钢筋混凝土材料的物理力学性能.pptx

资源描述

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,第,2,章材料的物理力学性能,主要内容：,钢筋的物理力学性能,混凝土的物理力学性能,钢筋与混凝土的粘结,钢筋的锚固和连接,重点：,钢筋的级别、强度和变形性能,混凝土的强度和变形性能,粘结破坏机理,第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,1,钢筋的,种类,及,符号,说明,2.1,钢筋的物理力学性能,钢筋的品种与级别,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,第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,热轧钢筋按其强度由低到高分为,HPB300,、,HRB335,、,HRBF335,、,HRB400,、,HRBF400,、,RRB400,、,HRB500,、,HRBF500,。,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。,光面钢筋,螺纹钢筋,月牙纹钢筋,人字纹钢筋,钢丝是由热轧钢筋经冷拔而成，根据原材料不同又分为：,热处理钢筋是对某些特定型号的热轧钢筋进行热处理得到的。,碳素钢丝：高碳镇静钢通过多次冷拔、应力消除、矫正、回火处理而成,刻痕钢丝：在钢丝表面刻痕，以增强其与混凝土间的粘结力,钢绞线：若干根相同直径的钢丝成螺旋状铰绕在一起,冷拔低碳钢丝：由低碳钢冷拔而成,第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,1,钢筋的,种类,及,符号,说明,热轧钢筋的,符号说明,HPB300,生产工艺：,hot rolled,表面形状：,plain,钢筋：,bar,屈服强度标准值,热轧光面钢筋,第,2,章材料的物理力学性能,1,钢筋的,种类,及,符号,解释,热轧钢筋的,符号说明,HRB335,hot rolled,ribbed,bar,RRB400,remained heat treatment,ribbed,bar,2.1,钢筋的物理力学性能,热轧带肋钢筋,余热处理钢筋,细晶粒热轧钢筋,HRBF400,bar,hot rolled,ribbed,Fine,细晶粒热轧钢筋：在热轧过程中，通过控轧和控冷工艺形成的细晶粒钢筋。其金相组织主要是铁素体加珠光体，不得有影响使用性能的其他组织存在，晶粒度不粗于,9,级。,第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,牌号,化学成份（质量分数）,%,不大于,C,Si,Mn,P,S,Ceq,HRB335,HRBF335,0.25,0.80,1.60,0.045,0.045,0.52,HRB400,HRBF400,0.54,HRB500,HRBF500,0.55,钢筋牌号及化学成份,第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,混凝土结构的钢筋应按下列规定选用：,1,纵向受力普通钢筋宜采用,HRB400,、,HRB500,、,HRBF400,、,HRBF500,钢筋，也可采用,HPB300,、,HRB335,、,HRBF335,、,RRB400,钢筋；,2,梁、柱纵向受力普通钢筋应采用,HRB400,、,HRB500,、,HRBF400,、,HRBF500,钢筋；,3,箍筋宜采用,HRB400,、,HRBF400,、,HPB300,、,HRB500,、,HRBF500,钢筋，也可采用,HRB335,、,HRBF335,钢筋；,4,预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。,第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,牌号,符号,公称直径,d,（,mm,）,HPB300,6,22,300,420,HRB335,HRBF335,6,50,335,455,HRB400,HRBF400,RRB400,6,50,400,540,HRB500,HRBF500,6,50,500,630,极限强度,标准值,屈服强度标准值,普通钢筋强度标准值,第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,抗拉强度设计值,抗压强度设计值,牌号,HPB300,270,270,HRB335,、,HRBF335,300,300,HRB400,、,HRBF400,、,RRB400,360,360,HRB500,、,HRBF500,435,410,普通钢筋强度设计值,第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,种类,中强度预应力钢丝,800,510,410,970,650,1270,810,消除应力钢丝,1470,1040,410,1570,1110,1860,1320,钢绞线,1570,1110,390,1720,1220,1860,1320,1960,1390,预应力螺纹钢筋,980,650,410,1080,770,1230,900,极限强度标准值,抗拉强度设计值,抗压强度设计值,预应力筋强度设计值,第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,由力学性能不同分成：,软钢,：有明显屈服台阶的钢筋,(,热轧钢筋、冷拉钢筋,),硬钢,：无明显屈服台阶的钢筋,(,钢丝、热处理钢筋,),第