混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理性能

1、第2章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能普通砼是由水泥、砂、石用水拌和硬化后形成的普通砼是由水泥、砂、石用水拌和硬化后形成的人工石材人工石材。通常把混凝土的結(jié)構(gòu)分為三種類(lèi)型：通常把混凝土的結(jié)構(gòu)分為三種類(lèi)型：. .微觀結(jié)構(gòu)：微觀結(jié)構(gòu)：也即水泥石結(jié)構(gòu)，包括水泥凝膠、也即水泥石結(jié)構(gòu)，包括水泥凝膠、晶體骨架、未水化完的水泥顆粒和凝膠孔組成。晶體骨架、未水化完的水泥顆粒和凝膠孔組成。. .亞微觀結(jié)構(gòu)：亞微觀結(jié)構(gòu)：即混凝土中的水泥砂漿結(jié)構(gòu)。即混凝土中的水泥砂漿結(jié)構(gòu)。. .宏觀結(jié)構(gòu)：宏觀結(jié)構(gòu)：即砂漿和粗骨料兩組分體系。即砂漿和粗骨料兩組分體系。砂漿與粗骨料的界面砂漿與粗骨料的界面是結(jié)合的薄弱面是結(jié)合的薄弱面幾個(gè)重

2、要的概念：界面裂縫 彈性骨架 塑性變形 水泥石砂與碎石界面 水泥晶體、未熟化水泥顆粒及砂石 凝膠孔、裂縫凝膠 承受外力及產(chǎn)生彈性變形 產(chǎn)生塑性變形二.單軸向應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度 混凝土構(gòu)件一般處于多軸向應(yīng)力狀態(tài)下，為分析問(wèn)題方便，先討論單軸向應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度。由于混凝土的各向異性性質(zhì)，其各項(xiàng)強(qiáng)度是不一樣的，必須分別討論。1.混凝土的抗壓強(qiáng)度（1）混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度和強(qiáng)度等級(jí)a. 立方體抗壓強(qiáng)度的物理意義：混凝土強(qiáng)度的 基本指標(biāo)和評(píng)定混凝土強(qiáng)度等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)b.確定混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)方法 a.標(biāo)準(zhǔn)試件：150mm 150mm150mm的立方體； （邊長(zhǎng)為100mm，乘0.95尺寸

3、效應(yīng)系數(shù)，邊長(zhǎng)為200mm，乘1.05尺寸效應(yīng)系數(shù)。） b.標(biāo)準(zhǔn)制作條件：在溫度（203）c和相對(duì)濕 度90%以上的環(huán)境下，養(yǎng)護(hù)28天； c.標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法：試件表面不涂潤(rùn)滑劑、均勻加載 和勻速加“靜”載；（加載速度 0.30.8n/mm2/s） d.單位：n/mm。c.強(qiáng)度等級(jí) a.確定方法：采用混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度； b.數(shù)值確定：具有95%的保證率； c.工程符號(hào)： （ n/mm ），簡(jiǎn)寫(xiě)形式為c ； d .“規(guī)范”的等級(jí)范圍：c15c80，共14級(jí)； e.應(yīng)用范圍：c15c45為普通混凝土，適用于一般的 混凝土結(jié)構(gòu)； c50c80為高強(qiáng)混凝土，適用于預(yù)應(yīng)力 混凝土構(gòu)件。 k ,cuf

4、d.試驗(yàn)方法對(duì)立方體抗壓強(qiáng)度的影響 a.試件表面是否涂潤(rùn)滑劑：不涂時(shí)強(qiáng)度高；涂后強(qiáng)度低，其主要原因是由于“套箍”作用；且破壞形態(tài)不一樣（見(jiàn)圖2-1）； b.加載速度：速度快強(qiáng)度高，速度慢強(qiáng)度低（2）混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度a.確定混凝土軸心抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)方法 a. 標(biāo)準(zhǔn)試件： 150mm 150mm300mm的棱柱體； b. 其余同混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)方法； c. 工程符號(hào)： （ n/mm ），ckf見(jiàn)圖2-1150mm150mm150mmb.關(guān)于 的討論 a.高寬比：隨著高寬比的增加， 會(huì)降低，但高寬比為3時(shí)，會(huì)穩(wěn)定； b.混凝土立方體抗壓強(qiáng)度與軸心抗壓強(qiáng)度的關(guān)系：1軸心抗壓強(qiáng)度與立方體抗

