第二章钢筋混凝土材料的力学性能 内容的分析和总结 本章包括钢筋及混凝土的物理力学性能、钢筋和混凝土的粘结三部分内容。介绍钢筋的 化学成分、种类、等级和形式，钢筋的力学性能指标和钢筋混凝土结构对钢筋的要求：混凝 上的组成部分 ,混凝士的强度等级，强度指标和强度测试的影响因 混凝士的受力和变形 性能，混凝土的疲劳强度：钢筋和混凝士结合的粘结能力组成及影响因素 学习的目的和要求 1.学习目的 通过对本章的学习 ,了解钢筋的强度和变形、级别、品种，混凝士结构对钢筋性能的要 求，理解单轴和复合受力状态下混凝土的强度，混凝土的变形性能：熟练掌握钢筋与混凝士 共同工作原理。 2学习要求 ()了解钢筋的强度和变形、钢筋的成分、级别和品种，混凝土结构对钢筋性能的要求： (②)掌握钢筋的应力-应变关系曲线的特点和数学模型，分清双直线模型、三折线模型和 双斜线模型所代表的钢筋类型： (③)了解单轴受力状态下混凝土强度的标准检验方法，混凝土强度和强度等级： (4)掌握混凝土在一次短期加荷时的变形性能，混凝土处于三向受压的变形特点： (⑤)理解混凝土在重复荷载作用下的变形性能： (6)理解混凝土的弹性模量、徐变和收缩性能 (7)掌握钢筋和混凝土的粘结性能。 §2-1混凝土的物理力学性能 一、混凝士的组成结构 1,结构组成： ·水和水泥形成的水泥胶块把砂石骨料粘结在一起。 ·水泥结晶体和砂石骨料组成混凝土的弹性骨架，承受外力，并使混凝土具有弹性变形的 特点。 水泥凝胶体做为填充材料，起调整和扩散应力的作用，并使混凝士具有塑性变形的特点。 2.特点 ·混凝土的强度随时间的增长而增长： ·界面微裂缝和内部孔隙是受力破坏的起源： ·混凝土属于非均质不连续各向异性材料。 二、单向受力状态下的混凝土强度 1.立方抗压强度 评定混凝土强度等级的标准。（图2-1、2-2） ·边长150mm立方体试件，在标准条件下（温度20士3℃，相对湿度≥90%）养护28天， 用标准试验方法（加截速度每秒0.150.25Nmm2,试块表面不涂抹润滑剂），加压至破坏时 测得的具有95%保证率的抗压强度即k(单位MPa)。 -6-
- 6 - 第二章 钢筋混凝土材料的力学性能 内容的分析和总结 本章包括钢筋及混凝土的物理力学性能、钢筋和混凝土的粘结三部分内容。介绍钢筋的 化学成分、种类、等级和形式，钢筋的力学性能指标和钢筋混凝土结构对钢筋的要求；混凝 土的组成部分，混凝土的强度等级，强度指标和强度测试的影响因素，混凝土的受力和变形 性能，混凝土的疲劳强度；钢筋和混凝土结合的粘结能力组成及影响因素。 学习的目的和要求 1.学习目的 通过对本章的学习，了解钢筋的强度和变形、级别、品种，混凝土结构对钢筋性能的要 求，理解单轴和复合受力状态下混凝土的强度，混凝土的变形性能；熟练掌握钢筋与混凝土 共同工作原理。 2.学习要求 (1) 了解钢筋的强度和变形、钢筋的成分、级别和品种，混凝土结构对钢筋性能的要求； (2)掌握钢筋的应力-应变关系曲线的特点和数学模型，分清双直线模型、三折线模型和 双斜线模型所代表的钢筋类型； (3) 了解单轴受力状态下混凝土强度的标准检验方法，混凝土强度和强度等级； (4) 掌握混凝土在一次短期加荷时的变形性能，混凝土处于三向受压的变形特点； (5) 理解混凝土在重复荷载作用下的变形性能； (6) 理解混凝土的弹性模量、徐变和收缩性能； (7) 掌握钢筋和混凝土的粘结性能。 §2-1 混凝土的物理力学性能 一、混凝土的组成结构 1．结构组成： · 水和水泥形成的水泥胶块把砂石骨料粘结在一起。 · 水泥结晶体和砂石骨料组成混凝土的弹性骨架，承受外力，并使混凝土具有弹性变形的 特点。 · 水泥凝胶体做为填充材料，起调整和扩散应力的作用，并使混凝土具有塑性变形的特点。 2．特点： · 混凝土的强度随时间的增长而增长； · 界面微裂缝和内部孔隙是受力破坏的起源； · 混凝土属于非均质不连续各向异性材料。 二、单向受力状态下的混凝土强度 1．立方抗压强度 fcu,k——评定混凝土强度等级的标准。（图 2-1、2-2） · 边长 150mm 立方体试件，在标准条件下（温度 20±3℃，相对湿度≧90%）养护 28 天， 用标准试验方法（加载速度每秒 0.15~0.25N/mm2，试块表面不涂抹润滑剂），加压至破坏时 测得的具有 95%保证率的抗压强度即 fcu,k（单位 MPa）
