项目一混凝土材料课件

1、模块一模块一 钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构 0 .新课导入新课导入 项目项目1.混凝土材料的选择混凝土材料的选择 项目项目2. 肋梁楼盖设计（重点）肋梁楼盖设计（重点） 项目项目3.钢筋混凝土柱设计（重点）钢筋混凝土柱设计（重点） 项目项目4.混凝土结构的适应性和耐久性混凝土结构的适应性和耐久性目录目录第一学期第一学期混凝土材料的选择混凝土材料的选择任务任务1：混凝土强度确定：混凝土强度确定任务任务2：钢筋的选择：钢筋的选择任务任务3：混凝土与钢筋的共同工作：混凝土与钢筋的共同工作项目一项目一任务任务1：混凝土强度确定：混凝土强度确定 是按一定比例的水泥、是按一定比例的水泥、砂、石和水，经砂、

2、石和水，经拌合拌合、浇筑浇筑、振捣振捣、养护养护、逐步凝固硬化形成的逐步凝固硬化形成的人造石材。人造石材。商品混凝土运输和浇筑设备商品混凝土运输和浇筑设备三大强度：立方体抗压强度fcu轴心抗压强度fc轴心抗拉强度ft 任务任务1 1 1、砼立方体抗压强度（、砼立方体抗压强度（fcu） 试块尺寸：试块尺寸：150150150150150mm150mm3 3养护时间：养护时间：2828天天养护条件：温度养护条件：温度202033，相对湿度，相对湿度90%90%加荷速度：每秒加荷速度：每秒0.30.8N/mm0.30.8N/mm2 2 混凝土按立方体抗压强度的标准值（混凝土按立方体抗压强度的标准值（

3、f fcu,kcu,k）的）的大小，分为大小，分为1414等级，它们是等级，它们是C15C15、C20C20、C25C25、C30C30、C35C35、C40C40、C45C45、C50C50、C55C55、C60C60、C65C65、C70C70、C75C75、C80C80。任务任务1 1试验方法对立方体抗压强度有较大影响试验方法对立方体抗压强度有较大影响（左图）试件表面无润滑剂，产生套箍效应，工程中常采用这种方法。（右图）试件表面涂有润滑剂，摩擦阻力小，测得的抗压强度小，工程中一般不采用。立方体混凝土试块立方体混凝土试块加载速度及加载速度及试块的尺寸试块的尺寸对对混凝土立方体抗压强度也有影

4、响。混凝土立方体抗压强度也有影响。1、下列哪种测得的混凝土立方体抗压强度高？ A加载速度快 B加载速度慢 C试验时不涂润滑剂 D试验时涂润滑剂2、下列哪种测得的混凝土立方体抗压强度最高？ A试件尺寸为边长150的立方体 B试件尺寸为边长100的立方体 C试件尺寸为边长200的立方体任务任务1 1 2、砼轴心抗压强度（、砼轴心抗压强度（fc） 试块尺寸：试块尺寸：150150150150300mm300mm3 3养护时间：养护时间：2828天天养护条件：温度养护条件：温度202033，相对湿度，相对湿度90%90% fck=0.88c1c2fcu.k=0.67fcu.k c1c1 : :棱柱强度

5、与立方强度之比棱柱强度与立方强度之比(0.76/0.82) c2 c2 : :考虑考虑C40以上混凝土脆性的折减系数以上混凝土脆性的折减系数(1.00/0.87) 任务任务1 1直接受拉试验直接受拉试验ft100100150150500试验结果：试验结果：ft=0.26fcu 2/3考虑到构件和试件的区别，尺寸效应，加荷考虑到构件和试件的区别，尺寸效应，加荷速度等的影响，取速度等的影响，取ft=0.23fcu 2/3 3、砼轴心抗拉强度（、砼轴心抗拉强度（ft） 混凝土为脆性材料，内部存在许多细小孔隙，混凝土为脆性材料，内部存在许多细小孔隙，因此其抗拉强度很低。因此其抗拉强度很低。任务任务1

6、1试验方法：试验方法： 国内外多采用国内外多采用圆柱体或立方圆柱体或立方体的劈裂试验体的劈裂试验来间接测定。来间接测定。混凝土的抗拉强度远小于抗压强度，只有混凝土的抗拉强度远小于抗压强度，只有抗压强度抗压强度的的1/101/101/181/18 任务任务1 1砼立方体抗压强度用于确定砼强度等级用于确定砼强度等级砼轴心抗压强度受弯，受压及偏心受拉构件的受弯，受压及偏心受拉构件的承载力计算时采用其作为设计承载力计算时采用其作为设计指标指标砼轴心抗拉强度抗裂度和裂缝宽度及构件斜截抗裂度和裂缝宽度及构件斜截面承载力时的主要强度指标面承载力时的主要强度指标任务任务1 11. 混凝土的受力变形1）单轴受压

