钢筋混凝土材料的物理力学性能周勇.pptx

Lanzhou University of Technology第第2章章 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Lanzhou University of Technology2.1.1 钢筋的品种与级别钢筋的品种与级别2.1钢筋钢筋钢筋钢筋 建筑中常用钢材 分为四类热轧钢筋冷拉钢筋钢丝热处理钢筋2.1Lanzhou University of Technology第第2章章 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u热轧钢筋按其强度由低到高分为HPB235、HRB335、HRB400和RRB400u冷拉钢筋和冷拔钢筋是通过对某些等级的热轧钢筋进行冷加工而成，热处理钢筋是对某些特定型号的热轧钢筋进行处理得到的。光面钢筋螺纹钢筋月牙纹钢筋人字纹钢筋Lanzhou University of Technology第第2章章 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u钢丝是由热轧钢筋经冷拔而成，根据原材料不同又分为冷拔低碳钢丝和碳素钢丝，钢丝可刻痕(刻痕钢丝)和铰成钢绞线，故钢丝有：冷拔低碳钢丝 b 碳素钢丝 s 刻痕钢丝 k 钢绞线 j u热处理钢筋是对某些特定钢号的热轧钢筋进行热处理得到的。Lanzhou University of Technology第第2章章 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Lanzhou University of Technologyv热轧钢筋热轧钢筋400840RRB400(K20MnSi)400650HRB400(20MnSiV,20MnSiNb,20MnTi)335650HRB335(20MnSi)235820HPB235(Q235)fyk/(N/mm2)d/(mm)符号符号种种 类类 HPB 热轧光面钢筋，桥梁规范用热轧光面钢筋，桥梁规范用R表示；表示；HRB 热轧带肋钢筋；热轧带肋钢筋；RRB 余热处理钢筋，桥梁规范用余热处理钢筋，桥梁规范用KL表示。表示。Lanzhou University of Technology第第2章章 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v中、高强钢丝、钢绞线中、高强钢丝、钢绞线做预应力筋用。做预应力筋用。中强：中强：8001370MPa高强：高强：14701860MPav热处理钢筋热处理钢筋 经淬火处理得，无明显屈服点。经淬火处理得，无明显屈服点。v冷加工钢筋冷加工钢筋 冷加工工艺：冷加工工艺：冷拉、冷拔、冷轧、冷轧扭。冷拉、冷拔、冷轧、冷轧扭。目的：目的：提高强度，节约钢材。但塑性减小。提高强度，节约钢材。但塑性减小。冷拉钢筋仍有屈服台阶。冷拉钢筋仍有屈服台阶。Lanzhou University of Technology第第2章章 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 注意常用普通钢筋的用途：注意常用普通钢筋的用途：（1）HPB235级钢筋多为光面钢筋，多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋。（2）HRB335级和 HRB400级钢筋强度较高，多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较大的构件，也有用HRB335级和 HRB400级钢筋作箍筋以增强与混凝土的粘结。（3）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。（4）钢丝，钢丝的直径39mm，外形有光面、刻痕和螺旋肋三种，中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。（5）热处理钢筋是将HRB400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。Lanzhou University of Technology第第2章章 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钢筋的应用范围钢筋的应用范围非预应力钢筋：HRB235，HRB335，HRB400，RRB400预应力钢筋：宜用碳素钢丝，刻痕钢丝，钢绞线，可用热处理钢筋和冷拉钢筋2.1.2 钢筋的强度与变形钢筋的强度与变形 钢筋的 曲线lPPALanzhou University of Technology第第2章章 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比例极限屈服强度极限强度o(N/mm2)fyfted流幅abc0.2%0.2(N/mm2)ooa弹性阶段a比例极限b屈服强度cd强化阶段d极限强度de 颈缩阶段 0.2条件屈服强度Lanzhou University of Technology第第2章章 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u由力学性能不同分成：由力学性能不同分成：软钢软钢：有明显屈服台阶的钢筋(热轧钢筋、冷拉钢筋)硬钢硬钢：无明显屈服台阶的钢筋(钢丝、热处理钢筋)u钢筋力学性能指标：钢筋力学性能指标：对于有明显屈服台阶的软钢取屈服强度 fy 作为强度设计依据。