混凝土结构材料的物理性能PPT学习教案

1、会计学1混凝土结构材料的物理性能混凝土结构材料的物理性能2第1页/共59页3第2页/共59页4k ,cuf第3页/共59页5ckf见图2-1150mm150mm150mm第4页/共59页6ckfckfk ,cu21ckf88. 0f（2-1）第5页/共59页7t kf第6页/共59页8劈拉试验FaF22aFfsp混凝土的轴心抗拉强度可以采用直接轴心受拉的试验方法来测定，但由于试验比较困难，目前国内外主要采用圆柱体或立方体的劈裂试验来间接测试混凝土的轴心抗拉强度。混凝土的轴心抗拉强度可以采用直接轴心受拉的试验方法来测定，但由于试验比较困难，目前国内外主要采用圆柱体或立方体的劈裂试验来间接测试混凝

2、土的轴心抗拉强度。拉压压第7页/共59页9第8页/共59页10图2-7第9页/共59页11当压应力不太高时，其存在可提高混凝土的抗剪强度，拉应力的存在会降低当压应力不太高时，其存在可提高混凝土的抗剪强度，拉应力的存在会降低混凝土的抗剪强度。剪应力的存在降低混凝土的抗压和抗拉强度。混凝土的抗剪强度。剪应力的存在降低混凝土的抗压和抗拉强度。构件受剪或受扭时常遇到剪应力构件受剪或受扭时常遇到剪应力t t 和正应力和正应力s s 共同作用下的复合受力情况。共同作用下的复合受力情况。混凝土的抗剪强度：随混凝土的抗剪强度：随拉拉应力增大而减小应力增大而减小 随随压压应力增大而增大应力增大而增大当压应力在当

3、压应力在0.6fc左右时，抗剪强度达到最大，左右时，抗剪强度达到最大，压应力继续增大，则由于内裂缝发展明显，抗剪强度将随压应力的增大而减压应力继续增大，则由于内裂缝发展明显，抗剪强度将随压应力的增大而减小。小。图2-8第10页/共59页12第11页/共59页13第12页/共59页02468102030s(MPa)e 10-3混凝土在结硬过程中，由于水泥石的收缩、骨料下沉以及温度变化等原因，在骨料和水泥石的界面上形成很多微裂缝，成为混凝土中的薄弱部位。混凝土的最终破坏就是由于这些微裂缝的发展造成的。混凝土在结硬过程中，由于水泥石的收缩、骨料下沉以及温度变化等原因，在骨料和水泥石的界面上形成很多微

4、裂缝，成为混凝土中的薄弱部位。混凝土的最终破坏就是由于这些微裂缝的发展造成的。第13页/共59页02468102030s(MPa)e 10-3AA点以前，微裂缝没有明显发展，混凝土的变形主要弹性变形，应力点以前，微裂缝没有明显发展，混凝土的变形主要弹性变形，应力-应变关系近似直线。应变关系近似直线。A点应力随混凝土强度的提高而增加，对普通强度混凝土约为点应力随混凝土强度的提高而增加，对普通强度混凝土约为 (0.30.4)fc ，对高强混凝土可达，对高强混凝土可达(0.50.7)fc。 A点为比例极限。点为比例极限。第14页/共59页02468102030s(MPa)e 10-3A点以后，由于微

5、裂缝处的应力集中，裂缝开始有所延伸发展，产生部分塑性变形，应变增长开始加快，应力点以后，由于微裂缝处的应力集中，裂缝开始有所延伸发展，产生部分塑性变形，应变增长开始加快，应力-应变曲线逐渐偏离直线。微裂缝的发展导致混凝土的横向变形增加。但该阶段微裂缝的发展是稳定的。应变曲线逐渐偏离直线。微裂缝的发展导致混凝土的横向变形增加。但该阶段微裂缝的发展是稳定的。AB第15页/共59页02468102030s(MPa)e 10-3达到达到B点，内部一些微裂缝相互连通，裂缝发展已不稳定，横向变形突然增大，体积应变开始由压缩转为增加。在此应力的长期作用下，裂缝会持续发展最终导致破坏。取点，内部一些微裂缝相互

6、连通，裂缝发展已不稳定，横向变形突然增大，体积应变开始由压缩转为增加。在此应力的长期作用下，裂缝会持续发展最终导致破坏。取B点的应力作为混凝土的长期抗压强度。普通强度混凝土点的应力作为混凝土的长期抗压强度。普通强度混凝土s sB约为约为0.8fc，高强强度混凝土，高强强度混凝土s sB可达可达0.95fc以上。以上。BA第16页/共59页02468102030s(MPa)e 10-3CBA达到峰值达到峰值C点，点， C点对应的应力为点对应的应力为fc，内部微裂缝连通形成破坏面，应变增长速度明显加快，内部微裂缝连通形成破坏面，应变增长速度明显加快，C点的纵向应变值称为峰值应变点的纵向应变值称为峰

