混凝土结构材料的主要力学性能共40页
2混凝土结构材料的物理力学性能
2混凝土结构材料的物理力学性能本章提要钢筋和混凝土的物理力学性能以及共同工作的性能直接影响混凝土结构和构件的性能，也是混凝土结构计算理论和设计方法的基础。
本章介绍了钢筋和混凝土在不同受力条件下强度和变形的特点，以及这两种材料结合在一起共同工作的受力性能。
2.1钢筋2.1.1钢筋的品种和级别混凝土结构中使用的钢筋按化学成分可分为碳素钢和普通低合金钢两大类。
碳素钢除含有铁元素外，还含有少量的碳、硅、锰、硫、磷等元素。
根据含碳量的多少，碳素钢又可分为低碳钢（含碳量小于0.25%）、中碳钢（含碳量为0.25%~0.6%）和高碳钢（含碳量为0.6%~1.4%），含碳量越高，钢筋的强度越高，但塑性和可焊性越低。
普通低合金钢除含有碳素钢已有的成分外，再加入一定量的硅、锰、钒、钛、铬等合金元素，这样既可以有效地提高钢筋的强度，又可以使钢筋保持较好的塑性。
由于我国钢材的产量和用量巨大，为了节约低合金资源，冶金行业近年来研制开发出细晶粒钢筋，这种钢筋不需要添加或只需添加很少的合金元素，通过控制轧钢的温度形成细晶粒的金相组织，就可以达到与添加合金元素相同的效果，其强度和延性完全满足混凝土结构对钢筋性能的要求。
按照钢筋的生产加工工艺和力学性能的不同，《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）规定用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构中的钢筋或钢丝可分为热轧钢筋、中强度预应力钢丝、消除应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋等，见附表4和附表5。
热轧钢筋是由低碳钢、普通低合金钢或细晶粒钢在温度状态下轧制而成，有明显的屈服点和流幅，断裂时有“颈缩”现象，伸长率较大。
热轧钢筋根据其强度的高低可分为HPB300级（符号 ）、HRB335级（符号）、HRBF335级（符号）、HRB400级（符号）、HRBF400级（符号）、RRB400级（符号）、HRB500级（符号）、HRBF500级（符号）。
其中HPB300级为光面钢筋，HRB335级、HRB400级和HRB500级为普通低合金热轧月牙纹变形钢筋，HRBF335级、HRBF400级、HRBF500级为细晶粒热轧月牙纹变形钢筋，RRB400级为余热处理月牙纹变形钢筋，余热处理钢筋是由轧制的钢筋经高温淬水、余热回温处理后得到的，其强度提高，价格相对较低，但可焊性、机械连接性能及施工适应性稍差，可在对延性及加工性要求不高的构件中使用，如基础、大体积混凝土以及跨度及荷载不大的楼板、墙体。
混凝土结构材料的力学性能
02 混凝土的力学性能
抗压性能
抗压强度
混凝土抗压强度是衡量其抵抗压 力的能力，通常以MPa（兆帕）
为单位表示。
抗压弹性模量
混凝土的抗压弹性模量反映了 其抵抗压力变形的能力，是结 构设计中的重要参数。
抗压韧性
混凝土的抗压韧性是指在承受 压力时抵抗破裂的能力，与材 料的微观结构和制作工艺有关 。
抗压疲劳性能
水工建筑
水工建筑主要包括水库、水电站、堤坝等水利设施，需要承 受较大的水压力和冲刷力。
混凝土结构材料具有较好的抗渗性能和耐久性，能够满足水 工建筑的要求，提高水利设施的稳定性和安全性。
