第一章：混凝土結(jié)構(gòu)材料的性能

給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章第1章

混凝土結(jié)構(gòu)材料的性能（PropertiesofConcreteStructuralMaterials）給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章本章重點(diǎn)熟悉土木工程用鋼筋的品種、級(jí)別、性能及其選用原則；

熟悉混凝土在各種受力狀態(tài)下的強(qiáng)度與變形性能及其選用原則；

了解鋼筋與混凝土的共同工作原理。給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章1.1.1建筑用鋼筋的種類熱軋鋼筋4008~40RRB400(K20MnSi)4006~50HRB400(20MnSiV,20MnSiNb,20MnTi)3356~50HRB335(20MnSi)2358~20HPB235(Q235)fyk/(N/mm2)d/(mm)符號(hào)種類§1.1鋼筋（Reinforcement；bar）給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章

HPB（hot-rolledplanebar）—熱軋光面鋼筋；

HRB

（hot-rolledribbar）—熱軋帶肋鋼筋；

RRB

（residualheatribbar）余熱處理鋼筋。Mn——錳，Si

——硅，V

——釩，

Nb

——鈮，Ti

——鈦，

C

——碳低碳：C<0.25%中碳：C=0.25~0.6%

高碳：C>0.6%20MnSiV含碳萬(wàn)分?jǐn)?shù)含錳、硅、釩的百分?jǐn)?shù)，取整。光面鋼筋螺紋鋼筋月牙紋鋼筋人字紋鋼筋給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章中、高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線（steelwire）做預(yù)應(yīng)力筋用。中強(qiáng)：800~1370MPa高強(qiáng)：1470~1860MPa熱處理鋼筋（heattreatedbar）經(jīng)淬火處理得，fptk=1470MPa，無(wú)明顯屈服點(diǎn)。給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章冷加工鋼筋（colddrawbar）

冷加工工藝：冷拉、冷拔、冷軋、冷軋扭。

目的：提高強(qiáng)度，節(jié)約鋼材。但塑性減小。冷拉鋼筋仍有屈服臺(tái)階。給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章1.1.2鋼筋的強(qiáng)度和變形

應(yīng)力應(yīng)變曲線上屈服點(diǎn)不穩(wěn)定下屈服點(diǎn)出現(xiàn)頸縮拉斷OA段為彈性段BC段為屈服平臺(tái)CD段為強(qiáng)化段DE段為頸縮段0.2%0.2標(biāo)距有明顯流幅的鋼筋（軟鋼）無(wú)明顯流幅的鋼筋*鋼筋受壓和受拉時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線幾乎相同AB’BCDEOfyfub0.2=0.85b條件屈服強(qiáng)度（offsetyieldstrength）給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章伸長(zhǎng)率（extensionratio）同一根鋼筋上述伸長(zhǎng)率只反映斷口附近殘留變形大小，不反映鋼筋總伸長(zhǎng)率情況。：

：

:::給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章均勻伸長(zhǎng)率鋼筋彈性模量實(shí)測(cè)鋼筋拉斷強(qiáng)度殘余伸長(zhǎng)已回復(fù)彈性應(yīng)變+=給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章鋼筋均勻伸長(zhǎng)率的測(cè)定：給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章冷彎性能（coldbendbehavior）=90°,180°,反復(fù)彎曲要求：冷彎過(guò)程中無(wú)裂縫、鱗落或斷裂。D愈小，要求愈高。反復(fù)次數(shù)愈高，要求愈高。冷彎是檢驗(yàn)鋼筋加工性能的指標(biāo)。鋼筋塑性愈好，構(gòu)件破壞前預(yù)兆愈明顯。

給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章1.1.3混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋性能的要求

強(qiáng)度高熱軋鋼筋鋼絲、鋼絞線、各種冷加工鋼筋給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章可加工性好與混凝土粘結(jié)錨固性好變形鋼筋比光面鋼筋好給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章鋼筋的直徑常用：6mm，6.5mm，8mm，8.2mm，10mm，12mm，14mm，16mm，18mm，20mm，22mm，25mm，28mm，32mm，36mm，40mm，50mm。其中，8.2mm僅適用有縱肋的熱處理鋼筋。鋼筋的選用普通鋼筋：宜用HRB400和HRB335鋼筋

