混凝土结构原理材料性能[详细]

1、第2章 混凝土结构用材料的性能,2.1钢筋 2.2混凝土 2.3钢筋与混凝土的粘结,2.1 钢筋（steel reinforcement）,热轧钢筋,冷加工钢筋,钢丝及钢绞线,2.1.1 钢筋的品种(reinforcement types)与性能,第2章 混凝土结构用材料的性能,加工工艺,按化学成分,碳素钢,普通低合金钢,锰系,硅矾系,低碳钢,中碳钢,高碳钢,硅钛系,硅锰系,硅铬系,C0.25%,C=0.25%0.6%,C=0.6%1.4%,有无物理屈服点,有,无,钢 绞 线,热处理钢筋,钢 丝,热轧钢筋,软钢,硬钢,钢筋的分类,第2章 混凝土结构用材料的性能,含C量影响,冷加工钢筋,轧制和加

2、工工艺,HPB300,HRB335,HRB400,RRB400,宜用于预应力混凝土结构,40Si2Mn,48Si2Mn,45Si2Cr,规范未列入，执行相应的行业技术规程。,冷拉钢筋,冷拨钢丝,冷轧带肋钢筋,冷轧扭钢筋,钢筋的分类,热处理钢筋,热轧钢筋,第2章 混凝土结构用材料的性能,外形：光面、变形,钢筋的 -关系 stress-strain relation, 钢筋的强度与变形,第2章 混凝土结构用材料的性能,比例极限,屈服强度,极限强度,fy,fu,e,d,流幅,a,b,c,oa 弹性阶段,a比例极限fp proportional limit,b屈服强度 fy lower yield ，

3、是钢筋强度的设计依据,cd 强化阶段,d极限抗拉强度 fu ultimate tensile strength,de 颈缩阶段,bc 屈服阶段,有明显屈服点的钢筋 -图 （简化图）,第2章 混凝土结构用材料的性能,0.2%, 0.2,无明显屈服点的钢筋 -图, 0.2条件屈服强度 (equivalent yield strength) 残余应变为0.2%所对应的应力 规范取s0.2 =0.85 fu,第2章 混凝土结构用材料的性能,第2章 混凝土结构用材料的性能,屈强比=屈服强度fy/极限强度fu,原应力-应变图,1. 热轧钢筋 hot rolled steel reinforcing bar

4、 HPB300级、HRB335级、HRB400级、RRB400级,HPB,HRB,RRB,强度标准值 fyk（标准值=钢材废品限值，保证率97.73%）, 种类,第2章 混凝土结构用材料的性能,钢筋的直径：d6；6.5；8；8.2；10；12；14；16；18；20；22；25；28；32；36；40；50mm,第2章 混凝土结构用材料的性能,热轧光面钢筋HPB300(级)，多作为钢筋混凝土板和小型构件的受力钢筋以及各种构件的构造钢筋和箍筋。 热轧带肋钢筋HRB335(级) ，多作为大中型钢筋混凝土结构构件的受力钢筋和构造钢筋以及预应力混凝土结构构件中的非预应力钢筋，尺寸较大的构件；也有用级钢

5、筋作箍筋的为增强与混凝土的粘结（Bond），外形制作成月牙肋或等高肋的变形钢筋（Deformed Bar）。 热轧带肋钢筋HRB400 (级)强度较高，用于大中型钢筋混凝土结构和高强混凝土结构构件的受力钢筋。 余热处理钢筋RRB400 级钢筋强度太高，不适宜作为钢筋混凝土构件中的配筋，一般冷拉后作预应力筋。,第2章 混凝土结构用材料的性能,(1)应力应变曲线,热轧钢筋的力学性能,屈强比反映钢筋的强度储备，fy / fu=0.60.7。,强度设计值 fy,s为材料分项系数,第2章 混凝土结构用材料的性能,第1章 材料的物理力学性能,1.1 钢筋的物理力学性能,4 钢筋的应力应变简化模型,（1）理

