《建筑結構》第04講

1、第三章 結構材料的力學性能及選用n本章主要論述了混凝土的力學性能（混凝土的立方體本章主要論述了混凝土的力學性能（混凝土的立方體抗壓強度、軸心抗壓強度、軸心抗拉強度；混凝土的抗壓強度、軸心抗壓強度、軸心抗拉強度；混凝土的變形和混凝土的選用）和鋼筋的力學性能。討論了鋼變形和混凝土的選用）和鋼筋的力學性能。討論了鋼筋與混凝土之間的相互作用筋與混凝土之間的相互作用粘結力。它們是學習粘結力。它們是學習混凝土結構設計原理和構造要求的基礎?；炷两Y構設計原理和構造要求的基礎。n學習要點：n結構材料的力學性能，主要是指材料的強度和變形的本構關系；n明確其關系，是掌握結構構件的受力性能的基礎。第一節(jié) 建筑鋼材n

2、含碳量低于2%的鐵碳合金，為建筑鋼材；在建筑結構中，大量的使用普通碳素鋼和普通低合金鋼材。n一、鋼材的力學性能一、鋼材的力學性能n1，應力應變曲線；n1）有明顯屈服點的低碳鋼n有屈服點的鋼筋試件在試驗機上進行拉伸試驗得出的典型應力應變曲線如圖3.1所示。其中頸縮現象如圖3.2。n對于有明顯屈服點的鋼筋取其屈服強度作為鋼筋強度的限值強度指標強度指標。 圖3.1鋼筋的應力應變曲線 圖3.2鋼筋的頸縮 n2）無明顯屈服點的鋼材n無明顯屈服點的鋼筋試件在試驗機上進行拉伸試驗得出的典型應力應變曲線如圖3.3所示。 n實際設計中通常取相應于殘余應變=0.2%時的應力0.2作為名義屈服點，即條件屈服強度。n

3、對于無明顯屈服點的鋼筋，由于其條件屈服點不容易測定，因此，這類鋼筋的質量檢驗以其極限強度作為主要指標。混凝土結構設計規(guī)范規(guī)定，條件屈服強度0.2取極限強度b的0.8倍，即：n0.2=0.8b圖3.3無明顯屈服點鋼筋 n2，鋼材的機械性能鋼材的機械性能n（1） 屈服點與抗拉強度n建筑鋼材的強度和塑性一般由常溫靜載下單向拉伸試驗曲線表明，該試驗是將鋼材的標準試件在拉伸試驗機上，按規(guī)定的加荷速度逐漸施加拉力荷載，使試件逐漸伸長，直至拉斷破壞。根據加荷過程中所測得的數據畫出應力應變曲線（即曲線）。低碳鋼單向拉伸應力應變圖 n當應力超過fp后，應變比應力增加得快，到達b點后，應變急劇增加，而應力基本不變

4、，此階段稱為屈服階段，應力應變曲線呈水平段，鋼筋產生相當大的塑性變形，c點對應的應力fy稱為屈服強度。 n沒有明顯屈服點和塑性平臺的鋼材，則以卸荷后殘余變形為0.2%時所對應的應力為屈服點，稱為名義屈服點f0.2。 n屈服階段后，鋼材內部組織經重新調整進入強化階段，直至曲線最高點即抗拉強度fu，出現頸縮，此時變形劇增，應力下降，最后試件斷裂。 n抗拉強度是鋼材破壞前所能承受的最大應力，但是巨大的塑性變形，使之無實用意義，只作為強度貯備。nfy/fu叫做屈強比，其值愈大，說明鋼材被充分利用；愈小則安全儲備愈大。 n為什么鋼材的設計強度只取屈服強度？n3，塑性伸長率n 伸長率是鋼筋試件拉斷后的伸長

5、值與原長的比率。n鋼材的塑性是指應力超過屈服點后，能產生顯著的塑性變形，而不立即斷裂的性質，可用試件靜力拉伸時的伸長率來衡量。n伸長率為下圖所示試件拉斷后，原標距的伸長值與原標距比值的百分數，即100100%lll靜力拉伸標準試件 n4，彈性模量n鋼材在彈性階段的應力和應變的比值為一個常量，該比值為鋼材的彈性模量，記為：n Es=s/sn鋼材的彈性模量可以通過拉伸試驗測定，同一品種鋼材的受拉和受壓彈性模量相同。n鋼材的彈性模量取為：206X10 6N/mm2n鋼筋的彈性模量見書本附表7。n，鋼材的五項機械性能指標：屈服強度、極限抗拉強度、伸長率、180度冷彎和沖擊韌性。n鋼結構在使用過程中要承