对于无明显屈服台阶的硬钢取条件屈服强度 0.2作为强度设计依据。屈服强度、极限强度、伸长率、冷弯性能。屈屈 强强 比：比：反映钢反映钢筋的强度储备，筋的强度储备，fy/fu=0.60.7。Lanzhou University of Technology第第2章章 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取相应于残余应变=0.2%时的应力 0.2作为名义屈服点。常取 0.2=0.8 fu。伸长率：0.2的定义：:同一根钢筋同一根钢筋上述伸长率只反映断口附近残留变形大小，上述伸长率只反映断口附近残留变形大小，不反映钢筋总伸长率情况。不反映钢筋总伸长率情况。Lanzhou University of Technology第第2章章 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v均匀伸长率均匀伸长率钢筋弹钢筋弹性模量性模量实测钢筋实测钢筋拉断强度拉断强度残余残余伸长伸长已回复弹已回复弹性应变性应变+=Lanzhou University of Technology第第2章章 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冷弯性能：弯心直径冷弯角度冷弯是检验钢筋局部变形能力的指标。冷弯是检验钢筋局部变形能力的指标。钢筋塑性愈好，构件破坏前预兆愈明显。钢筋塑性愈好，构件破坏前预兆愈明显。=90,180,反复弯曲反复弯曲要要求：冷弯过程中无裂缝、鳞求：冷弯过程中无裂缝、鳞落或断裂。落或断裂。D 愈小，要求愈高。愈小，要求愈高。反复次数愈高，要求愈高。反复次数愈高，要求愈高。Lanzhou University of Technology第第2章章 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2.1.3 钢筋应力钢筋应力-应变曲线的数学模型应变曲线的数学模型sss=Essys,hfysss=Essys,hfyfs,us,us,usss=Essyfys,hfs,u有明显流幅的钢筋无明显流幅的钢筋Lanzhou University of Technology第第2章章 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1.22.1.4 钢筋的冷加工性能钢筋的冷加工性能l 冷加工的方法：冷拉、冷拔、冷轧。l冷加工的目的：改变钢材内部结构，提高钢材强度，节约钢筋。l冷加工对钢材性能的影响。l热处理是对某些特定型号的热轧钢进行淬火和回火处理。Lanzhou University of Technology第第2章章 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o冷拉控制应力(N/mm2)冷拉率残余变形oabccdd冷拉无时效冷拉经时效(a)(b)d1d2Pd2d1Lanzhou University of Technology第第2章章 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(a)为冷拉，可采用冷拉控制应力和冷拉率控制。冷拉后可提高钢材的抗拉强度，不提高抗压强度，且塑性下降。(b)为冷拔，经过冷拔后钢筋没有明显的屈服点和流幅，可同时提高钢材的抗拉和抗压强度，塑性降低很多。l 冷轧后，钢筋表面轧成带肋，强度与冷拔低碳丝接近，塑性要好一些。热处理热处理对特定钢号的钢筋进行淬火和回火处理强度提高，塑性降低不降低强度的前提下，消除由淬火产生的内力，改善塑性和韧性Lanzhou University of Technology第第2章章 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补充两个问题：补充两个问题：（1）钢筋的徐变和松弛）钢筋的徐变和松弛徐变应力不变，随时间的增长应变继续增加松弛长度不变，随时间的增长应力降低对结构，尤其是预应力结构，产生不利的影响，需采取必要的措施Lanzhou University of Technology第第2章章 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补充两个问题：补充两个问题：（2）钢筋的疲劳）钢筋的疲劳重复荷载作用下，钢筋的强度静载作用下的强度规定的应力幅度内，经一定次数的重复荷载后，发生疲劳破坏的最大应力值称为疲劳强度。