学习情境材料准备与进场验收

,*,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,学习情境1,材料准备与进场验收,子情境1.1钢筋,子情境1.2 混凝土,子情境1.3 钢筋与混凝土的粘结,学习情境1 材料准备与进场验收,本章主要内容,【知识目标】 掌握各种钢筋的物理及力学特点，了解钢筋的级别、品种；掌握混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度和轴心抗拉强度，了解混凝土的变形性能及钢筋与混凝土之间的粘结作用。,【技能目标】 学会钢筋的选用及钢筋强度指标的查用；学会混凝土强度指标的查用；学会钢筋检验取样方法，能读懂试验报告单，具有对钢筋进行验收的技能；能合理进行钢筋的存放和保管的技能。,子情境1.1钢筋任务1钢筋的鉴别,一、按钢筋的化学成分鉴别,钢筋按其化学成分可分低碳素钢钢筋和普通低合金钢钢筋。,1低碳素钢钢筋：工程中常用钢筋，由碳素钢轧制成，含碳量小于 0.25%。如：建筑工程上用的光圆钢筋、螺纹钢筋都是由碳素钢轧制而成。,2普通低合金钢筋：普通低合金钢筋是采用低合金钢轧制而成的，也是建筑工程中常用钢种，如 45Si2Mn，它表示是平均含碳量为 0.45%，平均含硅量为 1.5%2.5%，平均含锰量小于 1.5%的低合金钢筋,子情境1.1钢筋任务1钢筋的鉴别,二、按钢筋在构件中的作用鉴别（图）,1受力钢筋：是指在外部荷载作用下，通过计算得出的构件所需配置的钢筋；包括受拉钢筋、受压钢筋、弯起钢筋等。,2构造钢筋：因构件的构造要求和施工安装需要配置的钢筋、架立筋、箍筋等都属于构造钢筋。,子情境1.1钢筋任务1钢筋的鉴别,三、按钢筋外形鉴别,1光圆钢筋：轧制为光面圆形截面的钢筋。,2带肋钢筋：又分为月牙肋钢筋和等高肋钢筋等（图）,3钢丝。,4钢铰线。,子情境1.1钢筋任务1钢筋的鉴别,四、按生产工艺鉴别,1普通热轧钢筋,热轧钢筋的出厂产品有盘圆钢筋及直条之分。盘圆钢筋（又称盘条）以圆盘形式供给，直径通常在12mm以下，每盘即一条。直条钢筋通常直径12mm,长度一般在612m之间。,热轧钢筋按外形分为热轧光圆钢筋和热轧带肋钢筋。,子情境1.1钢筋任务1钢筋的鉴别,子情境1.1钢筋任务1钢筋的鉴别,2冷轧带肋钢筋,冷轧带肋钢筋是指热轧圆盘条经冷轧减径后在其表面轧成二面或三面有肋的钢筋，钢筋外形如图 所示。,子情境1.1钢筋任务1钢筋的鉴别,子情境1.1钢筋任务1钢筋的鉴别,3预应力混凝土用钢筋,（1）预应力混凝土用钢丝,根据预应力混凝土用钢丝（GB/T5223-2002）的规定，预应力钢丝按加工状态分为冷拉钢丝（代号WCD）及消除应力钢丝。消除应力钢丝按松驰性能分为低松驰级钢丝(代号WLR)和普通松驰钢丝(代号WNR)。,钢丝按其外形分为光圆钢丝（代号P）、螺旋肋钢丝（代号H）和刻痕钢丝（代号I），图 1.1.5(a)、1-1-5(b)分别为螺旋肋钢丝和刻痕钢丝的外形。,子情境1.1钢筋任务1钢筋的鉴别,（2）钢绞线,钢绞线是由圆形钢丝捻制而成，按捻制结构分为5类：用两根钢丝捻制的钢绞线（代号12），如图 （a）；用三根钢丝捻制的钢绞线（代号13），用三根刻痕钢丝捻制的钢绞线（代号13I），如图 （b）；用七根钢丝捻制的标准型钢绞线（代号17），用七根钢丝捻制又经模拔的钢绞线（17）C，如图 （c）所示。,子情境1.1钢筋任务2 钢筋的检验与保管,一、钢筋进场验收,1通用检验方法,（1）首先要查看是否具有出厂质量证明书或试验报告单。