钢筋混凝土结构2.1.ppt

第二章 混凝土结构材料的物理力学性能 2.1混凝土的物理力学性能 2.1.1 混凝土的组成结构 物理组成成分: 混凝土是由水泥、砂、石和水按一定比例配合而成人工石材。 2.1.2砼的力学指标 混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度。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。 混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的 1)立方体抗压强度fcu,k 边长为150mm的混凝土立方体试件，在标准条件下（温度为20±3℃，湿度≥90%）养护28天，用标准试验方法（加载速度0.15~0.3N/mm2/s，两端不涂润滑剂）测得的具有95%保证率的抗压强度。 不同尺寸立方体式件抗压强度的换算 当采用边长200mm或边长100mm的立方体试件时其抗压强度实测值乘以换算系数转换成标准试件抗压强度换算关系为： fcu,k(150)＝0．95 fcu,k (100) fcu,k( (150)＝1．05 fcu,k (200) 混凝土强度等级： 用符号C和混凝土立方体抗压强度标准值表示。是度量混凝土强度的基本指标，也是衡量混凝土各种力学指标的代表值。 2002规范,将砼从C15~C80共划分为14个强度等级，级差为5N/mm2。 2）砼的轴心抗压强度 [1]轴心抗压强度标准值fck: 按标准方法制作的150mm×l50mm× 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。 　 棱柱体抗压强度标准值与立方体抗压强度标准值的关系为: fck=o.880α1α2fcu,k 式中 α1—棱柱强度与立方强度之比，对C50及以下取。α1＝0.76，对C80取α1＝0.82，中间按线性规律变化； α2—考虑C40以上混凝土脆性的折减系数，对C40取α2＝1.o，对C80取α2＝0.87，中间按线性规律变化。 [1]轴心抗压强度设计值fc: fc= fck/γ c γ c—混凝土的分项系数取1.4 3 ） 轴心抗拉强度 [1}轴心抗拉强度标准值ftk测定方法有两种： （1）直接测试法：p7 用100mm×100mm×500mm的柱体试件，两端埋设长为150mm的变形钢筋，试验机夹住两端伸出的钢筋使试件受拉，破坏时试件中部产生横向裂缝，其平均应力即为混凝土的轴心抗拉强度标准值ftk （2）间接测试法（劈拉试） 由于采用直接轴心受拉的试验方法来测定试验比较困难，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。 轴心抗拉强度标准值与立方体抗压强度标准值的换算关系为： 关系式: 式中δ—混凝土立方强度变异系数，当fcu,k＞60N／mm2时，取δ＝o.1； 系数o．395和指数 o．55是根据原规范确定拉抗强度试验数据再加上我国近年来对高强混凝土研究 的试验数据，统一进行分析后得出的。 α2—考虑C40以上混凝土脆性的折减系数，对C40取α2＝1．o，对C80取α2＝0．87，中间按线性规律变化。 [1]轴心抗拉强度设计值ft: ft= ftk/γ c γ c—混凝土的分项系数取1.4 注:砼的力学指标见p270附表 2.1.3混凝土的变形 混凝土的变形包括两类: 1)混凝土的受力变形: （1）一次短期荷载下的变形 ε0=0.002+0.5（fcu,k-50）×10-5 εcu=0.0033-（fcu,k-50）×10-5 ε0—相应于峰值应力时的应变 εcu—极限压应变 切线的斜率为混凝土的弹性模量 Ec=σc/εc (2)长期荷载下的变形-徐变 (3)多次重复荷载下的变形-疲劳强度约为0.5 fc 2）混凝土的体积变形：收缩变形、膨胀变形 混凝土在空气中凝结硬化，体积收缩； 在水中凝结硬化，体积膨胀。 收缩对钢筋混凝土的危害很大，会引起初应力，甚至产生早期裂缝，因为钢筋的存在企图阻止混凝土的收缩，这样将使钢筋受压，混凝土受拉，当拉应力过大时，混凝土便出现裂缝。此外，混凝土收缩也会使预应力混凝土构件产生预应力损失。 影响混凝土收缩的因素 (1)水泥的品种:水泥强度等级越高收缩越大 (2)水泥用量:用量多,收缩大;水灰比大,收缩大 (3)骨料的性质:骨料弹性模量大,收缩小 (4)养护条件:养护温、湿度大，收缩小 (5)砼制作方法:越密实,收缩小 (6)使用环境:温、湿度大，收缩小 (7)构件体积与表面积比值:比值越大,收缩小 2.2钢筋的物理力学性能 2.2.1 钢筋的品种和级别 1）钢筋按化学成分的不同，分为碳素结构钢和普通低合金钢两类。 碳素除含有铁元素外还含少量的碳、硅、锰杂质元素和硫、磷、氧、氮等有害元素。