第三章钢筋混凝土材料力学性能
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
。
混凝土破坏机理 从加荷到破坏分三阶段：
① 骨料和浆体结合面发生应力集中，产生微裂缝；
② 微裂缝稳定发展，向砂浆延伸，加载停，裂缝扩展停 止；
③ 微裂缝贯通，形成连续裂缝，混凝土被分割，丧失承 载力。
▲混凝土的强度远低于砂浆和粗骨料任一材料成分的强 度，混凝土宏观破坏是裂缝累积的过程，从内部结构 局部损伤到遭受连续性破坏导致整个体系斜体面丧失 承载力的过程。而第不三章是钢筋组混凝成土材成料力份学性的能 基相和分散相自身 强度的耗尽。
劈裂试验获得。
3.1.3复合应力状态下混凝土的强度
实际工程中混凝土很少 处于理想的单向应力状 态，通常处于复合应力状 态。 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
第三章钢筋混凝土材料力学性能
一拉一压：强度降低
混凝土在正应力和剪应力作用下的复合强度
轴心抗压强度与立方体抗压强度的关系 为：
fck0 .8 8c1c2fcu,k 第三章钢筋混凝土材料力学性能
三、混凝土轴心抗拉强度ftk
混凝土的抗拉强度 比抗压强度低得多,一
般 只有抗压强度的1/18— 1/9,一般只在研究抗裂
性 时使用。
混凝土的轴心抗拉
f 强t k 度0 .可8 通0 . 过3 8 拉f c 伸9 ,k 第0 试u . 三5 章验钢1 5 筋5 或混1 凝.6 土材料力学0 4 性.4 能 5 2 5
在有剪应力作用时，混凝土的抗压强度将低于 单轴抗压强度。 第三章钢筋混凝土材料力学性能
混凝土的三向受力强度 强度和变形能力大大提高，这是由于侧向约
束限制了混凝土受压向变形，因此提高混凝土 的抗压强度。提高混凝土的抗压强度可以采用 如密排箍筋、螺旋箍筋、钢管混凝土等。三向 受压试验一般采用圆柱体在等侧压条件下进行
保证率的抗压强度为混凝土立方体抗压强度标准
值fcu,k
第三章钢筋混凝土材料力学性能
（无设计值），并以此作为混凝土的强度等级
混凝土的强度等级一般可划分为： C15 、 C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、 C55、 C60、C65、C70、C75、C80。其中 C50~C80属高强度混凝土。
骨料组成混凝土的弹性骨架，主要承受外力作用，并
使混凝土产生一定的弹性变形，水泥胶凝体起着调整
和扩散混凝土应力的作用，并使混凝土具有相当的塑
性变形。
百度文库
第三章钢筋混凝土材料力学性能
水泥砂浆结构 —水泥石为基相，砂子未分散相砂子和水 泥石的结合面为薄弱面。物理力学性能控制因素：除决 定水泥石结构的因素外，还有砂浆配合比、砂的颗粒级 配、矿物组成、砂粒形状、颗粒表面特性及砂中的杂质 含量等。 砂浆和粗骨料—水泥砂浆未基相，粗骨料为分散相砂浆 与粗骨料的结合面为薄弱面。性能影响因素：基相和分 散相（粗、细骨料）自身的特性、骨料的分布及其与基 相之间结合界面的强度。 微裂缝—由于硬骨料对混凝土泌水引起的沉缩和水泥砂 浆收缩的限制，在各第层三章次钢筋界混凝个土材面料力薄学性弱能 处引起的结合破坏
对较多，端部摩擦力影响相对较小，故强度较低。
⑸加载方式 局部加载立方体抗压强度提高。
第三章钢筋混凝土材料力学性能
“箍套”作用
图3-1 混凝土立方体的破坏情况
第三章钢筋混凝土材料力学性能
未采取减摩措施
采取减摩措施后
第三章钢筋混凝土材料力学性能
二、混凝土轴心抗压强度fck
也称棱柱体抗压强度（用符号fc表示），是 用高宽比为2~4的棱柱体试件测得的抗压强度， 我国标准以150×150×300mm的棱柱体试件为 标准试件，也常用150×150×450的棱柱体试件 ，测得具有95％ 保证率的抗压强度。一般很少 采用。
第三章 钢筋混凝土材料的 力学性能
第三章钢筋混凝土材料力学性能
3.1 混凝土
3.1.1混凝土的组成结构
混凝土是用水泥、砂、石和水等原料经搅拌后入
模浇筑并养护硬化后形成的人工石材。混凝土的性能
主要取决于水灰比、搅拌程度、浇筑的密实性等有关。
混凝土在凝结硬化过程中，水泥和水形成的水泥胶块
有水泥结晶体和水泥胶凝体，其中水泥结晶体和砂石