对钢筋用疲劳应力幅来表示其疲劳强度。试验方法单根钢筋的轴拉疲劳钢筋埋入混凝土中重复受拉或受弯Lanzhou University of Technology第第2章章 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2.1.5 混凝土结构对钢筋性能的要求混凝土结构对钢筋性能的要求 1）强强度度高高（包包括括屈屈服服强强度度和和抗抗拉拉强强度度），要要求求钢钢筋筋有有足足够够的的强强度度和和适适宜宜的的强强屈屈比比(极极限限强强度度与与屈屈服服强强度度的的比比值值)。例例如如，对对抗抗震震等等级级为为一一、二二级级的的框框架架结结构构，其其纵纵向向受受力力钢钢筋筋的的实实际际强屈比不应小于强屈比不应小于1.25。2）塑塑性性好好：要要求求钢钢筋筋应应有有足足够够的的变变形形能能力力，具具体体用用伸伸长长率率满足要求和冷弯性能合格来衡量。满足要求和冷弯性能合格来衡量。施施工工单单位位验验收收钢钢筋筋是是否否合合格格的的的的4个个主主要要指指标标为为：fy，fu，伸长率和冷弯性能。，伸长率和冷弯性能。Lanzhou University of Technology第第2章章 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 3）可可焊焊性性好好：要要求求钢钢筋筋焊焊接接后后不不产产生生裂裂缝缝和和过过大大的的变变形形，焊接接头性能良好。焊接接头性能良好。4）与与混混凝凝土土有有良良好好的的粘粘结结力力：要要求求钢钢筋筋与与混混凝凝土土之之间间有有足足够的粘结力，以保证两者共同工作。够的粘结力，以保证两者共同工作。变形钢筋比光面钢筋好变形钢筋比光面钢筋好Lanzhou University of Technology第第2章章 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2.2混凝土混凝土混凝土混凝土混凝土的组份：水泥、石、砂、水按一定的配合比制成不同等级的砼。骨料水泥结晶体水泥凝胶体弹性变形的基础塑性变形的基础混凝土的强度及变形混凝土的强度及变形随时间、随环境的变随时间、随环境的变化而变化。化而变化。特点特点:1）以以固固相相为为主主，包包含含固固体体、液液体体、气气体的三相体；体的三相体；2）水水化化过过程程长长，性性能能要要很很长长时时间间才才稳稳定；定；3）水泥石收缩可形成微裂缝；）水泥石收缩可形成微裂缝；4）受制作、养护、使用条件影）受制作、养护、使用条件影 响大。响大。Lanzhou University of Technology第第2章章 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2.2.1 混凝土的强度混凝土的强度（1）.立方体的抗压强度 fcu（强度等级）1.单轴受力状态下的单轴受力状态下的抗压强度抗压强度v立方体抗压强度立方体抗压强度（强度等级强度等级）1.标准尺寸：标准尺寸：150mm150mm150mm 2.养护条件：养护条件：20 3，湿度，湿度90%；28d 3.加荷方法：加荷速度加荷方法：加荷速度0.150.25MPa/s，垫板不涂油或垫橡胶板。垫板不涂油或垫橡胶板。4.强度保证率：强度保证率：95%，f=-1.645 Lanzhou University of Technology第第2章章 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承压板试块摩擦力不涂润滑剂涂润滑剂强度大于我国规范的方法：不涂润滑剂我国规范的方法：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、试块尺寸等试验方法：试验方法：Lanzhou University of Technology第第2章章 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 1.05l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：分级：分级：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60,C65，C70，C75，C80 (高强混凝土）高强混凝土），共，共14个等级。个等级。CConcrete,单位：单位：N/mm2或或MPa。表示混凝土表示混凝土Concrete立方体抗压强度立方体抗压强度立方体抗压强度fcuLanzhou University of Technology第第2章章 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u影响立方体强度的因素：内因：如强度与水泥标号、骨料品种、配合比等u外因：试验方法（箍套）、温度、湿度、试件尺寸。