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1、第二章 钢筋和混凝土材料的力学性能_混凝土本文由zxfzxf1111贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 混凝土结构 Concrete Structure 第二章 钢筋和混凝土材料的力学性能 Mechanical Properties of Reinforcement and Concrete 第二章 钢筋和混凝土的材料性能 第二章 钢筋和混凝土材料的力学性能 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.5 混凝土的物理力学性能 混凝土的组成结构 单向受力状态下混凝土的强度 混凝土破坏机理 复杂应力下混凝土的受力性能 基本要求 重点
2、、 重点、难点 2.2.4 混凝土的变形 混凝土的强度：立方体抗压强度，轴心 砼的主要强 抗压强度，抗拉强度。 度指标及其 混凝土的变形：一次短期加载时的应变 收缩徐变。 性能，弹性模量、变形模量，收缩、徐变 2.2 混凝土 第二章 钢筋和混凝土的材料性能 2.2 混凝土 2.2.1 混凝土的组成结构 普通砼是由水泥、石、砂、水按一定的配 合比拌制，经过凝固硬化后做成的人工石材。 骨料 水泥结晶体 水泥凝胶体 塑性变形的基础 弹性变形的基础 砼的强度及变形随时间、随环境的变化而变化。 2.2 混凝土 第二章 钢筋和混凝土的材料性能 2.2.2 单向受力状态下混凝土的强度 1、混凝土立方体抗压强
3、度和强度等级（ Strength Grade ） 、混凝土立方体抗压强度和强度等级（ 混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度(Compressive 混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度 抗压强度 Strength)。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。 的指标。 混凝土立方体抗压强度：边长 立方体标准试件， 混凝土立方体抗压强度：边长150mm立方体标准试件，在标准 立方体抗压强度 立方体标准试件 条件下（ 湿度） 条件下（203，90%湿度）养护 天，用标准试验方法 湿度 养护28天 加载速度0.150.3N/mm2/sec，两端不涂润滑剂）测得的具有 （加载速度 ，两
4、端不涂润滑剂）测得的具有 表示。 95%保证率的立方体抗压强度 保证率的立方体抗压强度 ，用符号C表示 保证率的立方体抗压强度(Cube Strength)，用符号 表示。 C30：fcu,k=30N/mm2 ： 2.2 混凝土 第二章 钢筋和混凝土的材料性能 Why do vertical cracks occur under vertical compressive force? 2.2 混凝土 第二章 钢筋和混凝土的材料性能 混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的 规范用标准制作方式制成的150150mm的立方体试块， 规范用标准制作方式制成的150150mm的立方体试块， 150 的立方
5、体试块 在28天龄期，用标准试验方法测得具有95保证率的抗压强 28天龄期，用标准试验方法测得具有95 天龄期 95 共划分为14个强度等级 共划分为 个强度等级， 度。根据强度范围，从C15C80共划分为 个强度等级，级 根据强度范围， 差为5N/mm 与原规范GBJ10-89相比， 差为5N/mm2。与原规范GBJ10-89相比，混凝土强度等 级范围由C60提高到 提高到C80，C50以上为高强混凝土，有关指标 以上为高强混凝土 级范围由 提高到 ， 以上为高强混凝土， 和计算公式在C50与原规范GBJ10-89衔接。 与原规范 和计算公式在 与原 衔接。 第二章 钢筋和混凝土的材料性能
6、立方体强度的影响因素： 立方体强度的影响因素： 试验方法（润滑剂）加载速度试验环境（温湿度） 试 试验方法（润滑剂） 加载速度试验环境（温湿度） 件尺寸Size Affection 。 件尺寸 100mm立方体强度与标准立方体强度之间的换算关系 立方体强度与标准立方体强度之间的换算关系 f 150 cu = f 100 cu f 150 cu = 1.05 f 200 cu 小于C50的混凝土，修正系数 =0.95。随混凝土强度的提高，修 的混凝土， 小于 的混凝土 。随混凝土强度的提高， 值有所降低。 约为0.9 正系数 值有所降低。当fcu100=100N/mm2时，换算系数 约为 2.2
7、 混凝土 第二章 钢筋和混凝土的材料性能 美国、日本、加拿大等国家，采用圆柱体（直径 美国、日本、加拿大等国家，采用圆柱体（直径150mm， ， 高300 mm）标准试件测定的抗压强度来划分强度等级，符 ）标准试件测定的抗压强度来划分强度等级， 号记为 fc。 。 圆柱体强度与我国标准立方体抗压强度的换算关系为， 圆柱体强度与我国标准立方体抗压强度的换算关系为， f c = (0.79 0.875) f cu ,k 级的混凝土取0.79，对C60取0.833， 规范对小于C60级的混凝土取 规范对小于 级的混凝土取 ， 取 ， 对C70取0.857，对C80取0.875 取 ， 取 立方体和圆