可用HPB235、RRB400預(yù)應(yīng)力筋：宜用鋼鉸線、鋼絲

可用熱處理鋼筋和強(qiáng)度較高的冷加工鋼筋d=6~50mm給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章1.1.4鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變曲線的數(shù)學(xué)模型sss=Essys,hfysss=Essys,hfyfs,us,us,usss=Essyfys,hfs,u有明顯流幅的鋼筋無(wú)明顯流幅的鋼筋給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章1.1.5鋼筋的施工圖片給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章§1.2混凝土（Concrete）1.2.1組成及特點(diǎn)主要材料：水泥、水、砂、石

特點(diǎn):1）以固相為主，包含固體、液體、氣體的三相體；2）水化過(guò)程長(zhǎng)，性能要很長(zhǎng)時(shí)間才穩(wěn)定；3）水泥石收縮可形成微裂縫；4）受制作、養(yǎng)護(hù)、使用條件影響大。給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章1.2.2混凝土強(qiáng)度立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu,k

（cubecompressivestrength）*標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法

1.標(biāo)準(zhǔn)尺寸：150mm×150mm×150mm2.養(yǎng)護(hù)條件：20℃±3℃，濕度≥90%；28d3.加荷方法：加荷速度0.15～0.25MPa/s，可墊橡膠板

4.強(qiáng)度保證率：95%

，f

cu,k=-1.645

承壓板試塊摩擦力不涂潤(rùn)滑劑涂潤(rùn)滑劑影響強(qiáng)度的因素有：橫向約束、齡期、加載速率、試塊尺寸等給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章

*非標(biāo)準(zhǔn)試塊強(qiáng)度換算系數(shù)：200mm×200mm×200mm:1.05；100mm×100mm×100mm:0.95。6〞×12〞圓柱體：1.20（日本、美國(guó)等）6〞×12〞棱柱體：1.32（1〞=2.54cm）*分級(jí)：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60,C65,C70,C75,C80(高強(qiáng)混凝土），共14個(gè)等級(jí)。C—Concrete,單位：N/mm2或MPa。給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)ck

（prismstrength）混凝土強(qiáng)度與試塊混凝土強(qiáng)度的修正系數(shù)脆性影響系數(shù)

棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度之比值標(biāo)準(zhǔn)試塊：150×150×300h/b=2～4給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章混凝土強(qiáng)度等級(jí)≤C40C45C50C55C60C65C70C75C80

c10.760.760.760.770.780.790.800.810.82

c21.000.9840.9680.9510.9350.9190.9030.8870.87

c1和c2值考慮到承壓板對(duì)試件的約束，立方體抗壓強(qiáng)度大于棱柱體抗壓強(qiáng)度，且有：fc=0.76fcu

(試驗(yàn)結(jié)果)考慮到構(gòu)件和試件的區(qū)別，取fc=0.67fcu

對(duì)國(guó)外（美國(guó)、日本、歐洲混凝土協(xié)會(huì)等）采用的圓柱體試件（d=150,h=300），有fc’=0.79fcu給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章軸心抗拉強(qiáng)度f(wàn)tk

（axistensilestrength）

直接測(cè)試法ddftsFFFF間接測(cè)試法（劈裂試驗(yàn)）給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章軸心抗拉強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的折算系數(shù)

試驗(yàn)離散性的影響系數(shù)

試驗(yàn)離散性系數(shù)

給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章復(fù)合應(yīng)力下的強(qiáng)度雙向受力0拉-拉：強(qiáng)度不變壓-壓：強(qiáng)度提高拉-壓：抗拉和抗壓強(qiáng)度都降低給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章壓剪和拉剪拉-剪：抗拉、抗剪強(qiáng)度都降低；壓-剪：當(dāng)時(shí)，抗剪強(qiáng)度隨壓應(yīng)力提高而增大；當(dāng)時(shí)，內(nèi)部裂縫增加，抗剪抗壓強(qiáng)度均降低。