,（2）标牌检查 每捆（盘）钢筋都有标牌，标牌上应有厂标、钢号、炉罐（批）号、尺寸等标记，同时要检查钢筋的品种、直径、长度等是否相符。,（3）外观检查 钢筋表面不得有裂纹、结疤和皱折，钢筋表面凸块不得超过模肋的最大高度，外形尺寸必须符合规定。,（4）力学性能和工艺性能检验 应分批作机械性能试验进行验收，按规定检测其屈服点、拉伸强度和伸长率、冷弯性能等力学指标。对于直径在12mm及以下的热轧HPB235级钢筋，有出厂证明书或试验报告单时可不进行机械性能试验。,（5）当钢筋在加工过程中发生脆断、可焊性差或机械性能显著不正常时应进行钢筋化学成分分析。,子情境1.1钢筋任务2 钢筋的检验与保管,2常用钢筋的具体检验方法,钢筋的品种不同，质量性能标准和检验方法也不一样，为便于比较，在这里将常用钢筋的具体检验方法列入表中。,子情境1.1钢筋任务2 钢筋的检验与保管,子情境1.1钢筋任务2 钢筋的检验与保管,钢筋原材料检验批质量验收记录,混凝土结构工程质量验收规范（GB50204-2002）把钢筋进场质量检验分为主控项目和一般项目。对钢筋进行进场检验应作好检验记录，检验记录要在相关人员签字认可后妥善保存好。钢筋原材料检验批质量验收记录填写内容参见表。,子情境1.1钢筋任务2 钢筋的检验与保管,二、钢筋的存放与保管,钢筋运到施工现场后，应进行合理的存放与保管，避免混淆、避免钢筋锈蚀，在钢筋的存放与保管中通常应做好下面几项工作：,1挂牌：严格按批、规格、牌号、直径、长度挂牌分别存放，并注明数量。钢筋成品要按工程名称和构件名称，按编号顺序存放。,2同类、同一工程、同一构件的钢筋存放在一起，不能将几项工程混放在一起，以免引起混乱，造成工程质量事故或影响工程施工进度。,3选择合适的存放场所：钢筋尽量堆放在仓库或料棚内，条件不具备时应选择地势较高，通风干燥较为平坦的露天场地存放，钢筋垛底要垫高200mm以上，同时保持料场清洁。,4钢筋堆垛之间应留出通道以利于查找、起送和存放。,5加强防护措施，仓库式场地周围挖排水沟、以利泄水，要避免钢筋接触酸盐、油等腐蚀性介质，堆放钢筋附近不能有有害气体源，防止钢筋锈蚀。,6设专人管理，建立严格验收、保管、领取管理制度。,子情境1.1钢筋任务3 钢筋混凝土结构图例符号的认识,一、钢筋符号,子情境1.1钢筋任务2 钢筋的检验与保管,二、钢筋的一般表示方法,子情境1.1钢筋任务2 钢筋的检验与保管,子情境1.1钢筋任务2 钢筋的检验与保管,混凝土是由水、水泥和骨料（包括粗骨料和细骨料，粗骨料有碎石、卵石等；细骨料有粗砂、中砂、细砂等）等材料按一定配合比拌合、入模浇捣、养护硬化后形成的人工石材。,子情境1.2 混凝土,一、混凝土的强度,1立方体抗压强度和强度等级,混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度。因此抗压强度是混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。,混凝土的立方体抗压强度是衡量混凝土强度大小的基本指标，是评价混凝土强度等级的标准。,1）立方体抗压强度的确定方法。,规范规定混凝土立方体抗压强度的确定方法：用边长为150mm的标准立方体试件，在标准养护条件下（温度20 3，相对湿度不小于90%）养护28天后，按照标准试验方法（试件的承压面不涂润滑剂，加荷速度约每秒0.150.3N/mm2）测得的具有95%保证率的抗压强度，作为混凝土的立方抗压强度标准值，用符号,f,cu,k表示。