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,钢筋的强度与变形,比例极限,屈服强度,极限抗拉强度,o,(N/mm,2,),f,y,f,t,e,d,流幅,a,b,c,oa,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,第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,(N/mm,2,),o,0.2%,0.2,A,B,B,C,D,E,*,明显流幅的钢筋：下屈服点对应的强度作为设计强度的依据，因为，钢筋屈服后会产生大的塑性变形，钢筋混凝土构件会产生不可恢复的变形和不可闭合的裂缝，以至不能使用,.,第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,硬钢的应力,应变曲线,b,极限抗拉强度,c,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,。,实际应用中可取极限抗拉强度,b,的,85%,作为条件屈服点,。,第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,钢筋的强度与变形,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,f,y,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、延伸率、冷弯性能。,屈强比：,反映钢筋的强度储备，,f,y,/,f,u,=0.60.7,。,第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,3,钢筋的应力,应变,简化模型,（,1,）,理想弹塑性模型,（,2,）,三段线性模型,（,3,）无明显屈服点的钢筋,第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,4,钢筋的塑性性能,（,1,）延伸率：,延伸率越大，钢筋的塑性和变形能力越好。,塑性好,用延伸,率和冷弯性能衡量。,同一根钢筋,第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,4,钢筋的塑性性能,断后延伸率,只反映了钢筋的残余变形的大小，包括了断口颈缩区域的局部变形，忽略了钢筋的弹性变形，不能反映钢筋受力时的总体变形能力。,新,规范,采用钢筋最大拉力下的总伸长率（均匀伸长率）来表示钢筋的变形能力。,（,2,）冷弯性能：,=,90,180,反复弯曲要求：冷弯过程中无裂缝、鳞落或断裂。,D,越小，弯过的角度越大，冷弯性能越好，,反复次数愈高，要求愈高。,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。,第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,5,钢筋的,冷加工,冷拉：,在常温下用机械方法将有明显流幅的钢筋拉到超过屈服强度的某一应力值，然后卸载至零。,第,2,章材料的物理力学性能,5,钢筋的,冷加工,钢筋在冷拉后，未经时效前，一般没有明显的屈服台阶；,经过停放或加热后进一步提高了屈服强度并恢复了屈服台阶，这种现象称为冷拉,时效硬化,。,2.1,钢筋的物理力学性能,第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,5,钢筋的,冷加工,冷拔：,将,HPB235,级热轧钢筋强行拔过小于其直径的硬质合金拔丝模具。,经过几次冷拔的钢丝，抗拉、抗压,强度,均大大提高，但,塑性,降低。,冷加工钢筋主要用于对延性要求不高的板类构件，或作为非受力构造钢筋。由于冷加工钢筋的性能受母材和冷加工工艺的影响，,混凝土结构设计规范,（,GB50010-2010,）中未列入冷加工钢筋，工程应用时可按相关的冷加工钢筋技术标准执行。,第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,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,。,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。,第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,6,混凝土结构对钢筋性能的,要求,（,1,）强度：保证构件具有一定的强度储备。,（,2,）足够的塑性,避免发生脆性破坏。,软钢：钢筋的,屈服强度,、,极限抗拉强度,、,伸长率,和,冷弯性能,是施工单位验收钢筋是否合格的,4,个主要指标。,硬钢：钢筋的极限抗拉强度、伸长率和冷弯性能是施工单位验收钢筋是否合格的,3,个主要指标。,（,4,）与混凝土的粘结力,（,3,）可焊性：要求钢筋具备良好的,焊接,性能，要求在一定的工艺条件下，钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形，保证焊接后的接头性能良好。,第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,变形钢筋比光面钢筋好,与混凝土粘结锚固性好,可加工性好,第,2,章材料的物理力学性能,2.1,钢筋的物理力学性能,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,1,立方体抗压强度,用边长为,150mm,的立方体在（,20,3,）,0,C,温度和相对湿度在,90%,以上的潮湿空气中养护,28d,后，依照,标准,试验方法测得的具有,95%,保证率的抗压强度,(N/mm,2,),作为混凝土的强度等级。