工程结构1基本结构2PPT课件

2.1 混凝土的物理力学性能
2.1.1 混凝土的组成结构
微观结构：水泥石，由水泥凝胶、晶体骨架、未水 化完的水泥颗粒和凝胶孔组成。
亚微观结构：水泥砂浆，由水泥石、细集料（砂） （结合的薄弱面）。
宏观结构：水泥砂浆＋粗骨料，水泥砂浆、粗集料 （结合的薄弱面）。
粗骨料（分散相）
带核凝胶体
砂浆 （基相）
工程结构1
河北科技师范学院 教师：姜铭阅
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前言
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第2章 混凝土结构材料的物理力学性能
2.1 混凝土的物理力学性能 2.1.1 混凝土的组成结构 2.1.2 单轴向应力状态下的混凝土强度 2.1.2.1 混凝土的抗压强度 2.1.2.1.1 混凝土的立方体抗压强度 2.1.2.1.2 混凝土的轴心抗压强度
2.1.2.2 混凝土的轴心抗拉强度 2.1.3 复合应力状态下的混凝土强度 2.1.4 混凝土变形 2.1.4.1 短期加载
2.1.4.1.1 受压应力－应变关系 2.1.4.1.2 数学模型 2.1.4.1.3 三向受压的变形特点 2.1.4.1.4 变形模量
2.1.4.1.5 受拉应力－应变关系 2.1.4. 2 长期作用 2.1.4. 3 重复作用 2.1.4. 4 收缩与膨胀 2.2 钢筋的物理力学性能 2.2.1 钢筋的品种和级别 2.2.2 钢筋的强度与变形 2.2.3 钢筋应力－应变曲线的数学模型
2.1.2 单轴向应力状态下的混凝土强度
立方体抗压强度：立方体抗压强度标准值： 边长为150mm的混凝土立方体试件，在标准条 件下（温度为20±3℃，相对湿度≥90%）养 护28天，用标准试验方法（加载速度
0.15~0.3 N/mm2/s，两端不涂润滑剂）测得
的具有95%保证率的抗压强度，用符号C表示。 强度等级：C15~C80，共14个等级。 立方体抗压强度为基本指标。
轴心抗压强度
试验方法、养护条件同上。尺寸不同，h/b＝2～4 （消除偏心和摩擦力影响）
轴心抗压强度实验录像
fck0.8k8 1k2fc,u k
式中： k１为棱柱体强度与立方体强度之比，对不大于 C50级的混凝土取0.76，对C80取0.82，其间按线性插值。k2
为高强混凝土的脆性折减系数，对C40取1.0，对C80取0.87， 中间按直线规律变化取值。0.88为考虑实际构件与试件混凝 土强度之间的差异而取用的折减系数。
轴心抗拉强度
混凝土的轴心抗拉强度可以采用直接轴心受拉的试 验方法来测定，但由于试验比较困难，离散性较大。 目前国内外主要采用圆柱体或立方体的劈裂试验来间 接测试混凝土的轴心抗拉强度。
F
压
a
拉
fsp
2F
a2
压
F
劈拉试验
轴心抗拉强度实验录像
混凝土轴心抗拉强度与立方体抗压强度的关系
ftk 0 .8 8 0 .3 9 5 fc 0 u .,5 k 51 1 .6 4 50 .4 5 2
的应力应变曲线（单次，多次）是什么样的？
2.1.3 复合应力状态下的混凝土强度
实际结构中，混凝土很少处于单向受力状态。更多的 是处于双向或三向受力状态。针对几种典型状态，有 如下分析。
双向应力状态：
双向受压强度大于单 向受压强度，双轴受 压状态下混凝土的应 力-应变关系与单轴 受压曲线相似，但峰 值应变均超过单轴受 压时的峰值应变。在 一轴受压一轴受拉状 态下，并且抗压强度 或抗拉强度均随另一 方向拉应力或压应力 的增加而减小。
立方体抗压强度实验录像
套箍作用
考虑100mm立方体 和200mm立方体谁 的强度高？
试件加载后，竖向发生压缩变形，水平向为伸长变形．试件的 上、下端因受加载垫板的约束而横向变形小，中部的横向膨胀 变形最大。随着荷载或者试件应力的增大，试件的变形逐渐加 快增长。试件接近破坏前，首先在试件高度的中央、靠近侧表 面的位置上出现竖向裂缝，然后往上和往下延伸，逐渐转向试 件的角部，形成正倒相连的八字形裂缝。继续增加荷载，新的 八字形缝由表层向内部扩展，中部混凝土向外鼓胀，开始剥落， 最终成为正倒相接的四角锥破坏形态。
宏观结构
孔隙
细骨料（分 散相）
晶体
凝缩 凝胶体
水泥石
干缩
（基相） 亚微观结构
晶体骨架
混凝土组成结构
氢氧化钙 微观结构
混凝土组成结构的力学性质：
弹性变形：晶体、未水化的水泥颗粒、粗骨料、细 骨料
塑性变形：凝胶、孔隙、微裂缝（孔隙和微裂缝的 发展是混凝土破坏的最主要原因）。
不做要求
完全从微观的定量分析来解决混凝土的性能问题， 得到准确而实用的结果是十分困难的。所以，从结 构工程的观点出发，将一定尺度，（例如≥70mm或3 ～4倍粗骨料粒径）的混凝土体积作为单元，看成是 连续的、匀质的和等向的材料，取其平均的强度、 变形值和宏观的破坏形态等作为研究的标准，可以 有相对稳定的力学性能．并且用同样尺度的标准试 件测定各项性能指标，经过总结、统计和分析后建 立的破坏（强度）准则和本构关系，在实际工程中 应用，一般情况下其具有足够的准确性。
双向应力状态下混凝土破坏包络图
构件受剪或受扭时常遇到剪应力τ和正应力σ共同作
2.2.4 钢筋的疲劳 2.2.5 混凝土结构对钢筋性能的要求
2.3 混凝土与钢筋的粘结 2.3.1 粘结的意义 2.3.1 粘结力的组成 2.3.1 粘结强度 2.3.1 影响粘结强度的因素 2.3.1 钢筋的锚固与搭接
本节思考的问题
1、混凝土的成分组成？ 2、混凝土的立方体抗压强度如何确定？ 3、什么叫套箍作用？ 4、立方体抗压强度和轴心抗压强度的关系？ 5、轴心抗拉强度如何确定？ 6、轴心抗拉强度和立方体抗压强度的关系？
本节思考的问题
1、复合应力：双向应力的包络图，单向主应力和剪 应力的破坏曲线，等侧压三向应力状态的强度？
2、混凝土短期单向受压应力应变曲线是什么样的， 其关键点？规范采用的数学模型？
3、为什么采用螺旋箍筋，受压强度会提高？ 4、原点、割线、切线弹性模量？ 5、徐变的变形曲线是什么样的？描述它。 6、混凝土为什么会发生疲劳破坏？重复荷载作用下