5、壓強(qiáng)度比值軸心抗壓強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度比值2高強(qiáng)混凝土脆性折減系數(shù)高強(qiáng)混凝土脆性折減系數(shù)0.88經(jīng)驗(yàn)折減系數(shù)經(jīng)驗(yàn)折減系數(shù) c.國(guó)外用圓柱體試件確定混凝土軸心抗壓強(qiáng)度。ckfckfk ,cu21ckf88. 0f（2-1）2.混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度（1）確定方法：軸心受拉試驗(yàn)和劈裂試驗(yàn)；（2）由圖2-6可知，混凝土軸心抗拉強(qiáng)度約為 立方體抗壓強(qiáng)度的1/171/8；（3）在荷載較小時(shí)，混凝土即開(kāi)裂，所以混 凝土結(jié)構(gòu)一般帶裂縫工作，混凝土軸心 抗拉強(qiáng)度不起決定作用。t kf劈拉試驗(yàn)faf22affsp混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度可以采用直接軸心受拉的試驗(yàn)方法混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度可以采用直接軸心受拉的試驗(yàn)方法來(lái)

6、測(cè)定，但由于試驗(yàn)比較困難，目前國(guó)內(nèi)外主要采用圓柱來(lái)測(cè)定，但由于試驗(yàn)比較困難，目前國(guó)內(nèi)外主要采用圓柱體或立方體的劈裂試驗(yàn)來(lái)間接測(cè)試混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度。體或立方體的劈裂試驗(yàn)來(lái)間接測(cè)試混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度。拉壓壓三.復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度 1.關(guān)于雙向應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度變化規(guī)律 根據(jù)圖2-7和圖2-8可得到如下基本結(jié)論： （1）雙向受壓時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度大于單向； （2）雙向受拉時(shí)，混凝土抗拉強(qiáng)度接近于單向； （3）一向受壓和一向受拉時(shí)，其抗拉（抗壓）強(qiáng)度 均低于相應(yīng)的單向強(qiáng)度； （4）由于剪應(yīng)力的存在，混凝土抗壓強(qiáng)度低于單向； （5）由于壓應(yīng)力的存在，混凝土抗剪強(qiáng)度有限增加。 圖2-7當(dāng)壓應(yīng)力

7、不太高時(shí)，其存在可提高混凝土的抗剪強(qiáng)度，拉應(yīng)力的存在會(huì)降低當(dāng)壓應(yīng)力不太高時(shí)，其存在可提高混凝土的抗剪強(qiáng)度，拉應(yīng)力的存在會(huì)降低混凝土的抗剪強(qiáng)度。剪應(yīng)力的存在降低混凝土的抗壓和抗拉強(qiáng)度。混凝土的抗剪強(qiáng)度。剪應(yīng)力的存在降低混凝土的抗壓和抗拉強(qiáng)度。構(gòu)件受剪或受扭時(shí)常遇到剪應(yīng)力構(gòu)件受剪或受扭時(shí)常遇到剪應(yīng)力t t 和正應(yīng)力和正應(yīng)力s s 共同作用下的復(fù)合受力情況。共同作用下的復(fù)合受力情況。混凝土的抗剪強(qiáng)度：隨混凝土的抗剪強(qiáng)度：隨拉拉應(yīng)力增大而減小應(yīng)力增大而減小 隨隨壓壓應(yīng)力增大而增大應(yīng)力增大而增大當(dāng)壓應(yīng)力在當(dāng)壓應(yīng)力在0.6fc左右時(shí)，抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大，左右時(shí)，抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大，壓應(yīng)力繼續(xù)增大，則由于內(nèi)裂縫

8、發(fā)展明顯，抗剪強(qiáng)度將隨壓應(yīng)力的增大而減壓應(yīng)力繼續(xù)增大，則由于內(nèi)裂縫發(fā)展明顯，抗剪強(qiáng)度將隨壓應(yīng)力的增大而減小。小。圖2-82.關(guān)于三向受壓狀態(tài)下的強(qiáng)度變化規(guī)律 結(jié)論：三向受壓狀態(tài)下的混凝土抗壓強(qiáng)度大 于雙向和單向。3.關(guān)于實(shí)際工程運(yùn)用 （1）目前“規(guī)范”尚無(wú)定量計(jì)算公式； （2）實(shí)際工程中均采用單向強(qiáng)度，但要考慮 復(fù)合應(yīng)力情況，從構(gòu)造上加以調(diào)整。四.混凝土的變形 變形的分類(lèi)：受力變形荷載產(chǎn)生的； 體積變形收縮、溫差即濕差產(chǎn)生的。1.一次短期加載下混凝土的變形性能（1）混凝土受壓時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系 實(shí)際試驗(yàn)曲線如圖2-9和圖2-10，其規(guī)律為： a.應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為曲線，上升段中僅有一小段直線；