。
第三章钢筋混凝土材料力学性能
150
100
50
Mpa
0 5 10 15 20 25 000
圆柱体三向受压试验
fc 第三 章c 钢筋f混c 凝土 材( 料4 力学.5 性能~7 )fL
工程上通过设置密排螺旋筋或箍筋来约 束混凝土，改善钢筋混凝土结构的受力性能。
c fcc
环箍断裂
fc
Ec Esec
第三章钢筋混凝土材料力学性能
《混凝土结构设计规范》规定： 素混凝土结构的混凝土强度等级不应低于
C15；钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低 于C20；采用强度等级400MPa及以上钢筋时， 混凝土强度等级不宜低于C25；预应力混凝土结 构的混凝土强度等级不宜低于C40，且不应低于 C30；承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混凝土 强度等级不应低于C30。
第三章钢筋混凝土材料力学性能
混凝土立方体抗压强度的影响因素
⑴试验方法 见图3-1
⑵加载速度 加载速度越快,混凝土内部微裂缝难以
充分发展，塑性变形受到一定抑制，强度越大。
⑶成型后龄期 随龄期逐渐增长。
⑷尺寸
尺寸越大，实测破坏强度越低，这是
由于混凝土内部缺陷和试件承压面摩擦力等影响等因
素造成的，尺寸大，内部缺陷（微裂缝、气泡等）相
第三章钢筋混凝土材料力学性能
一、混凝土立方体抗压强度fcu,k——混凝土基本强度指标
以边长为150mm的立方体在20±3˚C的温度和 相对
湿度在90%以上的潮0.湿3N 空/m 气m 中2养S护208.5 天N后/m ，m 依2照S 标准
试验方法（加荷速度：
～
试件承压面不涂润滑剂，全截面受压）测得的具 有9N5/%mm2
3.1.2单轴向应力状态下的混凝土强度
虽然实际工程中的混凝土结构和构件一般 处于复合应力状态，但是单轴向受力状态下混 凝土的强度是复合应力状态下强度的基础和重 要参数。
混凝土试件的大小和形状、试验方法和加 载速率都影响混凝土强度的试验结果，因此各 国对各种单轴向受力下的混凝土强度都规定了 统一的标准试验方法。
非约束混凝土
o
c0 2c0 sp cc
混凝土破坏机理 从加荷到破坏分三阶段：
① 骨料和浆体结合面发生应力集中，产生微裂缝；
② 微裂缝稳定发展，向砂浆延伸，加载停，裂缝扩展停 止；
③ 微裂缝贯通，形成连续裂缝，混凝土被分割，丧失承 载力。
▲混凝土的强度远低于砂浆和粗骨料任一材料成分的强 度，混凝土宏观破坏是裂缝累积的过程，从内部结构 局部损伤到遭受连续性破坏导致整个体系斜体面丧失 承载力的过程。而第不三章是钢筋组混凝成土材成料力份学性的能 基相和分散相自身 强度的耗尽。
劈裂试验获得。
3.1.3复合应力状态下混凝土的强度
实际工程中混凝土很少 处于理想的单向应力状 态，通常处于复合应力状 态。 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
第三章钢筋混凝土材料力学性能
一拉一压：强度降低
混凝土在正应力和剪应力作用下的复合强度
轴心抗压强度与立方体抗压强度的关系 为：
fck0 .8 8c1c2fcu,k 第三章钢筋混凝土材料力学性能
三、混凝土轴心抗拉强度ftk
混凝土的抗拉强度 比抗压强度低得多,一
般 只有抗压强度的1/18— 1/9,一般只在研究抗裂
性 时使用。
混凝土的轴心抗拉
f 强t k 度0 .可8 通0 . 过3 8 拉f c 伸9 ,k 第0 试u . 三5 章验钢1 5 筋5 或混1 凝.6 土材料力学0 4 性.4 能 5 2 5
在有剪应力作用时，混凝土的抗压强度将低于 单轴抗压强度。 第三章钢筋混凝土材料力学性能
混凝土的三向受力强度 强度和变形能力大大提高，这是由于侧向约
束限制了混凝土受压向变形，因此提高混凝土 的抗压强度。提高混凝土的抗压强度可以采用 如密排箍筋、螺旋箍筋、钢管混凝土等。三向 受压试验一般采用圆柱体在等侧压条件下进行
保证率的抗压强度为混凝土立方体抗压强度标准
值fcu,k
第三章钢筋混凝土材料力学性能
（无设计值），并以此作为混凝土的强度等级
