混凝土的变形之体积变化
《混凝土的变形性能》PPT课件
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(1).砼的弹塑变形:
➢加荷载σ,应变ε, 弹塑
干燥收缩（Dry Shrinkage）能使混凝土表面出 现拉应力而导致开裂
❖ （2）、机理：
➢ 混凝土在干燥过程中，由于毛细孔水的蒸发，使毛 细孔中形成负压，产生收缩力，导致混凝土产生收 缩裂缝。
➢ 同时，凝胶体颗粒的吸附水也发生部分蒸发，凝胶 体因失水而产生紧缩。
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干缩示意图
干燥环境
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5.3 混凝土的变形性能
二、荷载作用下的变形
短期荷载作用下的变形－弹塑性变形 长期荷载作用下的变形—徐变
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二、荷载作用下的变形 (一)短期荷载作用下的变形－弹塑性变形
1.砼受力变形及破坏的4个阶段
(I)裂缝无明显变化阶段(收缩裂缝阶段):
当荷载达到“比例极限”
极限荷载(%)
般在混凝土成型后40d左右增长较快，以后逐渐 趋于稳定。
✓ 化学收缩值很小，对混凝土结构没有破坏作用，
但在混凝土内部可能产生微细裂缝。
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✓
一.非荷载作用下的变形
3.干湿变形（物理收缩）
❖ （1）、定义
➢ 由于混凝土周围环境湿度的变化，会引起混凝土 的干湿变形，表现为干缩湿胀。
➢ 混凝土的湿胀变形量很小，一般无破坏作用。但
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混凝土的徐变名词解释
混凝土的徐变名词解释混凝土的徐变是指混凝土在长期受力或变形过程中由于水泥石胶凝体的持续水化作用和水泥胶凝体结构的重排，导致混凝土体积随时间发生改变的现象。
徐变是混凝土材料的特性之一，对于混凝土结构的安全性和耐久性具有重要影响。
混凝土的徐变通常通过两个参数来进行描述：徐变应变和徐变系数。
徐变应变是指在一定时间内，混凝土体积相对发生的变形量与初始尺寸的比值。
它是刻画混凝土的徐变性能的重要参数，可以通过标准试验方法来测定。
通常用ε表示徐变应变。
徐变系数是指在单位时间内，混凝土的徐变应变与施加的持续应力的比值。
它是描述混凝土徐变程度的另一个重要参数。
通常用β表示徐变系数。
混凝土的徐变现象的发生与水泥石胶凝体的持续水化作用有关。
水泥石胶凝体在混凝土中随时间逐渐发展，形成纤维状结构，随着时间的推移，水泥石胶凝体会逐渐重排，从而引起混凝土体积的变化。
由于水泥石胶凝体的持续水化作用并不是无限的，所以混凝土的徐变过程是有限的，徐变应变会趋于稳定。
混凝土的徐变造成混凝土结构的线性尺寸发生变化，进而影响结构的稳定性和使用寿命。
徐变应变会导致混凝土的收缩和膨胀，如果徐变应变太大，可能导致混凝土产生裂缝，进而影响结构的强度和耐久性。
混凝土的徐变还受到一些因素的影响。
例如，徐变程度会随温度的变化而改变，高温和低温可能对混凝土的徐变产生不同的影响。
此外，混凝土的配合比、水胶比、水泥的类型和掺合料的使用等也会影响混凝土的徐变性能。
为了减小混凝土的徐变，可以采取一些措施，例如增加混凝土中的骨料粒径和骨料用量，使用松散骨料，增加水泥的掺合料的使用等。
此外，在混凝土结构的设计和施工中，也要考虑混凝土的徐变特性，合理选择结构形式和尺寸，采取预应力、钢筋等加固措施，以提高结构的抗徐变能力。
混凝土结构温度变形控制标准
混凝土结构温度变形控制标准混凝土结构温度变形控制标准一、引言混凝土结构在使用过程中，受到外部温度变化的影响，会发生热胀冷缩变形。
如果不加以控制，会导致结构的变形超出设计允许范围，从而影响结构的安全和使用寿命。
因此，对混凝土结构的温度变形进行控制，是保障结构安全和耐久性的重要措施。
二、标准适用范围本标准适用于各类混凝土结构的设计、施工和验收过程中，对温度变形进行控制的要求。
三、术语和定义1. 热胀冷缩变形：指混凝土结构在温度变化作用下，由于体积变化而引起的形变。
2. 温度应力：指混凝土结构由于温度变化而产生的内部应力。
3. 温度变形控制：指在混凝土结构设计、施工和验收过程中，采取措施对温度变形进行控制的技术和管理方法。
4. 温度变形控制措施：指对混凝土结构进行冷却、加热、隔热、降温等技术措施，以减少热胀冷缩变形。
四、温度变形控制要求1. 温度变形控制的设计原则（1）结合混凝土结构的材料特性、结构形式、使用条件等因素，合理确定温度变形控制措施。
（2）结合地区气候、季节等因素，合理确定温度变形控制措施。
（3）采用先进的计算方法，对混凝土结构的热胀冷缩变形进行预测和分析，为温度变形控制提供依据。
（4）对于需要进行温度变形控制的混凝土结构，应编制相应的温度变形控制方案，并在施工前进行评审。
2. 温度变形控制的技术要求（1）混凝土结构的温度变形控制应遵循“冷热交替、渐进变化”的原则，避免短时间内温度变化过大，引起结构的瞬时应力过大。