9、b.應(yīng)力峰值對(duì)應(yīng)的應(yīng)變約為0.002（基本與等級(jí)無(wú)關(guān)）； c.混凝土強(qiáng)度高時(shí)其延性越差。02468102030s(mpa)e 10-3混凝土在結(jié)硬過(guò)程中，混凝土在結(jié)硬過(guò)程中，由于水泥石的收縮、骨由于水泥石的收縮、骨料下沉以及溫度變化等料下沉以及溫度變化等原因，在骨料和水泥石原因，在骨料和水泥石的界面上形成很多微裂的界面上形成很多微裂縫，成為混凝土中的薄縫，成為混凝土中的薄弱部位。混凝土的最終弱部位?；炷恋淖罱K破壞就是由于這些微裂破壞就是由于這些微裂縫的發(fā)展造成的。縫的發(fā)展造成的。02468102030s(mpa)e 10-3aa點(diǎn)以前，微裂縫沒(méi)有點(diǎn)以前，微裂縫沒(méi)有明顯發(fā)展，混凝土的變明顯發(fā)展

10、，混凝土的變形主要彈性變形，應(yīng)力形主要彈性變形，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系近似直線。應(yīng)變關(guān)系近似直線。a點(diǎn)應(yīng)力隨混凝土強(qiáng)度的點(diǎn)應(yīng)力隨混凝土強(qiáng)度的提高而增加，對(duì)普通強(qiáng)提高而增加，對(duì)普通強(qiáng)度混凝土約為度混凝土約為 (0.30.4)fc ，對(duì)高強(qiáng)混，對(duì)高強(qiáng)混凝土可達(dá)凝土可達(dá)(0.50.7)fc。 a點(diǎn)為比例極限。點(diǎn)為比例極限。02468102030s(mpa)e 10-3a點(diǎn)以后，由于微裂縫點(diǎn)以后，由于微裂縫處的應(yīng)力集中，裂縫開(kāi)處的應(yīng)力集中，裂縫開(kāi)始有所延伸發(fā)展，產(chǎn)生始有所延伸發(fā)展，產(chǎn)生部分塑性變形，應(yīng)變?cè)霾糠炙苄宰冃?，?yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)開(kāi)始加快，應(yīng)力長(zhǎng)開(kāi)始加快，應(yīng)力-應(yīng)應(yīng)變曲線逐漸偏離直線。變曲線逐漸偏離直線。微裂縫的

11、發(fā)展導(dǎo)致混凝微裂縫的發(fā)展導(dǎo)致混凝土的橫向變形增加。但土的橫向變形增加。但該階段微裂縫的發(fā)展是該階段微裂縫的發(fā)展是穩(wěn)定的。穩(wěn)定的。ab02468102030s(mpa)e 10-3達(dá)到達(dá)到b點(diǎn)，內(nèi)部一些微裂點(diǎn)，內(nèi)部一些微裂縫相互連通，裂縫發(fā)展已縫相互連通，裂縫發(fā)展已不穩(wěn)定，橫向變形突然增不穩(wěn)定，橫向變形突然增大，體積應(yīng)變開(kāi)始由壓縮大，體積應(yīng)變開(kāi)始由壓縮轉(zhuǎn)為增加。在此應(yīng)力的長(zhǎng)轉(zhuǎn)為增加。在此應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下，裂縫會(huì)持續(xù)發(fā)期作用下，裂縫會(huì)持續(xù)發(fā)展最終導(dǎo)致破壞。取展最終導(dǎo)致破壞。取b點(diǎn)點(diǎn)的應(yīng)力作為混凝土的長(zhǎng)期的應(yīng)力作為混凝土的長(zhǎng)期抗壓強(qiáng)度。普通強(qiáng)度混凝抗壓強(qiáng)度。普通強(qiáng)度混凝土土s sb約為約為0.8fc

