混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能1

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1、第2章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能基本要求1.掌握混凝土的強(qiáng)度和變形性能。2.了解鋼筋的品種，理解軟鋼和硬鋼的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系3.掌握鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是由鋼筋和混凝土兩種性質(zhì)完全不同的材料組成,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論、計(jì)算公式都與這兩種材料的物理力學(xué)性能相關(guān)。1§2.1混凝土的物理力學(xué)性能2.1.1.混凝土的組成結(jié)構(gòu)1.組成：混凝土=水泥+細(xì)骨料（砂）+粗骨料（碎石或鵝卵石）+水+外加劑2.混凝土的結(jié)構(gòu)分為三種類型：Ａ.微觀結(jié)構(gòu)：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

2、和凝膠孔組成。Ｂ.亞微觀結(jié)構(gòu)：即混凝土中的水泥砂漿結(jié)構(gòu)。Ｃ.宏觀結(jié)構(gòu)：即砂漿和粗骨料兩組分體系。注意：1.骨料的分布及骨料與基相之間在界面的結(jié)合強(qiáng)度2是影響混凝土強(qiáng)度的重要因素；2.在荷載的作用下，微裂縫的擴(kuò)展對混凝土的力學(xué)性能有著極為重要的影響。2.1.2單軸應(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，單向受力狀態(tài)下混凝土的強(qiáng)度指標(biāo)，是進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件強(qiáng)度分析、建立強(qiáng)度理論公式的重要依據(jù)。為分析問題方便，先討論單軸向應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度?；炷翉?qiáng)度值的大小與采用的水泥強(qiáng)度等級、水灰比、

3、骨料的性質(zhì)、制作方法、養(yǎng)護(hù)條件、齡期、試件的大小和形狀、試驗(yàn)方法和加載速率等有很大的關(guān)系。1.混凝土的抗壓強(qiáng)度3混凝土結(jié)構(gòu)中，主要是利用它的抗壓強(qiáng)度。因此抗壓強(qiáng)度是混凝土力學(xué)性能中最主要和最基本的指標(biāo)?；炷恋膹?qiáng)度等級是用抗壓強(qiáng)度來劃分的,原因?（1）混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度和強(qiáng)度等級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)和評定混凝土強(qiáng)度等級的標(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?150mm?150mm的立方體；b.標(biāo)準(zhǔn)制作條件：在溫度（20±3）?C和相對濕度90%以

4、上的環(huán)境下，養(yǎng)護(hù)28天；4c.標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法：試件表面不涂潤滑劑、均勻加載和勻速加“靜”載；通常加載速率為混凝土強(qiáng)度小于C30時，取每秒鐘0.3~0.5N/mm2，等于或高于C30時取0.5~0.8N/mm2。d.單位：N/mm2。壓力?試件?裂縫發(fā)展?擴(kuò)張?整個體系解體，喪失承載力試塊承壓板5C.強(qiáng)度等級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：（N/mm2），簡寫形式為C??；d.“規(guī)范”的等級范圍：C15~C80，共14級；級差為5N/mm2e.應(yīng)用范圍：C

5、15~C45為普通混凝土，適用于一般的混凝土結(jié)構(gòu)C50~C80為高強(qiáng)混凝土，適用于高層結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。6D.試驗(yàn)方法對立方體抗壓強(qiáng)度的影響a.試件表面是否涂潤滑劑：不涂時強(qiáng)度高；涂后強(qiáng)度底，其主要原因是由于“套箍”作用；且破壞形態(tài)不一樣（見圖）；不涂潤滑劑涂潤滑劑b.加載速度：速度快強(qiáng)度高，速度慢強(qiáng)度低承壓板試塊摩擦力7另影響強(qiáng)度的因素還有：齡期、養(yǎng)護(hù)條件、試塊尺寸等。試塊尺寸：尺寸效應(yīng)（小尺寸強(qiáng)度高，大尺寸強(qiáng)度低）非標(biāo)準(zhǔn)試塊：100×100×100換算系數(shù)0.95200×200×200換算系數(shù)1.0

6、5（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?150mm?300mm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：（N/mm2），8#對于同一混凝土，棱柱體抗壓強(qiáng)度小于立方體抗壓強(qiáng)度。B.關(guān)于的討論a.高寬比：隨著高寬比的增加，會降低，但高寬比為2~3時，會穩(wěn)定；b.考慮到實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作、養(yǎng)護(hù)和受力情況，實(shí)際構(gòu)件強(qiáng)度與試件強(qiáng)度之間存在差異，《規(guī)范》基于安全取偏低值，混凝土立方體抗壓強(qiáng)度與軸心抗壓強(qiáng)度的關(guān)系：0.88為考慮實(shí)際構(gòu)件與試件混凝土強(qiáng)度

7、之間的差異而取用的折減系數(shù)。（2-1）9α1棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度之比，對不大于C50級的混凝土取0.76，對C80取0.82，其間按線性插值。α2為高強(qiáng)混凝土的脆性折減系數(shù)，對C40及以下取1.0，對C80取0.87，中間按直線規(guī)律變化取值。2.混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度：基本力學(xué)特征之一，構(gòu)件抗剪、抗裂、抗扭、抗沖切計(jì)算中需采用。（1）確定方法：軸心拉伸試驗(yàn)、劈裂試驗(yàn)、彎折試驗(yàn)a）軸心拉伸試驗(yàn)10010015015050010缺點(diǎn)：鋼筋不容易對中；混凝土質(zhì)量不均勻，幾何中心與質(zhì)量中心不相一致；安裝試件不可避免有

8、較小的歪斜和偏心?對試驗(yàn)結(jié)果有較大影響b）劈裂試驗(yàn)：立方體或圓柱體試件ddFFFF11試驗(yàn)表明：同一品質(zhì)的混凝土，劈裂強(qiáng)度值略大于直接拉伸強(qiáng)度值，劈裂試件的大小對試驗(yàn)結(jié)果也有影響。（2）由下圖可知，混凝土軸心抗拉強(qiáng)度約為立方體抗壓強(qiáng)度的1/17~1/8，且混凝土強(qiáng)度等級越高，比值越小；混凝土軸心抗拉強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的關(guān)系12《規(guī)范》考慮構(gòu)件與試件的差別、尺寸效應(yīng)、加載速度的影響，并考慮了從普通強(qiáng)