02.1 混凝土混凝土

2.1 混凝土
第二章 钢筋和混凝土的材料性能 2.1 混凝土
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
2、混凝土受拉应力-应变关系
2.1 混凝土
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
2、混凝土受拉应力-应变关系
ft
t0
t0
ft Ec
ft 0.5Ec
2 ft Ec
2.1 混凝土
第二章 钢筋和混凝土的材料性能 2.1 混凝土
0.002。
达到D点，内部裂缝发 展到试件表面，出现第 一条可见的平行于受力 方向的纵向裂缝。
×10-3
6
8
2.1 混凝土
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
(MPa)
C
30
D
B
20
E A
10
0
2
4
随应变增长，试件上相 继出现多条不连续的纵 向裂缝，横向变形急剧 发展，承载力明显下降。
混凝土骨料与砂浆的粘
土A可达(0.5~0.7)fc。
×10-3
0
2
4
6
8
2.1 混凝土
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
(MPa)
C
30
D
B
20
E A
10
0
2
4
A点以后，由于微裂缝处 的应力集中，裂缝开始有 所延伸发展，产生部分塑 性变形，应变增长开始加 快，应力-应变曲线逐渐 偏离直线。微裂缝的发展 导致混凝土的横向变形增 加 Expansion。但该阶段 微裂缝的发展是稳定的。
3、轴心抗拉强度Axial Tensile Strength (P.13)
也是其基本力学性能，用符号 ft 表示。混凝土构件开裂、裂缝、 变形，以及受剪、受扭、受冲切等的承载力均与抗拉强度有关。
ft
16
6
5
ft
0.26
f
2/ cu
3
GBJ10-89 规范
150
4
500
100
3
轴心受拉试验
150
2
f
tk
2. What relationship between the different concrete strength?
3. What mechanical properties must be used in RC structure analysis?
4. Any other properties must be considered for practical use in RC structure?
×10-3
6
8
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第二章 钢筋和混凝土的材料性能
(MPa)
C
30
D
B
20
E A
10
0
2
4
达到B点，内部一些微裂 缝相互连通，裂缝发展 已不稳定，横向变形突 然增大，体积应变开始 由压缩转为增加。在此 应力的长期作用下，裂 缝会持续发展最终导致 破坏。取B点的应力作为 混凝土的长期抗压强度。
普 通 强 度 混 凝 土 B 约 为 0.8fc ， 高 强 混 凝 土 B 可
达0.95fc以上。
×10-3
6
8
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第二章 钢筋和混凝土的材料性能
(MPa)
C
30
D
B
20
E A
10
0
2
4
达到C点（fc ），内部微 裂缝连通形成破坏面， 应变增长速度明显加 快，C点的纵向应变值
称为峰值应变 0，约为
：标准差； ：离散系数，规范规定 C 40以下混凝土离散系数不 超过 0.12，
C 60混凝土离散系数不超过 0.10，C80混凝土离散系数不超过 0.08。
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第二章 钢筋和混凝土的材料性能
立方体强度标准值即为混凝土强度等级fcu,k。 《规范》在确定混凝土轴心抗压强度和轴心抗拉强度标准值 时，假定它们的变异系数与立方体强度的变异系数相同，利 用各指标强度与立方体强度的换算关系，便可计算得到。
fck c1 fcu ,k
《 规 范 》 对 不 大 于 C50 级 的 混 凝 土 取 αc1=0.76 ， 对 C80 取 αc1
=0.82，其间按线性插值。
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第二章 钢筋和混凝土的材料性能
fc < fcu ?
24/28
>
≈
不涂润滑剂
涂润滑剂
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第二章 钢筋和混凝土的材料性能
100mm立方体强度与标准立方体强度之间的换算关系为：
f 150 cu
f 100 cu
Size Affection
小于C50的混凝土，修正系数=0.95。随混凝土强度的提高，修 正系数值有所降低。当fcu100=100N/mm2时，换算系数约为0.9
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第二章 钢筋和混凝土的材料性能
Why do vertical cracks occur under vertical compressive force?
