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1、1.1 钢筋（钢筋（steel reinforcement）热轧钢筋冷加工钢筋钢丝及钢绞线1.1.1 钢筋的品种钢筋的品种(reinforcement types)与性能与性能第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的性能第1页/共75页按化学成分碳素钢 普通低合金钢 锰系 硅矾系 低碳钢中碳钢高碳钢硅钛系 硅锰系 硅铬系 C0.8fcsh时，混凝土内部的微裂缝进入非稳态发展，导致混凝土破坏。取=0.8fcsh作为混凝土的长期抗压强度。初应力越大，徐变也越大。第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的性能第45页/共75页加载时混凝土的龄期越长，徐变越小。为了减少徐
2、变，应避免过早地给结构施加长期荷载，例如在施工期内避免过早地撤除构件的模板支柱等，也可以采取加快混凝土硬结的措施来减小龄期对徐变的影响。4)龄期影响第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的性能第46页/共75页2.混凝土的非受力变形混凝土的非受力变形 混凝土的收缩与膨胀 混凝土在水中或处于饱和湿度情况下结硬时体积增大的现象称为膨胀。混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为收缩。混凝土的收缩第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的性能第47页/共75页影响混凝土收缩的因素 水泥用量越多、水灰比越大，收缩就越大。骨料的级配好、弹性模量高，可减小混凝土的收缩。高温蒸养，
3、收缩减少；使用环境的温度越高，相对湿度越低，收缩就越大。此外，水泥品种、混凝土的密实度、构件的体表比等都会对混凝土的收缩有影响。收缩和膨胀是在混凝土不受力的情况下而产生的变形，一般来说，收缩值比膨胀值大得多。混凝土的膨胀特性对混凝土构件往往是有利的，故一般不予考虑。第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的性能第48页/共75页收缩的性质收缩的性质自由收缩约束收缩来自内部的钢筋约束来自支座的外部约束收缩对结构的影响收缩对结构的影响自由收缩一般不会引起拉应力，故不会开裂约束收缩产生收缩应力甚至开裂梁板或其他构件，由于养护不好，在使用前就可能因混凝土收缩而产生裂缝；整片大面积的混凝土
4、地面或楼面，在施工后就可能因混凝土的收缩而产生裂缝；在预应力混凝土结构中，混凝土的收缩会导致预应力的损失。收缩也对超静定结构（如拱）产生不利的内力，导致钢筋混凝土结构出现过大裂缝，造成不利影响。收缩的不利影响收缩的不利影响第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的性能第49页/共75页 混凝土的温度混凝土的温度变形形 当当温温度度变化化时，混混凝凝土土也也随随之之热胀冷冷缩。温温度度变形形也也是是混混凝凝土土在在非非荷荷载状状态下下，产生生内内力力的的一一个个重重要要因因素素。混混凝凝土土的的线膨膨胀系系数数随随骨骨料料性性质及及配配合合比比而而变化化，约为(11.5)10-5，
5、一般取，一般取1.010-5。温度的变化与水泥种类、水泥含量、新拌混凝土的温度、混凝土硬化速度、构件尺寸等因素有关。影响温度变化的因素第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的性能第50页/共75页混凝土与钢筋的线膨胀系数是相近的。温度变化时，在混凝土和钢筋之间引起的内应力很小，不致产生相对的变形。温度变形的影响 水泥在水化作用时排出的热量导致构件内部的温度上升，构件表面由于便于散热而温度相对较低。构件内外的这种温差就会引起应力，从而导致表层混凝土开裂。大体积混凝土结构以及水池、烟囱等结构由温度变化引起的温度应力必须予以考虑。第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料
6、的性能第51页/共75页1.2.3 混凝土的选用原则混凝土的选用原则建筑工程中，建筑工程中，钢筋混凝土构件的混凝土筋混凝土构件的混凝土强度等度等级不不应低低于于C15 当采用当采用HRB335级钢筋筋时，不宜不宜低于低于C20 当采用当采用HRB400和和RRB400级钢筋以及承受重复荷筋以及承受重复荷载的构件，的构件，不得不得低于低于C20 预应力混凝土力混凝土结构构不不应低于低于C30 采用采用钢绞线、钢丝、热处理理钢筋作筋作预应力力钢筋筋时，不宜不宜低于低于C40第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的性能第52页/共75页1.3 钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结钢筋