6、想弹塑性模型,（2）三段线性模型,伸 长率（Percentage of elongation）：钢筋拉断时的应变，是指钢筋试件上标距为10d、5d（d为钢筋的试件直径）或100mm范围内的极限伸长率，记为10、5和100。延伸率大的钢筋，在拉断前有足够预兆，延性较好。含碳量越低的钢筋，屈服台阶越长，延伸率也越大，塑性性能越好。,(2) 塑性性能：,钢筋的塑性指标主要有两个：延伸率和冷弯性能。这两个指标反映了钢筋的塑性性能和变形能力。,第2章 混凝土结构用材料的性能,均匀伸长率gt由非颈缩断口区域标距的残余应变r与恢复的弹性应变e 组成。,均匀伸长率,第2章 混凝土结构用材料的性能,冷弯性能是将

7、钢筋围绕某个规定的直径D（D规定为1d，2d，3d等）的辊轴弯曲成一定的角度（90或180），弯曲后的钢筋应无裂纹或断裂现象。,钢辊的直径越小，弯转角度越大，钢筋的冷弯性能就越好，冷弯是反映钢筋塑性性能的另一项指标，它与延伸率对钢筋塑性的标志是一致的。,第2章 混凝土结构用材料的性能,为检验钢材内在质量和塑性性能的综合指标。,2. 中高强钢丝 （wire）和钢绞线（strand or tendon）： 均用于预应力混凝土结构。预应力钢丝是以优质高碳钢盘条经等温淬火再拉拔而成的钢丝。中强钢丝的强度为8001200MPa，高强钢丝、钢绞线的为 1470 1860MPa；,冷拉低碳钢丝 b,碳素钢丝

8、 s,刻痕钢丝 k,钢绞线 j,第2章 混凝土结构用材料的性能,钢绞线是用一种稍粗的直钢丝为中心，其余钢丝围绕其进行螺旋状绞合，再经低温回火处理，有2股、3股、7股等，常用的是3股、7股钢绞线。,刻痕钢丝,螺旋肋钢丝,绳状钢绞线,钢丝的直径39mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三种。,第2章 混凝土结构用材料的性能,硬钢的应力应变曲线,d 极限抗拉强度,e 极限应变,条件屈服强度：,取残余应变为0.2%所对应的应力作为无明显流幅钢筋的强度限值，通常称为条件屈服强度。,目的：改变钢材内部结构，提高强度，节约钢筋。但经冷加工后，钢筋的延伸率降低。,4. 冷加工钢筋 是指在常温下采用冷加工工艺对热轧钢筋

9、进行加工得到的钢筋。,方法：冷拉、冷拔、冷轧、冷轧扭。,3. 热处理钢筋 （heat treatment） ： 是将级钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处理，使强度得到较大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于预应力混凝土结构。,第2章 混凝土结构用材料的性能,o,冷拉控制应力,(N/mm2),冷拉率,o,a,b,c,c,d,d,冷拉无时效,冷拉经时效,冷拉钢筋由热轧钢筋在常温下经机械拉伸而成，冷拉应力值应超过钢筋的屈服强度。钢筋经冷拉后，抗拉屈服强度提高，但塑性降低，这种现象称为冷拉强化。冷拉后，经过一段时间钢筋的屈服点比原来的屈服点有所提高，这种现象称为时效硬化。,冷拉,第2章 混凝土结构用材

10、料的性能,冷拔钢丝是将钢筋用强力拔过比它本身直径还小的硬质合金拔丝模而成的钢丝。分为甲级和乙级两个级别。,可提高钢筋的抗拉强度和抗压强度，但塑性降低很多，冷拔低碳钢丝的延性较差，且表面光滑，与混凝土粘结性差。,冷拔,第2章 混凝土结构用材料的性能,冷轧带肋钢筋是以普通低碳钢、优质碳素钢或低合金钢热轧圆盘条为母材，在表面冷轧成具有三面或两面月牙形横肋的钢筋，分为五个级别（CRB550、CRB650、CRB800、CRB970和CRB1170），极限强度与冷拔低碳钢丝相近，但伸长率比冷拔低碳钢丝有明显提高。,冷轧带肋钢筋,冷轧扭钢筋,冷轧扭钢筋是以热轧光面钢筋 HPB235为原材料，在常温下按规定