6、受各種形式的作用，所以要求鋼材必須具有能夠抵抗各種作用的能力，這種能力統(tǒng)稱為鋼材的力學性能或稱作鋼材的機械性能。鋼材的機械性能主要指屈服強度、抗拉強度、伸長率、冷彎性能及沖擊韌性等。n 1）.屈服強度（屈服點）：是衡量結構的承載能力和確定強度設計值的重要指標。鋼材的應力到達屈服強度后，應變急劇增長，使結構的變形也迅速增加以至不能正常使用。所以鋼材的強度設計值一般都取用屈服強度。n 2）.抗拉強度：是鋼材應力應變圖中的最大應力值，是破壞前能夠承受的最大應力，是衡量鋼材抵抗拉斷的性能指標。屈強比是鋼材強度儲備的系數。屈強比越低，安全儲備越大，屈強比越高，安全儲備越小。n 3）.伸長率：是試件被拉斷

7、時的最大應變值，是衡量鋼材塑性性能的指標。塑性是指在外力作用下產生永久變形時抵抗斷裂的能力。n 屈服強度、抗拉強度和伸長率可通過鋼材的拉伸試驗測定。也是鋼材的最基本的指標。n4）.冷彎性能：n冷彎性能是指鋼材在冷加工時（即常溫下加工），對產生裂縫的抵抗能力。n冷彎試驗方法是在材料試驗機上，通過冷彎沖頭加壓，將厚度為a、寬度為b的板材按規(guī)定的彎心直徑d彎曲180，以彎曲處無裂紋、不起層為合格。同時又可檢查鋼材的內部缺陷（顆粒組織、結晶情況、非金屬夾雜物分布等），鑒定鋼材的可焊性，因此冷彎性能是衡量鋼材質量的綜合性指標（圖16.3）。 圖16.3冷彎試驗示意圖 n5）.沖擊韌性：n鋼材的韌性是表示

8、鋼材在動力荷載作用下，抵抗脆性破壞的能力。是衡量鋼材抵抗動力荷載能力的指標。也是鋼材在動力荷載作用下，抵抗脆性破壞的能力。n沖擊韌性指標由沖擊試驗獲得，叫做沖擊值。在沖擊試驗時，采用截面為10mm10mm，長度為55mm，中間開有小槽的長方形試件（圖16.5），放在擺錘式沖擊試驗機上沖斷（圖16.4），可從試驗機刻度盤上讀出沖擊功Ak(單位J)。圖16.4沖擊韌性試驗及試件缺口形式 （a） 試驗示意圖；(b) 梅氏U形缺口；(c) 夏比氏V形缺口 圖16.5沖擊試件取樣方法 二、化學元素對鋼材質量的影響鋼材的質量及性能是根據需要而確定的，不同的需要，要有不同的元素含量 （ 1 ）碳；含量碳越高

9、，剛的硬度就越高，但是它的可塑性和韌性就越差 （ 2 ）硫；是鋼中的有害雜物，含硫較高的鋼在高溫進行壓力加工時，容易脆裂，通常叫作熱脆性。氧和氮是有害元素。氧能使鋼熱脆，其作用比硫劇烈。氮能使鋼冷脆。 （ 3 ）磷；能使鋼的可塑性及韌性明顯下降，特別的在低溫下更為嚴重，這種現象叫作冷脆性在優(yōu)質鋼中，硫和磷要嚴格控制但從另方面看，在低碳鋼中含有較高的硫和磷，能使其切削易斷，對改善鋼的可切削性是有利的 （ 4 ）錳；能提高鋼的強度，能消弱和消除硫的不良影響，并能提高鋼的淬透性，含錳量很高的高合金鋼（高錳鋼）具有良好的耐磨性和其它的物理性能 （ 5 ）硅；它可以提高鋼的硬度，但是可塑性和韌性下降，電