05 混凝土的未来发展
高性能混凝土
总结词
具有高强度、高耐久性和高工作性能 的混凝土材料。
详细描述
高性能混凝土通过优化原材料、配合 比和制备工艺，显著提高了混凝土的 力学性能、耐久性和工作性能，能够 满足各种复杂工程结构的需要。
混凝土在反复承受压力作用下 抵抗疲劳破坏的能力，对于长 期承受动态载荷的结构非常重
要。
抗拉性能
抗拉强度
混凝土的抗拉强度是指其抵抗拉伸应 力的能力，通常远低于抗压强度。
抗拉弹性模量
混凝土的抗拉弹性模量反映了其抵抗 拉伸变形的能力，是结构设计中的重 要参数。
抗拉韧性
混凝土的抗拉韧性是指在承受拉伸应 力时抵抗开裂和断裂的能力。
智能混凝土
总结词
具有自感知、自适应和自修复功能的混凝土材料。
详细描述
智能混凝土通过在混凝土中添加智能纤维、传感器和特殊添加剂，使其具备感 知外部应力的能力，并能够根据应力变化自适应调整内部结构，同时具有自修 复损伤的能力，提高了混凝土结构的智能化水平。
再生混凝土
混凝土结构材料的物理力学性能
第二章混凝土结构材料的物理力学性能2.1砼的物理力学性能材料的力学性能指标包括：强度指标和变形性能指标。
本节内容一、混凝土的组成结构二、单向受力状态下的混凝土强度（重点）三、复合受力状态下的混凝土强度四、混凝土的变形性能2.1.1 混凝土的组成结构普通混凝土是由水泥、砂子和石子三种材料及水按一定配合比拌合，经过凝固硬化后做成的人工石材。
1、混凝土结构分为三种基本类型：微观结构：即水泥石结构，由水泥凝胶、晶体骨架、未水化完的水泥颗粒和凝胶孔组成，其物理力学性能取决于水泥的化学—矿物成分、粉磨细度、水灰比和硬化条件亚微观结构：即混凝土中的水泥砂浆结构；可看作以水泥石为基相、砂子为分散相的二组分体系，砂子和水泥石的结合面是薄弱面。
对于水泥砂浆结构，除上述决定水泥石结构的因素外，砂浆配合比、砂的颗粒级配与矿物组成、砂粒形状、颗粒表面特性及砂中的杂质含量是重要控制因素宏观结构：即砂浆和粗骨料两组分体系。
与亚微观结构有许多共同点，因为这时可以把水泥砂浆看作基相，粗骨料分布在砂浆中，砂浆与粗骨料的结合面也是薄弱面。
2、混凝土的内部结构特点a)混凝土是一种复杂的多相复合材料。
其组份中的砂、石、水泥胶块中的晶体、未水化的水泥颗粒组成了混凝土中错综复杂的弹性骨架，主要用它来承受外力，并使混凝土具有弹性变形的特点；b)水泥胶块中的凝胶、孔隙和结合界面初始微裂缝等，在外荷载作用下则使混凝土产生塑性变形。
c)混凝土结构中的孔隙、界面微裂缝等先天缺陷，往往是混凝土受力破坏的起源，而微裂缝在受荷时的发展对混凝土的力学性能起着极为重要的影响。
2.1.2、单向受力状态下的混凝土强度用途：是进行钢筋混凝土结构构件强度分析、建立强度理论公式的重要依据。
1、立方体抗压强度 混凝土强度等级立方体抗压强度是最主要和最基本的指标。
混凝土的强度等级是依据混凝土立方体抗压强度标准制f cuk 确定的。
（1）测定方法：以边长150mm 立方体标准试件，在标准条件下（20±3℃，≥90%湿度）养护28天，用标准试验方法（加载速度0.15~0.3N/mm 2/s ，两端不涂润滑剂）测得的具有95%保证率的抗压强度值，用符号C 表示，C30表示f cu,k =30N/mm 2现《规范》根据强度范围，从C15~C60共划分为14个强度等级，级差为5N/mm2。
混凝土结构材料的物理力学性能.