7、值应变 e e 0，约为，约为0.002。第17页/共59页02468102030s(MPa)e 10-3CBAD纵向应变发展达到纵向应变发展达到D点，内部裂缝在试件表面出现第一条可见平行于受力方向的纵向裂缝。点，内部裂缝在试件表面出现第一条可见平行于受力方向的纵向裂缝。 D点为反弯点。点为反弯点。 D点对应的应变为点对应的应变为cue第18页/共59页02468102030s(MPa)e 10-3CBADE随应变增长，试件上相继出现多条不连续的纵向裂缝，横向变形急剧发展，承载力明显下降，混凝土骨料与砂浆的粘结不断遭到破坏，裂缝连通形成斜向破坏面。随应变增长，试件上相继出现多条不连续的纵向裂缝

8、，横向变形急剧发展，承载力明显下降，混凝土骨料与砂浆的粘结不断遭到破坏，裂缝连通形成斜向破坏面。第19页/共59页02468102030s(MPa)e 10-3CBADEE点为此段曲线中曲率最大的一点，也叫收敛点。点为此段曲线中曲率最大的一点，也叫收敛点。EF段为收敛段，这时贯穿的主裂缝已很宽，内聚力几乎耗尽，对无侧向约束的砼，段为收敛段，这时贯穿的主裂缝已很宽，内聚力几乎耗尽，对无侧向约束的砼， EF段已失去结构意义。段已失去结构意义。F第20页/共59页22第21页/共59页23uuccffeeeeeeeseeeeees0000200 15. 010 2美国E.Hognestad模型00.

9、0020.0038 fc0.15 fcsee0eu第22页/共59页24我国我国规范规范应力应力-应变关系应变关系上升段：)1 (1 0ncccfees0ee下降段：ccfs0cueee,50,5,12(50)600.0020.5(50) 100.0033(50) 10cu kcu kcucu knfffee00.0010.0020.0030.00410203040506070C80C60C40C20se第23页/共59页25第24页/共59页26第25页/共59页弹性模量测定方法se0.5fc510 次)N/mm(74.342 . 21025cucfE注意：注意：砼不是弹性材料，不能用已知的

10、砼应变乘以规范中的弹性模量值求其应力。当其应力很低时，弹性模量与变形模量值才近似相等。砼不是弹性材料，不能用已知的砼应变乘以规范中的弹性模量值求其应力。当其应力很低时，弹性模量与变形模量值才近似相等。（2-13）第26页/共59页（4 4）混凝土的变形模量）混凝土的变形模量弹性模量弹性模量0tgEc变形模量变形模量1tgEc切线模量切线模量tgEc 第27页/共59页（5 5）混凝土轴向）混凝土轴向受拉受拉时的应力时的应力-应变关系应变关系 曲线形状与受压时相似曲线形状与受压时相似, ,具有上升段和下具有上升段和下降段降段。试验测试表明试验测试表明, ,曲线下降段的坡度随曲线下降段的坡度随砼砼

11、强度的提高而更陡峭。受拉弹性模量与受压强度的提高而更陡峭。受拉弹性模量与受压弹性模量值基本相同。弹性模量值基本相同。第28页/共59页30第29页/共59页影响因素影响因素内在因素内在因素：混凝土的组成和配比。水泥用量越多，徐变越大；骨料越坚硬，徐变就越小。水灰比越小，徐变也越小。：混凝土的组成和配比。水泥用量越多，徐变越大；骨料越坚硬，徐变就越小。水灰比越小，徐变也越小。环境影响：环境影响：包括养护和使用条件。受荷前养护的温越高、湿度越大，水泥水化作用越充分，徐变就越小。受荷后构件所处的环境温度越高，相对湿度越低，徐变就越大。包括养护和使用条件。受荷前养护的温越高、湿度越大，水泥水化作用越充

12、分，徐变就越小。受荷后构件所处的环境温度越高，相对湿度越低，徐变就越大。第30页/共59页影响因素影响因素应力因素：应力因素：在在应力不大应力不大的情况下的情况下，混凝土凝结硬化后混凝土凝结硬化后 , ,骨料之间的骨料之间的水泥浆水泥浆 , , 一部分变为完全弹性一部分变为完全弹性结晶体，结晶体，另一部分是充填在晶体间的凝胶另一部分是充填在晶体间的凝胶体，它体，它有有黏黏性流动的性质。当施加荷载时性流动的性质。当施加荷载时 , , 在加载的瞬间结晶体与凝胶体共同在加载的瞬间结晶体与凝胶体共同承受荷载。承受荷载。 随着时间的推移随着时间的推移 , , 凝胶体由于凝胶体由于黏黏性流动而逐渐卸载性流