10、工用的鋼中含有一定量的硅，能改善軟磁性能 （ 6 ）鎢；能提高鋼的紅硬性和熱強性，并能提高鋼的耐磨性 （ 7 ）鉻；能提高鋼的淬透性和耐磨性，能改善鋼的抗腐蝕能力和抗氧化作用 （ 8 ）釩；能細化鋼的晶粒組織，提高鋼的強度，韌性和耐磨性當它在高溫熔入奧氏體時，可增加鋼的淬透性；反之，當它在碳化物形態(tài)存在時，就會降低它的淬透性 n （ 9 ）鉬；可明顯的提高鋼的淬透性和熱強性，防止回火脆性，提高剩磁和嬌頑力 （ 10 ）鈦；能細化鋼的晶粒組織，從而提高鋼的強度和韌性在不銹鋼中，鈦能消除或減輕鋼的晶間腐蝕現象 （ 11 ）鎳；能提高鋼的強度和韌性，提高淬透性含量高時，可顯著改變鋼和合金的一些物理性

11、能，提高鋼的抗腐蝕能力 （ 12 ）硼；當鋼中含有微量的（ 0.001 0.005 ）硼時，鋼的淬透性可以成倍的提高 （ 13 ）鋁；能細化鋼的晶粒組織，阻抑低碳鋼的時效提高鋼在低溫下的韌性，還能提高鋼的抗氧化性，提高鋼的耐磨性和疲勞強度等 （ 14 ）銅；它的突出作用是改善普通低合金鋼的抗大氣腐蝕性能，特別是和磷配合使用時更為明顯 三、冶煉、澆注及軋制n1，普通碳素鋼是由平爐或氧氣頂吹轉爐冶煉成的。兩者在化學成分、機械性能和工藝性能上基本一致，而轉爐鋼成本較低，宜優(yōu)先采用。n2，澆注過程中因脫氧程度不同，分為鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼。鎮(zhèn)靜鋼在澆注時加入強脫氧劑，故氧氣雜質少且晶粒較細，偏析等

12、缺陷不嚴重，所以鋼材性能比沸騰鋼好。n 在澆注時形成的冶金缺陷有偏析、非金屬夾雜、氣孔及裂紋等。偏析是金屬結晶后化學成分分布不均勻；非金屬夾雜是鋼中含有硫化物與氧化物等雜質；氣泡是澆注時由氧化鐵與碳作用生成的CO氣體不能充分逸出而形成的。這些缺陷都將影響鋼材的力學性能。n3，鋼的軋制是在12001300高溫下進行的。鋼材經過軋制能使金屬的晶粒變細，也能使氣泡、裂紋等焊合，消除顯微組織缺陷，因而改善了鋼材的力學性能。四、鋼材硬化n硬化有時效硬化和冷作硬化兩種。n時效硬化是指鋼材隨時間的增長，鋼材強度(屈服點和抗拉強度)提高，塑性降低、特別是沖擊韌性大大降低的現象。時效硬化的過程一般很長。n冷作硬

13、化是指當鋼材冷加工(剪、沖、拉彎等)超過其彈性極限卸載后，出現殘余塑性變形，再次加載時彈性極限(或屈服點)提高的現象。冷作硬化降低了鋼材的塑性和沖擊韌性，增加了出現脆性破壞的可能性。n鋼材的冷加工鋼材的冷加工n鋼筋在常溫下的加工稱為冷加工，常用冷拉、冷拔等方法。其目的就是使鋼筋的內部組織結構發(fā)生變化，從而提高鋼筋的強度，達到節(jié)約鋼筋的目的。n1，鋼筋的冷拉n冷拉是把鋼筋張拉到應力超過屈服點的某一應力值，然后放松鋼筋，經時效硬化后再張拉鋼筋時，則應力應變曲線將發(fā)生變化。n1）冷拉的應力應變圖形，如圖3.4所示。n2）鋼筋經冷拉時效后，強度提高，但塑性性能明顯降低。n3）鋼材再施行焊接和高溫會使鋼