第二章混凝土结构材料的物理力学性能教学重点：掌握各种材料性能的特性，钢筋及混凝土各自的应力应变关系，影响材料强度及变形大小的因素，从而为以后学习本课程或使用材料时打下基础。
教学内容：1.钢筋：钢筋的成份、种类和级别，钢筋的应力应变曲线，钢筋的塑性性能，钢筋的冷加工。
2.混凝土：立方体抗压强度，影响混凝土强度的因素，轴心抗压强度，轴心抗拉强度。
混凝土的变形：混凝土在一次短期加载时的应力应变性能，混凝土的变形模量。
混凝土的徐变。
混凝土的收缩。
3.钢筋与混凝土之间的粘结力。
2.1 混凝土的物理力学性能2.1.1 混凝土的组成结构普通混凝土是由水泥、砂、石材料用水拌合硬化后形成的人工石材，是多相复合材料。
混凝土组成结构是一个广泛的综合概念，包括从组成混凝土组分的原子、分子结构到混凝土宏观结构在内的不同层次的材料结构。
通常把混凝土的结构分为三种基本结构类型：微观结构即水泥石结构；亚微观结构即混凝土中的水泥砂浆结构；宏观结构即砂浆和粗骨料两组分体系。
微观结构(水泥石结构)由水泥凝胶、晶体骨架，未水化完的水泥颗粒和凝胶孔组成，其物理力学性能取决于水泥的化学矿物成分、粉磨细度、水灰比和凝结硬化条件等。
混凝上的宏观结构与亚微观结构有许多共同点，可以把水泥砂浆看作基相．粗骨料分布在砂浆中，砂浆与粗骨料的界面是结台的薄弱面。
骨料的分布以及骨料与基相之间在界面的结合强度也是重要的影响因素。
浇注混凝上时的泌水作用会引起沉缩，硬化过程中由于水泥浆水化造成的化学收缩和干缩受到骨料的限制，会在不同层次的界面引起结合破坏，形成随机分布的界面裂缝。
混凝土中的砂、石、水泥胶体中的晶体、未水化的水泥颗粒组成了错综复杂的弹性骨架，主要承受外力，并使混凝土具有弹性变形的特点。
而水泥胶体中的凝胶、?L隙和界面初始微裂缝等，在外力作用下使混凝土产生塑性变形。
另一方面，混凝土中的孔隙、界面微裂缝等缺陷又往往是混凝土受力破坏的起源。
在荷载作用下，微裂缝的扩展对混凝土的力学性能有着极为重要的影响。
混凝土结构材料的物理和力学性能2
第2章 混凝土结构材料的物理和力学性能
1.3
第2章 混凝土结构材料的物理和力学性能 本章内容
● ● ● ● ● ● 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 混 凝 土 钢 筋 钢筋与混凝土之间的黏结 钢筋锚固与接头构造 思 考 题 习 题
1.4
第2章 混凝土结构材料的物理和力学性能 2.1 混 凝 土
普通混凝土是由水泥、石子和砂3种材料用水拌和经凝固硬化后形成的 人造石材，是一种多相复合材料。混凝土中的砂、石子、水泥胶体中的晶 体、未水化的水泥颗粒组成了错综复杂的弹性骨架，主要承受外力，并使 混凝土具有弹性变形的特点。水泥胶体中的凝胶、孔隙和界面初始微裂缝 等，在外力作用下使混凝土产生塑性变形。而且混凝土中的孔隙、界面微 裂缝等缺陷又往往是混凝土受力破坏的起源，在荷载作用下，微裂缝的扩 展对混凝土的力学性能有着极为重要的影响。由于水泥胶体的硬化过程需 要多年才能完成，所以混凝土的强度和变形也随时间逐渐增长。
第2章
混凝土结构材料的物理和力学性能
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1.1
第2章 混凝土结构材料的物理和力学性能
教学提示：钢筋与混凝土材料的物理和力学性能是混凝土结构的计算理 论、计算公式建立的基础。本章主要介绍混凝土在各种受力状态下的强度 与变形性能；建筑工程中所用钢筋的品种、级别及其性能；钢筋与混凝土 的黏结机理、钢筋的锚固与连接构造。 教学要求：本章要求学生熟悉混凝土在各种受力状态下的强度与变形性 能；掌握混凝土的选用原则；熟悉建筑工程中所用钢筋的品种、级别及其 性能；掌握建筑工程对钢筋性能的要求及选用原则；了解钢筋与混凝土共 同工作的原理，熟悉保证钢筋结构材料的物理和力学性能
第2章混凝土结构材料的物理力学性能
第 二 章
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HELP
l l0 100% l0
混凝土结构设计原理
伸长率
l l
1
5 10 : 100 :
l1 l 100% l : l 5d l 10d l 100mm
第 二 章
目录 上一章
