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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 钢筋混凝土材料的力学性能,2.1,钢筋的形式和品种,1,钢筋的成分,（,1,）碳素钢：,低碳钢,（含,C,量少于,0.25%,）；,高碳钢,（含,C,量,0.6%-1.4%,）。,*钢筋含,C,量越高强度越高，但塑性和可焊性降低。,（,2,）普通低合金钢,：在钢材中除,C,元素外加入,Mn,（锰）、,Si,（硅）、,V,（矾）、,Nb,（铌）、,Ti,（钛）、,Cr,（铬）等合金元素，既能使钢筋的强度提高，又能保持一定的塑性。,2,钢筋的品种和级别,（,1,）热轧钢筋：,HPB235,（,Hot-rolled and Plain-shaped Bars,）、,HRB335,（,Hot-rolled and Ribbed Bars,）、,HRB400,。,*后面的数字表示钢筋抗拉强度的标准值（,Mpa,）。,（,2,）冷拉钢筋：,对某些热轧钢筋进行冷加工而成，钢筋的强度提高、但塑性降低（新修订的规范未将冷加工钢筋列入）。,（,3,）钢丝、钢绞线：,高强钢丝（,1570Mpa,、,1860Mpa,），中强钢丝（,800-1370Mpa,），钢绞线（,1570Mpa,、,1860Mpa,，分为,7,股、,3,股等）。,（,4,）热处理钢筋：,对某些热轧钢筋经过淬火和回火处理后而成，钢筋的强度大幅度提高，而塑性降低不多。,*,RRB400,（,Remained heated treatment Ribbed Bars,）为一种“余热处理钢筋”。,柔性钢筋和劲性钢筋,(1),柔性钢筋：,由钢筋经绑扎或焊接成钢筋网及空间骨架，便于固定在模板中浇注混凝土。,(2),劲性钢筋：,由各种型钢或型钢与钢筋焊成骨架，施工时模板及混凝土的重量由钢筋本身承担。,2.2,钢筋的力学性能,1,钢筋的应力,-,应变关系,Stress-Strain Relation,有明显屈服点的钢筋（软钢）,a,点,-,比例极限,，应力和应变成比例，卸荷后应变恢复为零，,a,点,-,弹性极限,，,a-a,段应变增长速度比应力增长速度略快，但卸荷后应变仍能恢复为零，,b,点,-,上屈服点,（其值不够稳定），,c,点,-,下屈服点,（其值稳定），对有明显屈服点的钢筋，下屈服点的应力值称为钢筋的,屈服强度,或,流限,，,c-f,段,-,屈服台阶,或,流幅,，,f-d,段,-,强化段,，,d,点的应力称为,极限抗拉强度,，,d-e,段,-,颈缩段,，,（,2,）无明显屈服点的钢筋（硬钢）,a,点：比例极限，约为,0.65,f,u,a,点前：应力,-,应变关系为线弹性,a,点后：应力,-,应变关系为非线性，有一定塑性变形，且没有明显的屈服点,强度设计指标,条件屈服点,(Equivalent yield point),残余应变为,0.2%,所对应的应力,规范,取,s,0.2,=0.85,f,u,2.3,钢筋的冷加工和热处理,钢筋的冷加工（冷拉、冷拔、冷轧、冷轧扭）,（,1,）冷拉,*,冷拉（所有冷加工钢筋）一般情况下不能焊接，如必须焊接，应先焊后拉,（,2,）冷拔,*,冷拔可同提高钢筋的抗拉屈服强度和抗压屈服强度。,(3),冷轧：冷轧带肋钢筋,(4),冷轧扭：冷轧扭钢筋,2.,钢筋的热处理,对某些特定钢号（,40Si2Mn,、,48Si2Mn,、,45Si2Cr,）的热轧钢筋进行淬火和回火处理，钢筋强度大幅度提高，并保留较好的塑性和韧性，成为较理想的预应力钢筋。,2.4,对钢筋质量的要求,1,强度,钢筋的,屈服强度,是设计依据，,极限强度,表示钢筋拉断时的实际强度。,2,塑性,（,1,）伸长率（伸长率越大，表示钢筋塑性或延性越好）,钢筋的断后伸长率：,（,2,）冷弯性能,*,对有明显屈服点的钢筋：检验,屈服强度、极限抗拉强度、伸长率、冷弯性能,四项指标，,*对没有明显屈服点的钢筋：只须检验,极限抗拉强度、伸长率、冷弯性能,三项指标。,可焊性,4,与混凝土的粘结锚固性能,2.6,混凝土的强度等级,1.,混凝土的组成,混凝土是由水泥、砂（细骨料）、石（粗骨料）、水拌和而成，各组成材料的性能对混凝土的性能有较大影响。