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1、第一章第一章钢筋混凝土材筋混凝土材料的物理力学性能料的物理力学性能本讲稿第一页，共二十六页重 点1.混凝土的强度指标；混凝土的强度指标；2.混凝土的变形；混凝土的变形；难 点 1.混凝土的强度指标；混凝土的强度指标；2.混凝土的变形。混凝土的变形。本讲稿第二页，共二十六页1.1 混凝土的物理力学性能一、一、混凝土的强度混凝土的强度1.1.混凝土的立方体抗压强度及强度等级混凝土的立方体抗压强度及强度等级（1 1）混凝土的立方体抗压强度）混凝土的立方体抗压强度规范规定：混凝土强度按立方体抗压强度标准值确定。规范规定：混凝土强度按立方体抗压强度标准值确定。确确定定方方法法：用用边边长长为为150mm
2、150mm的的标标准准立立方方体体试试件件，在在标标准准养养护护条条件件下下（温温度度203203，相相对对湿湿度度大大于于90%90%）养养护护2828天天后后，按按照照标标准准试试验验方方法法（试试件件的的承承压压面面不不涂涂润润滑滑剂剂，加加荷荷速速度度约约每每秒秒0.150.150.3N/mm0.3N/mm2 2）测测得得的的具具有有95%95%保保证证率率的的抗抗压压强强度度，作作为混凝土的立方体抗压强度标准值，用符号为混凝土的立方体抗压强度标准值，用符号 表示表示。本讲稿第三页，共二十六页立方体抗压强度fcu承压板试块摩擦力不涂润滑剂（箍套作用）涂润滑剂强度大于我国规范的方法：不涂
3、润滑剂压力压力试件试件裂缝发展裂缝发展扩张扩张整个体系解体，整个体系解体，丧失承载力丧失承载力另影响强度的因素还有：另影响强度的因素还有：龄期、加载速率、试块尺龄期、加载速率、试块尺寸等寸等本讲稿第四页，共二十六页强度指标的确定强度随机变量强度标准值根据统计资料，运用数理统计方法确定的具有一定保证率（95%）的统计特征值：强度标准值强度标准值=强度平均值强度平均值-1.6451.645标准差标准差概率密度材料强度强度平均值强度标准值本讲稿第五页，共二十六页标准试块：150150 150非标准试块：100100 100 换算系数 0.95 200200 200 换算系数 1.05立方体抗压强度是
4、区分混凝土强度等级的指标，我国规范混凝土的强度等级有：立方体抗压强度是区分混凝土强度等级的指标，我国规范混凝土的强度等级有：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80表示混凝土Concrete立方体抗压强度立方体抗压强度fcu本讲稿第六页，共二十六页结构混凝土强度等级的要求：结构混凝土强度等级的要求：钢钢筋筋混混凝凝土土结结构构的的混混凝凝土土强强度度等等级级不不应应低低于于1515；当采用；当采用HRB335HRB335级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于2020；当当采采用用HRB400HRB4
5、00和和RRB400RRB400级级钢钢筋筋以以及及承承受受重重复复荷荷载载的的构构件件，混混凝凝土土强强度度等等级级不不得得低低于于2020。预预应应力力混混凝凝土土结结构构的的混混凝凝土土强强度度等等级级不不应应低低于于3030；当当采采用用钢钢丝丝、钢钢绞绞线线、热热处处理理钢钢筋筋作作为预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于为预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于4040。本讲稿第七页，共二十六页 2 2 混凝土混凝土轴轴心抗心抗压压强强度度采用与立方体采用与立方体试试件相同制作条件、尺寸件相同制作条件、尺寸为为150150300mm150150300mm或者或者150150450mm15
6、0150450mm棱柱体棱柱体试试件件测测得的抗得的抗压压强强度作度作为为混凝土的混凝土的轴轴心抗心抗压压强强度度标标准准值值，用符号，用符号 表示，混凝土的表示，混凝土的轴轴心抗心抗压压强强度度标标准准值值按下式按下式计计算：算：（2.2.1）式中式中 棱柱强度与立方强度之比，对棱柱强度与立方强度之比，对C50及以下取及以下取 =0.76，对，对C80取取 =0.82，中间按线形规律变化；，中间按线形规律变化；考虑考虑C40以上混凝土脆性的折减系数，对以上混凝土脆性的折减系数，对C40取取 =1.0，对，对C80取取 =0.87，中间按线形规律变化。，中间按线形规律变化。本讲稿第八页，共二十