7、时的应力）单轴受压时的应力-应变关系应变关系作用是：峰值应力后，吸收试验机的变形能，测出下降段(MPa)fco0(10-3)abcd225201510546810混凝土强度提高加载速度减慢任务任务1 1 强度等级越高，线弹性段越长，峰值应变也有所增大。但高强混凝土中，砂浆与骨料的粘结很强，密实性好，微裂缝很少，最后的破坏往往是骨料破坏，破坏时脆性越显著，下降段越陡。不同强度混凝土的应力不同强度混凝土的应力-应变关系曲线应变关系曲线任务任务1 12）重复荷载下混凝土的变形性能）重复荷载下混凝土的变形性能pe混凝土的混凝土的疲劳强度疲劳强度： 采用采用100100300mm3 或着或着150150

8、450mm3的棱柱体，把棱的棱柱体，把棱柱体试件承受柱体试件承受200万次或其以上循环荷万次或其以上循环荷载而发生破坏的压应力值称为混凝土载而发生破坏的压应力值称为混凝土的疲劳抗压强度。的疲劳抗压强度。 影响因素影响因素 施加荷载时的应力大小是影响应力施加荷载时的应力大小是影响应力-应变曲线不同的发展和变应变曲线不同的发展和变化的关键因素，即混凝土的疲劳强度与重复作用时应力变化的幅化的关键因素，即混凝土的疲劳强度与重复作用时应力变化的幅度有关。度有关。 在相同的重复次数下，疲劳强度随着疲劳应力比值的增大而增在相同的重复次数下，疲劳强度随着疲劳应力比值的增大而增大大。任务任务1 1长期荷载作用下

9、混凝土的变形性能长期荷载作用下混凝土的变形性能应力应力： c0.5fc，徐变变形与应力成正比-线性徐变 0.5fcc0.8fc，造成混凝土破坏，不稳定加荷时混凝土的龄期，越早，徐变越大加荷时混凝土的龄期，越早，徐变越大水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大骨料越硬，徐变越小骨料越硬，徐变越小3）徐变）徐变影响徐变的因素影响徐变的因素任务任务1 1任务任务1 14）混凝土的弹性模量）混凝土的弹性模量ccccep01原点切线模量（弹性模量）原点切线模量（弹性模量）：拉压相同ecctgE/0变形模量（割线模量、弹塑性模量）变形模量（割线模量、弹塑性模量）ccctgE/1

10、切线模量切线模量cccddtgE cccecEEE受压时，为0.41.0；受拉破坏时，为1.0任务任务1 12、混凝土的收缩、混凝土的收缩结硬过程中混凝土体积缩小的性质结硬过程中混凝土体积缩小的性质 水泥品种：等级越高，收缩越大水泥品种：等级越高，收缩越大水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收缩越大水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收缩越大骨料：骨料越硬，收缩越小骨料：骨料越硬，收缩越小养护条件、制作方法、使用环境、体积与表面积的比养护条件、制作方法、使用环境、体积与表面积的比值等值等任务任务1 1混凝土的变形练习1.小王在施工时，发现在第小王在施工时，发现在第7天后加载与第天后加载与第28

11、天后加载天后加载的梁的变形不是一样，请问是什么原因造成的？（的梁的变形不是一样，请问是什么原因造成的？（ ）哪根梁变形大些？哪根梁变形大些？ A.A.砼收缩砼收缩 B.B.砼膨胀砼膨胀 C.C.砼徐变砼徐变 D.D.疲劳破坏疲劳破坏2.2.砼的收缩是在（砼的收缩是在（ ）中结硬过程发生的，砼的膨胀又）中结硬过程发生的，砼的膨胀又是在（是在（ ）中结硬过程发生的。）中结硬过程发生的。 A.A.空气空气 B.B.水水3.3.砼徐变与收缩变形影响一致的因素有哪些？砼徐变与收缩变形影响一致的因素有哪些？ A.A.水泥用量水泥用量 B.B.应力的大小应力的大小 C.C.养护条件养护条件 D.D.水泥品种