,2.,混凝土的强度等级,(1),标准试件：,边长,150mm,的立方体混凝土试块；,(2),标准养护条件：,20,。,C3,。,C,、相对湿度不小于,90%,、养护,28d,；,(3),标准试验方法：,试块表面不涂润滑剂、全截面均匀受压、加荷速度,0.15-0.25N/mm2s,。,混凝土强度等级按照用上述方法测得的具有,95%,保证率的抗压强度（单位：,N/mm2,）确定，用符号“,C”,表示。,2.7,混凝土的强度,2.7.1,立方体抗压强度,影响混凝土强度的因素：,(1),试验方法,*试件表面不涂润滑剂,，在“套箍”作用，测得的强度值较高；,*试件表面涂润滑剂,，测得的强度值较低；,*加荷速度：,加荷速度快，测得的强度值较高；加荷速度慢，,测得的强度值较低。,(2),试件的尺寸和形状,立方体试块尺寸（,mm,） 强度换算系数,200200200 1.05,150150150 1.00,100100100 0.95,*,试件的形状,（如圆柱体）对测得的强度值也有影响，也应乘以相应的换算系数。,(3),养护条件和龄期,2.7.2,混凝土的轴心抗压强度（棱柱体强度）,*,当试件的高度,h,与截面边长,b,之比增大时，“套箍”作用减小，测得的强度值降低。,*,h/b,=2-4,时，测得的抗压强度值比较稳定，规定,150150300mm,的试件作为试验混凝土轴心抗压强度的标准试件。,试验结果,：,（试验研究应用）,规范,取值,：,（工程设计应用）,2.7.3,混凝土的轴心抗拉强度,混凝土的抗拉强度远小于其抗压强度，一般为，,-,1,测定混凝土抗拉强度的试验方法,（,1,）直接拉伸试验,（,2,）劈裂试验,2,抗拉强度表达式,*对常用的,C40,及以下的混凝土,=1.0,，可分别表示为：,（试验研究应用）,（工程设计应用）,2.8,荷载作用下混凝土的变形性能,2.8.1,混凝土的应力,-,应变关系,1,混凝土在一次短期加荷下的应力,-,应变曲线：,2,影响混凝土应力,-,应变曲线的因素,:,（,1,）混凝土强度：,混凝土强度越高，上升段愈接近直线，峰值应变略有增加（但仍在左右），下降段越陡；混凝土强度越低，下降段越平缓。,（,2,）加荷速度：,加荷速度增加，最大应力值增加，峰值应变减小，下降段陡峭。,（,3,）横向约束作用：,横向约束增大，峰值应力、应变均增大，下降段减缓。,2.8.2,混凝土的弹性模量（,Modulus of elasticity of concrete,）,1.,混凝土弹性模量的三种表示方法,原点弹性模量,:,切线模量,:,割线模量,:,2,混凝土弹性模量的测定,在工程实践中所称的,混凝土弹性模量是指“原点弹性模量”,，通过试验得到。,3,混凝土的剪切模量,2.9,混凝土的徐变和收缩,1.,混凝土的徐变（,Creep of Concrete,）,（,1,）徐变：混凝土在荷载长期作用下随时间而增长的变形。,（,2,）影响混凝土徐变的因素,内在因素：,环境因素：,应力条件：,（,3,）混凝土产生徐变的原因,尚未转化为结晶体的水泥凝胶体粘性流动的结果；,混凝土内部的微裂缝在荷载长期作用下持续延伸和扩展的结果。,（,4,）徐变对钢筋混凝土结构的影响,2.,混凝土的膨胀和收缩,膨胀：,混凝土在水中结硬体积增大的现象；,收缩：,混凝土在空气中结硬体积减小的现象。,*通常情况下，混凝土的膨胀值很小、且不会对结构造成不利影响，因而研究不多；,（,1,）混凝土收缩的特点,早期较快、以后逐渐减缓，最后趋于稳定（,2,年左右）。,（,2,）影响混凝土收缩的因素,混凝土的配合比：,水泥用量多、水灰比大、骨料粒径小、弹性模量小，收缩大。,养护及使用环境：,温湿度大，收缩小,2.10,钢筋与混凝土间的粘结,1.,粘结的作用和性质,钢筋与混凝土间的粘结是保证钢筋和混凝土共同工作的基础，粘结应力是钢筋和混凝土接触面上的剪应力，使钢筋和周围混凝土之间的内力得到传递。,2.,粘结机理分析（粘结力的组成）,化学胶结力：来源于水泥浆体和钢筋表面之间化学作用产生的吸附胶着作用；,摩擦力：混凝土凝结硬化时的收缩使接触面上产生正压应力及摩擦力；,机械咬合力：钢筋表面粗糙不平产生的咬合作用（光面钢筋），肋间钢筋与混凝土之间的咬合作用（变形钢筋）。,
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