13、动而逐渐卸载 , , 此时晶体此时晶体承受更多承受更多的外力并产生弹性变形。在这个过程中的外力并产生弹性变形。在这个过程中 , , 从水泥凝胶体向水泥结晶体从水泥凝胶体向水泥结晶体应力应力重分布重分布 , , 从而使混凝土徐变变形增加。从而使混凝土徐变变形增加。在在应力较大应力较大的情况下的情况下 , , 混凝土内部混凝土内部微裂缝微裂缝在荷载长期作用下不断发展和增加在荷载长期作用下不断发展和增加 , , 也将导致混凝土变形的增也将导致混凝土变形的增加。加。第31页/共59页33混凝土变形介绍本小结结束。下一节 第32页/共59页第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土 在应力（在应力（0

14、.5fc）作用瞬间，首先产生瞬时）作用瞬间，首先产生瞬时弹性应变弹性应变e eel。 随荷载作用时间的延续，变形不断增长，前随荷载作用时间的延续，变形不断增长，前4个月徐变增长较快，个月徐变增长较快，6个月可达最终徐变的（个月可达最终徐变的（7080）%，以后增长逐渐缓慢，以后增长逐渐缓慢，23年后趋于稳定。年后趋于稳定。2.1 混凝土的物理力学性能第33页/共59页如在时间如在时间t 卸载，则会产生瞬时弹性恢复应变卸载，则会产生瞬时弹性恢复应变e eel。由于混凝土弹性模量随时间增大，故弹性恢复应变。由于混凝土弹性模量随时间增大，故弹性恢复应变e eel小于加载时的瞬时弹性应变小于加载时的瞬

15、时弹性应变 e eel。再经过一段时间后，还有一部分应变。再经过一段时间后，还有一部分应变e eel可以恢复，称为弹性后效或徐变恢复，但仍有不可恢复的残留永久应变可以恢复，称为弹性后效或徐变恢复，但仍有不可恢复的残留永久应变e ecr第34页/共59页36第35页/共59页37钢筋的种类及选用钢筋的种类及选用强度高，塑性低强度高，塑性低强度高，粘结性好强度高，粘结性好强度高强度高预应力钢筋预应力钢筋钢筋钢筋热轧钢筋热轧钢筋钢钢 丝丝钢绞线钢绞线热处理钢筋热处理钢筋HPB235HRB335HRB400RRB400光圆钢筋光圆钢筋变形钢筋变形钢筋变形钢筋变形钢筋变形钢筋变形钢筋非预应力钢筋非预应力

16、钢筋强度强度塑性塑性弱弱强强高高低低第36页/共59页38第37页/共59页39第38页/共59页40Fig. 我国常见钢筋外形我国常见钢筋外形普通钢筋强度标准值（N/mm2）种 类符号fykHPB235(Q235)235HRB335(20MnSi)335热轧钢筋HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)RRB400(20MnSi)400第39页/共59页41第40页/共59页42第41页/共59页43第42页/共59页44第43页/共59页s se e2.2.2 2.2.2 钢筋的强度与变形钢筋的强度与变形 有明显屈服点的钢筋有明显屈服点的钢筋abcdefua为比例极限o

17、a为弹性阶段de为强化阶段b为屈服上限c为屈服下限，即屈服强度 fycd为屈服台阶e为极限抗拉强度 fu fyfef为颈缩阶段第44页/共59页无明显屈服点的钢筋无明显屈服点的钢筋a0.2%s0.2 fua点：比例极限，约为点：比例极限，约为0.65fua点前：应力点前：应力-应变关系为线弹性应变关系为线弹性a点后：应力点后：应力-应变关系为非线性，有一定塑性变形，且没有明显的屈服点应变关系为非线性，有一定塑性变形，且没有明显的屈服点强度设计指标强度设计指标条件屈服点条件屈服点残余应变为残余应变为0.2%所对应的应力所对应的应力规范规范取取s s0.2 =0.85 fu第45页/共59页两个指

18、标两个指标：延延 伸伸 率率：钢筋拉断后的伸长值与原长的比率，是反映钢筋塑性性能的指标。延伸率大的钢筋，在拉断前有足够预兆，延性较好。：钢筋拉断后的伸长值与原长的比率，是反映钢筋塑性性能的指标。延伸率大的钢筋，在拉断前有足够预兆，延性较好。0010or 5lll 屈屈 强强 比比：反映钢筋的强度储备，反映钢筋的强度储备，fy/fu=0.60.7。se残余变形er弹性变形ee第46页/共59页48第47页/共59页 有明显屈服点钢筋的应力-应变关系一般可采用双线性的理想弹塑性关系yyysfEeeseees fy ey1Es钢筋的弹性模量(N/mm2)种 类EsHPB235 级钢筋2.1105HRB335 级钢筋、HRB400 级钢筋、RRB400 级钢筋、热处理钢筋2.0105消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝2.05105钢绞线1.95105第48页/共59页2.3 2.3 混凝土与钢筋的粘结混凝土与钢筋的粘结钢筋与混凝土之间粘