11、的工艺参数，经钢筋冷轧扭机一次加工，轧扁扭曲呈连续螺旋状的冷强化钢筋，有矩形、菱形和螺旋肋几种。,第2章 混凝土结构用材料的性能,2.1.2 混凝土结构对钢筋性能的要求,2.塑性：要求钢筋混凝土结构承载能力极限状态为具 有明显预兆的塑性破坏。,伸长率,冷弯要求,3.可焊性：焊接后不应产生裂纹及过大的变形，以保证焊接接头性能良好。,1.强度：强度是钢筋质量的重要目标。 屈服强度、抗拉强度、强屈比。,4.与混凝土具有良好的粘结,第2章 混凝土结构用材料的性能,微观结构,亚微观结构,宏观结构,水泥石结构,水泥砂浆结构,砂浆粗骨料体系,混凝土组成结构,1.水泥凝胶 2.晶体骨架 3.未水化完的水泥颗粒

12、 4.凝胶孔,1.水泥石为基相 2.砂子为分散相,水泥看作是基相，粗骨料分布在砂浆中，砂浆与粗骨料的结合面是薄弱面。,由水泥、砂子和石子三种材料及水按 一定配合比拌合，经过凝固硬化后做成的人工石材,2.2 混凝土（concrete）,第2章 混凝土结构用材料的性能,混凝土受压破坏机理可概括为：随着应力的增大，沿粗骨料界面和砂浆内部的微裂缝逐渐延伸和扩展，导致砂浆的损伤不断积累；裂缝贯通后，混凝土的连续性遭到破坏，逐渐丧失其承载力，破坏的实质是由连续材料逐步变成不连续材料的过程。,第2章 混凝土结构用材料的性能,常用等级：C15，C20， C25，C30， C35， C40，C45，C50， C

13、55， C60，C65 ，C70， C75， C80,依此确定我国混凝土强度等级：,用标准制作方式制成的150mm150mm150mm的立方体试块，在203的温度和相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28天，用标准试验方法测得具有95保证率的抗压强度。,fcuk=f -1.645f,2.2.1 混凝土的强度 1. 抗压强度, 立方体抗压强度 fcuk,第2章 混凝土结构用材料的性能,影响立方体抗压强度的因素： 内因：如强度与水泥标号、骨料品种、配合比等 外因：试验方法（箍套）、加荷速率、龄期、温度、湿度、试件尺寸。,尺寸的影响： fcu(150) = 0.95 fcu(100) fcu(150

14、) = 1.05 fcu(200),“箍套”作用,不涂润滑剂,涂润滑剂,第2章 混凝土结构用材料的性能,未采取减摩措施,采取减摩措施后,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 混凝土,2、轴心抗压强度fc,（1）轴心抗压强度的概念：也称棱柱体抗压强度（用符号fc表示），是用高宽比为24的棱柱体试件测得的抗压强度，我国标准以150150300mm的棱柱体试件为标准试件，也常用150150450的棱柱体试件。 （2）棱柱体抗压强度和立方体抗压强度的换算关系,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 混凝土,二、混凝土破坏机理,fc fcu ?,混凝土的破坏机理,A点以

15、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。A点应力随混凝土强度的提高而增加，对普通强度混凝土sA约为 (0.30.4)fc ，对高强混凝土sA可达(0.50.7)fc,到达B点以后，混凝土产生部分塑性变形，应力应变逐渐偏离直线。B点时的裂缝发展已不稳定，试件的横向变形突然增大，常取sB作为混凝土的长期抗压强度 ；普通强度混凝土sB约为0.8 fc ，高强混凝土sB可达0.95 fc,到达C点时，内部微裂缝连通形成破坏面，试件承载力开始减小而进入下降段。B点时的应力称为峰值应力，即为混凝土棱柱体抗压强度；相应的纵向压应变称为峰值应变，约为0.002。继续发展至D点时