14、材軟化。n4）冷拉只能提高鋼材的抗拉強度，而不能提高鋼材的抗壓強度。圖3.4鋼筋冷拉的應力應變曲線 n2，鋼筋的冷拔n1）冷拔是在常溫下將鋼筋（熱軋HPB235）用強力拔過比它直徑小的硬質合金拔絲模，如圖3.5，拔成比原來直徑小的鋼絲。n2）冷拔后的鋼筋可提高其強度40-90%，但塑性也明顯降低，且沒有明顯的屈服點。n3）冷拔可以提高鋼材的抗拉和抗壓強度。圖3.5鋼筋冷拔示意圖 n五、建筑鋼材的品種五、建筑鋼材的品種n我國目前常用的鋼材有碳素結構鋼和普通低合金鋼制造，碳素結構鋼，由含碳量的提高，強度增加，而塑性降低；普通低合金鋼是在鋼材內加入有利的化學元素，來提高鋼材的強度和塑性的。n1，鋼筋

15、n我國混凝土結構設計規(guī)范中推薦的鋼筋由碳素結構鋼和普通低合金鋼制成。我國常用的鋼筋品種有以下幾類（見圖3.6）：n1.熱軋鋼筋 2.冷加工鋼筋 3.熱處理鋼筋 4.鋼絲 n5.鋼絞線 圖3.6常用鋼筋形式 2，鋼結構中的型鋼材n1鋼板n鋼板的表示方法為“寬度厚度長度”或“寬度厚度”單位為mm如：40062000，4006。n2型鋼（圖91b、c、d、e）n 等邊（等肢）角鋼型號表示方法為 肢寬厚度。n 不等邊（不等肢）角鋼型號表示方法為 長肢寬短肢寬厚度。n 工字鋼型號表示方法為高度，高度以厘米數表示，如高為100mm的型號表示為10，型號20號以上時，腹板厚度分a、b、c三種，如32a、32

16、b、32c。其型號見國家標準熱軋工字鋼尺寸、外形、質量及允許偏差GB/T706-88的規(guī)定。n 槽鋼型號表示方法為匚高度，高度以厘米數表示，其型號見國家標準熱軋槽鋼尺寸、外形、質量及允許偏差GB/T707-88的規(guī)定。n 熱軋型鋼 n3H型鋼和T型鋼n H型鋼翼緣寬，翼緣上下表面平行，材料分布側重在翼緣部分，具有較好的力學性能。H型鋼分寬翼緣（HW）、中翼緣（HM）、窄翼緣（HN）和H型鋼柱（HP）四類。各種T型鋼符號分別為T W、T M、T N三種。H型鋼和剖分T型鋼的型號表示均為：高度寬度腹板厚度翼緣厚度，其型號見國家標準熱軋H型鋼和剖分T型鋼GB/T11263-1998的規(guī)定。n 4鋼管

17、n 鋼管有軋制無縫鋼管及冷彎成型的高頻焊接鋼管，對圓形鋼管型號表示為外徑厚度。n 5冷彎薄壁型鋼n 薄壁型鋼一般用26mm厚的薄鋼板經冷彎或模壓而成，其構件及連接應符合現行國家標準冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范GB50018-2003的規(guī)定。圖16.10冷彎薄壁型鋼 n鋼材的選用鋼材的選用n1，鋼筋n1）混凝土對鋼筋性能的要求鋼筋和混凝土能牢固的粘結，鋼筋和混凝土的熱膨脹系數基本一致，混凝土的堿環(huán)境有利于鋼筋的防銹。n選擇鋼筋的要求：nA，強度要求屈服強度和極限強度nB，塑性要求伸長率大于2.5%nC，可焊性要求nD，與混凝土的粘結力要求n2）鋼筋的選用原則，型鋼的選用承重結構的鋼材，應根據結構的重

18、要性，荷載的性質（靜力或動力）、結構形式、應力狀態(tài)、連接方法（焊接或螺栓連接）、鋼材厚度工作溫度等因素綜合考慮，選擇合適鋼號和材性。 第二節(jié) 混凝土n混凝土是由水泥、水和骨料等幾種材料，經混合攪拌、入模澆搗、養(yǎng)護硬化后形成的人工石材。n混凝土組成成分的比例，尤其是水灰比對強度和變形有著重要的影響。n一、混凝土的強度一、混凝土的強度n強度是混凝土硬化后的主要力學性能，并且與其他性質關系密切。按照我國現行國家標準普通混凝土力學性能試驗方法(GBJ811985)規(guī)定，混凝土強度有立方體抗壓強度、棱柱體抗壓強度、抗拉強度、抗彎強度、抗剪強度和與鋼筋的粘結強度等。其中以抗壓強度最大，抗拉強度最小(約為抗

