：一向抗压强度随另两向压应力的增加而增大。思考题：p33 1-3,1-4,1-5,1-7。四、混凝土的变形混凝土的变形对RC结构构件的工作特性有很重要的影响。混凝土的变形（一）一次短期加载下混凝土的变形性能1、单轴受压应力-应变关系混凝土的曲线能比较全面地反映出混凝土的强度性能和变形性能，是确定构件截面中应力分布规律的重要依据。用棱柱体时间测得的混凝土曲线如图1-10所示。图1-10 受压混凝土棱柱体曲线上升段：OA：近似弹性，。AB: ，随荷载增大，应力提高，混凝土逐渐表现出非弹性性质。应变的增长速度快于应力的增长，这是由于水泥凝胶体的粘性流动和混凝土中微裂缝的发展，并有新的微裂缝不断产生的缘故。BC：，内裂缝快速发展，进入不稳定状态，塑性变形明显增大。当应力接近时，在高应力作用下，内裂缝贯通整个试件，试件开始破坏，平均应力强度下降。C点对应的峰值应变，取平均值。下降段：当混凝土强度达到以后，混凝土承载力开始下降，试验机受力也随之下降而产生恢复变形。如果试验机本身的刚度小，它在释放应变能时的变形速度就可能超过试件本身在承载力降低过程中的变形发展速度，导致试件在一瞬间被压碎，从而测不出下降段。故用刚度大的实验机来减慢实验机释放应变能时的变形恢复速度，这样试件在达到最大应力后，并不立即破坏，而是随着应变的增长，应力逐渐减小，呈明显下降段。开始下降速度较快，后逐渐变缓，到E点时，试件在宏观上已经充分破碎，混凝土达到极限压应变，以后曲线上所表现出来的低受荷能力，是由试件破碎后各块体之间残存的咬合力提供的。混凝土的极限压应变包括弹性应变和塑性应变两部分。塑性应变部分越长，表明变形能力越大，材料的延性越好。所谓材料的塑性可理解为材料耐受变形的能力。而且，混凝土强度越高，延性越差。混凝土受压的形状与加荷速度有关，加荷速度降低，延性增强。混凝土受拉时，同样表现出随应力的增大而越来越明显的弹塑性性质。用伺服式试验机可以测得受拉曲线，也分为上升段和下降段，但峰值应力和应变比受压时的相应值小得多。2、混凝土的本构关系为了进行混凝土结构理论分析,需要准确拟合混凝土受压应力应变曲线。为此，国内外学者做了大量的研究工作,提出了多种数学表达式,这些公式称为混凝土材料的本构方程。目前较常用的有美国E.Hognestad建议的方程(图1-11)和德国Rsch建议的方程(图1-12)。 图1-11 Hognestad建议的应力-应变曲线 图1-12 Rsch建议的应力-应变曲线Hognestad方程为：当时(上升段) = （1-5）当时(下降段) = （1-6）式中 =0.002, =0.0038Rsch方程为：当时 (上升段) = （1-7）当时 (下降段) = （1-8）式中 =0.002, =0.0035我国规范采用Rusch方程,但取=0.0033。3、混凝土的变形模量和泊松比实际计算中，很多地方需要引入混凝土的弹性模量，根据混凝土的抗压性能，应力与应变之比不是常数，联系应力与应变关系的材料模量是一个变数，称为变形模量。（1）原点弹性模量： (1-9)实质：反映了混凝土的应力与弹性应变的关系。图1-13 混凝土变形模量的表示方法原点弹性模量的稳定数值不易从试验中测出，可以采用棱柱体试件，取应力上限为=0.5，反复加荷510次。由于混凝土的非弹性性质，每次卸载至0时，都留有残余变形。但随重复次数增加（510次），变形基本趋于稳定，关系接近直线，该直线斜率即为弹性模量的取值。按此法做不同强度混凝土弹性模量测试，由试验数据统计分析，得混凝土弹性模量与立方强度之间的关系为： (N/2) （1-10） 例：C20混凝土 = =2.541104 (N/2)取C20的为2.55104；C30混凝土 = =2.979104 (N/2)取C30的为3.0104 (N/2)是一个常数,不受应力大小的影响,是混凝土物理力学性能的基本指标。但在应用时,不可象对待弹性材料那样,用已知混凝土应变乘弹性模量来确定混凝土应力,只有当混凝土应力很小时,混凝土应力应变才满足的关系式。（2）切线模量在曲线上的任意点作曲线的切线,此切线的斜率定义为混凝土的切线模量,用公式表达： （1-11）由于混凝土塑性变形的发展,混凝土切线模量是一个变化的值,随混凝土应力增大而减小。切线模量常常用于科学研究。(3)割线模量曲线原点与任一点的割线的斜率称为混凝土割线（变形）模量,用公式表达： （1-12）由于是曲线上任意点与原点连接的割线,所以割线模量也是变化值,它与原点模量的关系如下：Ec= （1-13）式中 ,即弹性应变与总应变的比值,称为弹性特征系数,与应力的大小有关。当时, ；当时, 。混凝土强度越高, 值越大,弹性特征越明显。(4)混凝土横向变形系数 (泊松比)混凝土试件在一次短期加压时,其横向应变与纵向应变的比值称为横向变形系数,用表示。