12、水泥品种 E.E.骨料选择骨料选择 F.F.使用环境使用环境任务任务1 1任务任务2：钢筋的选择：钢筋的选择 一、一、 钢筋的种类钢筋的种类 目前我国钢筋砼结构及预应力砼结构中采用的钢筋按生产加目前我国钢筋砼结构及预应力砼结构中采用的钢筋按生产加工工艺的不同，可分为热轧钢筋，钢丝，钢绞线和热处理钢工工艺的不同，可分为热轧钢筋，钢丝，钢绞线和热处理钢筋等。筋等。提问：在钢筋砼结构中使用的钢筋为哪种？在预应力砼结构提问：在钢筋砼结构中使用的钢筋为哪种？在预应力砼结构中使用的钢筋为哪种？中使用的钢筋为哪种？ 钢筋砼结构中使用的钢筋，按外形可分为光面钢筋（圆钢）钢筋砼结构中使用的钢筋，按外形可分为光面

13、钢筋（圆钢）和变形钢筋（带肋钢筋，如人字纹、螺旋纹、月牙纹等）两和变形钢筋（带肋钢筋，如人字纹、螺旋纹、月牙纹等）两类。类。 供货形式分为：盘圆和条状供货供货形式分为：盘圆和条状供货低合金钢热轧带肋钢筋低合金钢热轧带肋钢筋低碳钢热轧圆盘条低碳钢热轧圆盘条变形钢筋图片（带肋钢筋，如人字纹、螺旋纹、月牙纹等）任务任务2 2预应力钢筋优先采用钢丝、预应力螺纹钢和钢绞线。预应力钢筋优先采用钢丝、预应力螺纹钢和钢绞线。预应力钢丝外形有预应力钢丝外形有光面光面、螺旋肋螺旋肋、三面刻痕三面刻痕三种。三种。 三面刻痕钢丝外形图三面刻痕钢丝外形图预应力螺旋肋钢丝外形图预应力螺旋肋钢丝外形图任务任务2 2二、钢筋

14、的力学性能二、钢筋的力学性能有明显屈服点的钢材：有明显屈服点的钢材：常称为软钢，如热轧钢常称为软钢，如热轧钢筋筋由于到达由于到达 y y后构件产生后构件产生较大变形，故把它取为计较大变形，故把它取为计算构件的强度标准；到达算构件的强度标准；到达 u u时构件开始断裂破坏，时构件开始断裂破坏，故以故以 u u作为材料的强度储作为材料的强度储备。备。 yu任务任务2 2无明显屈服点的钢材：无明显屈服点的钢材：亦称硬钢，工程中的高强亦称硬钢，工程中的高强钢材（如热处理钢筋，钢钢材（如热处理钢筋，钢丝，钢绞线）均属于此种丝，钢绞线）均属于此种钢材钢材 对于无明显屈服点的钢材，对于无明显屈服点的钢材，以

15、残余变形为以残余变形为0.2%0.2%时的应力时的应力作为名义屈服点，其值约为作为名义屈服点，其值约为极限强度的极限强度的85%85% yu任务任务2 2塑性性能塑性性能 冷弯性能冷弯性能 断裂前试件的永久变形与原标定长断裂前试件的永久变形与原标定长度的百分比称为伸长率，它是衡量度的百分比称为伸长率，它是衡量钢材塑性的重要指标。钢材塑性的重要指标。 冷弯性能由冷弯试验来确定，试验冷弯性能由冷弯试验来确定，试验时按照规定的弯心直径在试验机上时按照规定的弯心直径在试验机上用冲头加压，使试件弯成用冲头加压，使试件弯成180180，如试件外表面不出现裂纹和分层，如试件外表面不出现裂纹和分层，即为合格。

16、即为合格。 冷弯试验冷弯试验伸长率测试仪伸长率测试仪 任务任务2 2钢筋的冷加工1.1.冷拉冷拉：将有屈服点的钢筋在常温下进行拉伸。只能提高钢筋的抗拉强度，故不宜作受压钢筋。2.2.冷拔冷拔：用强力将热轧钢筋拔过比其直径小的硬质合金锥形拔丝孔。可同时提高钢筋的抗拉强度和抗压强度。3.3.冷轧冷轧：冷轧钢筋是用热轧盘条经多道冷轧减径，一道压肋并经消除内应力后形成的一种带有肋纹的钢筋。冷轧带肋钢筋在预应力混凝土构件中，是冷拔低碳钢丝的更新换代产品，在现浇混凝土结构中，则可代换级钢筋，以节约钢材，是同类冷加工钢材中较好的一种。 任务任务2 2三、普通钢筋的强度标准值三、普通钢筋的强度标准值任务任务2

