02混凝土结构材料的物理力学性能.ppt

第 2 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 2.2 钢筋的物理力学性能 2.3 混凝土与钢筋的粘结 2.1.1混凝土的组成结构 微观结构 水泥石结构，包括水泥凝胶、晶体骨架、未水化完的水泥颗粒和凝胶孔组成。 亚微观结构， 混凝土中的水泥砂浆结构。 宏观结构 砂浆和粗骨料两组分体系。 骨料的分布及骨料与基相之间在界面的结合强度是影响混凝土强度的重要因素； 在荷载的作用下，微裂缝的扩展对混凝土的力学性能有着极为重要的影响。 2.1.2单轴应力状态下的砼强度 单轴强度是基础 混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度。 抗压强度是混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。 是复杂应力状态下强度的基础和重要参数。 影响强度的因素 水泥强度等级，水灰比，骨料性质，级配； 成型方法，硬化环境，养护龄期； 试件大小、形状、试验方法、加载速率。 2.1.2单轴应力状态下的砼强度 1单轴抗压强度 1）立方体抗压强度（fcu,k） 定义 边长为150mm的立方体标准试件，在标准养护条件（温度为20±3℃，湿度≥90%）下养护28d，按照标准试验方法（加载速度0.3~0.5MPa/s，两端不涂润滑剂）测得的抗压强度（MPa）。 强度等级 具有95%保证率的抗压强度，符号C。根据强度范围，从C15~C80共划分为14个强度等级，级差为5MPa。 2.1.2单轴应力状态下的砼强度 1单轴抗压强度 1）立方体抗压强度（fcu,k） 影响强度等级的因素 试验方法（接触面摩擦） 加载速度 速度越快，强度越高 龄期 随龄期逐渐增长 2.1.2单轴应力状态下的砼强度 1单轴抗压强度 2）轴心抗压强度标准值（fck） 按标准方法制作的150×l50× 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 （MPa） 。 对于同一混凝土，棱柱体抗压强度恒小于立方体抗压强度。 2.1.2单轴应力状态下的砼强度 1单轴抗压强度 2）轴心抗压强度标准值（fck） 2.1.2单轴应力状态下的砼强度 2轴心抗拉强度 混凝土轴心抗拉强度约为立方体抗压强度的1/17~1/8； 在荷载较小时，混凝土即开裂，所以混凝土结构一般带裂缝工作，混凝土轴心抗拉强度不起决定作用。 2.1.2单轴应力状态下的砼强度 2轴心抗拉强度 直接轴心受拉的试验方法来测定 试验比较困难。 采用圆柱体或立方体的劈裂试验 来间接测试砼的轴心抗拉强度。 2.1.2单轴应力状态下的砼强度 2轴心抗拉强度 《砼结构设计规范》规定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： 2.1.3复杂应力状态下的砼强度 1 双轴应力状态 2.1.3复杂应力状态下的砼强度 1 双轴应力状态 2.1.3复杂应力状态下的砼强度 2 剪应力与正应力共同作用 2.1.3复杂应力状态下的砼强度 砼平面应力状态的特点 平面应力状态下，当两方向应力均为压应力时，抗压强度相互提高，最大可增加27％，而当一方向为压应力，另一方向为拉应力时，强度相互降低。 当压应力不太高时，可提高砼的抗剪强度。 拉应力的存在会降低砼的抗剪强度。 剪应力的存在降低砼的抗压和抗拉强度。 实际结构中，混凝土很少处于单向受力状态。更多的是处于双向或三向受力状态。 2.1.3复杂应力状态下的砼强度 3 三轴应力状态 三轴应力状态有多种组合，实际工程遇到较多的螺旋箍筋柱和钢管混凝土柱中的砼为三向受压状态。 三向受压状态下的砼抗压强度大于双向和单向。 三向受压试验一般采用圆柱体在等侧压条件进行。由试验得到的经验公式为： 2.1.4 混凝土的变形 混凝土的变形分为两类 混凝土的受力变形 一次短期加载；荷载长期作用；多次重复荷载 混凝土的非受力变形 温差变形；湿差变形；收缩变形 1.一次短期加载下砼的变形性能 （1 ）单轴受压应力-应变关系 砼单轴受力时的应力-应变关系反映了混凝土受力全过程的重要力学特征，是分析混凝土构件应力、建立承载力和变形计算理论的必要依据，也是利用计算机进行非线性分析的基础。 混凝土单轴受压应力-应变关系曲线，常采用棱柱体试件来测定。 在普通试验机上采用等应力速度加载，达到轴心抗压强度fc时，试验机中集聚的弹性应变能大于试件所能吸收的应变能，会导致试件产生突然脆性破坏，只能测得应力-应变曲线的上升段。 采用等应变速度加载，或在试件旁附设高弹性元件与试件一同受压，以吸收试验机内集聚的应变能，可以测得应力-应变曲线的下降段。 1.一次短期加载下砼的变形性能 （1）单轴受压应力-应变关系 1.一次短期加载下砼的变形性能 （1）单轴受压应力-应变关系 1.一次短期加载下砼的变形性能 （1）单轴受压应力-应变关系 1.一次短期加载下砼的变形性能