低 碳：C<0.25%
含碳万分数 中 碳：C=0.25 ～ 0.6% 高 碳：C>0.6%
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HELP
含锰、硅、钒的百分数，取整。
混凝土结构设计原理
本章重点 了解并掌握土木工程用钢筋的品种、级别、 性能、强度指标及其选用原则； 掌握钢筋混凝土结构中混凝土的强度指标， 重点掌握混凝土的立方体抗压强度指标； 掌握钢筋混凝土结构中钢筋和混凝土的应力 -应变曲线关系； 掌握混凝土在长期荷载作用下随时间增长而 增长的变形—徐变； 掌握混凝土的变形模量，混凝土的收缩变形 以及钢筋和混凝土之间粘结应力的组成。
为了使钢筋冷拉时效后， 既能显著提高强度，又使 钢材具有一定的塑形，应 合理选择张拉控制点K’，K’ 点相对应的应力称为冷拉 控制应力，K点相对应的应 变称为冷拉率。冷拉工艺 分为控制应力和控制应变 （冷拉率）两种方法。
下一章
HELP
混凝土结构设计原理
钢筋的冷弯性能
钢筋的冷弯性能是检验钢筋韧性、内部质量和加工可 适性的有效方法。冷弯性能也是评价钢筋塑性的指标， 弯芯的直径 越小，弯折角 越大，说明钢筋的塑性越好。 冷弯是检验钢筋局部变形能力的指标。 钢筋塑性愈好，构件破坏前预兆愈明显。
下一章
2-混凝土结构材料的物理力学性能
2.1 混凝土
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
采用等应变速度加载， 采用等应变速度加载，在试件旁附设高弹性元件 等应变速度加载 与试件一同受压，以吸收试验机内集聚的应变能， 与试件一同受压，以吸收试验机内集聚的应变能，可 以测得曲线的下降段 下降段。 以测得曲线的下降段。 （2）测定混凝土应力-应变全曲线的试验装置 测定混凝土应力-
fck = 0.88αc1αc2 fcu,k
结构混凝土强度 与试块混凝土强 度的比值 棱柱体强度 与立方体强 度之比值 脆性影响 系数
2.1 混凝土
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
的取值 αc1 和 αc2 的取值
混凝土 ≤ C45 强度 C40 等级 αc1 αc2 0.76 0.76 C50 0.76 C55 0.77 C60 0.78 C65 0.79 C70 0.80 C75 0.81 C80 0.82
混凝土抗拉强度
100× 100× × × 500
2.1 混凝土
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
2.1 混凝土 一、混凝土的强度
1、立方体抗压强度fcu，立方体抗压强度标准值fcu,k 立方体抗压强度f 立方体抗压强度标准值f
（混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度。因此抗压强 混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度。 抗压强度 度是混凝土力学性能中最主要 最基本的指标） 最主要和 度是混凝土力学性能中最主要和最基本的指标）
（1）立方体抗压强度标准值：边长 立方体抗压强度标准值：边长150mm立方体标准 立方体标准 试件，在标准条件下（ ± ℃ 湿度） 试件，在标准条件下（20±3℃，≥90%湿度）养护 湿度 养护28 用标准试验方法（加载速度0.15~0.3N/mm2/sec， 天，用标准试验方法（加载速度 ， 两端不涂润滑剂）测得的具有 具有95%保证率的立方体抗 保证率的立方体抗 两端不涂润滑剂）测得的具有 保证率 压强度。 。 压强度。 fcu,k= fcu,m(1-1.645δ)。
混凝土的材料力学性能分析
混凝土的材料力学性能分析混凝土是建筑工程中最常用的材料之一，其特性在很大程度上决定了建筑物的结构和安全性。
混凝土的材料力学性能分析是研究混凝土在力学上的特性和行为，以便更好地设计和建造建筑结构。
本文将详细介绍混凝土的材料力学性能分析原理。
一、混凝土的组成和特性混凝土是由水泥、水、骨料和掺合料混合而成的材料。
其中，水泥是混凝土的胶凝材料，主要起到粘结作用；水是混凝土中的溶剂，用于调节混凝土的流动性；骨料是混凝土的骨架材料，主要承受混凝土的压缩力和剪切力；掺合料是混凝土中的辅助材料，主要用于改善混凝土的性能。