由于尺寸效应尺寸效应的影响：fcu(150)=0.95 fcu(100)fcu(150)=1.05 fcu(200)注意问题：注意问题：u混凝土结构中，混凝土结构中，主要是利用它的主要是利用它的抗压强度抗压强度。因此抗压强度是。因此抗压强度是混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的。混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的。Lanzhou University of Technology第第2章章 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Lanzhou University of Technology（2）.轴心抗压强度 fc 按标准方法制作的150mml50mm 300mm的棱柱体试件，在温度为20土3和相对湿度为90以上的条件下养护28d，用标准试验方法测得的具有95保证率的抗压强度。对于同一混凝土，棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度。考虑到实际结构构件制作、养护和受力情况，实际构件强度与试件强度之间存在差异，规范基于安全取偏低值，规定轴心抗压强度标准值和立方体抗压强度标准值的换算关系为：Lanzhou University of Technology第第2章章 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fcu,k立方体强度标准值即为混凝土强度等级立方体强度标准值即为混凝土强度等级fcu。混凝土强度与试混凝土强度与试块混凝土强度的块混凝土强度的 修正系数修正系数高强混凝土高强混凝土的脆性影响的脆性影响系数系数 棱柱体强度与棱柱体强度与立方体强度之立方体强度之比值比值混凝土混凝土强度强度等级等级C40C45C50C55C60C65C70C75C80 c10.760.760.760.770.780.790.800.810.82 c21.000.9840.9680.9510.9350.9190.9030.8870.87 c1 和和 c2 值值Lanzhou University of Technology第第2章章 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对于非标准试件：对于非标准试件：非标准试块：100100 300 换算系数 0.95 200200 400 换算系数 1.05对国外（美国、日本、欧洲混凝土协会等）采用的圆对国外（美国、日本、欧洲混凝土协会等）采用的圆柱体试件（柱体试件（d=150,h=300），有），有fc=0.79fcu 圆柱体抗压强度Lanzhou University of Technology第第2章章 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Lanzhou University of Technology2.轴心轴心抗拉强度抗拉强度混凝土的抗拉强度比抗压强度小得多，为抗压强度 。测试方法：测试方法：n直接测试方法n间接测试方法(弯折，劈裂)Lanzhou University of Technology第第2章章 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Lanzhou University of Technology直接受拉试验ft100100150150500试验结果：试验结果：ft=0.26fcu 2/3考考虑虑到到构构件件和和试试件件的的区区别别，尺尺寸寸效效应应，加加荷荷速速度度等等的的影影响，规范取响，规范取：轴心抗拉强度与轴心抗拉强度与立方体抗压强度立方体抗压强度的折算系数的折算系数 试验离散性的试验离散性的影响系数影响系数 试验离散试验离散性系数性系数 Lanzhou University of Technology第第2章章 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劈裂试验ftsddftsFFFFn我国根据我国根据100mm立方体立方体的劈裂与抗压试验结果的劈裂与抗压试验结果有：有：n fts=0.19fcu 3/4 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。Lanzhou University of Technology第第2章章 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Lanzhou University of Technology3.混凝土在复合应力状态下的混凝土在复合应力状态下的强度强度（1）.