,影响因素：,尺寸效应：尺寸越大，内部缺陷较多，强度较低。,加载速度：加载速度越快，强度越高。强度等级低于,C30,时，每秒,0.30.5N/mm,2,；高于,C30,，每秒,0.50.8N/mm,2,端部约束：涂润滑油，强度降低。,2.2,混凝土的物理力学性能,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,1,立方体抗压强度,混凝土强度等级,按立方体抗压强度标准值确定，按的大小划分为,14,级。,C15,、,C20,、,C25,、,C30,、,C35,、,C40,、,C45,、,C50,、,C55,、,C60,、,C65,、,C70,、,C75,、,C80,。,混凝土强度等级的选用,素混凝土结构的混凝土强度等级,不应,低于,C15,；,钢筋混凝土结构的混凝土强度等级,不应,低于,C20,；采用强度等级,400,及以上的钢筋时，混凝土等级强度,不应,低于,C25,；,预应力混凝土结构的混凝土强度等级,不宜,低于,C40,，且,不应,低于,C30,；,承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混凝土强度等级,不应,低于,C30,。,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,2,轴心抗压强度设计值,棱柱体,高度,的取值：,摆脱端部摩擦力的影响；,试件不致失稳。,试验目的：采用棱柱体试件，反映混凝土的实际工作状态。,试件尺寸：我国取,mm,3,为标准试件。,试验表明，当高宽比,h/b,由,1,增加到,2,时，抗压强度降低很快，由,2,增加到,4,时，抗压强度变化不大。,与的关系：,棱柱体强度与立方体强度之比，对,C50,及以下混凝土取,0.76,，,C80,取,0.82,，中间按线性插值；,高强混凝土脆性折减系数，对,C40,取,1.0,，,C80,取,0.87,，,中间按线性插值；,0.88,结构中混凝土的实体强度与立方体试件混凝土强度差异等因素的修正系数。,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,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,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,结论：,混凝土受压破坏是由于混凝土内裂缝的扩展所致，如果对混凝土的横向变形加以约束，限制裂缝的开展，可以提高混凝土的纵向抗压强度。,2.2,混凝土的物理力学性能,3,轴心抗拉强度,与的关系：,直接受拉试验,劈裂试验,第,2,章材料的物理力学性能,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,4,复杂受力状态下混凝土的强度,双轴应力状态,双向受拉：一个方向的抗拉强度受另一方向拉应力的影响不明显，接近单轴抗拉强度；,一拉一压，抗压强度随拉应力的增大而降低，抗拉强度也随压应力的增大而降低,，抗拉、抗压强度均不超过相应的单轴强度。,混凝土的双向受力强度,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,4,复杂受力状态下混凝土的强度,双轴应力状态,双向受压，混凝土的侧向变形受到约束，一向的抗压强度随另一向的压应力的增大而增大，强度,提高,；最大抗压强度发生在两个应力比,为,0.40.7,时，其强度比单向抗压强度增加约,30%,，而在两向压应力相等的情况下强度增加为,15%20%,。,混凝土的双向受力强度,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,4,复杂受力状态下混凝土的强度,剪压或剪拉复合应力状态,随着,拉应力,的增大，混凝土的抗剪强度,降低,。,随着,压应力,的增大，混凝土的抗剪强度,逐渐增大,；当压应力,超过,某一数值后，抗剪强度随压应力增大而,减小,。,由于剪应力的存在，抗压强度和抗拉强度均低于相应的单轴强度。,混凝土的剪压复合强度,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,4,复杂受力状态下混凝土的强度,三轴应力状态,试件侧向变形受到限制，其内部微裂缝的产生和发展受到阻碍，当侧压力增大时，轴向抗压强度也相应增大。,混凝土的三轴抗压强度,侧向压应力系数，根据试验结果取,4.57.0,，平均值为,5.6,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,试件纵向受压时，混凝土的横向膨胀受到约束，使核心混凝土处于,三向受压,状态，内部,微裂缝,的发展受到抑制，从而提高了试件的纵向强度和,延性,，特别是延性大为提高。,混凝土圆柱体三向受压时轴向应力,应变曲线,4,复杂受力状态下混凝土的强度,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,螺旋箍筋圆柱体约束混凝土的应力,应变曲线,4,复杂受力状态下混凝土的强度,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,5,一次短期加载下,混凝土受压的应力,应变曲线,当,0.3,f,c,时，关系接近于,直线,；,当,=(0.3,0.8),f,c,时，关系,偏离直线,；,当,=(0.8,1.0),f,c,时，内部微裂缝进入,非稳定发展,阶段。