8、柱体抗压试验都不能代表混凝土在实际构件中的 受力状态， 受力状态，只是用来在同一标准条件下比较混凝土强度水平 和品质的标准（制作、测试方便）。 和品质的标准（制作、测试方便）。 2.2 混凝土 第二章 钢筋和混凝土的材料性能 2、轴心抗压强度Axial Compressive Strength 、轴心抗压强度 采用棱柱体试件测定，用符号 表示， 采用棱柱体试件测定，用符号fc表示，它比较接近实际构件中 混凝土的受压情况。 混凝土的受压情况。 为消除端部约束的影响，棱柱体试件高宽比一般为 为消除端部约束的影响，棱柱体试件高宽比一般为h/b=34， ， 我国通常取150mm150mm450mm，也
9、常用 我国通常取 ，也常用100100300。 。 对于同一混凝土，棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度。 对于同一混凝土，棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度。棱柱 体抗压强度和立方体抗压强度的换算关系为， 体抗压强度和立方体抗压强度的换算关系为， f ck = 0.881 2 ? f cu ,k 1 规范对小于 级的混凝土取 ，对C80取0.82， 规范对小于C50级的混凝土取 级的混凝土取0.76， 取 ， 其间按线性插值 高强混凝土的脆性折减系数： 规范对小于C40级的混 2 高强混凝土的脆性折减系数： 规范对小于 级的混 凝土取1.00，对C80取0.87，其间按线性插值 ， 凝土取 取 ，
10、 2.2 混凝土 第二章 钢筋和混凝土的材料性能 Why Axial Compressive Strength is smaller than cube strength? 2.2 混凝土 第二章 钢筋和混凝土的材料性能 3、轴心抗拉强度Axial Tensile Strength 、轴心抗拉强度 2.2 混凝土 第二章 钢筋和混凝土的材料性能 也是其基本力学性能， 表示。混凝土构件开裂、裂缝、 也是其基本力学性能，用符号 ft 表示。混凝土构件开裂、裂缝、 变形，以及受剪、受扭、受冲切等的承载力均与抗拉强度有关。 变形，以及受剪、受扭、受冲切等的承载力均与抗拉强度有关。 ft 16 150
11、6 2 f t = 0.26 f cu / 3 5 GBJ10-89 规范 4 500 100 150 3 2 0 f t = 0.395 f cu.55 1 fcu 轴心受拉试验 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 轴心受拉强度与立方体强度间的换算关系 2.2 混凝土 第二章 钢筋和混凝土的材料性能 由于轴心受拉试验对中困难， 由于轴心受拉试验对中困难，也常常采用立方体或圆柱体劈拉 试验测定混凝土的抗拉强度(Splitting Strength ) 试验测定混凝土的抗拉强度 P 压 a 拉 压 2P f sp = 2 ?a P 劈拉试验 f sp = 0.88
12、2 0.395 f cu ,k 0.55 (1 ? 1.645 ) 2.2 混凝土 0.45 第二章 钢筋和混凝土的材料性能 4、混凝土强度的标准值 Characteristic Strength 、 应具有不小于95%的保证率 的保证率 规范规定材料强度的标准值 fk 应具有不小于 规范 f k = f m (1 ? 1.645 ) 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。 即为混凝土强度等级 规范在确定混凝土轴心抗压强度和轴心抗拉强度标准值 规范 假定它们的变异系数与立方体强度的变异系数相同， 时，假定它们的变异系数与立方体强度的变异系数相同，利 用与
13、立方体强度平均值的换算关系，便可按上式计算得到。 用与立方体强度平均值的换算关系，便可按上式计算得到。 Question: Can you feel safe enough to use characteristic strength? 2.2 混凝土 第二章 钢筋和混凝土的材料性能 规范考虑到试件与实际结构的差异以及高强混凝土 规范考虑到试件与实际结构的差异以及高强混凝土 与实际结构的差异以及 的脆性特征，对轴心抗压强度和轴心抗拉强度， 的脆性特征，对轴心抗压强度和轴心抗拉强度，还采用了以 下两个折减系数 折减系数： 下两个折减系数： 结构中混凝土强度与混凝土试件强度的比值，取0.88； 结
14、构中混凝土强度与混凝土试件强度的比值， ； 脆性折减系数，对C40取1.0，对C80取0.87，中间按线性 脆性折减系数， 取 ， 取 ， 规律变化。 规律变化。 例 fcu=30MPa, =0.12, fcu,m=fcu/(1-1.645) 例 fc,m=0.76fcu,m fc,k=fc,m(1-1.645)0.881.0 =0.76fcu0.88 1.0 =20.06MPa 2.2 混凝土 第二章 钢筋和混凝土的材料性能 混凝土强度标准值（N/mm2） 强度种类 轴心抗压强度 轴心抗拉强度 符号 fck ftk C15 10.0 1.27 混 凝 土 强 度 等 级 C20 C25 C30 13.4 16.7 20.1 1.54 1.78 2.01 等 级 C65 41.5 2.93 C35 23.4 2.20 C40 26.8 2.40 C45 29.6 2.51 C50 32.4 2.65 混 凝 土