混凝土具有许多特性，包括强度、韧性、耐久性和可塑性等。
其中，强度是混凝土最重要的特性之一，通常通过抗压强度和抗拉强度来衡量。
韧性是混凝土的抗裂性能，可以通过延性指标来评价。
耐久性是混凝土的抗氧化和抗渗性能，主要与混凝土的化学成分和孔隙结构有关。
可塑性是混凝土的流动性能，可以通过工作性、流动度和坍落度等指标来评价。
二、混凝土的力学性能分析原理混凝土的力学性能分析主要包括强度分析、变形分析和破坏分析三个方面。
1. 强度分析混凝土的强度是指混凝土承受外力时的抵抗能力。
强度分析是混凝土力学性能分析中最基本的部分。
混凝土的强度分析涉及到混凝土的抗压强度、抗拉强度、剪切强度和抗弯强度等多个方面。
抗压强度是混凝土在受到垂直于其表面的力时的抗力能力，是评价混凝土强度的最主要指标。
抗压强度的大小受多种因素影响，包括混凝土的配合比、骨料种类和水泥品种等因素。
抗拉强度是混凝土在受到垂直于其表面的拉力时的抗裂能力，通常比抗压强度低一个数量级。
剪切强度是混凝土在受到平行于其表面的剪切力时的抗力能力，通常比抗压强度低一个数量级。
抗弯强度是混凝土在受到弯曲力时的抗力能力，通常比抗压强度低一个数量级。
2. 变形分析混凝土在受力时会发生变形，变形分析是混凝土力学性能分析的另一个重要部分。
混凝土的变形包括拉伸变形、压缩变形和剪切变形等多个方面。
混凝土材料的力学性能原理
混凝土材料的力学性能原理一、混凝土的组成和分类混凝土是一种由水泥、砂、石子和水等组成的人造材料，广泛应用于工程建设中。
混凝土的主要组成部分是水泥熟料和矿物掺合料，其中水泥熟料是通过煅烧石灰石、粘土等原材料得到的熔融物质，矿物掺合料是指通过研磨、筛分等工艺得到的粉状物质。
混凝土按照材料的组成和性能可以分为普通混凝土、高强度混凝土、自密实混凝土等多种类型。
二、混凝土的力学性能混凝土的力学性能是指其在外力作用下的变形和破坏性能，主要包括强度、刚度、稳定性等指标。
混凝土的力学性能与其组成部分、施工工艺等因素密切相关。
1.强度混凝土的强度是指在外力作用下抵抗破坏的能力，通常用抗压强度表示。
抗压强度是指在规定的试验条件下，混凝土试样在受到压力作用下的最大承载能力。
混凝土的抗压强度与其成分、配合比、养护条件等因素有关。
2.刚度混凝土的刚度是指在外力作用下对变形的抵抗能力，通常用弹性模量表示。
弹性模量是指在小应变条件下，混凝土试样受到应力变化时产生的应变与应力之比。
混凝土的刚度与其配合比、水胶比、龄期等因素有关。
3.稳定性混凝土的稳定性是指在外力作用下的变形和破坏过程中的稳定性能，通常用韧度和延性表示。
韧度是指混凝土试样在破坏前的能量吸收能力，通常用面积表示；延性是指混凝土试样在破坏前的变形能力，通常用应变表示。
混凝土的稳定性与其配合比、养护条件、龄期等因素有关。
三、混凝土的破坏机理混凝土的破坏机理是指在外力作用下混凝土试样发生破坏的过程和规律，主要有拉应力破坏、剪应力破坏、压应力破坏等多种形式。
1.拉应力破坏拉应力破坏是指混凝土试样在受到拉应力作用下发生破坏的过程。
拉应力破坏通常发生在轴心受拉试件上，主要通过裂缝的形成和扩展来实现。
拉应力破坏的主要特点是试样破坏前的变形较大，而且在破坏后试样容易出现破碎。
2.剪应力破坏剪应力破坏是指混凝土试样在受到剪应力作用下发生破坏的过程。
剪应力破坏通常发生在梁、板等构件上，主要通过剪切面的形成和扩展来实现。
第二章 混凝土结构材料的物理力学性能2
混凝土强度等级：边长150mm立方体标准试件，在标准条件下（
20±3℃ ， ≥ 95% 湿 度 ） 养 护 28 天 ， 用 标 准 试 验 方 法 （ 加 载 速 度 0.15~0.3N/mm2/sec，两端不涂润滑剂）测得的具有95%保证率的立方体
双轴应力状态（Biaxial Stress State）
• 混凝土的双向
受力强度
双向受拉：强度接近 单向 受拉强度 双向受压：抗压强度和极 限压应变均有 所提高
一拉一压：强度降低
k=0.82，其间按线性插值。
f c k f cu
对于同一混凝土，棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度。
轴心抗拉强度
16
150