12、，高強(qiáng)強(qiáng)度，高強(qiáng)強(qiáng)度混凝土混凝土s sb可達(dá)可達(dá)0.95fc以上。以上。ba02468102030s(mpa)e 10-3cba達(dá)到峰值達(dá)到峰值c點(diǎn)，點(diǎn)， c點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力為應(yīng)的應(yīng)力為fc，內(nèi)部微，內(nèi)部微裂縫連通形成破壞面，裂縫連通形成破壞面，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速度明顯加快，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速度明顯加快，c點(diǎn)的縱向應(yīng)變值稱(chēng)為點(diǎn)的縱向應(yīng)變值稱(chēng)為峰值應(yīng)變峰值應(yīng)變 e e 0，約為，約為0.002。02468102030s(mpa)e 10-3cbad縱向應(yīng)變發(fā)展達(dá)到縱向應(yīng)變發(fā)展達(dá)到d點(diǎn)，點(diǎn)，內(nèi)部裂縫在試件表面出內(nèi)部裂縫在試件表面出現(xiàn)第一條可見(jiàn)平行于受現(xiàn)第一條可見(jiàn)平行于受力方向的縱向裂縫。力方向的縱向裂縫。 d點(diǎn)為

13、反彎點(diǎn)。點(diǎn)為反彎點(diǎn)。 d點(diǎn)對(duì)應(yīng)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)變?yōu)榈膽?yīng)變?yōu)閏ue02468102030s(mpa)e 10-3cbade隨應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)，試件上相隨應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)，試件上相繼出現(xiàn)多條不連續(xù)的縱繼出現(xiàn)多條不連續(xù)的縱向裂縫，橫向變形急劇向裂縫，橫向變形急劇發(fā)展，承載力明顯下降，發(fā)展，承載力明顯下降，混凝土骨料與砂漿的粘混凝土骨料與砂漿的粘結(jié)不斷遭到破壞，裂縫結(jié)不斷遭到破壞，裂縫連通形成斜向破壞面。連通形成斜向破壞面。02468102030s(mpa)e 10-3cbadee點(diǎn)為此段曲線中曲點(diǎn)為此段曲線中曲率最大的一點(diǎn)，也叫率最大的一點(diǎn)，也叫收斂點(diǎn)。收斂點(diǎn)。ef段為收段為收斂段，這時(shí)貫穿的主斂段，這時(shí)貫穿的主裂縫已很

14、寬，內(nèi)聚力裂縫已很寬，內(nèi)聚力幾乎耗盡，對(duì)無(wú)側(cè)向幾乎耗盡，對(duì)無(wú)側(cè)向約束的砼，約束的砼， ef段已段已失去結(jié)構(gòu)意義。失去結(jié)構(gòu)意義。f（2）混凝土單軸向受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線的數(shù)學(xué)模型a.美國(guó)e.hognestad模型（上升段為二次拋物線，下降 段為斜直線）用于美國(guó)aci規(guī)范；（圖2-11）b.德國(guó)rsch 模型（上升段為二次拋物線，下降段采 用水平線）被歐盟和中國(guó)國(guó)家規(guī)范參考。（圖2-12）（3）三向受壓狀態(tài)下混凝土的變形特點(diǎn)a.變形特點(diǎn)：側(cè)壓力約大，變形能力約好（強(qiáng)度也高）；b.工程意義：設(shè)置密排箍筋間接產(chǎn)生側(cè)壓力。 參見(jiàn)圖2-13和圖2-14。uuccffeeeeeeeseeeeees000020

15、0 15. 010 2美國(guó)e.hognestad模型00.0020.0038 fc0.15 fcsee0eu我國(guó)我國(guó)規(guī)范規(guī)范應(yīng)力應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系上升段：)1 (1 0ncccfees0ee下降段：ccfs0cueee,50,5,12(50)600.0020.5(50) 100.0033(50) 10cu kcu kcucu knfffee00.0010.0020.0030.00410203040506070c80c60c40c20se（4）混凝土的變形摸量 由于混凝土的彈塑性性質(zhì)，其模量是一個(gè)變數(shù)，通常有三種表示方法。a.彈性模量（切線模量）：通過(guò)重復(fù)加載的方 式確定；可參見(jiàn)圖2-21（