（2）混凝土结构的温度应力应控制在允许范围内，一般应不超过混凝土的抗拉强度的10%。
（3）对于需要进行温度变形控制的混凝土结构，在设计阶段应充分考虑结构的伸缩性，采用合理的构造形式并设置伸缩缝。
（4）对于需要进行温度变形控制的混凝土结构，应采用合适的隔热材料或冷却水等措施，以减少结构的温度变化。
（5）对于需要进行温度变形控制的混凝土结构，在施工过程中应严格执行温度变形控制方案，保证控制措施的有效性。
混凝土的徐变和收缩读书报告2
混凝土的徐变和收缩——钢筋混凝土非线性分析读书报告之一混凝土的徐变和收缩一． 混凝土的徐变1．概述长期荷载作用下，混凝土的应力保持不变，他的应变随着时间的增长而增大的现象叫做混凝土的徐变。
徐变有两部分组成：（1）基本徐变或称真实徐变，即在湿度平衡条件下产生的徐变值。
这是密封试件在荷载下实测的徐变值，主要和常值应力大小和时间有关。
（2）干缩徐变，这是受力试件和周围环境中湿度交换的结果，随时间而引起的变形。
干缩徐变区别于收缩，主要是收缩是混凝土在不受力情况下引起的体积变形。
混凝土在应力作用的当时（混凝土龄期为τ天）产生瞬时弹性应变εel ，随荷载作用时间（t ）的延续，徐变变形εcr 不断增长，经过一段时间后卸载，即时产生的弹性恢复变形εel ′<εel ，以后继续有徐变恢复又称弹性后效（迟后弹性变形）εel′′，但仍有残留的永久变形，称流动变形εcr ′。
如下图。
2．徐变应变值表达式 sd sb s εεε+=sh sb s εεεQ +=式中，εs ＝徐变总应变，εsb ＝基本徐变应变，εsd ＝干缩徐变应变，εsh ＝同一时期内的收缩应变，Q ＝系数，为常数值。
一般把未密封试件荷载所得随时间而增加的应变值，减去未受荷试件的相应的收缩应变值，即徐变应变。
时间（t ） 受荷混凝土时间－变形曲线3．混凝土徐变产生的原因（1）混凝土结硬以后，骨料之间的水泥浆的一部分变为完全弹性的结晶体，其他为填充在晶体间的凝胶体而具有黏性流动的性质。
水泥石在承受荷载的瞬间，结晶体和凝胶体共同受力。
然后，随着时间的推移，凝胶体由于粘性流动而逐渐卸载，此时晶体承受过多的外力，并产生弹性变形，从而使水泥石变形（混凝土徐变）增加，即由水泥凝胶体和水泥结晶体之间产生应力重分布所致。
（2）混凝土内部的微裂缝在荷载长期作用下不断增加，从而导致应变的增加。
在应力不大时，徐变以第一种原因为主；应力较大时，以第二种原因为主。
4．混凝土的徐变与混凝土应力大小的关系应力越大，徐变越大，随着混凝土应力的增加，混凝土的徐变将发生不同的情况。
混凝土的变形之体积变化课件
碳化收缩的影响因素主要包括混凝土的配合比、水灰比、水泥种类和用量、外加 剂种类和用量、骨料的种类和级配、养护条件以及环境湿度等。
徐变的机理及影响因素
徐变的机理
混凝土的徐变是指混凝土在荷载作用 下产生的持续变形。这种变形主要是 由于混凝土内部的粒子之间的相互作 用力引起的。
徐变的影响因素
温度收缩的机理及影响因素
温度收缩的机理
混凝土的温度收缩是指由于温度变化而引起 的混凝土体积变化。当温度升高时，混凝土 内部的粒子热运动增强，导致其内部的空隙 压力增大，从而引起混凝土的膨胀；当温度 降低时，混凝土内部的粒子热运动减弱，导 致其内部的空隙压力减小，从而引起混凝土 的收缩。
温度收缩的影响因素
混凝土的变形之体积变化课 件
目录
• 引言 • 混凝土的物理特性 • 混凝土的体积变化现象 • 混凝土体积变化的机理及影响因素 • 混凝土体积变化的计算模型 • 混凝土体积变化的控制措施及防治方法 • 工程案例分析
01
引言
混凝土的重要性
混凝土是目前世界上使用最广 泛、最重要的建筑材料之一
混凝土具有优良的物理、化学 和机械性能，如高抗压强度、 耐久性、抗腐蚀性等
徐变
总结词
徐变是指混凝土在长期荷载作用下产生的持 续变形现象。
详细描述
徐变是指混凝土在持续荷载作用下，随时间 增长而产生的变形现象。这种变形通常与荷 载的大小和作用时间有关。徐变会导致结构 的形状和尺寸发生变化，影响结构的承载能 力和稳定性。徐变现象在桥梁、高层建筑等 长期承受荷载的混凝土结构中较为常见。
徐变的影响因素主要包括混凝土的配 合比、水灰比、水泥种类和用量、外 加剂种类和用量、骨料的种类和级配 、荷载大小和作用时间等。
吉大2020年9月课程考试《土木工程材料》离线作业考核试题及答案
1.掺合料(名词解释)答案：混凝土掺合料，是为了改善混凝土性能，节约用水，调节混凝土强度等级，在混凝土拌合时掺入天然的或人工的能改善混凝土性能的粉状矿物质。
2.抗渗性、抗冻性(名词解释)答案：混凝土是孔径各异的多孔体，当其周围介质有压力差时(或是浓度差、温度差、电位差)，就会有服从流体力学的介质迁移，即渗透。
混凝土的抗渗性是混凝土的基本性能，也是混凝土耐久性的重要特点。
抗冻性，是指材料在含水状态下能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性质。
3.脆性、韧性(名词解释)答案：脆性是指材料在外力作用下如拉伸、冲击等仅产生很小的变形即断裂破坏的性质，与韧性相反，直到断裂前只出现很小的弹性变形而不出现塑性变形。
脆性材料抗动荷载或冲击能力很差。
韧性，物理学概念，表示材料在塑性变形和破裂过程中吸收能量的能力。