7、筋与与混混凝凝土土之之间的的粘粘结是是这两两种种材材料料共共同同工工作作的的保保证，使之能共同承受外力、共同使之能共同承受外力、共同变形、抵抗相互之形、抵抗相互之间的滑移。的滑移。产生钢筋和混凝土粘结力的主要原因：混凝土收缩将钢筋紧紧握固而产生的摩擦力；混凝土颗料的化学作用产生的混凝土与钢筋之间的胶合力；钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的局部机械咬合力；钢筋端部在混凝土内的锚固作用。第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的性能第53页/共75页1.3.1 粘结力的定义粘结力的定义若若钢筋筋和和混混凝凝土土有有相相对变形形（滑滑移移），就就会会在在钢筋筋和和混混凝凝土土交交界界面
8、面上上产生生沿沿钢筋筋轴线方方向向的的相相互互作作用用力力，这种种力称力称为钢筋与混凝土的粘筋与混凝土的粘结力。力。是指相邻两个开裂截面之间产生的钢筋拉力，通过裂缝两侧的粘结应力部分地向混凝土传递，使未开裂的混凝土受拉。裂缝之间局部粘结应力粘结应力局部粘结应力锚固粘结应力第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的性能第54页/共75页是指钢筋伸入支座或支座负弯矩钢筋在跨间截断时，必须具有足够的锚固长度，通过锚固长度积累的粘结力。按钢筋所处部位和所起作用不同受压、受拉、支座、节点及钢筋截断时，锚固长度各异。钢筋端部的锚固粘结应力第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料
9、的性能第55页/共75页lTdmax 以锚固粘结应力为例：u锚固设计的基本原则是必须保证足够的锚固粘结强度以使钢筋强度得以充分利用，即第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的性能第56页/共75页1.3.2 粘结力的组成粘结力的组成1.粘粘结力的力的组成成 化学胶化学胶结力力混混凝凝土土凝凝结时，由由于于水水泥泥的的水水化化作作用用在在钢筋筋与与混混凝凝土土接接触触面面上上产生生的的化化学学吸吸附附作作用用力力；来来源源于于浇筑筑时水水泥泥浆体体向向钢筋筋表表面面氧氧化化层的的渗渗透透和和养养护过程程中中水水泥泥晶晶体体的的生生长和和硬硬化化。取取决决于于水水泥泥的的性性质和和
10、钢筋筋表表面面的的粗粗糙糙程程度度。这种种力力 一一般般很很小小，只只在在钢筋筋和和混混凝凝土土界界面面存存在在，当当接接触触面面发生相生相对滑移滑移时就消失，就消失，仅在局部无滑移区内起作用。在局部无滑移区内起作用。第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的性能第57页/共75页 摩擦力混凝土收缩后将钢筋紧紧地握裹住，当钢筋和混凝土产生相对滑移时，在钢筋和混凝土界面上将产生摩擦力。它取决于混凝土发生收缩、荷载和反力等对钢筋的径向压应力、钢筋和混凝土之间的粗糙程度等。钢筋和混凝土之间的挤压力越大、接触面越粗糙，则摩擦力越大。第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的
11、性能第58页/共75页钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合作用而产生的力，即混凝土对钢筋表面斜向压力的纵向分力，取决于混凝土的抗剪强度。机械咬合力变形钢筋的横肋会产生这种咬合力，它的咬合作用往往很大，是变形钢筋粘结力的主要来源。钢筋端部的锚固力采取锚固措施后所造成的机械锚固力。第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的性能第59页/共75页2.光面钢筋的粘结性能光面钢筋的粘结性能光面钢筋的粘结力以化学胶结力和摩擦力为主。钢筋与混凝土的粘结强度通常采用拔出试验来测定。设拔出力为F，则以粘结破坏（钢筋拔出或混凝土劈裂）时钢筋与混凝土截面上的最大平均粘结应力作为粘结强度。第第1 1章
12、章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的性能第60页/共75页3.变形钢筋的粘结性能粘结强度仍由化学胶结力、摩擦力和钢筋表面凹凸不平的机械咬合力组成，但主要是钢筋表面突出肋与混凝土之间的机械咬合力。变形钢筋和光圆钢筋的主要区别是钢筋表面具有不同形状的横肋或斜肋。变形钢筋外围混凝土的内裂缝第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的性能第61页/共75页4.影响粘结强度的因素(1)混凝土的强度等级高，粘结强度高；(2)保护层厚度大，钢筋的净距大，粘结强度高；(3)钢筋的直径小，粘结强度高；螺纹钢筋比月牙钢筋高；(4)横向箍筋，提高粘结强度；(5)横向压应力，提高粘结强度；(6)钢