混凝土的双向受力强度混凝土的双向受力强度0 双向正应力作用(如图)1,2 (压压)强度增加1,2 (拉压)强度降低1,2 (拉拉)强度基本不变Lanzhou University of Technology第第2章章 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Lanzhou University of Technology1.2（2）.混凝土在法向应力和剪应力的作用下的复合强度混凝土在法向应力和剪应力的作用下的复合强度拉拉-剪：抗剪强度随拉应力而降低；剪：抗剪强度随拉应力而降低；压压-剪：当剪：当 时，抗剪强度随压应力提高而增大；时，抗剪强度随压应力提高而增大；当当 时，内部裂缝增加，抗剪强度随压应力时，内部裂缝增加，抗剪强度随压应力的增加而降低。的增加而降低。注意：注意：构件受构件受剪或受扭时常剪或受扭时常遇到剪应力遇到剪应力t t 和正应力和正应力 共共同作用下的复同作用下的复合受力情况。合受力情况。Lanzhou University of Technology第第2章章 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Lanzhou University of Technology（3）.混凝土三向受压强度混凝土三向受压强度注意：注意：三轴应力状态有多种组合，实际工程遇到较多的螺旋箍三轴应力状态有多种组合，实际工程遇到较多的螺旋箍筋柱和钢管混凝土柱中的混凝土为三向受压状态。三向受压试筋柱和钢管混凝土柱中的混凝土为三向受压状态。三向受压试验一般采用圆柱体在等侧压条件进行。验一般采用圆柱体在等侧压条件进行。工程应用：约束混凝土钢管砼密配螺旋箍筋2003=50N/mm235N/mm213310N/mm215010050051015202512(N/mm2)1()Lanzhou University of Technology第第2章章 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Lanzhou University of Technology三向受压时，强三向受压时，强度增加，最大增度增加，最大增加加5倍。倍。Lanzhou University of Technology第第2章章 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Lanzhou University of Technology补充概念：补充概念：4.混凝土的疲劳混凝土的疲劳强度强度破坏重复荷载下的应力-应变曲线fcf321疲劳强度 0.5fc当c 0.8fc，徐变发展最终导致破坏作为混凝土的长期抗压强度。0.8fc徐变对结构的影响：徐变对结构的影响：使构件变形增大；使构件变形增大；在轴压构件中，使钢筋应力增加，在轴压构件中，使钢筋应力增加，混凝土应力减小；混凝土应力减小；在预应力构件中，引起预应力损失；在预应力构件中，引起预应力损失；在超静定结构中，使内力发生重分布。在超静定结构中，使内力发生重分布。Lanzhou University of Technology第第2章章 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徐变对混凝土结构轴压构件的影响徐变对混凝土结构轴压构件的影响PAsPAs s1c1Ps2As s2P拆去，钢筋受压混凝土受拉，可能会引起混凝土开裂徐变：徐变：s，cLanzhou University of Technology第第2章章 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徐变的徐变的影响因素影响因素内内在在因因素素是是混混凝凝土土的的组组成成和和配配比比。骨骨料料(aggregate)的的刚刚度度（弹弹性性模模量量）越越大大，体体表表比比越越大大，徐徐变变就就越越小小。水水泥泥用量越多，水灰比越大，徐变也越大。用量越多，水灰比越大，徐变也越大。环环境境影影响响包包括括养养护护和和使使用用条条件件。受受荷荷前前养养护护(curing)的的温温湿湿度度越越高高，水水泥泥水水化化作作用用越越充充分分，徐徐变变就就越越小小。采采用用蒸蒸汽汽养养护护可可使使徐徐变变减减少少（2035）%。受受荷荷后后构构件件所所处处的的环环境温度越高，相对湿度越小，徐变就越大。境温度越高，相对湿度越小，徐变就越大。混混凝凝土土的的应应力力条条件件的的影影响响：加加荷荷时时混混凝凝土土的的龄龄期期越越长长，徐变越小；混凝土的应力越大，徐变越大。徐变越小；混凝土的应力越大，徐变越大。Lanzhou University of Technology第第2章章 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Lanzhou University of Technology2.混凝土的收缩变形（1）混凝土的收缩 混混凝凝土土在在空空气气中中硬硬化化时时体体积积会会缩缩小小，这这种种现现象象称称为为混混凝凝土土的的收收缩缩。