混凝土的强度等级一般可划分为： C15 、 C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、 C55、 C60、C65、C70、C75、C80。其中 C50~C80属高强度混凝土。
骨料组成混凝土的弹性骨架，主要承受外力作用，并
使混凝土产生一定的弹性变形，水泥胶凝体起着调整
和扩散混凝土应力的作用，并使混凝土具有相当的塑
性变形。
百度文库
第三章钢筋混凝土材料力学性能
水泥砂浆结构 —水泥石为基相，砂子未分散相砂子和水 泥石的结合面为薄弱面。物理力学性能控制因素：除决 定水泥石结构的因素外，还有砂浆配合比、砂的颗粒级 配、矿物组成、砂粒形状、颗粒表面特性及砂中的杂质 含量等。 砂浆和粗骨料—水泥砂浆未基相，粗骨料为分散相砂浆 与粗骨料的结合面为薄弱面。性能影响因素：基相和分 散相（粗、细骨料）自身的特性、骨料的分布及其与基 相之间结合界面的强度。 微裂缝—由于硬骨料对混凝土泌水引起的沉缩和水泥砂 浆收缩的限制，在各第层三章次钢筋界混凝个土材面料力薄学性弱能 处引起的结合破坏
对较多，端部摩擦力影响相对较小，故强度较低。
⑸加载方式 局部加载立方体抗压强度提高。
第三章钢筋混凝土材料力学性能
“箍套”作用
图3-1 混凝土立方体的破坏情况
第三章钢筋混凝土材料力学性能
未采取减摩措施
采取减摩措施后
第三章钢筋混凝土材料力学性能
二、混凝土轴心抗压强度fck
也称棱柱体抗压强度（用符号fc表示），是 用高宽比为2~4的棱柱体试件测得的抗压强度， 我国标准以150×150×300mm的棱柱体试件为 标准试件，也常用150×150×450的棱柱体试件 ，测得具有95％ 保证率的抗压强度。一般很少 采用。
第三章 钢筋混凝土材料的 力学性能
第三章钢筋混凝土材料力学性能
3.1 混凝土
3.1.1混凝土的组成结构
混凝土是用水泥、砂、石和水等原料经搅拌后入
模浇筑并养护硬化后形成的人工石材。混凝土的性能
主要取决于水灰比、搅拌程度、浇筑的密实性等有关。
混凝土在凝结硬化过程中，水泥和水形成的水泥胶块
有水泥结晶体和水泥胶凝体，其中水泥结晶体和砂石
。
第三章钢筋混凝土材料力学性能
150
100
50
Mpa
0 5 10 15 20 25 000
圆柱体三向受压试验
fc 第三 章c 钢筋f混c 凝土 材( 料4 力学.5 性能~7 )fL
工程上通过设置密排螺旋筋或箍筋来约 束混凝土，改善钢筋混凝土结构的受力性能。
c fcc
环箍断裂
fc
Ec Esec
第三章钢筋混凝土材料力学性能
《混凝土结构设计规范》规定： 素混凝土结构的混凝土强度等级不应低于
C15；钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低 于C20；采用强度等级400MPa及以上钢筋时， 混凝土强度等级不宜低于C25；预应力混凝土结 构的混凝土强度等级不宜低于C40，且不应低于 C30；承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混凝土 强度等级不应低于C30。
第三章钢筋混凝土材料力学性能
混凝土立方体抗压强度的影响因素
⑴试验方法 见图3-1
⑵加载速度 加载速度越快,混凝土内部微裂缝难以
充分发展，塑性变形受到一定抑制，强度越大。
⑶成型后龄期 随龄期逐渐增长。
⑷尺寸
尺寸越大，实测破坏强度越低，这是
由于混凝土内部缺陷和试件承压面摩擦力等影响等因
素造成的，尺寸大，内部缺陷（微裂缝、气泡等）相
第三章钢筋混凝土材料力学性能
一、混凝土立方体抗压强度fcu,k——混凝土基本强度指标
以边长为150mm的立方体在20±3˚C的温度和 相对
湿度在90%以上的潮0.湿3N 空/m 气m 中2养S护208.5 天N后/m ，m 依2照S 标准
试验方法（加荷速度：
～
试件承压面不涂润滑剂，全截面受压）测得的具 有9N5/%mm2
3.1.2单轴向应力状态下的混凝土强度
虽然实际工程中的混凝土结构和构件一般 处于复合应力状态，但是单轴向受力状态下混 凝土的强度是复合应力状态下强度的基础和重 要参数。
混凝土试件的大小和形状、试验方法和加 载速率都影响混凝土强度的试验结果，因此各 国对各种单轴向受力下的混凝土强度都规定了 统一的标准试验方法。
非约束混凝土
o
c0 2c0 sp cc