韧性越好，则发生脆性断裂的可能性越小。
4.工程建设标准(名词解释)答案：工程建设标准指对基本建设中各类工程的勘察、规划、设计、施工、安装、验收等需要协调统一的事项所制定的标准。
工程建设标准是为在工程建设领域内获得最佳秩序，对建设工程的勘察、规划、设计、施工、安装、验收、运营维护及管理等活动和结果需要协调统一的事项所制定的共同的、重复使用的技术依据和准则，对促进技术进步，保证工程的安全、质量、环境和公众利益，实现最佳社会效益、经济效益、环境效益和最佳效率等，具有直接作用和重要意义。
5.吸水率、含水率(名词解释)答案：吸水率是表示物体在正常大气压下吸水程度的物理量，用百分率来表示。
含水率一般指含水量。
含水量是岩石实际含水多少的指标，岩石孔隙中所含的水重量(Gw)与干燥岩土重量(Gs)的比值，重量含水量(Wg);岩土含水的体积(Vw)与包括空隙在内的岩土体积(V)的比值，称为体积含水量(Ww)。
6.减水剂(名词解释)答案：减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。
土木工程材料模拟试题(8套)答案
土木工程材料模拟试题（1）参考答案一、名词解释1、材料在吸水饱和状态下的抗压强度与其在干燥状态下的抗压强度之比称为材料的软化系数。
2、当木材中无自由水，而细胞壁内吸附水达到饱和时的木材含水率称为木材的纤维饱和点。
3、在常温下对钢材进行冷加工，使其产生塑性变形，从而提高屈服强度，但塑性和韧性相应降低，这一过程称为钢材的冷加工强化。
4、水泥在凝结硬化过程中产生了不均匀的体积变化，会导致水泥石膨胀开裂，降低建筑物质量，甚至引起严重事故，这一现象称为水泥体积安定性不良。
5、经初次加热成型并冷却固化后，其中的高分子聚合物发生聚合反应，再受热则不软化或改变其形状的塑料称为热固性塑料。
二、判断题1（√）；2（×）；3（×）；4（√）；5（√）；6（×）；7（×）；8（√）；9（×）；10（√）三、计算题1、解：体积密度 3002300 2.30(/)101010g m g cm V ρ===⨯⨯干含水率 24002300100%100% 4.35%2300s g h g m m W m --=⨯=⨯=体积吸水率 025*********%100%20%1000WV V W V -=⨯=⨯=质量吸水率 020%8.70%2.30Vm W W ρ===开口孔隙率 20%K V P W ==2、解：（1）每m 3混凝土的各项材料用量:提示：设每m 3混凝土中水泥用量为x kg ，则有12.204.500.601010003.0 2.60 2.65x ++++=（），可解得x=285kg ，则有C=285kg S=2.20x=627kg G=4.50x=1282kg W=0.60x=171kg（2）施工配合比C ′=285kg S ′=627(1+2%)≈640kg G ′=1282(1+1%)≈1295kgW ′=171-627×2%-1282×1%≈146kg3、 解：22216201(mm )44d A ππ=== 屈服点31168.910343(MPa)201s s F A σ⨯===，32270.910353(MPa)201s s F A σ⨯===抗拉强度311105.610525(MPa)201b b F A σ⨯===，322106.410529(MPa)201b b F A σ⨯=== 105109680100%100%20%80L L L δ--=⨯=⨯=，，59480100%17.5%80δ-=⨯=，2 达到了HRB335级钢筋的要求，合格。
混凝土的变形之体积变化课件
案例分析
06
工程实例一：某大桥的混凝土收缩控制
总结词
桥梁混凝土收缩控制
详细描述
某大桥在施工完成后，由于混凝土的收缩作用，导致桥面出现裂缝。为了解决 这一问题，工程师采取了多种措施，如优化混凝土配合比、加强早期养护等， 成功地控制了混凝土的收缩，确保了桥梁的安全使用。
工程实例二：某大坝的混凝土膨胀处理
模板与支撑
设计合理的模板结构和支 撑系统，防止模板变形和 移位，确保混凝土成型质 量。
后期养护措施
湿养护
在混凝土浇筑完成后，及时进行 湿养护，保持混凝土表面的湿润 状态，防止水分蒸发过快引起的
干缩裂缝。
控制温差
采取有效措施控制混凝土内部与外 部的温度差，防止因温度应力引起 的裂缝。
时间与周期
合理安排养护时间，根据混凝土的 硬化程度和环境条件确定适当的养 护周期。
总结词
大坝混凝土膨胀处理
详细描述
在某大坝的建设过程中，为了防止混凝土在硬化过程中产生过大的收缩应力，导 致裂缝产生，工程师采取了掺加膨胀剂等措施来处理混凝土。这样可以补偿混凝 土的收缩，降低裂缝产生的风险，提高大坝的安全性。
工程实例三：某高层建筑的温度应力控制
总结词
高层建筑温度应力控制
详细描述
在某高层建筑的施工过程中，由于混凝土硬化过程中会产生较大的温度应力，可能导致结构开裂。为了解决这一 问题，工程师采取了多种措施，如加强混凝土的养护、合理安排施工顺序等，有效地控制了温度应力的影响，确 保了高层建筑的安全性和稳定性。
影响混凝土膨胀的因素包括水泥类型、水 灰比、掺合料、养护条件等。
膨胀机理
膨胀危害