收收缩缩是是混混凝凝土土在在不不受受外外力力情情况况下下体体积积变变化化产产生生的的变变形形。混凝土收缩会使预应力混凝土构件产生预应力损失。混凝土收缩会使预应力混凝土构件产生预应力损失。收缩的性质自由收缩约束收缩来自内部的钢筋约束来自支座的外部约束收缩对结构的影响自由收缩一般不会引起拉应力，故不会开裂约束收缩产生收缩应力甚至开裂Lanzhou University of Technology第第2章章 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收缩的特收缩的特点：点：早期快，可延续早期快，可延续12年。年。蒸汽养护常温养护051015200.10.20.30.4收缩(103)时间(月)Lanzhou University of Technology第第2章章 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Lanzhou University of Technology 影响因素影响因素 混混凝凝土土的的收收缩缩受受结结构构周周围围的的温温度度、湿湿度度、构构件件断断面面形形状状及及尺尺寸寸、配配合合比比、骨骨料料性性质质、水水泥泥性性质质、混混凝凝土土浇浇筑筑质质量量及及养养护护条件等许多因素有关。条件等许多因素有关。（1）水水泥泥的的品品种种：水水泥泥强强度度等等级级越越高高，制制成成的的混混凝凝土土收收缩缩越越大。大。（2）水泥的用量：）水泥的用量：水泥用量多、水灰比越大，收缩越大。水泥用量多、水灰比越大，收缩越大。（3）骨料的性质：）骨料的性质：骨料弹性模量高、级配好，收缩就小。骨料弹性模量高、级配好，收缩就小。（4）养护条件：）养护条件：干燥失水及高温环境，收缩大。干燥失水及高温环境，收缩大。（5）混凝土制作方法：）混凝土制作方法：混凝土越密实，收缩越小。混凝土越密实，收缩越小。（6）使用环境：）使用环境：使用环境温度、湿度越大，收缩越小。使用环境温度、湿度越大，收缩越小。（7）构件的体积与表面积比值：）构件的体积与表面积比值：比值大时，收缩小。比值大时，收缩小。Lanzhou University of Technology第第2章章 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Lanzhou University of Technology收缩对结构的影响：收缩对结构的影响：当收缩受到约束时，引起构件开裂。当收缩受到约束时，引起构件开裂。减少收缩的措施：减少收缩的措施：限制水泥用量；减小水灰比；加强振捣和养护；限制水泥用量；减小水灰比；加强振捣和养护；构造钢筋数量加强；设置变形缝；掺膨胀剂。构造钢筋数量加强；设置变形缝；掺膨胀剂。AssAs s收缩：收缩：钢筋受压，混凝土受拉AsLanzhou University of Technology第第2章章 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Lanzhou University of Technology补充：补充：混凝土的选用原则混凝土的选用原则v钢筋混凝土结构中钢筋混凝土结构中 混凝土强度等级不应低于混凝土强度等级不应低于C15。用用HRB335级钢筋时，不宜低于级钢筋时，不宜低于C20；用用HRB400和和RRB400级钢筋时，不得低于级钢筋时，不得低于C20。v预应力混凝土结构中预应力混凝土结构中 混凝土强度等级不应低于混凝土强度等级不应低于C30。当采用钢丝、钢绞线、热处理钢筋时，不宜低于当采用钢丝、钢绞线、热处理钢筋时，不宜低于C40。2.混凝土的收缩变形（2）混凝土的温度变形主要是大体积混凝土问题。Lanzhou University of Technology第第2章章 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Lanzhou University of Technology2.3钢筋混凝土的粘结钢筋混凝土的粘结钢筋混凝土的粘结钢筋混凝土的粘结u 产生钢筋和混凝土粘结强度的主要原因：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。Lanzhou University of Technology第第2章章 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Lanzhou University of Technologyu 粘结应力的类型：由弯曲引起粘结应力；两相邻裂缝间钢筋应力不均匀引起的局部粘结应力；锚固粘结应力。