16、b）b.變形模量（割線模量）：參見(jiàn)圖2-15；c.切線模量：對(duì)應(yīng)力-應(yīng)變曲線求導(dǎo)數(shù)確定；d.經(jīng)驗(yàn)公式法：即式（2-13）。（5）混凝土軸向受拉時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系彈性模量測(cè)定方法se0.5fc510 次)n/mm(74.342 . 21025cucfe注意：注意：砼不是彈性砼不是彈性材料，不能用已知材料，不能用已知的砼應(yīng)變乘以規(guī)范的砼應(yīng)變乘以規(guī)范中的彈性模量值求中的彈性模量值求其應(yīng)力。當(dāng)其應(yīng)力其應(yīng)力。當(dāng)其應(yīng)力很低時(shí)，彈性模量很低時(shí)，彈性模量與變形模量值才近與變形模量值才近似相等。似相等。（2-13）（4 4）混凝土的變形模量）混凝土的變形模量彈性模量彈性模量0tgec變形模量變形模量1tgec切

17、線模量切線模量tgec （5 5）混凝土軸向）混凝土軸向受拉受拉時(shí)的應(yīng)力時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系 曲線形狀與受壓時(shí)相似曲線形狀與受壓時(shí)相似, ,具有上升段和下具有上升段和下降段。試驗(yàn)測(cè)試表明降段。試驗(yàn)測(cè)試表明, ,曲線下降段的坡度隨砼曲線下降段的坡度隨砼強(qiáng)度的提高而更陡峭。受拉彈性模量與受壓強(qiáng)度的提高而更陡峭。受拉彈性模量與受壓彈性模量值基本相同。彈性模量值基本相同。2.荷載長(zhǎng)期作用下混凝土的變形性能（1）徐變：在長(zhǎng)期不變的荷載作用下，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生的應(yīng)變或變形；如圖2-17；（2）線性徐變：隨時(shí)間可以穩(wěn)定（不在發(fā)展）的徐變；（3）非線性徐變：隨時(shí)間不能穩(wěn)定的徐變；（4）影響徐變的因素：a.

18、保持的應(yīng)力（荷載）大?。簯?yīng)力大時(shí)，徐變大；b.加載時(shí)的齡期：齡期早，徐變大；c.其它：水泥用量、水灰比、骨料、溫度以及濕度。影響因素影響因素內(nèi)在因素內(nèi)在因素：混凝土的組成和配比。水泥用量越多，徐變：混凝土的組成和配比。水泥用量越多，徐變?cè)酱?；骨料越?jiān)硬，徐變就越小。水灰比越小，徐變也越大；骨料越堅(jiān)硬，徐變就越小。水灰比越小，徐變也越小。越小。環(huán)境影響：環(huán)境影響：包括養(yǎng)護(hù)和使用條件。受荷前養(yǎng)護(hù)的溫越高、包括養(yǎng)護(hù)和使用條件。受荷前養(yǎng)護(hù)的溫越高、濕度越大，水泥水化作用越充分，徐變就越小。受荷后濕度越大，水泥水化作用越充分，徐變就越小。受荷后構(gòu)件所處的環(huán)境溫度越高，相對(duì)濕度越低，徐變就越大。構(gòu)件所處的

19、環(huán)境溫度越高，相對(duì)濕度越低，徐變就越大。影響因素影響因素應(yīng)力因素：應(yīng)力因素：在在應(yīng)力不大應(yīng)力不大的情況下，混凝土凝結(jié)硬化后的情況下，混凝土凝結(jié)硬化后 , ,骨料之間的骨料之間的水泥水泥漿漿 , , 一部分變?yōu)橥耆珡椥越Y(jié)晶體，另一部分是充填在晶體一部分變?yōu)橥耆珡椥越Y(jié)晶體，另一部分是充填在晶體間的凝膠體，它有黏性流動(dòng)的性質(zhì)。當(dāng)施加荷載時(shí)間的凝膠體，它有黏性流動(dòng)的性質(zhì)。當(dāng)施加荷載時(shí) , , 在加在加載的瞬間結(jié)晶體與凝膠體共同承受荷載。載的瞬間結(jié)晶體與凝膠體共同承受荷載。 隨著時(shí)間的推移隨著時(shí)間的推移 , , 凝膠體由于黏性流動(dòng)而逐漸卸載凝膠體由于黏性流動(dòng)而逐漸卸載 , , 此時(shí)晶體承受更多的外此時(shí)晶