混凝土的膨胀可能是由于水泥水化过程中 产生的水化产物体积大于反应物体积，或 者外部约束导致的应力释放所致。
混凝土结构设计原理(第3版)试卷8
混凝土结构设计原理(第3版)试卷80 绪论一、填充题1、建筑结构按所用材料不同，可分为、、等结构。
2、素混凝土梁一旦出现裂缝后很快，因此素混凝土梁承载力比钢筋混凝土梁承载力很多。
3、钢筋混凝土结构工作原理是充分利用混凝土，钢筋的性能。
4、钢筋与混凝土共同工作的原因有三点：；；；第一章钢筋混凝上结构的材料一、填充题1、热轧钢筋是将钢材在下轧制而成的。
根据其，分为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ四个级别。
其中三个级别为钢筋混凝土结构中的常用钢筋。
2、钢筋按其外形分为和两类。
3、建筑用钢筋要求有，，以及性能，并与混凝土。
4、混凝土的变形有两类：一类是外荷载作用而产生的；一类是引起的体积变形。
5、混凝土在荷载长期持续作用下，不变，也会随着时间而增长，这种现象，称为混凝土的。
6、产生徐变的原因是：和。
徐变与加载龄期有关，加载时混凝土龄期越长、徐变。
7、钢筋与混凝土之间的粘结力主要三部分组成：，，。
8、为了保证光面钢筋的，规范规定光面钢筋末端必须成。
二、单项选择题1、钢筋混凝土结构中常用钢筋是 A、热轧Ⅰ级B、热轧Ⅰ,Ⅱ级C、热轧Ⅰ,Ⅱ，Ⅲ级D、热轧Ⅰ,Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ级2、混凝土的强度等级是根据混凝土的确定的。
A、立方体抗压强度设计值B、立方体抗压强度标准值C、立方体抗压强度平均值D、具有90 ％保证率的立方体抗压强度 3、在室外预制一钢筋混凝土板，养护过程中发现其表面出现微细裂缝，其原因应该是( ）。
A、混凝土与钢筋热胀冷缩变形不一致B、混凝土徐变变形C、混凝土干缩变形4、受压钢筋的锚固长度比受拉钢筋的锚固长度 A、大B、小 C 相同5、当混凝土强度等级C20 变为C30 时，受拉钢筋的最小锚固长度 ( ）。
A、增大B、减小 C 、不变三、简答题1、变形钢筋与光面钢筋相比，主要有什么优点？为什么？2、混凝土强度指标主要有几种？哪一种是基本的？各用什么符号表示？3、混凝土的徐变主要与哪些因素有关？4、影响钢筋与混凝土之间粘结强度的主要因素是什么？如何保证钢筋与混凝土之间的可靠锚固？第二章钢筋混凝土结构设计原理一、填充题1、作用是指能使结构产生、、、的各种原因的总称。
《混凝土结构设计原理》第二章_课堂笔记
《混凝土结构设计原理》第二章 材料的物理力学性能 课堂笔记◆ 学习要点：钢筋砼的组成为非匀质的，又由于混凝土材料组成的非均匀性以及具有显著的非弹性性能，因此其力学性能与匀质弹性材料有很大的差异。
对钢筋和砼材料力学性能的了解，包括其强度和变形性能，以及对二者相互作用的了解是掌握钢筋砼构件受力特点，确立计算方法，制定构造措施的基础。
◆ 主要内容混凝土及其力学性能混凝土的组成、强度指标及其换算关系、变形性能、其它性能(疲劳、收缩、徐变)、钢筋及其力学性能。
钢筋品种、级别和型号、力学性能及性能要求。
钢筋与混凝土的粘结◆ 学习要求1、掌握混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度和轴心抗拉强度的测定方法和换算关系。
2、了解影响硷强度的因素，掌握砼应力一应变曲线特点，理解复合应力下硷强度和变形特点。
3、了解混凝土收缩、徐变现象及其影响因素；理解收缩、徐变对钢筋混凝土结构的影响。
4、了解钢筋的品种级别和使用范围。
掌握钢筋的应力一应变曲线的特点和强度的取值标准:，◆ 重点难点混凝土的强度及其影响因素，复合应力状态下的强度。
混凝土受压应力一应变关系的特征值。
混 凝土的收缩与徐变及其影响因素，一、混凝土（一）混凝土的组成结构砼是由水泥石(水泥胶结料)和骨料（石料)组成的一种内部结构复杂的复合材料。
从微观看：砼是不均匀的多相材料，存在许多内部微裂缝，这与其物理力学性能有密切的关系。
从宏观看：混凝土是粗骨料均匀分散在连续的砂浆基材中的两相材料，可视为各向同性的。
（二）混凝土的强度混凝土的强度是混凝土力学.隆能中的主要指标。
在工程中常用的混凝土强度指标有： ·立方体抗压强度fcu ·轴心抗压强度fc ·轴心抗拉强度ft1、混凝土立方体抗压强度砼立方体抗压强度是其力学性能中最基本的指标，也是评定fc 强度等级的标准。
砼强度等级是指按照标准方法制作养护的边长为150mm ，的立方体试件，在28天龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度标准值 。
混凝土变形的三个阶段
混凝土变形的三个阶段
在混凝土荷载作用下，初始阶段是混凝土的弹性变形阶段。
在此阶段，混凝土的应变与应力呈现线性关系。
此时，混凝土会产生微小的变形，但其回弹能力非常强，对荷载的变化有较好的适应性。
随着荷载的增加，混凝土进入线性阶段。
在此阶段，混凝土仍然表现出线性关系，但变形量比初始阶段更大。
此时，应变与应力仍然呈线性关系，但混凝土开始逐渐失去回弹能力。
当荷载进一步加大，混凝土进入后线性阶段。
在此阶段，混凝土的应变与应力不再呈线性关系，而是逐渐呈现非线性。
此时，混凝土的变形量迅速增加，而且回弹能力已经基本丧失。
