第一章钢筋混凝土材料的物理力学性能课件.ppt

1、第一章第一章 钢筋混凝土材料的物理力学性能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。加载的变形性能。2.了解混凝土的弹性模量、变形模量、混凝土了解混凝土的弹性模量、变形模量、混凝土的的 收缩和徐变。收缩和徐变。第第 一一 讲讲教学目标：教学目标：重 点1.混凝土的强度指标；混凝土的强度指标；2.混凝土的变形；混凝土的变形；难 点 1.混凝土的强度指标；混凝土的强度指标；2.混凝土的变形。混凝土的变形。1.1 混凝土的物理力学性能一、一、混凝土的强度混凝土的强度1.1.混凝土的立方体抗压强度及强度等级混凝土的立方

2、体抗压强度及强度等级（1 1）混凝土的立方体抗压强度）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。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：确定方法：用边长为用边长为150mm150mm的标准立方体试件，在标准的标准立方体试件，在标准养护条件下（温度养护条件下（温度202033，相对湿度大于，相对湿度大于90%90%）养护）养护2828天后，天后，按照标准试验方法（试件的承压面不涂润滑剂，加荷速度约按照标准试验方法（试件的承压面不涂润滑剂，加荷速度约每秒每秒0.30.30.8N/mm0.8N/mm2 2）测得的具有）测得的具有95%95%保证率的抗压强

3、度，作保证率的抗压强度，作为混凝土的立方体抗压强度标准值，用符号为混凝土的立方体抗压强度标准值，用符号 表示表示。cu kf，立方体抗压强度fcu承压板试块摩擦力不涂润滑剂（箍套作用）涂润滑剂强度大于我国规范的方法：不涂润滑剂压力压力试件试件裂缝裂缝发展发展扩张扩张整个体整个体系解体，丧失承载力系解体，丧失承载力另影响强度的因素另影响强度的因素还有：龄期、加载速还有：龄期、加载速率、试块尺寸等率、试块尺寸等强度指标的确定强度随机变量强度标准值根据统计资料，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：强度标准值强度标准值=强度平均值强度平均值-1.6451.645标准差标准差概率

4、密度材料强度强度平均值强度标准值标准试块：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标，我国规范混凝土的强度等立方体抗压强度是区分混凝土强度等级的指标，我国规范混凝土的强度等级有：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：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钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于151

5、5；当采用；当采用HRB335HRB335级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于2020；当采用；当采用HRB400HRB400和和RRB400RRB400级钢筋以及承受重复荷载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的构件，混凝土强度等级不得低于2020。预应力混凝土。预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于结构的混凝土强度等级不应低于3030；当采用钢丝、钢；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不宜低于4040。2 2 混凝土轴心抗压强度混凝土轴心抗压强度采用与立方体试件

6、相同制作条件、尺寸为采用与立方体试件相同制作条件、尺寸为150150150150300mm300mm或者或者150150150150450mm450mm棱柱体试件测得的抗压强度作为混凝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：表示，混凝土的轴心抗压强度标准值按下式计算：ck12cu,k0.88ff（2.2.1）式中式中 棱柱强度与立方强度之比，对棱柱强度与立方强度之比，对C50及以下取及以下取 =0.76，对，对C80取取 =0.82，中间按线形规律变化；，中间按线形规律变化；111 考虑考虑C40

7、以上混凝土脆性的折减系数，对以上混凝土脆性的折减系数，对C40取取 =1.0，对，对C80取取 =0.87，中间按线形规律变化。，中间按线形规律变化。222ckf棱柱体抗压强度fc承压板试块标准试块：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压强度，且有：于棱柱体抗压强度，且有：fc=0.76fcu(试验结果)考虑到构件和试件的区别，取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

8、体试件（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），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混凝土的抗拉强度可采用尺寸为100100500mm的柱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。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：混凝土轴心抗拉强度标准值按下式计算：245.00.55kcu,kt,)645.11(395.088.0ff3.轴心抗拉强度轴心抗拉强度直接受拉试验ft10

9、0100150150500试验结果：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=0.348fcu 0.55劈裂试验ftsdlFfts2ddftsFFFF我国根据我国根据100mm立方体的立方体的劈裂与抗压试验结果有：劈裂与抗压试验结果有：fts=0.19fcu 3/4二、混凝土的变形二、混凝土的变形 混凝土的变形有两类：一类是受力变形；另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变化引起的变

10、形。(MPa)fco0(10-3)abcd225201510546810混凝土强度提高加载速度减慢单轴受压时的应力-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u=0.00380=0.002ocfcc0.15fc2011cccf0015.01ucccfu=0.00350=0.002ocfcc2011cccf美国Hognestad模型德国Rsch模型单轴受压时的应力单轴受压时的应力-应变关系的数学模型应变关系的数学模型-中国规范中国规范u0ocfccncccf01122),50(6012nnfncu时，取当50

11、10505.0002.0cuf510500033.0cuuf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.ccccep01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）ccctgE/1切线模量cccddtgE cccecEEE受压时，为0.41.0；受拉破坏时，为1.02.混凝土的弹性模量、变形模量混凝土的弹性模量的试验方法（150150 300标准试件）c/fcc0.5510次此线和原点切线基本平行，取其斜率作为Ec2510(/)34.742.2ccuEN mmf3混凝土的徐变长期荷载作用下混凝土的变形性能-徐变0.51.01.52.02

12、.505101520253035(10-3)(月)c0.5fc，线性徐变c0.8fc，非线性徐变creeecrP长期荷载作用下混凝土的变形性能-影响徐变的因素应力：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，徐变越小环境影响：养护条件越好，周围环境的湿度越大，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，混构件加载前混凝土的强度愈高，水泥用

13、量愈少，混凝土越密实，集料含量越大，集料刚度越大，则徐凝土越密实，集料含量越大，集料刚度越大，则徐变越小。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AssAs s收缩：收缩：钢筋受压，混凝土受拉As 对结构构件的不利影响：当构件受到约束时，混凝对结构构件的不利影响：当构件受到约束时，混凝土的收缩就会使构件中产生收缩应力，收缩应力过大，土的收缩就会使构件中产生收缩应力，收缩应力过大，就会使构件产生裂缝，以致影响结构的正常使用；在预就会使构件产生裂缝，以致影响结构的正常使用；在预应力混凝土构件中混凝土收缩将引起钢筋预应力值损失，应力混凝土构件中混凝土收缩将引起钢筋预应力值损失，等等。等等。小小 结：结：1.1.混凝土的强度指标；混凝土的强度指标；2.2.混凝土的变形；混凝土的变形；结束！结束！谢谢大家！谢谢大家！