20、體承受更多的外力并產(chǎn)生彈性變形。在這個(gè)過(guò)程中力并產(chǎn)生彈性變形。在這個(gè)過(guò)程中 , , 從水泥凝膠體向水泥從水泥凝膠體向水泥結(jié)晶體應(yīng)力重分布結(jié)晶體應(yīng)力重分布 , , 從而使混凝土徐變變形增加。從而使混凝土徐變變形增加。在在應(yīng)力較大應(yīng)力較大的情況下的情況下 , , 混凝土內(nèi)部微裂縫在荷載長(zhǎng)期作用混凝土內(nèi)部微裂縫在荷載長(zhǎng)期作用下不斷發(fā)展和增加下不斷發(fā)展和增加 , , 也將導(dǎo)致混凝土變形的增加。也將導(dǎo)致混凝土變形的增加。（5）徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的影響a.使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力重分布；b.使預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生損失。3.混凝土在荷載重復(fù)作用下的變形（疲勞變形）（1）疲勞破壞：荷載重復(fù)作用引起的破壞；（2）疲勞強(qiáng)度：荷載重復(fù)作用下使

21、應(yīng)力應(yīng)變 曲線始終保持密合直線的最 大應(yīng)力值；見(jiàn)圖2-21；4.混凝土的收縮與膨脹（參見(jiàn)p.20-21）混凝土變形介紹本小結(jié)結(jié)束。下一節(jié) 第二章 鋼筋和混凝土的材料性能2.1 混凝土 在應(yīng)力（在應(yīng)力（0.5fc）作用瞬間，首先產(chǎn)生瞬時(shí)）作用瞬間，首先產(chǎn)生瞬時(shí)彈性應(yīng)變彈性應(yīng)變e eel。 隨荷載作用時(shí)間的延續(xù)，變形不斷增長(zhǎng)，前隨荷載作用時(shí)間的延續(xù)，變形不斷增長(zhǎng)，前4個(gè)月徐變?cè)鰝€(gè)月徐變?cè)鲩L(zhǎng)較快，長(zhǎng)較快，6個(gè)月可達(dá)最終徐變的（個(gè)月可達(dá)最終徐變的（7080）%，以后增長(zhǎng)逐漸，以后增長(zhǎng)逐漸緩慢，緩慢，23年后趨于穩(wěn)定。年后趨于穩(wěn)定。2.1 混凝土的物理力學(xué)性能如在時(shí)間如在時(shí)間t 卸載，則會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)彈性恢

22、復(fù)應(yīng)變卸載，則會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)彈性恢復(fù)應(yīng)變e eel。由于混凝土。由于混凝土彈性模量隨時(shí)間增大，故彈性恢復(fù)應(yīng)變彈性模量隨時(shí)間增大，故彈性恢復(fù)應(yīng)變e eel小于加載時(shí)的瞬時(shí)彈小于加載時(shí)的瞬時(shí)彈性應(yīng)變性應(yīng)變 e eel。再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，還有一部分應(yīng)變。再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，還有一部分應(yīng)變e eel可以恢復(fù)，可以恢復(fù)，稱(chēng)為彈性后效或徐變恢復(fù)，但仍有不可恢復(fù)的殘留永久應(yīng)變稱(chēng)為彈性后效或徐變恢復(fù)，但仍有不可恢復(fù)的殘留永久應(yīng)變e ecr2.2鋼筋的物理力學(xué)性能一.鋼筋的品種和級(jí)別1.鋼筋的分類(lèi)（1）根據(jù)化學(xué)成分：a.碳素鋼：低碳鋼、中碳鋼及高碳鋼，其特點(diǎn) 是隨著含碳量的增加，強(qiáng)度提高，脆性增加；b.普通低合金鋼：

23、為改善碳素鋼的力學(xué)特性， 加入少量合金元素。鋼筋的種類(lèi)及選用鋼筋的種類(lèi)及選用強(qiáng)度高，塑性低強(qiáng)度高，塑性低強(qiáng)度高，粘結(jié)性好強(qiáng)度高，粘結(jié)性好強(qiáng)度高強(qiáng)度高預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼筋鋼筋鋼筋熱軋鋼筋熱軋鋼筋鋼鋼 絲絲鋼絞線鋼絞線熱處理鋼筋熱處理鋼筋hpb235hrb335hrb400rrb400光圓鋼筋光圓鋼筋變形鋼筋變形鋼筋變形鋼筋變形鋼筋變形鋼筋變形鋼筋非預(yù)應(yīng)力鋼筋非預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度強(qiáng)度塑性塑性弱弱強(qiáng)強(qiáng)高高低低（2）根據(jù)生產(chǎn)工藝：a.熱軋鋼筋：在高溫下直接軋制成型（如碳素 鋼和普通低合金）；b.熱處理鋼：將熱軋鋼經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)（加熱、淬火 和回火），主要是提高強(qiáng)度，而 降低塑性不多；c.冷加工鋼筋：將普通熱軋鋼