当荷载达到一定值时，混凝土会发生破坏。
因此，混凝土变形的三个阶段在工程设计中具有重要的参考价值。
在实际工程中，需要根据荷载的大小和变化情况来选择合适的混凝土材料及结构设计，以确保工程的稳定性和安全性。
- 1 -。
混凝土的性能有哪些-混凝土的性能
混凝土的性能有哪些-混凝土的性能混凝土的性能有哪些-混凝土的性能混凝土，简称为“砼(tóng)”：是指由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料的统称。
下面，店铺就为大家讲讲混凝土的性能，快来看看吧!主要技术性质混凝土的性质包括混凝土拌合物的和易性、混凝土强度、变形及耐久性等。
和易性又称工作性，是指混凝土拌合物在一定的施工条件下，便于各种施工工序的操作，以保证获得均匀密实的混凝土的性能。
和易性是一项综合技术指标，包括流动性(稠度)、粘聚性和保水性三个主要方面。
强度是混凝土硬化后的主要力学性能，反映混凝土抵抗荷载的量化能力。
混凝土强度包括抗压、抗拉、抗剪、抗弯、抗折及握裹强度。
其中以抗压强度最大，抗拉强度最小。
混凝土的变形包括非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。
非荷载作用下的变形有化学收缩、干湿变形及温度变形等。
水泥用量过多，在混凝土的内部易产生化学收缩而引起微细裂缝。
混凝土耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用，长期保持强度和外观完整性的能力。
包括混凝土的抗冻性、抗渗性、抗蚀性及抗碳化能力等。
强度混凝土硬化后的最重要的力学性能，是指混凝土抵抗压、拉、弯、剪等应力的能力。
水灰比、水泥品种和用量、集料的品种和用量以及搅拌、成型、养护，都直接影响混凝土的强度。
混凝土按标准抗压强度(以边长为150mm的立方体为标准试件，在标准养护条件下养护28天，按照标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度)划分的强度等级，称为标号，分为C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80、C85、C90、C95、C100共19个等级。
混凝土的抗拉强度仅为其抗压强度的1/10～1/20。
提高混凝土抗拉、抗压强度的比值是混凝土改性的重要方面。
变形和易性混凝土拌合物最重要的性能。
主要包括流动性、粘聚性和保水性三个方面。
它综合表示拌合物的稠度、流动性、可塑性、抗分层离析泌水的性能及易抹面性等。
水工钢筋混凝土结构学复习整理汇总
水工钢筋混凝土结构学复习整理一、填空题1、钢筋混凝土结构用钢筋要求具有较高的强度、一定的塑性、良好的可焊性能以及与混凝土之间必须有足够的粘结性。
2、钢筋按力学的基本性质来分，可分为两种类型：软钢、硬钢。
硬钢强度高，但塑—性差，脆性大。
从加载到拉断，不像软钢那样有明显的阶段，基本上不存在屈服阶 _____ 段。
设计中一般以协定流限作为强度标准。
3、我国混凝土结构设计规范规定以边长为150mm的立方体，在温度为20_3C、相对湿度不小于90%的条件下养护里天，用标准实验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度标准值f cuk作为混凝土强度等级，以符号C表示，单位为N/mm2。
4、混凝土双向受压时，一向抗压强度随另一向压应力增大而增大。
双向受拉时的混凝土抗拉强度与单向受拉强度基本一样，一向受拉一向受压时，混凝土的抗压强度随一向的拉应力的增加而降低。
5、混凝土的变形有两类：一类是由外荷载作用而产生的受力变形；一类是由温度和干湿变化引起的体积变形。
6、混凝土在荷载长期持续作用下，应力不变，变形也会随着时间而增长，这种现象称为混凝土的徐变。
7、钢筋与混凝土之间的粘结力主要由以下三部分组成：①水泥凝胶体与钢筋表面之间的胶结力；⑦混凝土收缩，将钢筋紧紧握固而产生的摩擦力；③钢筋表面不平整与混凝土之间产生的机械咬合力。
&影响粘结强度的因素除了钢筋的表面形状以外，还有混凝土的抗拉强度、浇筑混凝土时钢筋的位置、钢筋周围的混凝土厚度等。
9、为了保证光圆钢筋的粘结强度可靠性，规范规定绑扎骨架中的受拉光圆钢筋应在末端做成180弯钩。
10、接长钢筋的三种办法：绑扎搭接、焊接、机械连接11、工程结构设计的基本目的是使结构在预定的使用期限内能满足设计所预定的各项功能要求，做到安全可靠和经济合理。
12、工程结构的功能要求主要包括三个方面：（1）安全性（2）适用性（3）耐久性13、安全性、适用性、耐久性统称为结构的可靠性。
混凝土收缩讲解
混凝土的绝热温升
70
OPC
与普通混凝
60
UHPC 土相比，高性能
50
℃)
HPC
混凝土的最大绝
升( 40 温
热温升降低10℃，
热 30
绝
最大温峰达到时
20
间推迟约5小时。
10
0
0
20
40
60
Sc ? (1 ? g )n Sp
根据骨料弹性模量的不同， n值变动于 1.2~1.7。
混凝土徐变（CC）和水泥浆体（CP）与 骨料（g）和未水化水泥含量（μ）之间 可有关系：
log Cp ? ? log 1
Cc
1? g ? ?
