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章主頁目錄幫助上一章下一章本章重點熟悉土木工程用鋼筋的品種、級別、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)符號種類§1.1鋼筋（Reinforcement；bar）給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁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章主頁目錄幫助上一章下一章中、高強鋼絲、鋼絞線（steelwire）做預(yù)應(yīng)力筋用。中強：800~1370MPa高強：1470~1860MPa熱處理鋼筋（heattreatedbar）經(jīng)淬火處理得，fptk=1470MPa，無明顯屈服點。給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁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：提高強度，節(jié)約鋼材。但塑性減小。冷拉鋼筋仍有屈服臺階。給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁目錄幫助上一章下一章1.1.2鋼筋的強度和變形

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

：

:::給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁目錄幫助上一章下一章均勻伸長率鋼筋彈性模量實測鋼筋拉斷強度殘余伸長已回復(fù)彈性應(yīng)變+=給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁目錄幫助上一章下一章鋼筋均勻伸長率的測定：給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁目錄幫助上一章下一章冷彎性能（coldbendbehavior）=90°,180°,反復(fù)彎曲要求：冷彎過程中無裂縫、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章主頁目錄幫助上一章下一章1.1.3混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求

強度高熱軋鋼筋鋼絲、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明顯流幅的鋼筋給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁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章主頁目錄幫助上一章下一章§1.2混凝土（Concrete）1.2.1組成及特點主要材料：水泥、水、砂、石

特點:1）以固相為主，包含固體、液體、氣體的三相體；2）水化過程長，性能要很長時間才穩(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章主頁目錄幫助上一章下一章1.2.2混凝土強度立方體抗壓強度fcu,k

（cubecompressivestrength）*標(biāo)準(zhǔn)測試方法

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.強度保證率：95%

，f

cu,k=-1.645

承壓板試塊摩擦力不涂潤滑劑涂潤滑劑影響強度的因素有：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章主頁目錄幫助上一章下一章

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

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

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

c10.760.760.760.770.780.790.800.810.82

c21.000.9840.9680.9510.9350.9190.9030.8870.87

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

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

對國外（美國、日本、歐洲混凝土協(xié)會等）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章主頁目錄幫助上一章下一章軸心抗拉強度ftk

（axistensilestrength）

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

試驗離散性的影響系數(shù)

試驗離散性系數(shù)

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

給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁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）圓柱體試驗有側(cè)向約束時的抗壓強度無側(cè)向約束時圓柱體的單軸抗壓強度給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁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0→A:近似彈性

A→B:非線性

B→C:體積增大

C→F:破壞

高強混凝土：↗，↘給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁目錄幫助上一章下一章微觀機理σmaxσ=0.85σmaxσ=0.65σmax粘結(jié)裂縫σ=0用X光觀測的混凝土單軸受壓的裂縫過程注：1）峰值應(yīng)變2）下降段須在剛性試驗機上方能測試出來；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章主頁目錄幫助上一章下一章增設(shè)剛性元件的試驗方法用千斤頂作為剛性元件的試驗方法給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁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，混凝土變形隨時間推移繼續(xù)增大的現(xiàn)象。原因：水泥凝膠體粘性流動和內(nèi)部微裂縫的發(fā)展。

特點：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章主頁目錄幫助上一章下一章*初應(yīng)力對徐變的影響*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章主頁目錄幫助上一章下一章*徐變對結(jié)構(gòu)的影響：混凝土長期抗壓強度降低約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??；給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁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)硬時體積減小的現(xiàn)象。收縮率：3×10-4。收縮=凝縮+干縮特點：早期快，可延續(xù)1～2年。給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁目錄幫助上一章下一章收縮對結(jié)構(gòu)的影響：當(dāng)收縮受到約束時，引起構(gòu)件開裂。尤其對鋼筋混凝土構(gòu)件（自由狀態(tài)時）。減少收縮的措施：限制水泥用量；減小水灰比；加強振搗和養(yǎng)護(hù)；構(gòu)造鋼筋數(shù)量加強；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；使用時的溫度與濕度。給水排水工程結(jié)構(gòu)第1章主頁目錄幫助上一章下一章溫度變形

受到外部約束時將產(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)中混凝土強度等級不應(yīng)低于C15。

用HRB335級鋼筋時，不宜低于C20；

用HRB400和RRB400級鋼筋時，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

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