19、壓強度的110120)，因此結構工程中混凝土主要用于承受壓力。n1，混凝土的抗壓強度，混凝土的抗壓強度n1)立方體抗壓強度和立方體抗壓強度標準值立方體抗壓強度和立方體抗壓強度標準值n混凝土的抗壓強度，是指其標準試件在壓力作用下直到破壞時單位面積所能承受的最大壓力?；炷两Y構構件常以抗壓強度為主要設計依據。 n根據國家標準普通混凝土力學性能試驗方法 (GBJ811985)制作150mm150mm150mm的標準立方體試件，在標準條件(溫度20C3，相對濕度90以上)下，養(yǎng)護到28d齡期，所測得的抗壓強度值為混凝土立方體試件抗壓強度(簡稱立方體抗壓強度)，以fcu表示采用標準試驗方法測定其強度是為

20、了使混凝土的質量有對比性，它是結構設計、混凝土配合比設計和質量評定的重要數據。n在實際的混凝土工程中，其養(yǎng)護條件(溫度、濕度)不可能與標準養(yǎng)護條件一樣，為了能說明工程中混凝土實際達到的強度，往往把混凝土試件放在與工程實際相同的條件下養(yǎng)護，再按所需的齡期測得立方體試件抗壓強度值，作為工地混凝土質量控制的依據。 n測定混凝土立方體試件抗壓強度，也可以按粗骨料最大粒徑的尺寸而選用不同的試件尺寸。但是在計算其抗壓強度時，應乘以換算系數，以得到相當于標準試件的試驗結果。 n目前，美、日等國家采用5cm30cm的圓柱體作為標準試件，所得抗壓強度值約等于150mm150mm150mm立方體試件抗壓強度的08

21、倍。n注明：強度等級的界定注明：強度等級的界定 n為了正確進行結構設計和控制工程質量，根據混凝土立方體抗壓強度標準值(以fcu，k表示)，將混凝土劃分不同的強度等級。混凝土立方體抗壓強度標準值，系指按標準方法制作和養(yǎng)護的立方體試件，在28d齡期，用標準試驗方法測得的抗壓強度總體分布中的一個值，強度低于該值的百分率不超過5(即具有強度保證率為95的立方體抗壓強度)。混凝土強度等級采用符號C與立方體抗壓強度標準值(以Nmm2即MPa計)表示，共劃分成C75、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75及C80共16個強度等級。例如，

22、C40表示混凝土立方體抗壓強度標準值fcu,k=40MPa。n）混凝土的軸心抗壓強度）混凝土的軸心抗壓強度(fcp) n確定混凝土強度等級采用立方體試件，但實際工程中鋼筋混凝土構件形式極少是立方體的，大部分是棱柱體形或圓柱體形。為了使測得的混凝土強度接近于混凝土構件的實際情況，在鋼筋混凝土結構計算中，計算軸心受壓構件(例如柱子、桁架的腹桿等)時，都采用混凝土的軸心抗壓強度fcp作為設計依據。 n根據國家標準(GBJ81)的規(guī)定，軸心抗壓強度采用150mm150mm300mm的棱柱體作為標準試件，如有必要，也可采用非標準尺寸的棱柱體試件，但其高寬比h/a)應在23的范圍。軸心抗壓強度值fcp比同

23、截面的立方體抗壓強度值fcu小，棱柱體試件高寬比(h/a)越大，軸心抗壓強度越小，但當ha達到一定值后，強度不再降低。在立方體抗壓強度fcu為1055MPa范圍內時，軸心抗壓強度fcp(0.7-0.8)fcu。為什么軸心抗壓強度低于立方體抗壓強度？主要是壓力機的壓板對混凝土的約束作用，使混凝土的強度提高。 圖 壓力機壓板 圖 試件破壞后 圖 不受壓板約束時 對試件的約束作用 殘存的棱錐體 試件的破壞情況 2，混凝土的抗拉強度混凝土的抗拉強度(fts)n混凝土的抗拉強度只有抗壓強度的110120，并且這個比值隨著混凝土強度等級的提高而降低。n由于混凝土受拉時呈脆性斷裂，破壞時無明顯殘余應變，故在