? 骨料的级配、最大粒径、粒形和结构可影响混 凝土的收缩和徐变。其中骨料的弹性模量最为 重要。
荷载导致的变形——徐变
? 荷载作用下超过弹性应变和自由干燥收 缩应变总和的变形。
? 徐变的原因是在荷载作用下，C-S-H凝胶 失去物理吸附水。
? 徐变有可逆与非可逆的区分。
干燥与徐变的可逆性
影响干缩与徐变的因素
? 材料与配合比
Powers认为混凝土收缩（ SC）和水泥浆收缩 （SP）之比与混凝土中骨料的体积分数（ g） 有指数关系：
混凝土体积稳定性
混凝土的体积稳定性指在荷载或非 荷载作用下，混凝土的变形。
非荷载变形的类型
? 混凝土内部湿度变化导致的体积变化 ? 温度变化导致的体积变化 ? 化学反应导致的体积变化 ? 沉降导致的体积变化
混凝土内部湿度变化导致的体积变化
? 干燥收缩（Dry shrinkage ）：
12、混凝土变形性能试验(混凝土干缩试验、混凝土受压徐变试验、混凝土自身体积变形试验)
混凝土变形性能试验包括（混凝土干缩试验、混凝土受压徐变试验、混凝土自身体积变形试验）（一）混凝土干缩试验1、主要仪器设备主要仪器设备为：弓形螺旋测微计或比卡仪或卧式混凝土干缩仪与恒温干缩室（20 ± 2℃，相对湿度 60 ± 5%），试件规格为 100mm*100mm*515mm 的棱柱体，两端可埋设不锈的金属测头。
2、试验简介试件成型后，送入养护室养护，两昼夜后拆模并编号。
试件拆模后，立即送至干缩室进行测长，此长度即为试件的基准长度。
测定基准长度后，干缩试件宜底面架空置于不吸水的硬质垫板上，连同垫板放在干缩室试架上。
试件的干缩龄期以测定基准长度后算起，干缩龄期为 3d、7d、14d、28d、60d、90d、180d 或指定的干缩龄期，每个龄期测长一次。
3、试验结果处理某一龄期的干缩（湿胀）率按下式计算（准至 1 x 10-6）：Ɛt=（L T-L0）/（L0-2Δ）式中Ɛt—t 天龄期时的干缩（湿胀）率；—试件的基准长度，mm；LL T— t 天龄期时试件的长度，mm；Δ—金属测头的长度，mm。
取一组三个试件测值的平均值作为某一龄期试件干缩（湿胀）率的试验结果（负值为收缩、正值为膨胀）。
根据需要可绘制试件的轴向长度变形随时间的变化曲线。
（二）混凝土受压徐变试验1、主要仪器设备主要仪器设备有徐变仪、千斤顶、应变计、水工比例电桥及能控制温度为 20 ± 2℃恒温室，试件规格为Φ200mm x 600mm 圆柱体。
2、试验简介试验加荷龄期，一般为 3d、7d、28d、90d、180d、360d，也可根据试验需要确定加荷龄期。
每个龄期应制备三个徐变试件及三个 150mm x 150mm x 150mm 的立方体抗压强度试件。
同时，一次成型的几组试件应制备不少于两个测自生体积变形和温度变形的补偿试件（形状和尺寸与徐变试件相同）；成型前后应检查应变计是否完好，试件成型后，经 24h~48h 拆模，并立即用密封材料（橡皮套、金属套筒等）密封，徐变试件和补偿试件移入徐变室，抗压强度试件移入标准养护室养护；到达加荷龄期时，测定抗压强度，并折算出压缩徐变试件的极限抗压强度（折算系数一般为 O. 8）。
混凝土徐变收缩
混凝土的收缩与徐变1 混凝土的收缩混凝土在硬化过程中要发生体积变化，最大的变化是当混凝土在大气中或湿度较低的介质中硬化时产生的体积减小。
这种变形称为混凝土收缩。
一般认为，混凝土的收缩包括自生收缩、干燥收缩和碳化收缩，引起各种收缩的原因和机理可以解释为:1．自生收缩是在没有水分转移下的收缩，其原因是水泥水化物的体积小于参与水化的水泥和水的体积，因此，这是一种因水泥水化产生的固有收缩，对于普通混凝土来讲，自生收缩相对于干燥收缩微不足道，而对于高强混凝土来讲，由于其具有较高的水泥含量，因此，早期水泥水化所产生的自生收缩占总缩量的比重较大，应予以考虑。
2．干燥收缩的原因是混凝土内部水分的散失，需要指出的是，干燥开始时所损失的自由水不会引起混凝土的收缩，干燥收缩的主要原因是吸附水的消失。
3．碳化收缩是混凝土中水泥水化物与空气中的CO2发生化学反应的结果。
水泥水化物中的Ca(OH)2碳化成为CaCO3，碳化收缩的主要原因在于Ca(OH)2结晶体的溶解和CaCO3的沉淀。
碳化收缩的速度取决于混凝土的含水量、环境相对湿度和构件的尺寸，当空气中相对湿度为100%或小至25%时，碳化收缩停止。
碳化收缩是相对发现得较晚，因此，大多数干燥收缩的试验数据中包含了碳化收缩。
2混凝土的徐变2.1徐变现象徐变指在应力保持不变的条件下，混凝土的应变会随荷载持续时间的增长而增大的现象。
徐变可分为两种:基本徐变和干燥徐变。
基本徐变是指在常荷载作用下无水分转移时的体积改变；干燥徐变是指在常荷载作用下试件干燥时的时变变形。
总徐变=基本徐变+干燥徐变图1 混凝土徐变与时间的关系曲线图1为混凝土棱柱体试件受压徐变的试验曲线。
对试件施加某一荷载（本图为0.5c f ），在加载瞬间为竖直的直线，试件受压后立即产生瞬时的应变e ε，若保持应力不变，随荷载作用时间的增加，试件的变形继续增加，产生徐变cr ε。
在加载初期，徐变增长较快半年后徐变可达到总量的70%-80%。
《钢筋混凝土结构设计原理》复习资料2复习重点习题及答案
《结构设计原理》复习资料第一篇钢筋混凝土结构第一章钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能二、学习重点在本章的学习中应注意以下几个方面的问题：（1）混凝土的强度指标有哪些，以及获得它们的方法；（2）混凝土的应力应变关系曲线，弹性模量的取值方法；（3）混凝土收缩、徐变的概念及特性；（4）两类钢材的变形及强度特征；（5）锚固长度的意义；（6）钢筋混凝土结构对混凝土与钢筋的基本要求。
三、复习题（一）填空题1、在钢筋混凝土构件中钢筋的作用是替混凝土受拉或协助混凝土受压。
2、混凝土的强度指标有混凝土的立方体强度、混凝土轴心抗压强度和混凝土抗拉强度。