16、，破坏面初步形成。,E点以后，纵向裂缝形成一个斜向的破坏面，此破坏面在正应力和剪应力的作用下形成破坏带。此时试件的强度由破坏面上骨料间的摩阻力提供。随着应变进一步发展，摩阻力不断下降，试件的残余强度约为0.10.4 fc,由上述混凝土的破坏机理可知，微裂缝的发展导致横向变形的增大。对横向变形加以约束，就可以限制微裂缝的发展，从而可提高混凝土的抗压强度。,约束混凝土可以提高混凝土的强度，但更值得注意的是可以提高混凝土的变形能力，这一点对于抗震结构非常重要。,2020/10/14,轴心抗拉强度ft,混凝土抗拉强度ft,劈裂强度fts Splitting Strength,实验表明：ftfts,轴心

17、抗拉强度标准值,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 混凝土,普通混凝土力学性能试验方法标准选用简支梁进行试验，采用三分点对称加载。,抗折强度,第2章 混凝土结构用材料的性能,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,3、混凝土强度的标准值,（1）规范规定材料强度的标准值 fk 应具有不小于95%的保证率,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 混凝土,例 已知fcu,m=30MPa, d =0.14，求fcu,k和fck fcu,k=fcu,m(1-1.645d) =23.09MPa fc,m=0.76fcu,m fck=fcu,m(1-1.645d)0.881.0 =0.76fcu,m (1-1.

18、645d) 0.88 1.0 =15.44MPa, 混凝土的双向受力强度,1、2 （压压） 强度增加,1、2 （拉压） 强度降低,1、2 （拉拉）单向受拉强度基本不变,3. 混凝土在复合应力作用下的强度,双轴受力试验一般采用正方形试件，试验时沿板平面内的两对应边分别作用法向应力1和 2，沿板厚方向的法向应力 3=0，板处于平面应力状态。,由于同时拉压时，增加了试件另一方向的受拉变形，加速了内部微裂缝的发展，使混凝土强度降低。混凝土的强度均低于单轴受力（拉或压）强度。,第2章 混凝土结构用材料的性能,0,第2章 混凝土结构用材料的性能,双轴受力强度,在有剪应力作用时，混凝土的抗压强度将低于单向抗

19、压强度。, 混凝土在法向应力和切应力作用下的复合强度,在剪压应力状态下，压应力达到0.6fc前，混凝土的抗剪强度随压应力增大而提高，超过0.6fc后，抗剪强度随压应力增大反而减小，当压应力达到混凝土轴心抗压强度时，抗剪强度为零。,在剪拉应力状态下，随着拉应力绝对值的增加，混凝土抗剪强度降低，当拉应力约为0.1fc时，混凝土受拉开裂，抗剪强度降低为零。,第2章 混凝土结构用材料的性能, 混凝土的三向受压强度,工程应用：约束混凝土,钢管砼,密配螺旋箍筋,三向受压时，混凝土的抗压强度和极限变形都有较大提高。,第2章 混凝土结构用材料的性能,工程应用钢管砼、密配螺旋箍筋,纵向钢筋,螺旋箍筋,工程应用钢

20、管混凝土、密配螺旋箍筋,第2章 混凝土结构用材料的性能,2.2.2 混凝土的变形,混凝土的变形分为两类：混凝土的受力变形和非受力变形,一. 混凝土的受力变形,1. 受压混凝土一次短期加荷的- 曲线,试件：棱柱体,2020/10/14,混凝土单调短期加载下的变形性能Stress- strain Relationship 分析混凝土构件应力、建立承载力和变形计算理论的必要依据，也是利用计算机进行非线性分析的基础。,试件为棱柱体或圆柱体,2020/10/14,A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。A点应力随混凝土强度的提高而增加，对普通强度混凝土sA约为 (0