TTTTTT 111110 不涂铜滑剂 涂润济剂 图2-1混凝土立方体的破坏情况 粘纳裂缝 owwo部环 图2-2X光观测裂缝发展形态示意 ·混凝土强度等级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、 C70、C75、C80等十四级。 ·尺寸效应：不同尺寸试件的强度转化为1S0mm试件强度的换算系数为： 200×200×200mm的试件为1.05：100×100×100mm的试件为0.95。 2.轴心抗压强度：（图2-3） ,采用尺寸为150×150X450mm的棱柱体试件 其特点是O受力状态接近实际工程中的受压构件：②消除试验机压板摩擦力的影响。 压力机垫板 棱柱闲6 图2-3混凝土棱柱体抗压强度实验 ·E与fk关系： 实验所得平均值：=fk,对≤C50取a=0.76,C80取a1=0.82,中间直线插值。 考虑脆性影响取折减系数2，对C40取e=1.0,对C80取a=0.87,中间直线插值。 考虑制作养护条件及长期荷载影响取折减系数0.88：-0.88a1e 2.抗拉强度（图2-4） .7-
- 7 - 图 2-1 混凝土立方体的破坏情况 图 2-2 X 光观测裂缝发展形态示意 · 混凝土强度等级： C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、 C70、C75、C80 等十四级。 · 尺寸效应：不同尺寸试件的强度转化为 150mm 试件强度的换算系数为： 200×200×200mm 的试件为 1.05； 100×100×100mm 的试件为 0.95。 2．轴心抗压强度 fc：（图 2-3） ·采用尺寸为 150×150×450mm 的棱柱体试件。 其特点是①受力状态接近实际工程中的受压构件；②消除试验机压板摩擦力的影响。 图 2-3 混凝土棱柱体抗压强度实验 ·fc与 f cu,k关系： 实验所得平均值：fck=α1f cu,k , 对≤C50 取 α1=0.76，C80 取 α1=0.82，中间直线插值。 考虑脆性影响取折减系数 α2，对 C40 取 α2=1.0，对 C80 取 α2=0.87，中间直线插值。 考虑制作养护条件及长期荷载影响取折减系数 0.88：fck=0.88α1α2f cu,k 2．抗拉强度 ft（图 2-4）
100 图2-4混凝土抗拉强度实验 ·6与m关系：实验所得平均值：f=0.395f51-1.6456d)45 规范取：f=0.88×0.395f855(1-1.6456)a45×a, 表2.3 混凝十强府标准估 表413 混凝土强度标准值m 强度种类 符号 C15 c20 C25 C3 轴心抗压 10.0 20 轴心抗担 续表4 3混凝士 标准值(NWm C50 c55C60C65 c0c75c80 32.4 4.5 50.2 2.402.51 2.652.742.85 2.9 3.00 05 3.10 三、复合应力状态下混凝土的强度（图2-5） 1,双向正应力下强度 ,双向受压： 一向的受压强度随另一向压应力的增大而增大 拉一压：一向的强度随另一向应力的增大而降低。 ·双向受拉：强度变化不大。 2,单轴正应力与剪应力的复合强度 ·剪切强度随拉应力的增大而降低、随压应力的增大而提高，但压应力大于0.6：时又下降。 ·抗压强度由于剪应力存在而下降 三向受压强度：016+4.102 ·混凝士的一向抗压强度受另二向压应力的增加而增加，且极限应变也大大增加。 .8
- 8 - 图 2-4 混凝土抗拉强度实验 ·ft 与 f cu 关系：实验所得平均值： 0.55 0.45 , = 0.395 (1−1.645 ) t cu k f f 规范取： 2 0.55 0.45 , f t = 0.880.395 f cu k (1−1.645) 表 2-3 混凝土强度标准值 三、复合应力状态下混凝土的强度（图 2-5） 1．双向正应力下强度 ·双向受压：一向的受压强度随另一向压应力的增大而增大。 ·一拉一压：一向的强度随另一向应力的增大而降低。 ·双向受拉：强度变化不大。 2．单轴正应力与剪应力的复合强度 ·剪切强度随拉应力的增大而降低、随压应力的增大而提高，但压应力大于 0.6f c 时又下降。 ·抗压强度由于剪应力存在而下降。 3．三向受压强度：σ1=fc ’+4.1σ2 · 混凝土的一向抗压强度受另二向压应力的增加而增加，且极限应变也大大增加