结不断遭到破，裂缝连 通形成斜向破坏面。E
点的应变 = (2~3) 0， 应力= (0.4~0.6) fc。
×10-3
6
8
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第二章 钢筋和混凝土的材料性能
(MPa)20
E A
10
0
2
4
E点以后，纵向裂缝形成 一斜向破坏面，此破坏 面受正应力和剪应力的 作用继续扩展，形成一 破坏带。此时试件的强 度由斜向破坏面上的骨 料间的摩阻力提供。随 应变继续发展，摩阻力 和粘结力不断下降，但 即使在很大的应变下， 骨料间仍有一定摩阻 力，残余强度约为 (0.1~0.4) fc。
0.395
f
0.55 cu,k
1
fcu
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
轴心受拉强度与立方体强度间的换算关系
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第二章 钢筋和混凝土的材料性能
由于轴心受拉试验对中困难，也常常采用立方体或圆柱体劈拉 试验测定混凝土的抗拉强度(Splitting Strength )
对一般强度等级的混凝土：
fck 0.88 0.76 1 fcu,k 0.67 fcu,k
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第二章 钢筋和混凝土的材料性能
Why Axial Compressive Strength is smaller than cube strength?
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第二章 钢筋和混凝土的材料性能
第二章 钢筋和混凝土材料的力学性能
Mechanical Properties of Reinforcement and Concrete
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
02.1 混凝土Concrete
Questions:
1. What kinds of strength were used in RC construction?
×10-3
6
8
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第二章 钢筋和混凝土的材料性能
三、混凝土的应力应变关系
P.18
1、混凝土受压应力-应变关系
强度等级越高，线弹性段 越长，峰值应变也有所增 大。但高强混凝土中，砂 浆与骨料的粘结很强，密 实性好，微裂缝很少，最 后的破坏往往是骨料破 坏，破坏时脆性越显著， 下降段越陡。
不同强度混凝土的应力-应变关系曲线
《规范》考虑到试件与实际结构的差异以及高强混凝土 的脆性特征，对轴心抗压强度和轴心抗拉强度，还采用了以 下两个折减系数： ⑴结构中混凝土强度与混凝土试件强度的比值，取0.88；
⑵脆性折减系数αc2，对强度等级不大于C40的混凝土，取
1.0，对C80取0.87，中间按线性规律变化。
fck 0.88 c1 c2 fcu,k P.14
95%保证率的立方体抗压强度(Cube Strength fcu,k)，混凝土强
度等级用符号C表示。 C30：fcu,k=30N/mm2
2.1 混凝土
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
《规范》（GB 50010-2010）根据强度范围，从C15~C80共划 分为14个强度等级，级差为5N/mm2。 与原规范（GB 50010-2002）相比，钢筋混凝土强度等级由 C15提高到C20，采用强度等级400MPa及以上的钢筋时，混 凝土强度等级不应低于C25，预应力混凝土结构的混凝土强 等级不应低于C40 。等级C50以上称为高强混凝土。
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
3、《规范》简化压应力-应变关系
70
C80
上升段：c
fc[1
(1
c 0
)n
]
0
60 50
C60
下降段： c fc
0 u 40
n
2
1 60
(
f cu
50)
30 20
C40 C20
0 0.002 0.5( fcu 50) 106 cu 0.0033 ( fcu 50) 106
10.0 13.4 16.7 20.1 23.4 1.27 1.54 1.78 2.01 2.20
混凝土强度等级 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80 26.8 29.6 32.4 35.5 38.5 41.5 44.5 47.4 50.2 2.40 2.51 2.65 2.74 2.85 2.93 3.00 3.05 3.10
P
压
a
拉
f sp
2P
a2
压
P
劈拉试验
f sp
0.19
f 3/4 cu
2.1 混凝土
第二章 钢筋和混凝土的材料性能 2.1 混凝土