17、 2普通热轧钢筋HRB335HRB400HRB500细晶粒热轧钢筋HRBF335HRBF400HRBF500热轧光圆钢筋HPB300任务任务2 2四、砼结构对钢筋性能的要求四、砼结构对钢筋性能的要求用于混凝土结构的用于混凝土结构的普通钢筋普通钢筋，应具有较高的，应具有较高的强度强度和良好的和良好的塑性塑性，便于，便于加工加工和和焊接焊接，并应与混凝土间具有足够，并应与混凝土间具有足够粘接力粘接力。 小结1.掌握砼的三种强度及其用途：立方体抗压强度，轴心抗压强度，轴心抗拉强度。2.了解砼的变形中的徐变及收缩的特点与影响因素。3.了解砼的设计指标4.掌握砼耐久性的两个影响因素5.掌握钢筋的种类，级

18、别，符号及用途。6.了解钢筋的设计指标任务任务2 2任务任务3：混凝土与钢筋的共同工作：混凝土与钢筋的共同工作一、粘结的作用及产生原因一、粘结的作用及产生原因：钢筋与混凝土接触面单位截面面积钢筋与混凝土接触面单位截面面积上的剪应力。上的剪应力。 钢筋与混凝土的粘结力由三部分组成：一是钢钢筋与混凝土的粘结力由三部分组成：一是钢筋与混凝土接触布的化学吸附作用力，也称为筋与混凝土接触布的化学吸附作用力，也称为胶结力胶结力；二是混凝土收缩将混凝土紧紧握裹而；二是混凝土收缩将混凝土紧紧握裹而产生的产生的摩阻力摩阻力；三是钢筋表面凹凸不平与混凝；三是钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合力，简称为土之

19、间产生的机械咬合力，简称为咬合力咬合力。 光面钢筋的粘结力以摩阻力为主，变形钢筋以光面钢筋的粘结力以摩阻力为主，变形钢筋以机械咬合力为主。机械咬合力为主。任务任务3 3二、粘结强度及影响因素二、粘结强度及影响因素 粘结强度通常采用拔出试验来测定。粘结强度通常采用拔出试验来测定。 为保证钢筋受力后有可靠的粘结，不产生滑移，为保证钢筋受力后有可靠的粘结，不产生滑移，钢筋在混凝土中应有足够的锚固长度，即保证有钢筋在混凝土中应有足够的锚固长度，即保证有足够长度来传递钢筋的粘结应力。足够长度来传递钢筋的粘结应力。 粘结强度的影响因素粘结强度的影响因素： 1.混凝土强度混凝土强度 2.钢筋表面形状钢筋表面

20、形状 3.混凝土的保护层厚度和钢筋的净距混凝土的保护层厚度和钢筋的净距 . 4.浇筑混凝土时钢筋所处的位置浇筑混凝土时钢筋所处的位置 . 5.横向压力横向压力 6.横向钢筋横向钢筋 任务任务3 3三、保证钢筋与混凝土粘结的措施三、保证钢筋与混凝土粘结的措施 1 1、保证足够的混凝土保证足够的混凝土保护层厚度保护层厚度和和钢筋间距钢筋间距，保证受力钢筋有足够的保证受力钢筋有足够的锚固长度锚固长度。 2 2、光面钢筋端部设置光面钢筋端部设置弯钩弯钩。 3 3、绑扎钢筋的接头保证足够的绑扎钢筋的接头保证足够的搭接长度搭接长度，并并且在搭接范围内且在搭接范围内加密箍筋加密箍筋等。等。 任务任务3 3

21、1、钢筋的锚固长度、钢筋的锚固长度 1）锚固长度的计算）锚固长度的计算dfflabty普通受拉钢筋的普通受拉钢筋的基本锚固长度基本锚固长度llabab计算式：计算式： 锚固钢筋的外形系数锚固钢筋的外形系数 钢筋钢筋类型类型光面光面钢筋钢筋带肋带肋钢筋钢筋刻痕刻痕钢丝钢丝螺旋肋螺旋肋钢丝钢丝三股三股钢绞线钢绞线七股七股钢绞线钢绞线 0.160.160.140.140.190.190.130.130.160.160.170.17任务任务3 32 2、锚固长度的修正：、锚固长度的修正：按前式计算得的锚固长度，应按下列规定进行修正，按前式计算得的锚固长度，应按下列规定进行修正，但经修正后的锚固长度不应