即混凝土受压产生纵向压缩应变的同时,在横向产生膨胀应变。混凝土的值变化范围不大,当较低时,约为0.150.18。在高压应力状态下,由于混凝土内部大量微裂缝的出现和开展使泊松比急剧增大, 可达0.5以上。一般取=0.2或=1/6。图1-14给出了一个从加载到破坏的试件实测应变值。图1-14 单轴加载受压混凝土试件的实测应变(5) 剪切模量混凝土的剪切模量G可近似按弹性理论计算,即 （1-14）若取=1/6代入,。根据现有试验资料,混凝土受拉弹性模量与受压弹性模量基本相等。（二）长期荷载作用下混凝土的变形性能 (徐变)在不变的应力长期持续作用下,变形随时间增长的现象称为徐变。混凝土的徐变性质对于结构构件的变形和强度以及预应力钢筋的应力都将产生重要影响。混凝土的徐变性质主要于混凝土的时间参数和有关，铁道部科学研究院根据试验结果，将 混凝土典型的徐变曲线绘制于图1-15。在荷载的作用下,混凝土的应变可分为两部分：一部分是瞬时应变,在加荷后立即发生；另一部分是徐变,随时间增长而增长,要经历较长的时间才能完成。从图中可看出,徐变在早期发展较快,一般在最初6个月可完成徐变的大部分,一年后可趋于稳定,其余在以后的几年内逐渐完成。在持续荷载作用一段时间后卸载,应变还可恢复一部分,其中一部分瞬时恢复,另一部分在20天左右的时间内逐渐恢复,称为弹性后效，研究资料表明,徐变应变值约为瞬时应变的14倍。图1-15 混凝土的徐变产生徐变的原因通常理解为：一是混凝土中尚未完全水化的水泥凝胶体在荷载作用下的粘性流动引起应力重分布，在应力较小时，以这一原因为主，由此产生的变形一部分可恢复；二是混凝土内部的微裂缝在荷载作用下不断发展增加导致应变增加，由此产生的变形，一般不可恢复，应力较大时，以此原因为主。影向徐变的因素可归为四个方面：1.内在因素：混凝土的组成成分和配比。例：骨料越坚硬，徐变越小，水灰比越大，徐变越大；水泥用量越多，徐变越大。要减小徐变，就应该尽量减少水泥用量，减小水灰比，增加骨料所占的体积和刚度。2.环境因素：主要指混凝土的养护条件及使用条件下的 温、湿度。养护温度高，湿度大，水泥水化充分，徐变减小。3.应力条件：试验表明，混凝土徐变与混凝土应力大小密切相关。混凝土的应越大，徐变就越大。随着混凝土应力的增加，徐变将发生不同的情况，图1-16为不同应力水平下的徐变变形增长曲线。当时，徐变与初应力成正比，称为线性徐变；当时，徐变与已不再呈线形关系，徐变变形比应力增长要快，称为非线性徐变；当达到左右时，徐变变形急剧增长，不再收敛，其增长会超出混凝土变形能力而导致混凝土破坏，成为非稳定的徐变。因此，取作为荷载长期作用下混凝土抗压强度的极限，这也说明构件常处于高应力状态下是不安全的。4.时间因素：加荷龄期越早，徐变越大。由于混凝土的徐变性能，它会造成材料在长期荷载作用下变形的加大、刚度的降低，引起偏压构件附加偏心矩的增大，在预应力构件中引起预应力的损失，也可在结构构件中引起内力重分布（三）混凝土的体积变形（收缩和膨胀）混凝土在空气中硬结，在一段时间内体积要缩小。在水中硬结，在一段时间内体积略有增大，通常收缩值比膨胀值要大得多。混凝土的收缩由两部分组成：一是水泥凝胶体本身体积的收缩，二是混凝土内自由水分蒸发引起的收缩。混凝土的膨胀是由于混凝土吸附水分而产生的变形。影响混凝土收缩的因素主要有内在因素和环境因素。这两个因素与影响混凝土徐变的内在因素和环境因素基本相同，但与混凝土徐变不同的是，混凝土收缩的大小与应力状态和加荷时间无关。当混凝土养护不好时，混凝土的收缩会导致混凝土表面裂缝，收缩能够在钢筋混凝土构件中引起初应力，也会引起预应力损失。减小收缩的措施：加强养护，减小水灰比，减少水泥用量，加强振捣，分段施工。五、混凝土的选用原则（见教材p27）1、“不应”、“不宜”、“不得”；2、注意材料的“匹配原则”。思考题：p33 1-51-9.1-3 钢筋与混凝土之间的粘结一、粘结的作用与性质钢筋与混凝土之间的粘结是保证这两种力学性质截然不同的材料能共同工作的基础。定义：若钢筋与混凝土之间有相对变形，就会在其交界面上产生沿钢筋轴线方向的相互作用力，这种力称为钢筋与混凝土的粘结力。如图1-17为从有粘结的梁中取出的一微段，进行受力分析如下：图1-17 钢筋与混凝土之间的粘结； 得： 是与成正比的，而因此上式表明：粘结应力使钢筋应力发生变化。 粘结应力沿梁长的变化规律与剪力的变化规律是一致的。即粘结应力的实质是反映了钢筋与混凝土交界面上沿钢筋轴线的抗剪能力。正是这种抗剪能力使钢筋与周围混凝土之间的内力得以传递。二、粘结力的测定测定方法拔出试验法（图1-18） 图1-18 粘结力的测定平均粘结应力： 粘结锚固长度。试验表明：粘结应力呈曲线分布。 最大应力发生在离端部某一距离处，并随着拔出力的大小而变化。 越