13、筋端部的弯钩、弯折及附加锚固措施，提高粘结强度。第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的性能第62页/共75页钢筋的筋的间距和混凝土的保距和混凝土的保护层不能太小；不能太小；优先采用小直径的先采用小直径的变形形钢筋，光面筋，光面钢筋末端筋末端应设弯弯钩；钢筋筋伸伸入入支支座座应有有足足够的的锚固固长度度；搭搭接接时应有有足足够的搭接的搭接长度；度；钢筋不宜在混凝土的拉区截断；筋不宜在混凝土的拉区截断；在大直径在大直径钢筋的搭接和筋的搭接和锚固区域内宜固区域内宜设置横向置横向钢筋。筋。1.3.3 保证可靠粘结的构造措施保证可靠粘结的构造措施第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混
14、凝土结构用材料的性能第63页/共75页1.4 公路桥涵钢筋混凝土的材料性能公路桥涵钢筋混凝土的材料性能 2.4.1 普通钢筋 钢筋混凝土及预应力混凝土构件中的纵向普通钢筋应选用R235（Q235）、HRB335、HRB400及KL400钢筋，预应力混凝土构件中的箍筋应选用其中的带肋钢筋。钢筋的抗拉强度标准值应具有不小于95%的保证率。第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的性能第64页/共75页普通钢筋的抗拉强度标准值普通钢筋的抗拉强度设计值和抗压强度设计值第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的性能第65页/共75页预应力钢筋 第第1 1章章 混凝土结构用材料
15、的性能混凝土结构用材料的性能第66页/共75页预应力钢筋 第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的性能第67页/共75页弹性模量第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的性能第68页/共75页2.4.2 混凝土 公路桥规中同样是按边长为150mm的立方体试件的抗压强度标准值确定，抗压强度标准值的测试方法与混凝土结构设计规范相同，混凝土强度等级用C表示，采用C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C55，C60，C65，C70，C75，C80 14个等级。C50及以下为普通混凝土，C50以上为高强混凝土。1.强度等级 公路桥涵的混凝土强度等级应按以下
16、规定选用：钢筋混凝土构件不应低于C20，当用HRB400、KL400级钢筋时，不应低于C25；预应力混凝土构件不应低于C40。第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的性能第69页/共75页 2.轴心抗压强度和轴心抗拉强度标准值 采用轴心抗压强度试验得出混凝土单向均匀受压时的强度，并用表示其标准值。第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的性能第70页/共75页 3.轴心抗压强度和轴心抗拉强度设计值 轴心抗压强度和轴心抗拉强度标准值除以相应的材料分项系数1.45，可其相应设计值。第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的性能第71页/共75页 4.混凝
17、土的弹性模量 混凝土的受压弹性模量与受拉弹性模量相等，用Ec表示，其取值与混凝土结构设计规范规定相同，混凝土的剪变模量Gc=0.4Ec，混凝土的泊松比采用0.2。第第1 1章章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的性能第72页/共75页练习题1、衡量钢筋性能的指标是什么？2、什么是钢筋的冷拉？钢筋冷拉之后性能有何变化？3、钢筋如何进行冷拔？冷拔之后钢筋的性能有何变化？4、什么叫条件屈服强度？5、砼的强度等级是根据什么确定的？6、什么是砼的弹性模量、割线模量和切线模量？各具有什么作用？7、砼强度等级改变时，应力、应变关系将发生什么改变？8、砼结构对钢筋性能的要求有哪些？9、钢筋与砼为什么能共同工作？第73页/共75页10、什么时钢筋与砼的粘结？粘结力由哪些部分组成？11、钢筋为什么要锚固？钢筋的锚固长度是怎样确定的？12、如何增加钢筋与砼的锚固性能？13、在公路桥涵工程中，砼与钢筋的标准值和设计强度取值与建筑工程有什么不同第74页/共75页感谢您的观看。第75页/共75页