給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章三向受力：1=fcc’1=fcc’2=3=fLfL----側(cè)向約束壓應(yīng)力（加液壓）圓柱體試驗(yàn)有側(cè)向約束時(shí)的抗壓強(qiáng)度無(wú)側(cè)向約束時(shí)圓柱體的單軸抗壓強(qiáng)度給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章1.2.3混凝土的變形（deformationofconcrete）一次加載時(shí)0→A:近似彈性

A→B:非線性

B→C:體積增大

C→F:破壞

高強(qiáng)混凝土：↗，↘給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章微觀機(jī)理σmaxσ=0.85σmaxσ=0.65σmax粘結(jié)裂縫σ=0用X光觀測(cè)的混凝土單軸受壓的裂縫過(guò)程注：1）峰值應(yīng)變2）下降段須在剛性試驗(yàn)機(jī)上方能測(cè)試出來(lái)；3）下降段的承載力主要由裂縫滑移面上的摩擦咬合力提供。給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章增設(shè)剛性元件的試驗(yàn)方法用千斤頂作為剛性元件的試驗(yàn)方法給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章彈性模量（elasticmodulus）（楊氏模量）棱柱體試件。受壓：受拉：Ec′=0.5Ec剪切模量：Gc=0.4Ec

泊松比=橫向應(yīng)變/縱向應(yīng)變=0.2給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章

徐變（creep）定義：在荷載保持不變的情況下，混凝土變形隨時(shí)間推移繼續(xù)增大的現(xiàn)象。原因：水泥凝膠體粘性流動(dòng)和內(nèi)部微裂縫的發(fā)展。

特點(diǎn)：早期發(fā)展快（180d可達(dá)總量的70~80%），但可以延續(xù)數(shù)年。161284369121518212427?Acecr徐變ce彈性變形ch收縮ceaeerBCD(10–4)t(月)0給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章*初應(yīng)力對(duì)徐變的影響*影響因素a)組成成分和配合比b)養(yǎng)護(hù)條件c)齡期給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章*徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的影響：混凝土長(zhǎng)期抗壓強(qiáng)度降低約20％；梁、板的撓度增大一倍；預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力損失50%,降低構(gòu)件的抗裂性；構(gòu)件的截面應(yīng)力和結(jié)構(gòu)的內(nèi)力發(fā)生重分布等；在大體積水工結(jié)構(gòu)中，徐變的出現(xiàn)降低了溫度應(yīng)力（即松弛），減少收縮裂縫；結(jié)構(gòu)的局部應(yīng)力集中區(qū)，徐變可調(diào)整應(yīng)力分布等。在軸壓構(gòu)件中，使鋼筋應(yīng)力增加，混凝土應(yīng)力減?。唤o水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章收縮（contraction/shrinkage）定義：混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)體積減小的現(xiàn)象。收縮率：3×10-4。收縮=凝縮+干縮特點(diǎn)：早期快，可延續(xù)1～2年。給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章收縮對(duì)結(jié)構(gòu)的影響：當(dāng)收縮受到約束時(shí)，引起構(gòu)件開(kāi)裂。尤其對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件（自由狀態(tài)時(shí)）。減少收縮的措施：限制水泥用量；減小水灰比；加強(qiáng)振搗和養(yǎng)護(hù)；構(gòu)造鋼筋數(shù)量加強(qiáng)；設(shè)置變形縫；摻膨脹劑。影響因素：

混凝土的組成及配合比，尤其是水灰比；養(yǎng)護(hù)條件；使用時(shí)的溫度與濕度。給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章溫度變形

受到外部約束時(shí)將產(chǎn)生溫度應(yīng)力，尤其是在大體積混凝土中；可設(shè)置伸縮縫減少溫度變形，或配置溫度鋼筋加以限制。給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章1.2.4混凝土的選用原則鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C15。

用HRB335級(jí)鋼筋時(shí)，不宜低于C20；

用HRB400和RRB400級(jí)鋼筋時(shí)，不得低于C20；給水排水結(jié)構(gòu)中，不得低于C25。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中

混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30。當(dāng)采用鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋時(shí)，不宜低于C40。給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章1.2.5施工圖片給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁(yè)目錄幫助上一章下一章§1.3鋼筋與混凝土之間