24、筋在常溫下進(jìn)行 冷拉或冷拔。 （3）根據(jù)鋼筋外型：（見(jiàn)圖2-23）a.柔性鋼筋：普通鋼筋; a.光圓鋼筋：表面是光滑的； b.變形鋼筋：表面有肋（如月牙肋等）； c.習(xí)慣上，直徑大于4mm稱(chēng)為鋼筋；小于或 等于4mm稱(chēng)為鋼絲。b.勁性鋼筋：型鋼、鋼軌及其組合。（4）根據(jù)力學(xué)特性：a.軟鋼：有明顯屈服臺(tái)階；（見(jiàn)圖2-24）b.硬鋼：無(wú)屈服臺(tái)階；（見(jiàn)圖2-25）fig. 我國(guó)常見(jiàn)鋼筋外形我國(guó)常見(jiàn)鋼筋外形普通鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（n/mm2）種 類(lèi)符號(hào)fykhpb235(q235)235hrb335(20mnsi)335熱軋鋼筋hrb400(20mnsiv、20mnsinb、20mnti)rrb400(2

25、0mnsi)4002.鋼筋的級(jí)別（1）分級(jí)原則：力學(xué)特性；（2）具體分級(jí)：級(jí)鋼，hpb235，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn) 值為235 n/mm ； 級(jí)鋼，hrb335，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn) 值為335 n/mm ； 級(jí)鋼，hrb400，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn) 值為400 n/mm ；3.關(guān)于冷加工鋼筋（1）冷拉a.加工方法：在常溫下將鋼筋拉伸至屈服，然 后卸載；b.力學(xué)性質(zhì)：經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，再次拉伸時(shí)， 其屈服強(qiáng)度將增大，但塑性降低；c.時(shí)效硬化：被拉伸至屈服點(diǎn)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間 后，屈服強(qiáng)度增加的現(xiàn)象。（2）冷拔a.加工方法：在常溫下將鋼筋拔過(guò)比其自身直 徑還小的硬質(zhì)合金拔絲模拉伸至 屈服；b.力學(xué)性質(zhì)：經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，再次拉伸或壓 縮時(shí)

26、，其屈服強(qiáng)度將增大，但塑 性降低。二.鋼筋的強(qiáng)度與變形1.鋼筋屈服強(qiáng)度的取值:(屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度：是鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計(jì)依是鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計(jì)依據(jù)據(jù)，因?yàn)殇摻钋髮l(fā)生很大的塑性變形，且卸載時(shí)這部分變形，因?yàn)殇摻钋髮l(fā)生很大的塑性變形，且卸載時(shí)這部分變形不不可恢復(fù)可恢復(fù)，這會(huì)使鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生很大的變形和不可閉合的裂縫。，這會(huì)使鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生很大的變形和不可閉合的裂縫。屈服上限與加載速度有關(guān)，不太穩(wěn)定，一般取屈服下限作為屈服強(qiáng)屈服上限與加載速度有關(guān)，不太穩(wěn)定，一般取屈服下限作為屈服強(qiáng)度。）度。）（1）軟鋼：取其屈服下限；（2）硬鋼：取其極限抗拉強(qiáng)度的85%；（稱(chēng)為 條件屈服點(diǎn)）（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

27、時(shí)，用鋼筋的屈服強(qiáng)度進(jìn)行計(jì) 算，其極限抗拉強(qiáng)度作為安全儲(chǔ)備。2.鋼筋的變形力學(xué)指標(biāo)：伸長(zhǎng)率和冷彎性s se e2.2.2 2.2.2 鋼筋的強(qiáng)度與變形鋼筋的強(qiáng)度與變形 有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋有明顯屈服點(diǎn)的鋼筋abcdefua為比例極限oa為彈性階段de為強(qiáng)化階段b為屈服上限c為屈服下限，即屈服強(qiáng)度 fycd為屈服臺(tái)階e為極限抗拉強(qiáng)度 fu fyfef為頸縮階段無(wú)明顯屈服點(diǎn)的鋼筋無(wú)明顯屈服點(diǎn)的鋼筋a0.2%s0.2 fua點(diǎn)：比例極限，約為點(diǎn)：比例極限，約為0.65fua點(diǎn)前：應(yīng)力點(diǎn)前：應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為線彈性應(yīng)變關(guān)系為線彈性a點(diǎn)后：應(yīng)力點(diǎn)后：應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為非線性，應(yīng)變關(guān)系為非線性，有一定塑性變形，