Lanzhou University of Technology第第2章章 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Lanzhou University of TechnologylTdmax 以锚固粘结应力为例：uLanzhou University of Technology第第2章章 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Lanzhou University of Technology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Lanzhou University of Technology第第2章章 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Lanzhou University of Technologyu影响粘结的因素：影响粘结的因素：影响钢筋与混凝土粘结强度的因素很多，主要有混凝土强度、保护层影响钢筋与混凝土粘结强度的因素很多，主要有混凝土强度、保护层厚度及钢筋净间距、横向配筋及侧向压应力，以及浇筑混凝土时钢筋厚度及钢筋净间距、横向配筋及侧向压应力，以及浇筑混凝土时钢筋的位置等。的位置等。.光圆钢筋及变形钢筋的粘结强度都随混凝土强度等级的提高而提光圆钢筋及变形钢筋的粘结强度都随混凝土强度等级的提高而提高，但不与立方体强度成正比。高，但不与立方体强度成正比。.变形钢筋能够提高粘结强度。变形钢筋能够提高粘结强度。.钢筋间的净距对粘结强度也有重要影响。钢筋间的净距对粘结强度也有重要影响。.横向钢筋可以限制混凝土内部裂缝的发展，提高粘结强度。横向钢筋可以限制混凝土内部裂缝的发展，提高粘结强度。.在直接支撑的支座处，横向压应力约束了混凝土的横向变形，可在直接支撑的支座处，横向压应力约束了混凝土的横向变形，可以提高粘结强度。以提高粘结强度。.浇筑混凝土时钢筋所处的位置也会影响粘结强度。浇筑混凝土时钢筋所处的位置也会影响粘结强度。Lanzhou University of Technology第第2章章 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保证粘结的构造措施(1)对不同等级的混凝土和钢筋，要保证最小搭接长度和锚固长对不同等级的混凝土和钢筋，要保证最小搭接长度和锚固长度；度；(2)为了保证混凝土与钢筋之间有足够的粘结，必须满足钢筋最为了保证混凝土与钢筋之间有足够的粘结，必须满足钢筋最小间距和混凝土保护层最小厚度的要求；小间距和混凝土保护层最小厚度的要求；(3)在钢筋的搭接接头内应加密箍筋；在钢筋的搭接接头内应加密箍筋；(4)为了保证足够的粘结在钢筋端部应设置弯钩；为了保证足够的粘结在钢筋端部应设置弯钩；(5)对大深度混凝土构件应分层浇筑或二次浇捣；对大深度混凝土构件应分层浇筑或二次浇捣；(6)一般除重锈钢筋外，可不必除锈。一般除重锈钢筋外，可不必除锈。Lanzhou University of Technology第第2章章 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钢筋的搭接钢筋的搭接 钢筋搭接的原则是：接头应设置在受力较小处，同一根钢筋上应尽钢筋搭接的原则是：接头应设置在受力较小处，同一根钢筋上应尽量少设接头，机械连接接头能产生较牢固的连接力，应优先采用机量少设接头，机械连接接头能产生较牢固的连接力，应优先采用机械连接。械连接。式中，为受拉钢筋搭接长度修正系数，它与同一连接区内搭接钢筋的截面面积有关，详见混凝土结构设计规范，la为锚固长度。Lanzhou University of Technology第第2章章 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基本锚固长度 钢筋的基本锚固长度取决于钢筋的强度及混凝土钢筋的基本锚固长度取决于钢筋的强度及混凝土钢筋的基本锚固长度取决于钢筋的强度及混凝土钢筋的基本锚固长度取决于钢筋的强度及混凝土抗拉强度，并与钢筋的外形有关。抗拉强度，并与钢筋的外形有关。抗拉强度，并与钢筋的外形有关。抗拉强度，并与钢筋的外形有关。规范规范规范规范规定规定规定规定纵向受拉钢筋的锚固长度作为钢筋的基本锚固长纵向受拉钢筋的锚固长度作为钢筋的基本锚固长纵向受拉钢筋的锚固长度作为钢筋的基本锚固长纵向受拉钢筋的锚固长度作为钢筋的基本锚固长度度度度，其计算公式为：，其计算公式为：，其计算公式为：，其计算公式为：Lanzhou University of Technology第第2章章 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普通钢筋锚固长度普通钢筋锚固长度 按下列公式计算：按下列公式计算：钢筋抗拉强钢筋抗拉强度设计值度设计值 钢筋外钢筋外形系数形系数 钢筋直径钢筋直径 混凝土轴心抗混凝土轴心抗拉强度设计值拉强度设计值 0.140.16带肋钢筋带肋钢筋光面钢筋光面钢筋钢筋类型钢筋类型Lanzhou University of Technology第第2章章 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欢迎置疑和讨论 谢谢！