21、.30.4)fc ，对高强混凝土sA可达(0.50.7)fc,cu,轴心受压混凝土的应力应变曲线,2020/10/14,到达B点以后，混凝土产生部分塑性变形，应力应变逐渐偏离直线。B点时的裂缝发展已不稳定，试件的横向变形突然增大，常取sB作为混凝土的长期抗压强度 ；普通强度混凝土sB约为0.8 fc ，高强混凝土sB可达0.95 fc,cu,轴心受压混凝土的应力应变曲线,2020/10/14,到达C点时，内部微裂缝连通形成破坏面，试件承载力开始减小而进入下降段。C点时的应力称为峰值应力，即为混凝土棱柱体抗压强度；相应的纵向压应变称为峰值应变，约为0.002。继续发展至D点时，破坏面初步形成。,

22、(fc,0),cu,F,O,e 0,fc,轴心受压混凝土的应力应变曲线,2020/10/14,E点以后，纵向裂缝形成一个斜向的破坏面，此破坏面在正应力和剪应力的作用下形成破坏带。此时试件的强度由破坏面上骨料间的摩阻力提供。随着应变进一步发展，摩阻力不断下降，试件的残余强度约为0.10.4 fc,（拐点）,（收敛点）,轴心受压混凝土的应力应变曲线,2020/10/14,轴心受压混凝土的应力应变曲线,1.三个特征值 峰值应力 fc 峰值应变0 极限压应变cu 2. 混凝土是一种弹塑性材料 3.曲线上升段高低反映混凝土强度大小，下降段陡缓反映混凝土变形能力的大小,(fc,0),cu,第二章 钢筋和混

23、凝土的材料性能,2.1 混凝土,（3）不同强度等级混凝土的应力-应变曲线,强度越高，峰值应变越大，极限应变越小，下降段越陡峭 延性越差 强度越低，峰值应变越小，极限应变越大，下降段越平缓延性越好,2.1 混凝土,混凝土弹性模量的测定与计算,建规,割线模量。棱柱体试件。受压： 受拉：Ec=0.5 Ec,泊松比是指一次短期加载(受压)时试件的横向应变与纵向应变之比。,混凝土的泊松比c,混凝土的切变模量,当压应力较小时，约为0.150.18；接近破坏时，可达0.5以上。规范取c =0.2。,c =0.2,第2章 混凝土结构用材料的性能,4. 受拉混凝土的变形,当拉应力0.5 ft *时，应力应变关系

24、接近于直线； 当约为0.8 ft*时，反映受拉时塑性变形的发展。 试件断裂时的极限拉应变一般取t=1.510-4 。,第2章 混凝土结构用材料的性能,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 混凝土,（1）徐变的概念,2、荷载长期作用下混凝土的变形性能徐变,混凝土在荷载的长期作用下，其应变或变形随时间增长的现象称为徐变。,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,应变与时间的关系曲线 （t0 时刻加载， t 时刻卸载）, 特点： 开始快、以后慢；半年完成大部分、一年稳定、三年终止,（3）徐变与时间的关系,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 混凝土,不利影响： 徐变会使结构（或构件）的变形增大（如挠度）

25、 ； 引起预应力损失； 在长期高应力作用下，甚至会导致破坏。 有利影响： 有利于结构构件产生内（应）力重分布，降低结构的受力； 减小大体积混凝土内的温度应力； 受拉徐变可延缓收缩裂缝的出现。,（4）徐变对结构的影响,在混凝土的组成成分中，水灰比愈大，水泥水化后残余的游离水愈多，徐变也愈大；水泥用量愈多，凝胶体在混凝土中所占比重也愈大，徐变也愈大；骨料愈坚硬，弹性模量愈大以及骨料所占体积比愈大，则由凝胶体流动后传给骨料压力所引起的变形也愈小，徐变也愈小。,1) 材料组成,影响徐变的因素：,养护环境湿度愈大，温度愈高，则水泥水化作用愈充分，徐变就愈小，混凝土在使用期间处于高温、干燥条件下所产生的徐

