结构常用材料的物理与力学性质.ppt

3. 结构常用材料的物理与力学性质 3.1 结构材料的基本要求 3.2 材料的强度取值 3.3 混凝土的物理力学性质 3.4 建筑用钢材的物理力学性质 3.5 钢筋与混凝土的共同工作原理 3.1 结构材料的基本要求 3.1 结构材料的基本要求 3.1 结构材料的基本要求 3.1 结构材料的基本要求 3.2 材料的强度取值 3.2 材料的强度取值 3.3 混凝土 3.3 混凝土 §3.3 混凝土 3.3.1 混凝土的强度 1.混凝土的立方抗压强度fcu 及强度等级。 （1）混凝土的立方抗压强度 确定方法：用边长为150mm的标准立方体试件，在标准养护条件下（温度20±3℃，相对湿度不小于90%）养护28天后，按照标准试验方法（试件的承压面不涂润滑剂，加荷速度约每秒0.15～0.3N/mm2）测得的具有95%保证率的抗压强度，作为混凝土的立方抗压强度标准值，用符号fcu,k表示。 （2）混凝土的强度等级 根据立方体抗压强度标准值fcu,k的大小，混凝土强度等级分C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80共14级。其中，C60~ C80属高强混凝土。 （3）结构混凝土强度等级的要求 钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于Ｃ15；当采用HRB335级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于 Ｃ20；当采用HRB400和RRB400级钢筋以及承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不得低于Ｃ20。预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于Ｃ30；当采用钢丝、钢绞线、热处理钢筋作为预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于Ｃ40。 3.3 混凝土 3.3 混凝土 3.3 混凝土 3.3 混凝土 3.3 混凝土 3.3 混凝土 3.3 混凝土 3.3 混凝土 3.3 混凝土 抗拉强度 混凝土的抗拉强度ft很低，虽然有一定的强度，但一般不作为计算依据； 在实际结构设计中，混凝土的受拉区配有钢筋来承担拉应力，混凝土是开裂工作的； 对于特殊建筑物，如抗渗型要求较高的水池、地下室的外墙等，混凝土的抗裂性的高低是保证不发生渗漏的主要因素，此时需要使用混凝土的受拉强度进行抗裂计算。 3.3 混凝土 混凝土的抗拉强度可采用尺寸为100×100×500mm的柱体试件进行直接轴心受拉试验，但其准确性较差。故国内为多采用圆柱体或立方体的劈裂试验来间接测定。 3.3 混凝土 3.3 混凝土 3.3 混凝土 3.3 混凝土 3.3 混凝土 3.3 混凝土 3.3 混凝土 混凝土的变形有两类：一类是受力变形；另一类是体积变形，包括收缩、膨胀和温度变形。 1.混凝土在长期荷载作用下的变形——徐变 定义：混凝土在长期不变荷载作用下，应变随时间继续增长的现象，叫做混凝土的徐变。 对结构构件的不利影响：增大混凝土构件的变形；在预应力混凝土构件中引起预应力损失等。 影响因素：混凝土的徐变除与构件截面的应力大小和时间长短有关外，还与混凝土所处环境条件和混凝土的组成有关。养护条件越好，周围环境的湿度越大，构件加载前混凝土的强度愈高，水泥用量愈少，混凝土越密实，集料含量越大，集料刚度越大，则徐变越小。 对结构构件的不利影响：当构件受到约束时，混凝土的收缩就会使构件中产生收缩应力，收缩应力过大，就会使构件产生裂缝，以致影响结构的正常使用；在预应力混凝土构件中混凝土收缩将引起钢筋预应力值损失，等等。 3.3 混凝土 3.3 混凝土 3.4 钢材 3.4 钢材 3.4 钢材 3.4 钢材 3.4 钢材 3.4 钢材 3.4 钢材 3.4 钢材 3.4 钢材 3.5 钢筋与混凝土共同工作原理 3.5 钢筋与混凝土共同工作原理 3.5 钢筋与混凝土共同工作原理 3.5 钢筋与混凝土共同工作原理 3.5 钢筋与混凝土共同工作原理 3.5 钢筋与混凝土共同工作原理 3.5 钢筋与混凝土共同工作原理 3.3.2 混凝土的变形理论——长期应力变形 避免与减小徐变的方法 从混凝土的徐变的原因分析可以知道，控制水泥胶体的流动、控制微观裂缝的开展是控制徐变的主要方法。因此，对于徐变宜从以下几方面进行： 控制并减小水泥胶体在混凝土内部的总体积： 采用减水剂可以在混凝土强度与坍落度不变的前提下有效减少水泥用量； 良好的砂石骨料级配备可以有效的形成混凝土内部较高的骨料密实度与骨架结构，不仅可以减少水泥胶体的体积，更可以抵抗水泥胶体的塑性流动； 施工中的振捣可以提高混凝土的密实度而减少水泥胶体的体积。 控制并减小混凝土内部微观裂缝的数量： 采用减水剂可以有效减少水的用量，减少多余水分蒸发所产生的毛细孔隙以及混凝土内部游离