24、鋼筋混凝土結構設計中，不考慮混凝土承受拉力，而是在混凝土中配以鋼筋，由鋼筋來承受結構中的拉力。但混凝土抗拉強度對于混凝土抗裂性具有重要作用，它是結構設計中確定混凝土抗裂度的主要指標，有時也用它來間接衡量混凝土與鋼筋間的粘結強度，并預測由于干濕變化和溫度變化而產生裂縫的情況。 n、影響混凝土強度的主要因素、影響混凝土強度的主要因素n硬化后的混凝土在未受到外力作用之前，由于水泥水化造成的化學收縮和物理收縮引起砂漿體積的變化，在粗骨料與砂漿界面上產生了分布極不均勻的拉應力，從而導致界面上形成了許多微細的裂縫。另外，還因為混凝土成型后的泌水作用，某些上升的水分為粗骨料顆粒所阻止，因而聚集于粗骨料的下緣

25、，混凝土硬化后就成為界面裂縫。當混凝土受力時，這些預存的界面裂縫會逐漸擴大、延長并匯合連通起來，形成可見的裂縫，致使混凝土結構喪失連續(xù)性而遭到完全破壞。強度試驗也證實，正常配比的混凝土破壞主要是骨料與水泥石的粘結界面發(fā)生破壞。所以，混凝土的強度主要取決于水泥石強度及其與骨料的粘結強度。而粘結強度又與水泥強度等級、水灰比及骨料的性質有密切關系，此外混凝土的強度還受施工質量、養(yǎng)護條件及齡期的影響。 n 1）水灰比）水灰比 n水泥強度等級和水灰比是決定混凝土強度最主要的因素。也是決定性因素。 n水泥是混凝土中的活性組成，在水灰比不變時，水泥強度等級愈高，則硬化水泥石的強度愈大，對骨料的膠結力就愈強，

26、配制成的混凝土強度也就愈高。n如常用的塑性混凝土，其水灰比均在0408之間。當混凝土硬化后，多余的水分就殘留在混凝土中或蒸發(fā)后形成氣孔或通道，大大減小了混凝土抵抗荷載的有效斷面，而且可能在孔隙周圍引起應力集中。因此，在水泥強度等級相同的情況下，水灰比愈小，水泥石的強度愈高，與骨料粘結力愈大，混凝土強度也愈高。但是，如果水灰比過小，拌合物過于干稠，在一定的施工振搗條件下，混凝土不能被振搗密實，出現較多的蜂窩、孔洞，將導致混凝土強度嚴重下降。參見圖。圖混凝土強度與水灰比的關系a)強度與水灰比的關系 b)強度與灰水比的關系n2）骨料的影響）骨料的影響 n當骨料級配良好、砂率適當時，由于組成了堅強密實

27、的骨架，有利于混凝土強度的提高。如果混凝土骨料中有害雜質較多，品質低，級配不好時，會降低混凝土的強度。 n由于碎石表面粗糙有棱角，提高了骨料與水泥砂漿之間的機械嚙合力和粘結力，所以在原材料、坍落度相同的條件下，用碎石拌制的混凝土比用卵石拌制的混凝土的強度要高。n骨料的強度影響混凝土的強度。一般骨料強度越高，所配制的混凝土強度越高，這在低水灰比和配制高強度混凝土時，特別明顯。骨料粒形以三維長度相等或相近的球形或立方體形為好，若含有較多扁平或細長的顆粒，會增加混凝土的孔隙率，擴大混凝土中骨料的表面積，增加混凝土的薄弱環(huán)節(jié)，導致混凝土強度下降。3）養(yǎng)護溫度及濕度的影響）養(yǎng)護溫度及濕度的影響 混凝土強