500
也是混凝土的基本力学性能，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。
100
150
á Ä Ü Ô é Ö Ð Ê À Ê Ñ
抗压强度，用符号C表示，C30表示 fcu,k=30N/mm2
f cc
F A
非标准试块强度换算系数： • 200mm×200mm×200mm:1.05； • 100mm×100mm×100mm:0.95。 • 6〞×12〞圆柱体：1.20 （1〞=2.54cm） • 6〞×12〞棱柱体：1.32 分级：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50, C55, C60,C65,C70,C75,C80 (高强混凝土），共14个等级 • C—Concrete,单位：N/mm2或MPa 与原《规范GBJ10-89》相比，混凝土强度等级范围由C60 提高到C80，C50以上为高强混凝土。
第三章结构材料的力学性能及指标
第一节 结构材料基本要求
一、结构材料力学性能的基本要求
工程结构对材料力学性能的要求是通过力学性能指标 来实现的，而力学性能指标又是通过实验方法测定的。
结构材料主要力学性能指标有：强度、弹性、塑性、
冲击韧性与冷脆性、徐变和松弛等。
第一节 结构材料基本要求
(一)强度
第一节 结构材料基本要求
2．耐久性
耐久性是指材料长久在各种环境因素作用下不变质、 不破坏，长期保持良好的物理力学性能的性质。
耐久性是材料的一种综合性质，如抗冻性、抗风化 性、耐腐蚀性等均属于耐久性范畴，它对建筑物的使用 寿命起到至关重要的决定作用。
所以，要根据材料所处的部位、使用环境等因素， 综合考虑耐久性，合理选择结构材料或采取相应的保护 措施。
弹性变形与塑性变形的区别：前者为可逆变形，后
者为不可逆变形。 材料塑性性能是决定结构或构件是否安全长取断面收缩率或冷弯 性能来确定材料的塑性性能。
第一节 结构材料基本要求
(三)冲击韧性
冲击韧性是指钢材抗冲击而不破坏的能力。 冲击韧性与材料的塑性有关，但是又不等同于塑性， 它是强度和塑性的综合指标。 材料的冲击韧性与其内在质量、宏观缺陷和微观组成 有关。 此外，冲击韧性易受温度影响，温度的下降将会明显 的降低材料的冲击韧性，对结构的安全不利。
一、木材的性能指标
1．密度 3．湿胀干缩性
2．含水率 4．强度
二、木材的防护
1．木材的腐朽与防腐 2．木材的防虫 3．木材的防火
在规定的荷载循环次数和荷载变化幅度下，材料能够 承担的最大动态应力称为材料的疲劳强度。
第一节 结构材料基本要求
(二) 弹性与塑性 弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后
混凝土结构材料的物理力学性能
第二章混凝土结构材料的物理力学性能教学重点：掌握各种材料性能的特性，钢筋及混凝土各自的应力应变关系，影响材料强度及变形大小的因素，从而为以后学习本课程或使用材料时打下基础。
教学内容：1.钢筋：钢筋的成份、种类和级别，钢筋的应力应变曲线，钢筋的塑性性能，钢筋的冷加工。
2.混凝土：立方体抗压强度，影响混凝土强度的因素，轴心抗压强度，轴心抗拉强度。
混凝土的变形：混凝土在一次短期加载时的应力应变性能，混凝土的变形模量。
混凝土的徐变。
混凝土的收缩。
3.钢筋与混凝土之间的粘结力。
2.1 混凝土的物理力学性能2.1.1 混凝土的组成结构普通混凝土是由水泥、砂、石材料用水拌合硬化后形成的人工石材，是多相复合材料。
混凝土组成结构是一个广泛的综合概念，包括从组成混凝土组分的原子、分子结构到混凝土宏观结构在内的不同层次的材料结构。
通常把混凝土的结构分为三种基本结构类型：微观结构即水泥石结构；亚微观结构即混凝土中的水泥砂浆结构；宏观结构即砂浆和粗骨料两组分体系。
微观结构(水泥石结构)由水泥凝胶、晶体骨架，未水化完的水泥颗粒和凝胶孔组成，其物理力学性能取决于水泥的化学矿物成分、粉磨细度、水灰比和凝结硬化条件等。
混凝上的宏观结构与亚微观结构有许多共同点，可以把水泥砂浆看作基相．粗骨料分布在砂浆中，砂浆与粗骨料的界面是结台的薄弱面。
骨料的分布以及骨料与基相之间在界面的结合强度也是重要的影响因素。