3、混凝土的变形可分为两类：受力变形和体积变形。
4、钢筋混凝土结构使用的钢筋，不仅要强度高，而且要具有良好的塑性、可焊性，同时还要求与混凝土有较好的粘结性能。
5、影响钢筋与混凝土之间粘结强度的因素很多，其中主要为混凝土强度、浇筑位置、保护层厚度及钢筋净间距。
6、钢筋和混凝土这两种力学性能不同的材料能够有效地结合在一起共同工作，其主要原因是：钢筋和混凝土之间具有良好的粘结力、钢筋和混凝土的温度线膨胀系数接近和混凝土对钢筋起保护作用。
7、混凝土的变形可分为混凝土的受力变形和混凝土的体积变形。
其中混凝土的徐变属于混凝土的受力变形，混凝土的收缩和膨胀属于混凝土的体积变形。
（二）判断题1、素混凝土的承载能力是由混凝土的抗压强度控制的。
………………………………【×】2、混凝土强度愈高，应力应变曲线下降愈剧烈，延性就愈好。
………………………【×】3、线性徐变在加荷初期增长很快，一般在两年左右趋以稳定，三年左右徐变即告基本终止。
………………………………………………………………………………………………【√】4、水泥的用量愈多，水灰比较大，收缩就越小。
………………………………………【×】5、钢筋中含碳量愈高，钢筋的强度愈高，但钢筋的塑性和可焊性就愈差。
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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影响混凝土弹性模量的因素
在匀质材料里，弹性模量和密度直接相关；而多相材料， 例如混凝土中，主要组分所占体积及其密度和弹性模量， 以及过渡区的特性决定弹性性质;
混凝土的强度——混凝土的强度越高，弹性模量
越大，当混凝土的强度等级由 C10增加到 C60时， 其弹性模量大致由 1.75×104MPa 增加到 3.60× 104MPa; 骨料的含量与弹性模量 ——骨料的含量越多，弹 性模量越大，混凝土的弹性模量越高; 养护条件等——混凝土的水灰比较小，养护较好 Cement Concrete 及龄期较长时，混凝土的弹性模量就较大。
骨料弹性模量影响
岩芯试验表明： 低孔隙率的天然骨料，例如花岗岩、暗色岩以及玄武 岩的弹性模量在 70 ～ 140GPa ；砂岩、石灰岩和有孔 的砾石在23～50GPa；轻骨料是多孔的，其弹性模量 取决孔隙率，低的可能才有 7GPa ；高的会到 28GPa 。 通常轻骨料混凝土的弹性模量在14～21GPa。为同强 度普通混凝土弹性模量的50～75%。骨料的其他性质， 如最大粒径、粒形、表面构造、级配与矿物组成要影 响过渡区的微裂缝，因此影响应力 —应变曲线的形状。
环境湿度对徐变的影响
Cement Concrete
混凝土的徐变对结构物的影响
有利面：
徐变可消除钢筋混凝土内的应力集中，使应力 重分布，从而使局部应力集中得到缓解； 对大体积混凝土则能消除一部分由于温度变形 所产生的破坏应力。
不利面：
在预应力钢筋混凝土中，混凝土的徐变 将使钢筋的预加应力受到损失。
Cement Concrete
4.6.1、化学收缩
定义——在混凝土硬化过程中，由于水泥水化生 成物的体积比反应前物质的总体积小，从而引 起混凝土的收缩，称为化学收缩。 特点： 化学收缩是不可恢复的。 其收缩量是随混凝土硬化龄期的延长而增加， 一般在混凝土成型后40天左右增长较快，以后 逐渐趋于稳定。 化学收缩值很小（小于 1 ％），对混凝土结构 没有破坏作用，但在混凝土内部可能产生微细 Cement Concrete 裂缝。
Cement Concrete
混凝土的弹性模量的测定
根据《普通混凝土力学性能试验方法》
（ GBJ － 85 ） 中 规 定 ， 采 用 150mm×150mm×150mm 的棱柱体作 为标准试件，取测定点的应力为试件轴 心强度的 40 ％（即 σ ＝ 0.4fcp ） , 经三次 以上反复加荷与卸荷后，测得的变形模 量值，即为该混凝土的弹性模量。
Cement Concrete
影响混凝土徐变的因素*
水灰比 —— 混凝土的水灰比较小或在水中
养护时，徐变较小； 水泥用量 —— 水灰比相同的混凝土，其水 泥用量愈多，徐变愈大； 骨料的性质 —— 混凝土所用骨料的弹性模 量较大时，徐变较小； 荷载——所受应力越大，徐变越大。
Cement Concrete
Cement Concrete
热裂缝出现的机理
在混凝土硬化初期，水泥水化放出较多热量，而
混凝土又是热的不良导体，散热很慢，因此造成 混凝土内外温差很大，有时可达50～70℃， 这将使混凝土产生内胀外缩，结果在外表混凝土 中将产生很大的拉应力，严重时使混凝土产生裂 缝。
Cement Concrete
Cement Concrete
干湿变形机理示意图
负压
弯 月 面
凝 胶 孔
Cement Concrete
干湿变形的特点
可恢复性－吸水膨胀； 混凝土的湿胀变形量很小，一般无破坏作用。
但干缩收缩（Dry Shrinkage）能使混凝土表面 出现拉应力而导致开裂，严重影响混凝土的耐 久性。
一 般 条 件 下 混 凝 土 的 极 限 收 缩 值 为 (50 ～
Cement Concrete
徐 变
徐变示意图
Cement Concrete
徐变示意图
Cement Concrete
混凝土徐变原因*
水泥石中的凝胶体在长期荷载作用下的粘
性流动，并向毛细孔内迁移的结果。 在混凝土的较早龄期加荷，水泥尚未充分 水化，所含凝胶体较多，且水泥石中毛细 孔较多，凝胶体易流动，所以徐变发展较 快； 在晚龄期，水泥继续硬化，凝胶体含量相 对减少，毛细孔亦少，徐变发展愈慢。
Cement Concrete
热收缩与开裂
由于 70 年代美国混凝土桥面板普遍出 现开裂，因此转向使用更高强度的混凝土， 但是看来这无济于事。根据国家公路合作 研究计划 1995 年的调查表明： 10 万多块混 凝土桥面板是在混凝土浇筑后一个月内就 出现了间隔1-3米的贯穿性裂缝。