22、小于计算值的但经修正后的锚固长度不应小于计算值的0.70.7倍，且不倍，且不应小于应小于250mm250mm：对对HRB335HRB335、HRB400HRB400和和RRB400RRB400级钢筋，当直径级钢筋，当直径大大于于25mm25mm时乘以系数时乘以系数1.11.1，在锚固区的混凝土保护层厚，在锚固区的混凝土保护层厚度度大于钢筋直径的大于钢筋直径的3 3倍且配有箍筋倍且配有箍筋时乘以系数时乘以系数0.80.8；对对HRB335HRB335、HRB400HRB400和和RRB400RRB400级的级的环氧树脂环氧树脂钢筋钢筋乘以系数乘以系数1.251.25；当钢筋在混凝土施工中当钢筋在

23、混凝土施工中易受扰动易受扰动（如滑模施工）时（如滑模施工）时乘以系数乘以系数1.11.1；任务任务3 3平法中板的锚固平法中板的锚固任务任务3 3平法中梁的锚固任务任务3 3锚固图片锚固图片任务任务3 3锚锚固固图图片片任务任务3 3三、机械锚固：三、机械锚固：当当HRB335HRB335、HRB400HRB400和和RRB400RRB400级纵筋末端采用级纵筋末端采用机械锚固措施机械锚固措施时，包括附加锚固端头在内的锚固长度可取乘时，包括附加锚固端头在内的锚固长度可取乘0.70.7的系数。的系数。 钢筋机械锚固的形式及构造要求(a)末端带135弯钩；(b)末端与钢板穿孔塞焊；(c)末端与短钢

24、筋双面贴焊 任务任务3 3 任务任务3 3任务任务3 3任务任务3 3钢筋的锚固长度的计算 1.城建教室内钢筋混凝土现浇板内设钢筋为一级钢，直径为10，砼为C20，试求其锚固长度。 2.城建办公楼钢筋混凝土梁内内设受拉钢筋为二级钢，直径为20，砼为C25，试求其锚固长度。任务任务3 3二、钢筋的搭接长度二、钢筋的搭接长度 1 1、钢筋的连接形式、钢筋的连接形式钢筋的连接形式有钢筋的连接形式有：绑扎搭接绑扎搭接；机械连接机械连接或或焊接焊接。 轴心受拉及小偏心受拉构件的纵轴心受拉及小偏心受拉构件的纵向受力钢筋不得采用绑扎搭接接向受力钢筋不得采用绑扎搭接接头；直径头；直径大于大于28mm28mm的

25、受拉钢筋的受拉钢筋及直径及直径大于大于32mm32mm的受压钢筋的受压钢筋不不宜采用绑扎搭接接头宜采用绑扎搭接接头。焊接后的钢筋接头焊接后的钢筋接头机械连接机械连接任务任务3 32、绑扎连接的构造要求、绑扎连接的构造要求1）接头宜相互错开，位于同一连接区段内的受拉钢筋搭接接头面积百分率：对梁类、板类及墙类构件，不宜大于25%；对于柱类构件，不宜大于50%；确时需要时，梁类构件不应大于50%；板类及墙类构件可根据实际情况放宽。2）搭接接头长度受拉钢筋的搭接长度：ll=la300mm 受压钢筋的搭接长度：0.7ll 200mm 任务任务3 33 3、搭接接头连接区段搭接接头连接区段钢筋绑扎搭接接头

26、连接区段的长度为钢筋绑扎搭接接头连接区段的长度为1.31.3倍搭接长度，凡搭接接头中点倍搭接长度，凡搭接接头中点位于该长度范围内的搭接接头均属同一连接区段位于该长度范围内的搭接接头均属同一连接区段 受拉钢筋搭接处箍筋加密受拉钢筋搭接处箍筋加密 思考：在工地上施工员或监理工思考：在工地上施工员或监理工程师是如何检查程师是如何检查搭接接头连接区段搭接接头连接区段是否满足位于同一连接区段内的是否满足位于同一连接区段内的受拉钢筋搭接接头面积百分率受拉钢筋搭接接头面积百分率任务任务3 3搭接图片任务任务3 3搭接长度计算实例 1.上图中钢筋为直径上图中钢筋为直径10的一级钢筋，混凝土的一级钢筋，混凝土强度等级为强度等级为C