28、且沒(méi)有明顯的屈有一定塑性變形，且沒(méi)有明顯的屈服點(diǎn)服點(diǎn)強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)條件屈服點(diǎn)條件屈服點(diǎn)殘余應(yīng)變?yōu)闅堄鄳?yīng)變?yōu)?.2%所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力規(guī)范規(guī)范取取s s0.2 =0.85 fu兩個(gè)指標(biāo)兩個(gè)指標(biāo)：延延 伸伸 率率：鋼筋拉斷后的伸長(zhǎng)值與原長(zhǎng)的比率，是反映鋼筋塑性：鋼筋拉斷后的伸長(zhǎng)值與原長(zhǎng)的比率，是反映鋼筋塑性性能的指標(biāo)。延伸率大的鋼筋，在拉斷前有足夠預(yù)兆，延性較好。性能的指標(biāo)。延伸率大的鋼筋，在拉斷前有足夠預(yù)兆，延性較好。0010or 5lll 屈屈 強(qiáng)強(qiáng) 比比：反映鋼筋的強(qiáng)度儲(chǔ)備，反映鋼筋的強(qiáng)度儲(chǔ)備，fy/fu=0.60.7。se殘余變形er彈性變形ee三.鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變曲線的數(shù)學(xué)

29、模型1.雙直線（完全彈塑性）圖2-26（a），為我國(guó)采用；2.三折線（完全彈塑性+硬化）圖2-26（b）；3.雙斜線（彈塑性）圖2-26（c）。四.鋼筋的疲勞五.混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的要求1.較高的強(qiáng)度；2.良好的塑性；3.良好的可焊性；4.較強(qiáng)的耐火性；5.鋼筋與混凝土良好的粘結(jié)力。 有明顯屈服點(diǎn)鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系一般可采用雙線性的理想彈塑性關(guān)系yyysfeeeseees fy ey1es鋼筋的彈性模量(n/mm2)種 類(lèi)eshpb235 級(jí)鋼筋2.1105hrb335 級(jí)鋼筋、hrb400 級(jí)鋼筋、rrb400 級(jí)鋼筋、熱處理鋼筋2.0105消除應(yīng)力鋼絲、螺旋肋鋼絲、刻痕鋼絲2.0510

30、5鋼絞線1.951052.3 2.3 混凝土與鋼筋的粘結(jié)混凝土與鋼筋的粘結(jié)2.3.1粘結(jié)的意義粘結(jié)的意義粘結(jié)和錨固是鋼筋和混凝土形成整體、共同工粘結(jié)和錨固是鋼筋和混凝土形成整體、共同工作的基礎(chǔ)。作的基礎(chǔ)。鋼筋與混凝土之間粘結(jié)應(yīng)力示意圖鋼筋與混凝土之間粘結(jié)應(yīng)力示意圖（a）錨固粘結(jié)應(yīng)力 （b）裂縫間的局部粘結(jié)應(yīng)力2.3.2粘結(jié)力的形成粘結(jié)力的形成光圓鋼筋與變形鋼筋具有不同的粘結(jié)機(jī)理，其光圓鋼筋與變形鋼筋具有不同的粘結(jié)機(jī)理，其粘結(jié)作用主要由三部分組成：粘結(jié)作用主要由三部分組成：（）鋼筋與混凝土接觸面上的化學(xué)吸附作用力（）鋼筋與混凝土接觸面上的化學(xué)吸附作用力（膠結(jié)力）。一般很小，僅在受力階段的局部（膠結(jié)力）。一般很小，僅在受力階段的局部無(wú)滑移區(qū)域起作用，當(dāng)接觸面發(fā)生相對(duì)滑移時(shí)，無(wú)滑移區(qū)域起作用，當(dāng)接觸面發(fā)生相對(duì)滑移時(shí)，該力即消失。該力即消失。（）混凝土收縮握裹鋼筋而產(chǎn)生的摩阻力。（）混凝土收縮握裹鋼筋而產(chǎn)生的摩阻力。（）鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機(jī)（）鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機(jī)械咬合作用力（咬合力）。對(duì)于光圓鋼筋，這械咬合作用力（咬合力）。對(duì)于光圓鋼筋，這種咬合力來(lái)自于表面的粗糙不平。種咬合力來(lái)自于表面的粗糙不平。變形鋼筋與混凝土之間的機(jī)械咬合作用主要是變形