P. K. Mehta.
Cement Concrete
徐变引起的桥梁垮塌图
西太平洋Caroline群岛上的一座桥梁（主跨 为241m）由于徐变使跨中向下挠曲，加铺的桥 面板进一步加剧徐变，使该桥在建成不到20年 后坍塌 （1996年）。
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4.6 混凝土的变形——混凝土体积
的变化
混凝土在荷载作用下产生弹性与非弹性变形， 在硬化过程和干燥或冷却作用下也要产生变形， 当 变 形 受 约 束 时 常 会 引 起 开 裂 。
•
80%以上的开裂都是由于混凝土变形所引起， 只有很小一部分是由于承载力不足导致。
•
——裂缝治理专家 王铁孟
Cement Concrete
4.6.4 荷载作用下的变形
1、短期荷载作用下的变形－弹塑性变形 2、长期荷载作用下的变形—徐变
Cement Concrete
4.6.4.1、在短期荷载作用下的变形——弹塑性变形
混凝土的特点： 混凝土是一种由水泥石、砂、石、孔隙 等组成的不匀质的三相复合材料。它既 不是一个完全弹性体，也不是一个完全 塑性体，而是一个弹塑性体。受力时既 产生弹性变形，又产生塑性变形，其应 力与应变的关系不是直线，而是曲线， 如下图
热裂缝的控制
自20世纪初起，为了减小水化放热产生的
影响，开始采用掺火山灰的办法，30年代 又开发出低热水泥。利用加大粗骨料粒径、 非常低的水泥用量、预冷拌合物原材料、 限制浇注层高和管道冷却等措施，进一步 获得了降低水化温峰、抑制热裂缝的效果。
Cement Concrete
三峡大坝泄洪段－发电段 大体积混凝土
结构变形的实时监测 Cement Concrete
混凝土变形的类型
分类：
Ⅰ非荷载作用下的变形
化学收缩 干湿变形 温度变形
Ⅱ荷载作用下的变形 短期荷载作用下的变形 长期荷载作用下的变形—徐变
Cement Concrete
Ⅰ非荷载作用下的变形
包括： 1、化学收缩 2、干湿变形 3、温度变形 4、碳化收缩等
混凝土变形的意义
刚硬化的混凝土（无论加载或没有加载）暴露在
环境温湿度之中，通常总要产生温度收缩（或 “热收缩”——与冷却相关的收缩应变）和干燥 收缩（与失水相关的收缩应变）。 结构物里的混凝土构件，总要受到一定的约束， 如来自地基的摩擦、其它构件、配筋或混凝土体 内外变形的差异。 当弹性材料的收缩应变完全受到限制，就产生弹 性拉应力。应力大小取决材料的应变ε和弹性模 量E（σ= Eε）。
化学收缩示意图
水泥
+
水
=
水泥浆 水泥浆体
大水灰比 水泥
+
水
=
水泥 浆体 化学收缩 Cement Concrete
小水灰比
4.6.2
温度变形
定义——混凝土随着温度的变化产生热胀冷缩的变形。
参数——混凝土的温度线膨胀系数为（1～1.5）×10-5/℃， 即温度升高1℃，每m膨胀0.01mm。 危害——温度变形对大体积混凝土及大面积混凝土工程极 为不利，易使这些混凝土造成温度裂缝。
Cement Concrete
三峡大坝混凝土的“外衣”
Cement Concrete
大体积混凝土的内部降温管
Cement Concrete
三峡大坝搅拌站
Cement Concrete
热收缩与开裂
近几十年来，基础、桥梁、隧道衬砌以及
其他构件尺寸并不很大的结构混凝土开裂 的现象增多，同时发现干燥收缩通常在这 里并不重要了。水化热以及温度变化已经 成为引起素混凝土与钢筋混凝土约束应力 和开裂的主导原因。
Cement Concrete
4.6.4.2、在长期荷载作用下的变形——徐变
定义——这种在长期荷载作用下，随时间而增 长的变形称为徐变。 而应变一定时，应力随时间逐渐减小的现象则 称应力松弛。 两者都是粘弹性材料的典型特征。当一混凝土 构件受约束时，其粘弹性表现为应力随时间逐 渐减小。因此，在有约束的条件下，收缩应变 引起的弹性拉应力和粘弹性引起的应力松弛， 是大多数结构变形与开裂的实质。
Cement Concrete
大体积混凝土的定义
任何现浇混凝土，其尺寸达到必须解 决水化热及随之引起的体积变形问题，以 最大限度减少开裂影响的，即称为大体积 混凝土。
美国混凝土学会（ACI）
Cement Concrete
4.6.3. 干湿变形
定义 ——由于混凝土周围环境湿度的变化，会引起 混凝土的干湿变形，表现为干缩湿胀。 机理： 混凝土在干燥过程中，由于毛细孔水的蒸发，使 毛细孔中形成负压，随者空气湿度的降低负压逐 渐增大，产生收缩力，导致混凝土收缩。 同时，凝胶体颗粒的吸附水也发生部分蒸发，凝 胶体因失水而产生紧缩。
Cement Concrete
混凝土应力－பைடு நூலகம்变图
图3-12 硬化水泥浆体、骨料与混凝土的应力应变关系： Cement Concrete （a）三者的应力-应变曲线 （b）混凝土在加/卸载循环时的应力-应变关系