26、变比低温、潮湿时明显增大。此外，由于混凝土中水分的挥发逸散与构件的体积与表面积之比有关，因而构件尺寸愈大，表面积相对愈小，徐变就愈小。,2) 外部环境,第2章 混凝土结构用材料的性能,当0.5fc时，徐变与应力成正比，为线性徐变。,3) 应力大小,当=(0.50.8)fc时，徐变的增长速度比应力的增长速度快，为非线性徐变。,当0.8fc时，混凝土内部的微裂缝进入非稳态发展，导致混凝土破坏。取=0.8fc作为混凝土的长期抗压强度。初应力越大，徐变也越大。,第2章 混凝土结构用材料的性能,加载时混凝土的龄期越长，徐变越小。,为了减少徐变，应避免过早地给结构施加长期荷载，例如在施工期内避免过早地撤除

27、构件的模板支柱等，也可以采取加快混凝土硬结的措施来减小龄期对徐变的影响。,4) 龄期影响,第2章 混凝土结构用材料的性能,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 混凝土,混凝土在空气中硬化时体积会缩小，这种现象称为混凝土的收缩。（收缩是混凝土在不受外力情况下由于体积变化而产生的变形。）,4、混凝土的收缩,物理方面：干燥失水。 化学方面：混凝土的碳化（凝胶体中的Ca(OH)2 CaCO3）。,（2）引起收缩的原因,（1）收缩的概念,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 混凝土,当收缩受到约束（如支座、内部钢筋）时，将使混凝土中产生拉应力，甚至引起混凝土的开裂。 混凝土收缩会使预应力混凝土构件产

28、生预应力损失。,（3）收缩对结构的影响,图a) 钢筋混凝土构件的收缩裂缝,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 混凝土,早期发展快，两周可完成全部收缩的25%，一个月可完成50%；以后发展逐渐减慢，整个收缩过程可延续两年以上。 一般情况下，最终收缩应变值约为(25)10-4混凝土开裂应变为(0.52.7)10-4,（4）收缩与时间的关系,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 混凝土,水泥的强度等级高、用量多、水灰比大，收缩就大； 骨料弹性模量高、级配好，收缩就小； 养护时的湿度大、温度高，收缩就小； 使用时的湿度大、温度低，收缩就小； 构件体表比大，收缩就小； 混凝土越密实，收缩越小；,（

29、5）影响收缩的因素,第二章 钢筋和混凝土的材料性能,2.1 混凝土,但混凝土的膨胀值一般较小，对结构的影响也较小，所以经常不予考虑。,（7）膨胀对结构的影响,2.2.3 混凝土的选用原则,建筑工程中，钢筋混凝土构件的混凝土强度等级不应低于C20 当采用HRB400级钢筋时，不宜低于C25 当采用HRB400和RRB400级钢筋以及承受重复荷载的构件，不得低于C30 预应力混凝土结构不应低于C30 采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，不宜低于C40,第2章 混凝土结构用材料的性能,第二章 材料的力学性能,2.3钢筋与混凝土的粘结,受力性能同素混凝土梁,2.3 钢筋与混凝土的粘结 一、粘结

30、的概念,第二章 材料的力学性能,2.3钢筋与混凝土的粘结,第二章 材料的力学性能,2.3钢筋与混凝土的粘结,有粘结梁受荷前,通过粘结可实现钢筋与混凝土之间的应力传递，保证两种材料结合在一起共同工作。,第二章 材料的力学性能,2.3钢筋与混凝土的粘结,三、两类粘结 1、锚固粘结,二、粘结的作用,2、局部粘结,第二章 材料的力学性能,2.3钢筋与混凝土的粘结,2.3 钢筋与混凝土的粘结,钢筋与混凝土之间的粘结是这两种材料共同工作的保证，使之能共同承受外力、共同变形、抵抗相互之间的滑移。,产生钢筋和混凝土粘结力的主要原因：, 混凝土收缩将钢筋紧紧握固而产生的摩擦力；, 混凝土颗料的化学作用产生的混凝

