第7章混凝土材料要点解析.ppt

《力学与结构》  【学 时】 2 学时 【本章教学目的和要求 】 1.了解钢筋和混凝土的力学性能； 2.掌握材料的抗拉强度、抗压强度和其它强度指标； 3.掌握弹性模量、切变模量的概念以及钢材的塑性性能； 4.掌握混凝土结构对钢筋性能的要求，混凝土与钢筋的粘结 【重点】 1.材料的抗拉强度、抗压强度； 2.弹性模量、切变模量的概念以及钢材的塑性性能。 3.混凝土结构对钢筋性能的要求 【难点】 1.弹性模量、切变模量的概念； 2.混凝土与钢筋的粘结。 时间安排:2学时 教学目的与要求： 1.熟悉土木工程用钢筋的品种、级别、性能及其选用原则； 2.熟悉混凝土在各种受力状态下的强度与变形性能及其选用原则； 3.了解钢筋与混凝土的共同工作原理。 教学重点和难点 重点： 1．钢筋的应力－应变全曲线特性及其数学模型，钢筋的塑性性能。 2．混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度及相互间的关系。 3．单轴向受压下混凝土的应力－应变全曲线及其数学模型。 4．混凝土弹性模量、变形模量的概念。 5．混凝土徐变的概念及其对结构的影响。 6．粘结的定义、粘结力的组成、粘结应力的分布等概念。 7．基本锚固长度的计算以及保证可靠粘结的构造要求。 难点： 1．粘结的定义、粘结力的组成、粘结应力的分布等概念。 2．基本锚固长度的计算以及保证可靠粘结的构造要求。 §7．1单轴受力状态下混凝土的抗压强度 《普通混凝土力学性能试验方法标准》规定： 1）标准尺寸：150mm×150mm×150mm?? 2）养护条件：20℃±3℃，湿度≥90%；养护28d?? 3）加荷方法：加荷速度0.15～0.25MPa/s，垫板不涂油或垫橡胶板。?? 4）强度保证率：95% 定义：在荷载保持不变的情况下，变形随时间继续增大的现象。 特点：早期发展快，但可以延续数年。 影响因素：加载时的混凝土龄期； 持续压力大小； 混凝土的组成材料及配合比； 混凝土的制作养护条件。 徐变对结构的影响： 使构件变形增大； 在轴压构件中，使钢筋应力增加， 混凝土应力减小； 在预应力构件中，使预应力发生损失； 在超静定结构中，使内力发生重分布。 §7 混凝土结构材料的物理力学性能 组成及特点 主要材料：水泥、水、砂、石 特点: 1）水化过程长，性能要很长时间才稳定 2）水泥石收缩可形成微裂缝； 3）受制作、养护、使用条件影响大。 骨料 水泥结晶体 弹性变形的基础 水泥凝胶体 塑性变形的基础 （1）立方体抗压强度fcu 1. 混凝土的抗压强度 立方体抗压强度fcu 承压板 试块 摩擦力 不涂润滑剂 涂润滑剂 强度大于 我国规范的方法：不涂润滑剂 压力?试件?裂缝发展?扩张?整个体系解体，丧失承载力 另影响强度的因素还有：龄期、加载速率、试块尺寸等 标准试块：150×150 ×150 非标准试块：100×100 ×100 换算系数 0.95 200×200 ×200 换算系数 1.05 立方体抗压强度是区分混凝土强度等级的指标，我国规范混凝土的强度等级有：14个等级 C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80 表示混凝土Concrete 立方体抗压强度 （2）混凝土的轴心抗压强度fc （棱柱体抗压强度） 承压板 试块 标准试块：150×150 ×300 非标准试块：100×100 ×300 换算系数 0.95 200×200 ×400 换算系数 1.05 考虑到承压板对试件的约束，立方体抗压强度大于棱柱体抗压强度，且有：fc=0.76fcu (试验结果) 考虑到构件和试件的区别，取fc=0.67fcu 对国外（美国、日本、欧洲混凝土协会等）采用的圆柱体试件（d=150, h=300），有fc’=0.79fcu 圆柱体抗压强度 直接受拉试验ft 100 100 150 150 500 试验结果：ft=0.26fcu 2/3 考虑到构件和试件的区别，尺寸效应，加荷速度等的影响，取ft=0.23fcu 2/3 2. 混凝土的轴心抗拉强度 劈裂试验fts d d fts F F F F 我国根据100mm立方体的劈裂与抗压试验结果有： fts=0.19fcu 3/4 1.一次短期加载下混凝土的变形性能 混凝土的变形 受力变形 体积变形 一次短期加载 长期荷载作用 多次重复荷载作用 混凝土受压时的应力应变关系 7.1.3 混