,峰值应变,极限压应变,混凝土的应力,应变曲线,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,不同强度等级的受压混凝土,棱柱体应力,应变曲线,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,特征点：,0,对应于峰值点应变,规范,0,=0.002,cu,混凝土极限压,应变,规范,cu,=0.0033,f,c,轴心抗压强度,u,=,0.0038,0,=,0.002,o,c,f,c,c,0.15,f,c,u,=,0.0035,0,=,0.002,o,c,f,c,c,美国,Hognestad,模型,德国,R,sch,模型,单轴受压时的应力,-,应变关系的数学模型,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,中国,规范,应力,-,应变关系,上升段：,下降段：,高强混凝土：，,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,6,混凝土在多次重复荷载下的应力应变关系,如果我们将混凝土棱柱体试块加荷使其压应力达到某个数值,，然后卸荷至零，并把这一循环多次重复下去，就称为多次重复荷载。,我们通常把能使试件循环,200,万次或次数稍多时发生破坏的压应力称为混凝土的疲劳抗压强度，用符号表示。,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,7,混凝土的弹性模量、变形模量和切线模量,混凝土的弹性模量,c,c,c,c,e,p,0,1,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,弹性系数，随着应力的增大而减小，当时，,；当时，取；,当时，取,受拉破坏时，为,0.5,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,混凝土的弹性模量的试验方法（,150,150,300,标准试件,）,c,/,f,c,c,0.4,510,次,此线和原点切线基本平行，取其斜率作为,E,c,混凝土的泊松比和剪切模量,：,混凝土的泊松比（横向应变与纵向应变的比值），在压力较小时为,0.180.22,，接近破坏时可达,0.5,以上，一般可取,0.2,。,混凝土的剪切模量为：取，,我国规范近似取,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,混凝土,弹性模量,与,立方体抗压强度,之间的关系：,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,8,混凝土的徐变,定义,：在荷载,长期,作用下，混凝土的,变形,随时间而,徐徐增长,的现象。,徐变的特点,：开始增长较快，以后逐渐减慢，最后趋于稳定。,原因之一，尚未转化为结晶体的水泥凝胶体粘性流动的结果,原因之二，混凝土内部微裂缝在荷载长期作用下的不断发展,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,徐变性质：,线性徐变初应力,c,0.5,f,c,时,，,徐变与初应力呈正比,非线性徐变,c,0.5,f,c,当,c,0.8,f,c,，,徐变发展最终导致破坏,作为混凝土的长期抗压强度。,0.8,f,c,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,徐变对结构的影响：,使构件变形增大，挠度增大,23,倍或更大；,在长细比较大的偏心受压构件，将引起附加偏心距增大，使构件承载力降低；,在预应力构件中，引起预应力损失；,使钢筋混凝土截面引起应力重分布。,徐变对混凝土结构轴压构件的影响,P,A,s,P,A,s,s1,c1,P,s2,A,s,s2,P,拆去，钢筋受压，混凝土受拉，可能会引起混凝土开裂,徐变：,s,，,c,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,8,混凝土的徐变,徐变的,影响因素：,内在因素,是混凝土的组成和配比。水泥用量越多，水泥胶体多，水胶比越高，徐变越大。要减小徐变，应尽量减少水泥用量，减少水胶比，增加骨料所占体积及刚度。,环境影响,包括养护和使用条件。受荷前养护,(curing),的温湿度越高，水泥水化作用越充分，徐变就越小。采用蒸汽养护可使徐变减少（,2035,）,%,。受荷后构件所处的环境温度越高，相对湿度越小，徐变就越大。,混凝土的应力条件的影响：,加荷时混凝土的龄期越长，徐变越小；混凝土的应力越大，徐变越大。,9,混凝土的收缩和膨胀,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为收缩；,混凝土在水中或处于饱和湿度情况下结硬时体积增大的现象称为膨胀。,收缩的特,点：,早期快，可延续,1,2,年。,蒸汽养护,常温养护,0,5,10,15,20,0.1,0.2,0.3,0.4,收缩,(10,3,),时间,(,月,),第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,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,收缩对结构的影响：,当收缩受到约束时，引起构件开裂。,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；,构造钢筋数量加强；设置变形缝；掺膨胀剂。