28、度是一個漸進發(fā)展的過程，其發(fā)展的程度和速度取決于水泥的水化狀況，而溫度和濕度是影響水泥水化速度和程度的重要因素。因此，混凝土成型后，必須在一定時間內保持適當的溫度和足夠的濕度，以使水泥充分水化，這就是混凝土的養(yǎng)護。養(yǎng)護溫度高，水泥水化速度加快，混凝土的強度發(fā)展也快；反之，在低溫下混凝土強度發(fā)展遲緩。當溫度降至冰點以下時，則由于混凝土中的水分大部分結冰，不但水泥停止水化，強度停止發(fā)展，而且由于混凝土孔隙中的水結冰，產生體積膨脹(約9)，而對孔壁產生相當大的壓應力(可達100MPa)，從而使硬化中的混凝土結構遭到破壞，導致混凝土已獲得的強度受到損失。還應注意的是，混凝土早期強度低，更容易凍壞。 n

29、總之，因為水是水泥水化反應的必要條件，只有周圍環(huán)境濕度適當，水泥水化反應才能順利進行，使混凝土強度得到充分發(fā)展。如果濕度不夠，水泥水化反應不能正常進行，甚至停止水化，會嚴重降低混凝土強度。 二、荷載作用下混凝土的變形二、荷載作用下混凝土的變形，混凝土在短期作用下的變形 ）混凝土是一種由水泥石、砂、石、游離水、氣泡等組成的不勻質的多組分三相復合材料，為彈塑性體。受力時既產生彈性變形，又產生塑性變形，其應力應變關系呈曲線，如上圖。卸荷后能恢復的應變彈是由混凝土的彈性應變引起的，稱為彈性應變；剩余的不能恢復的應變塑，則是由混凝土的塑性應變引起的，稱為塑性應變。）混凝土的變形模量與彈性模量： 在應力應

30、變曲線上任一點的應力與其應變的比值，稱為混凝土在該應力下的變形模量。 通過混凝土應力-應變曲線原點的切線，該切線的正切稱為該混凝土的彈性模量。 影響混凝土彈性模量的主要因素有混凝土的強度、骨料的含量及其彈性模量以及養(yǎng)護條件等。 ，砼在長期荷載作用下的變形徐變（Creep） n混凝土在持續(xù)荷載作用下，除產生瞬間的彈性變形和塑性變形外，還會產生隨時間增長的變形，稱為徐變。如圖下圖。1）徐變特點： 在加荷瞬間產生瞬時變形，隨著時間的延長，又產生徐變變形。荷載初期，徐變變形增長較快，以后逐漸變慢并溫度下來。卸荷后，一部分變形瞬時恢復，其值小于在加荷瞬間產生的瞬時變形。在卸荷后的一段時間內變形還會繼續(xù)恢

31、復，稱為徐變恢復。最后殘存的不能恢復的變形，稱為殘余變形。 2）徐變對結構物的影響 有利影響：可消除鋼筋混凝土內的應力集中，使應力重新分配，從而使混凝土構件中局部應力得到緩和。 對大體積混凝土則能消除一部分由于溫度變形所產生的破壞應力。 不利影響：使鋼筋的預加應力受到損失（預應力減小），使構件強度減小。 n3）影響徐變因素 混凝土的徐變是由于在長期荷載作用下，水泥石中的凝膠體產生粘性流動，向毛細孔內遷移所致。影響混凝土徐變的因素有水灰比、水泥用量、骨料種類、應力等。 砼內毛細孔數量越多，徐變越大 ；加荷齡期越長，徐變越??；水泥用量和水灰比越小，徐變越??；所用骨料彈性模量越大，徐變越??；所受應力越大，徐變越大。三、非荷載作用下的變形 n，化學收縮（自生體積變形） 在混凝土硬化過程中，由于水泥水化物的固體體積，比反應前物質的總體積小，從而引起混凝土的收縮，稱為化學收縮。特點：不能恢復 ，收縮值較小，對混凝土結構沒有破壞作用，但在混凝土內部可能產生微細裂縫而影響承載狀態(tài)和耐久性。 n，干濕變形（物理收縮） 干濕變形是指由于混凝土周圍環(huán)境濕度的變化，會引起混凝土的干濕變形，表現為干縮濕脹。 1）產生原因 混凝土在干燥過程中，由于毛細孔水的蒸發(fā)，使毛細孔中 形成負壓，隨著空氣濕度的降低，負壓逐漸增大，產生收