31、土与钢筋之间的胶合力；, 钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的局部粘结应力；, 钢筋端部在混凝土内的锚固作用。,第2章 混凝土结构用材料的性能,2.3.1 粘结力的定义,若钢筋和混凝土有相对变形（滑移），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，这种力称为钢筋与混凝土的粘结力。,是指相邻两个开裂截面之间产生的钢筋拉力，通过裂缝两侧的粘结应力部分地向混凝土传递，使未开裂的混凝土受拉。, 裂缝之间局部粘结应力,粘结应力,局部粘结应力,锚固粘结应力,第2章 混凝土结构用材料的性能,是指钢筋伸入支座或支座负弯矩钢筋在跨间截断时，必须具有足够的锚固长度，通过锚固长度积累的粘结力。,按钢筋所

32、处部位和所起作用不同受压、受拉、支座、节点及钢筋截断时，锚固长度各异。, 钢筋端部的锚固粘结应力,第2章 混凝土结构用材料的性能,l,T,d,max,以锚固粘结应力为例：,锚固设计的基本原则是必须保证足够的锚固粘结强度以使钢筋强度得以充分利用，即,第2章 混凝土结构用材料的性能,2.3.2 粘结力的组成 1. 粘结力的组成 化学胶结力 混凝土凝结时，由于水泥的水化作用在钢筋与混凝土接触面上产生的化学吸附作用力；来源于浇筑时水泥浆体向钢筋表面氧化层的渗透和养护过程中水泥晶体的生长和硬化。取决于水泥的性质和钢筋表面的粗糙程度。这种力一般很小，只在钢筋和混凝土界面存在，当接触面发生相对滑移时就消失，

33、仅在局部无滑移区内起作用。,第2章 混凝土结构用材料的性能, 摩擦力,混凝土收缩后将钢筋紧紧地握裹住，当钢筋和混凝土产生相对滑移时，在钢筋和混凝土界面上将产生摩擦力。它取决于混凝土发生收缩、荷载和反力等对钢筋的径向压应力、钢筋和混凝土之间的粗糙程度等。钢筋和混凝土之间的挤压力越大、接触面越粗糙，则摩擦力越大。,第2章 混凝土结构用材料的性能,钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合作用而产生的力，即混凝土对钢筋表面斜向压力的纵向分力，取决于混凝土的抗剪强度。, 机械咬合力,变形钢筋的横肋会产生这种咬合力，它的咬合作用往往很大，是变形钢筋粘结力的主要来源。, 钢筋端部的锚固力,采取锚固措施后所造成

34、的机械锚固力。,第2章 混凝土结构用材料的性能,2. 光面钢筋的粘结性能,光面钢筋的粘结力以化学胶结力和摩擦力为主。,钢筋与混凝土的粘结强度通常采用拔出试验来测定。设拔出力为F，则以粘结破坏（钢筋拔出或混凝土劈裂）时钢筋与混凝土截面上的最大平均粘结应力作为粘结强度。,第2章 混凝土结构用材料的性能,3. 变形钢筋的粘结性能,粘结强度仍由化学胶结力、摩擦力和钢筋表面凹凸不平的机械咬合力组成，但主要是钢筋表面突出肋与混凝土之间的机械咬合力。变形钢筋和光圆钢筋的主要区别是钢筋表面具有不同形状的横肋或斜肋。,变形钢筋外围混凝土的内裂缝,第2章 混凝土结构用材料的性能,2 影响粘结强度的主要因素,（1）

35、 混凝土强度：混凝土强度等级高、粘结强度大；且与 ft 成正比。 （2） 钢筋的外形特征:变形钢筋的粘结强度大于光面钢筋的粘结强度。 （3） 保护层厚度和钢筋净间距：相对保护层厚度c/d 越大，粘结强度越高。钢筋净距s与钢筋直径d 的比值s/d 越大，粘结强度也越高。,第二章 材料的力学性能,2.3钢筋与混凝土的粘结,第二章 材料的力学性能,2.3钢筋与混凝土的粘结,（4） 横向配筋：限制了径向裂缝的发展，使粘结强度得到提高。, 存在侧压力可提高粘结强度； 受反复荷载作用的钢筋，肋前后的混凝土均会被挤碎，导致咬合作用降低。,（5） 受力情况,1、保证粘结的构造措施,第二章 材料的力学性能,2.4 钢筋的锚固与搭接,2.4一般构