第一章钢筋混凝土材料的物理力学性能

1、第一章 钢筋混凝土材料的物理力学性能,1. 掌握混凝土的各项力学指标及一次单轴短期加载的变形性能。 2.了解混凝土的弹性模量、变形模量、混凝土的 收缩和徐变。,第 一 讲,教学目标：,重 点,1. 混凝土的强度指标； 2. 混凝土的变形；,难 点,1. 混凝土的强度指标； 2. 混凝土的变形。,1.1 混凝土的物理力学性能,一、 混凝土的强度 1.混凝土的立方体抗压强度及强度等级 （1）混凝土的立方体抗压强度 规范规定：混凝土强度按立方体抗压强度标准值确定。 确定方法：用边长为150mm的标准立方体试件，在标准养护条件下（温度203，相对湿度大于90%）养护28天后，按照标准试验方法（试件的承

2、压面不涂润滑剂，加荷速度约每秒0.30.8N/mm2）测得的具有95%保证率的抗压强度，作为混凝土的立方体抗压强度标准值，用符号 表示。,立方体抗压强度fcu,我国规范的方法：不涂润滑剂,压力试件裂缝发展扩张整个体系解体，丧失承载力,另影响强度的因素还有：龄期、加载速率、试块尺寸等,强度指标的确定,强度,随机变量,根据统计资料，运用数理统计方法确定的具有一定保证率（95%）的统计特征值： 强度标准值=强度平均值-1.645标准差,标准试块：150150 150,非标准试块：100100 100 换算系数 0.95 200200 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

3、标，我国规范混凝土的强度等级有： C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80,表示混凝土Concrete,立方体抗压强度,立方体抗压强度fcu,结构混凝土强度等级的要求： 钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于15；当采用HRB335级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于 20；当采用HRB400和RRB400级钢筋以及承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不得低于20。预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于30；当采用钢丝、钢绞线、热处理钢筋作为预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于40。,2 混凝土轴心抗压强度 采用与立方体试件相同

4、制作条件、尺寸为150150300mm或者150150450mm棱柱体试件测得的抗压强度作为混凝土的轴心抗压强度标准值，用符号 表示，混凝土的轴心抗压强度标准值按下式计算：,（2.2.1）,式中 棱柱强度与立方强度之比，对C50及以下取 =0.76，对C80取 =0.82，中间按线形规律变化；,考虑C40以上混凝土脆性的折减系数，对C40取 =1.0，对C80取 =0.87，中间按线形规律变化。,棱柱体抗压强度fc,标准试块：150150 300,非标准试块：100100 300 换算系数 0.95 200200 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

5、压强度，且有：fc=0.76fcu (试验结果) 考虑到构件和试件的区别，取fc=0.67fcu,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,混凝土的抗拉强度可采用尺寸为100100500mm的柱体试件进行直接轴心受拉试验，但其准确性较差。故国内外多采用圆柱体或立方体的劈裂试验来间接测定。 混凝土轴心抗拉强度标准值按下式计算：,3. 轴心抗拉强度,直接受拉试验ft,试验结果：ft=0.395fcu 0.55 考虑到构件和试件的区别，尺寸效应，加荷速度等的影响，取ft=0.348fcu 0.55,劈裂试验fts,我国

6、根据100mm立方体的劈裂与抗压试验结果有： fts=0.19fcu 3/4,二、混凝土的变形 混凝土的变形有两类：一类是受力变形；另一类是体积变形，包括收缩、膨胀和温度、湿度变化引起的变形。,单轴受压时的应力-应变关系,1.混凝土单轴受压时的应力-应变曲线,单轴受压时的应力-应变关系的数学模型,美国Hognestad模型,德国Rsch模型,单轴受压时的应力-应变关系的数学模型-中国规范,弹性模量：是反映弹性材料应力与应变之间的一个重要物理量，表达式.,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,受压时，为0.41.0； 受拉破坏时，为1.0,2.混凝土的弹

7、性模量、变形模量,混凝土的弹性模量的试验方法（150150 300标准试件）,510次,3混凝土的徐变,长期荷载作用下混凝土的变形性能-徐变,c0.5fc，线性徐变,c0.8fc，非线性徐变,长期荷载作用下混凝土的变形性能-影响徐变的因素,应力： c0.8fc，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,水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大,骨料越硬，徐变越小,环境影响：养护条件越好，周围环境的湿度越大，构件加载前混凝土的强度愈高，水泥用量愈少，混凝土越密实，集料含量越大，集料刚度越大，则徐变越小。,4 混凝土的收缩和膨胀 在空气中凝结硬化过程中混凝土体积缩小的性质。在水中结硬时，体积会膨胀。,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,骨料：骨料越硬，收缩越小,养护条件、制作方法、使用环境、体积与表面积的比值等,收缩对混凝土结构的影响,收缩： 钢筋受压， 混凝土受拉,对结构构件的不利影响：当构件受到约束时，混