,A,s,s,A,s,s,收缩：,钢筋受压，混凝土受拉,A,s,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,影响因素,混凝土的收缩受结构周围的温度、湿度、构件断面形状及尺寸、配合比、骨料性质、水泥性质、混凝土浇筑质量及养护条件等许多因素有关。,（,1,）水泥的品种：水泥强度等级越高，制成的混凝土收缩越大。,（,2,）水泥的用量：,水泥用量多、水胶比越大，收缩越大。,（,3,）骨料的性质：,骨料弹性模量高、级配好，收缩就小。,（,4,）养护条件：,干燥失水及高温环境，收缩大。,（,5,）混凝土制作方法：,混凝土越密实，收缩越小。,（,6,）使用环境：,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：,比值大时，收缩小。,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,第,2,章材料的物理力学性能,2.3,钢筋与混凝土的粘结与锚固,1,粘结应力的,定义,粘结应力是钢筋和混凝土接触面上的剪应力，由于这种剪应力的存在，使钢筋和周围混凝土之间的内力得到传递。,2.3,钢筋与混凝土的粘结,2,粘结应力的,意义,钢筋与混凝土之间的粘结性能是钢筋和混凝土共同工作的基础。,无粘结梁：,梁中的钢筋与混凝土没有粘结，在荷载作用下，钢筋不受力，该梁如同素混凝土梁。,端部有锚固无粘结梁：,钢筋仅在梁端部设置机械锚固，钢筋应力沿全长相等，受力犹如二铰拱，不是梁的受力状态。,所以，只有梁中的钢筋沿全长与混凝土有可靠的粘结，并在端部有可靠的锚固，才符合梁的受力特点。,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,3,粘结强度的测定,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,第,2,章材料的物理力学性能,2.3,钢筋与混凝土的粘结与锚固,4,粘结应力的,组成,化学胶结力：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，使水泥胶体和钢筋表面产生吸附胶着作用。,摩擦力：混凝土凝结时收缩，使钢筋和混凝土接触面上产生正应力，将钢筋紧紧地握裹住。,机械咬合力：钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合力作用而产生的力。,钢筋端部的锚固力：一般在钢筋端部弯钩、弯折，在锚固区焊短钢筋、短角钢等方法来提供锚固力,第,2,章材料的物理力学性能,2.3,钢筋与混凝土的粘结与锚固,5,粘结,破坏机理,（,1,）光圆钢筋的粘结破坏：,粘结作用在钢筋与混凝土间出现,相对滑移,前主要取决于,化学胶着力,，发生滑移后则由,摩擦力,和,机械咬合力,提供。,（,2,）变形钢筋的粘结破坏,粘结强度仍由,化学胶着力,、,摩擦力,和,机械咬合力,组成。但主要为,机械咬合力,。,变形钢筋与混凝土之间的机械咬合作用主要是由于变形钢筋肋间嵌入混凝土而产生的。,第,2,章材料的物理力学性能,2.2,混凝土的物理力学性能,第,2,章材料的物理力学性能,2.3,钢筋与混凝土的粘结与锚固,影响粘结的因素：,.,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。,.,变形钢筋的粘结力比光面钢筋高,23,倍，因此光面钢筋锚固端头需要作弯钩以提高粘结强度，变形钢筋所需的锚固长度比光面钢筋短。,.,钢筋间的净距过小，可能导致保护层崩落，粘结强度显著降低。,.,横向钢筋（如箍筋）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。如“顶部”水平钢筋。,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；,(4),为了保证足够的粘结在光面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；,(6),一般除重锈钢筋外，可不必除锈。,第,2,章材料的物理力学性能,2.3,钢筋与混凝土的粘结与锚固,钢筋的锚固长度,为了保证钢筋与混凝土之间的可靠粘结，钢筋必须有一定的,锚固长度。,第,2,章材料的物理力学性能,2.3,钢筋与混凝土的粘结与锚固,锚固钢筋的外形系数,钢筋,类型,光圆,钢筋,带肋,钢筋,螺旋肋,钢筋,三股钢,绞线,七股钢绞线,0.16,0.14,0.13,0.16,0.17,注：光圆钢筋末端应作,180,弯钩，弯后平直段长度不应,小于,3,d,，但作受压钢筋时可不做弯钩。,第,2,章材料的物理力学性能,2.3,钢筋与混凝土的粘结与锚固,锚固长度修正系数，对普通钢筋按,规范,第,8.3.2,条的规定取用，当多于一项时，可按连乘计算，但不应小,于,0.6,；经修正的锚固长度不应小于基本锚固长度的,0.6,倍且,不小于,200mm,。,考虑各种影响钢筋与混凝土粘结锚固强度的因素，当采取不,同的埋置方式和构造措施时，锚固长度应按下式计算,第,2,章材料的物理力学性能,2.3,钢筋与混凝土的粘结与锚固,第,2,章材料的物理力学性能,2.3,钢筋与混凝土的粘结与锚固,钢筋搭接接头的错开要求,钢筋弯钩和机械锚固的形式和技术要求,锚固形式,技术要求,90,弯钩,末端,90,弯钩，弯钩内径,4,d,，弯后直段长度,12,d,135,弯钩,末端,135,弯钩，弯钩内径,4,d,，弯后直段长度,5,d,一侧贴焊,锚筋,末端一侧贴焊长,5,d,同直径钢筋,两侧贴焊,锚筋,末端两侧贴焊长,3,d,同直径钢筋,焊端锚板,末端与厚度,d,的锚板穿孔塞焊,螺栓锚头,末端旋入螺栓锚头,第,2,章材料的物理力学性能,2.3,钢筋与混凝土的粘结与锚固,手工,弯钩：,增加粘结锚固的措施,光面钢筋端部做弯钩：,机械弯钩：,

展开阅读全文