混凝土结构材料的性能.ppt

,第 1 章 混凝土结构材料的性能,本章重点,土木工程用钢筋的品种、级别、性能及其选用原则；,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；,钢筋与混凝土的共同工作原理。,1.1.1 建筑用钢筋的种类与性能,热轧钢筋（普通低碳钢和普通低合金钢）,500,400,650,HRB400 RRB400 HRBF400,335,650,HRB335 HRBF335,300,622,HPB300,fyk/(N/mm2),d/(mm),符号,种 类,650,HRB500 HRBF500,HPB Hot rolled plain Steel bars热轧光面钢筋 ; HRB Hot rolled ribbed Steel bars热轧带肋钢筋； RRB Remained-heat-treatment ribbed Steel bars 余热处理钢； HRBF采用温控工艺处理的细晶粒带肋钢筋。,直径大于40mm的钢筋主要用于大体积混凝土结构 中，当采用直径大于40mm的钢筋时，应有可靠的工 程经验。,热轧钢筋的力学性能,应力应变曲线的一般特征 A.假设钢筋在屈服点以前处于理想弹性阶段 B.不利用应力强化阶段,HPB300,塑性性能 A.伸长率,上述伸长率只反映断口附近残留变形大小，不反映钢筋总伸长率情况。,钢筋均匀伸长率的测定,B.冷弯试验,B.冷弯性能,合格标准：在规定的和D下，冷弯后 无裂缝、鳞落或断裂。 反弯性能要求,冷弯是检验钢筋局部变形能力的指标。 钢筋塑性愈好，构件破坏前预兆愈明显。,强度及弹性模量,中、高强钢丝、钢绞线,中强：8001270MPa 高强：14701960MPa,预应力螺纹钢筋 大直径，高强度，直径在18-50mm，屈服强度标准值为785-1080MPa，极限强度标准值为980-1230MPa。,冷加工钢筋（常温下采用某种工艺对热轧钢筋进行加工得到） 冷加工工艺：冷拉、冷拔、冷轧、冷轧扭。 目的：提高强度，节约钢材。但塑性减小。 冷拉钢筋仍有屈服台阶。,冷拉钢筋应力应变曲线,1.1.2 混凝土结构对钢筋性能的要求,强度高,有明显屈服点,无明显屈服点,条件屈服强度,塑性好,：,：,可加工性好,与混凝土粘结锚固性好,变形钢筋比光面钢筋好,钢筋的选用,普通钢筋： 优先采用HRB400，HRB500，HRBF400， HRBF500 可用HPB300和RRB400、HRB335，HRBF335 预应力筋：宜用钢铰线、中高强钢丝和预应力螺纹钢筋。,1.2.1混凝土强度,主要组成材料：水泥、水、砂、石 特点: 1）固、液、气三相体； 2）水化过程长，性能要很长时间才稳定； 3）水泥石收缩可形成微裂缝； 4）受制作、养护、使用条件影 响大。,立方体抗压强度 fcu,k（强度等级） 1.标准尺寸：150mm150mm150mm 2.养护条件：20 3，湿度90%；28d 3.加荷方法：加荷速度0.30.8MPa/s， 垫板不涂油或垫橡胶板。 4.强度保证率：95% ，f = -1.645,5.非标准试块强度换算系数： 200mm200mm200mm:1.05； 100mm100mm100mm:0.95。 612圆柱体：1.20 （1=2.54cm） 6.分级：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50, C55, C60, C65,C70,C75,C80 (高强混凝土），共14个等级。 CConcrete,单位：N/mm2或MPa,轴心抗压强度,c1 和 c2 值,轴心抗拉强度,劈裂试验,复杂应力下的强度,ftr，fcr混凝土单轴抗 拉、 抗压强度； f1 ，f2，f3混凝土的多轴强 度, f1f2f3,双向受力,此图说明： 压-压：强度提高； 拉-拉：强度不变； 拉-压：抗拉和抗压强度都低。,f2/ftr,f1/ftr,剪力存在时,拉-剪：抗拉、抗剪强度都降低； 压-剪：当 时，抗剪强度随压应力提高而增大； 当 时，内部裂缝增加， 抗剪强度降低。,1.2.2 混凝土的变形,一次加载,峰值应变,极限应变,三向受力,三向受压时，强度增大,二、混凝土的强度和变形 4. 混凝土的变形性能,混凝土的弹性模量,原点切线模量（弹性模量）：拉压相同,变形模量（割线模量、弹塑性模量）,切线模量,弹性模量,割线模量。棱柱体试件。 受压： 受拉：Ec=0.5 Ec 剪切模量：Gc=0.4 Ec 泊松比 = 横向应变/纵向 应变=0.2,徐变,定义：在荷载保持不变的情况下，变形随时间继续 增大的现象。 特点：早期发展快，但可以延续数年。 影响因素：加载时的混凝土龄期； 持续压力大小； 混凝土的组成材料及配合比； 混凝土的制作养护条件。,徐变对结构的影响： 使构件变形增大； 在轴压构件中，使钢筋应力增加， 混凝土应力减小； 在预应力构件中，使预应力发生损失； 在超静定结构中，使内力发生重分布。,收缩,定义：混凝土在空气中结硬时体积减小的现象。 收缩率：310-4。收缩=凝缩+干缩 特点：早期快，可延续12年。 影响因素：混凝土的组成及配合比，尤其是水灰比； 养护条件；使用时的温度与湿度。,收缩对结构的影响： 当收缩受约束时，引起构件开裂。,减少收缩的措施： 限制水泥用量；减小水灰比；加强振捣和养护； 构造钢筋数量加强；设置变形缝；掺膨胀剂。,1.2.3 混凝土的选用原则,钢筋混凝土结构中： 混凝土强度等级不应低于C20。 用400MPa及以上钢筋时，混凝土强度不应低于C25； 承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混凝土的强度等级不应低于C30,预应力混凝土结构中 ： 混凝土强度等级不应低于C30，不宜低于C40。,粘结力的定义 若钢筋和混凝土有相对变形，就会在钢筋和混凝土交界面上产生沿钢筋轴线方向的相互作用力,粘结力的组成 1. 粘结力的组成 化学胶结力 摩擦力 机械咬合力 钢筋端部锚固力 2. 粘结性能,影响粘结强度的因素 混凝土强度，保护层厚度和钢筋净距，横