7、六页棱柱体抗压强度fc承压板试块标准试块：150150 300非标准试块：100100 300 换算系数 0.95 200200 400 换算系数 1.05考虑到承压板对试件的约束，立方体抗压强度大于棱柱体抗压考虑到承压板对试件的约束，立方体抗压强度大于棱柱体抗压强度，且有：强度，且有：fc=0.76fcu(试验结果)考虑到构件和试件的区别，取考虑到构件和试件的区别，取fc=0.67fcu 对国外（美国、日本、欧洲混凝土协会等）采用的圆柱体试件（对国外（美国、日本、欧洲混凝土协会等）采用的圆柱体试件（d=150,h=300），有），有fc=0.79fcu 圆柱体抗压强度本讲稿第九页，共二十六页
8、 混凝土的抗拉强度可采用尺寸为混凝土的抗拉强度可采用尺寸为100100500mm的柱体试件进的柱体试件进行直接轴心受拉试验，但其准确性较差。故国内外多采用圆柱体或行直接轴心受拉试验，但其准确性较差。故国内外多采用圆柱体或立方体的劈裂试验来间接测定。立方体的劈裂试验来间接测定。混凝土轴心抗拉强度标准值按下式计算：混凝土轴心抗拉强度标准值按下式计算：3.轴心抗拉强度轴心抗拉强度本讲稿第十页，共二十六页直接受拉试验ft100100150150500试验结果：试验结果：ft=0.395fcu 0.55考虑到构件和试件的区别，尺寸效应，加荷速度等的影考虑到构件和试件的区别，尺寸效应，加荷速度等的影响，取
9、响，取ft=0.348fcu 0.55本讲稿第十一页，共二十六页劈裂试验ftsddftsFFFF我国根据我国根据100mm立方体的劈裂立方体的劈裂与抗压试验结果有：与抗压试验结果有：fts=0.19fcu 3/4本讲稿第十二页，共二十六页二、混凝土的变形二、混凝土的变形 混混凝凝土土的的变变形形有有两两类类：一一类类是是受受力力变变形形；另另一一类类是是体体积积变变形形，包包括括收收缩缩、膨膨胀胀和和温温度度、湿湿度度变化引起的变形变化引起的变形。本讲稿第十三页，共二十六页(MPa)fco0(10-3)abcd225201510546810混凝土强度提高加载速度减慢单轴受压时的应力-应变关系作
10、用是：峰值应力后，吸收试验机的变形能，测出下降段1.混凝土单轴受压时的应力-应变曲线本讲稿第十四页，共二十六页单轴受压时的应力-应变关系的数学模型u=0.00380=0.002ocfcc0.15fcu=0.00350=0.002ocfcc美国Hognestad模型德国Rsch模型本讲稿第十五页，共二十六页单轴受压时的应力单轴受压时的应力-应变关系的数学模型应变关系的数学模型-中国规范中国规范u0ocfcc本讲稿第十六页，共二十六页弹性模量：是反映弹性材料应力与应变之间的一个重要物理量，表达式.ccccep01原点切线模量（弹性模量）：拉压相同变形模量（割线模量、弹塑性模量）切线模量受压时，为0
11、.41.0；受拉破坏时，为1.02.混凝土的弹性模量、变形模量本讲稿第十七页，共二十六页混凝土的弹性模量的试验方法（150150 300标准试件）c/fcc0.5510次此线和原点切线基本平行，取其斜率作为Ec本讲稿第十八页，共二十六页3混凝土的徐变长期荷载作用下混凝土的变形性能-徐变0.51.01.52.02.505101520253035(10-3)(月)c0.5fc，线性徐变c0.8fc，非线性徐变creeecrP本讲稿第十九页，共二十六页长期荷载作用下混凝土的变形性能-影响徐变的因素应力：应力：c0.5fc，徐变变形与应力成正比-线性徐变 0.5fcc0.8fc，造成混凝土破坏，不稳定
12、加荷时混凝土的龄期，越早，徐变越大加荷时混凝土的龄期，越早，徐变越大水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大骨料越硬，徐变越小骨料越硬，徐变越小本讲稿第二十页，共二十六页环环境境影影响响：养养护护条条件件越越好好，周周围围环环境境的的湿湿度度越越大大，构构件件加加载载前前混混凝凝土土的的强强度度愈愈高高，水水泥泥用用量量愈愈少少，混混凝凝土土越越密密实实，集集料料含含量量越越大大，集集料料刚刚度度越越大大，则则徐徐变越小。变越小。本讲稿第二十一页，共二十六页4 混凝土的收缩和膨胀在空气中凝结硬化过程中混凝土体积缩小的性质。在水中结硬时，体积会膨胀。水泥品种：等级越高
13、，收缩越大水泥用量：水泥用量越多，水灰比越大，收缩越大骨料：骨料越硬，收缩越小养护条件、制作方法、使用环境、体积与表面积的比值等本讲稿第二十二页，共二十六页收缩对混凝土结构的影响AssAs s收缩：收缩：钢筋受压，混凝土受拉As本讲稿第二十三页，共二十六页 对对结结构构构构件件的的不不利利影影响响：当当构构件件受受到到约约束束时时，混混凝凝土土的的收收缩缩就就会会使使构构件件中中产产生生收收缩缩应应力力，收收缩缩应应力力过过大大，就就会会使使构构件件产产生生裂裂缝缝，以以致致影影响响结结构构的的正正常常使使用用；在在预预应应力力混混凝凝土构件中混凝土收缩将引起钢筋预应力值损失，等等。土构件中混凝土收缩将引起钢筋预应力值损失，等等。本讲稿第二十四页，共二十六页小小 结：结：1.1.混凝土的强度指标；混凝土的强度指标；2.2.混凝土的变形；混凝土的变形；本讲稿第二十五页，共二十六页 结束！结束！谢谢大家！谢谢大家！本讲稿第二十六页，共二十六页