浇注混凝上时的泌水作用会引起沉缩，硬化过程中由于水泥浆水化造成的化学收缩和干缩受到骨料的限制，会在不同层次的界面引起结合破坏，形成随机分布的界面裂缝。
混凝土中的砂、石、水泥胶体中的晶体、未水化的水泥颗粒组成了错综复杂的弹性骨架，主要承受外力，并使混凝土具有弹性变形的特点。
而水泥胶体中的凝胶、?L隙和界面初始微裂缝等，在外力作用下使混凝土产生塑性变形。
另一方面，混凝土中的孔隙、界面微裂缝等缺陷又往往是混凝土受力破坏的起源。
在荷载作用下，微裂缝的扩展对混凝土的力学性能有着极为重要的影响。
混凝土的主要力学性能
钢筋的主要力学性能
级别及品种： 我国建筑工程中采 用的钢筋，国产普通钢筋 有以下4级： ①热轧光面235级②热轧 带肋335级
σ(Mpa)
高强钢丝 HRB400 HRB335 HPB235
0
图
ε
③HRB400(20MnSiV 、 20MnSiNb 、 20MnTi): 热 轧 带 肋 400 级 ④ RRB400(K20MnSi):余热处理钢筋400级（用HRB335(20MnSi) 穿水 热处理而成），各级别 性能见图1-4
R
符号 φ
d(mm) 8~20
6~50 6~50 8~40
fyk 235
335 400 400
fy 210
300 360 360
fy＇ 210
300 360 360
注：1.当d大于40mm时，应有可靠的工程经验。 2. fyk钢筋的标准强度，具有95%以上的保证 率，由屈服极限确定。 3. fy钢筋的抗拉强度设计值，fy＇钢筋的 抗压强度设计值。
消除应 力钢丝
光 面 螺旋肋
刻 痕
ΦP ΦH ΦI ΦHT
1770 1670 1570 1570 1470
40Si2Mn
热处理钢筋 48Si2Mn 45Si2Cr
钢筋的主要力学性能
表1-4钢筋 弹性模量（×105N/mm2）
种 HPB235 热处理钢筋 类 Es 2.1 2.0
注：必要时钢铰线可采用实测的弹性模量 消除应力钢丝（光面钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝） 2.05
(2)冷拔 冷拔是将Φ 6～Φ 8的HPB235级钢筋，用强力从直径较小的 硬质合金拔丝模拔出使它产生塑性变形，拔成较细直径的钢丝， 以提高其强度的冷加工方法。冷拔后钢筋的强度得到了较大的提 高，但塑性却有较大的降低。经过冷拔加工的低碳钢丝，须逐盘 检验，分为甲、乙两级，甲级用作预应力钢筋，乙级用作非预应 力钢筋。
钢筋混凝土材料的主要力学性能
混凝土结构材料
混凝土 钢筋
强度和变形 （主要力学性能）
第一节 混凝土的主要力学性能
一．混凝土的强度
荷载的性质和受力条件不同，使混凝土具有不同的强 度
立方体抗压强度 单向应力状态下的强度 轴心抗压强度
轴心抗拉强度
复合应力状态下的强度 双向受力强度 三向受压强度
《规范》规定采用反复加荷的方法确定
对标准棱柱体试件
，取
150150 300mm3
0.5 fc
反复加荷、卸载5至10次，随加载次数增加，
接近直线，该直线斜率即为弹性模量 。
Ec
Ec tg 0
据实验值的统计分析，得出 Ec 与 fcu的,k 关系式：
Ec
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
102
2.2
34.7
（kN/mm2）
过某一应力 作曲线切线，其斜率为
规律： 随荷载增大， 和 不断减小。 c
E
'' c
（3）混凝土轴向受拉时的应力应变曲线
E'
与受压时相似——上升段、下降段 c
E
'' c
但其应力、应变峰值小的多，
u 0.0001
弹性模量
Ec tg0
变形模量
Ec tg1
切线模量
Ec'' tg
2. 荷载长期作用下混凝土的变形性 能
重复荷载作用下的变形
2. 混凝土的体积变形 收缩、膨胀、温度变化
1. 一次短期加载下混凝土的变形性能
（1）混凝土受压时的应力——应变曲线
（通过应力——应变曲线，可以了解混凝土各阶段的强度和变形）
采用棱柱体试件测定混凝土受压时应力——应变 全曲线，包括：上升段和下降段
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混凝土结构材料的主要力学性能
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