,2）混凝土强度等级。,规范规定的混凝土强度等级，是按立方体强度标准值（即有95%超值保证率）确定的，用“C”表示，规范中列出14个等级，即：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。字母C后面的数字表示以 为单位的立方体抗压强度标准值。,3)影响强度试验的因素。,尺寸效应：尺寸越大，内部缺陷较多，强度较低。,加载速度：加载速度越快，强度越低。,端部约束：涂润滑油，强度降低。,2混凝土的轴心抗压强度（棱柱体强度）,用标准棱柱体试件测定的混凝土抗压强度，称,为混凝土的轴心抗压强度或棱柱体强度，用符号 表示。,采用棱柱体试件，反映混凝土的实际工作状态。在钢筋混凝土结构中，进行受弯构件、受压构件以及偏心受拉构件的承载力计算时，要采用混凝土的轴心抗压强度作为设计指标。,国家标准普通混凝土力学性能试验方法,（CBJ8185）规定以150150300的试件作为试验混凝土轴心抗压强度的标准试件。,混凝土的轴心抗压强度标准值与立方体抗压强度标准值之间存在下列关系,（3-1）,式中： 棱柱体强度与立方体强度之比值，对C50混凝土取 0.76，对C80取 0.82，中间按线性规律变化；,C40以上混凝土脆性折减系数，对C40取 1.0，对C80取 0.87，中间按线性规律变化。,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，一般只有抗压强度的1/181/9。因此，在钢筋混凝土结构中，一般不采用混凝土承受拉力。,。但进行混凝土以及预应力混凝土构件的抗裂度和裂缝宽度计算时，需要知道混凝土的抗拉强度，,以及受剪、受扭、受冲切等的承载力均与抗拉强度有关。混凝土的轴心抗拉强度用 表示。,混凝土抗拉强度的测定方法分为两类：一类为直接测试法，另一类为间接测试方法，如劈裂试验等。,拉,压,压,混凝土的轴心抗拉强度标准值,f,tk与立方体抗压强度标准值,f,cu,k之间具有以下对应关系：,(3-2),混凝土强度变异系数,二、混凝土的变形,一类是由于荷载作用而产生的变形:,1)一次短期加荷时的变形。,2)荷载长期作用下的变形。,一类是非荷载作用下的变形：,1）混凝土的化学收缩。,2）混凝土的干湿变形。,3）混凝土的温度变形等。,1混凝土在短期荷载作用下的变形,（1）混凝土在短期荷载作用下的的应力-应变曲线,混凝土在单轴短期单调加载过程中的应力-应变关系（,-,曲线）是混凝土最基本的力学性能之一，它是研究钢筋混凝土构件强度、裂缝、变形、延性所必须的依据。,（1）混凝土在短期荷载作用下的的应力-应变曲线,混凝土的应力,-,应变曲线通常用棱柱体试件进行测定，在试件的四个侧面安装应变仪测读纵向压应变的变化，如图所示为轴心受压混凝土典型的应力,-,应变曲线，图中几个特征阶段如下：,0,2,4,6,8,10,20,30,s,(MPa),e,10,-3,A,A,点以前,，微裂缝没有明显发展，混凝土的变形主要弹性变形，应力-应变关系近似直线。,A,点应力随混凝土强度的提高而增加，对普通强度混凝土,s,A,约为,(0.30.4),f,c,，对高强混凝土,s,A,可达(0.50.7),f,c,。,B,C,E,D,0,2,4,6,8,10,20,30,s,(MPa),e,10,-3,B,A,A,点以后,，由于微裂缝处的应力集中，裂缝开始有所延伸发展，产生部分塑性变形，应变增长开始加快，应力-应变曲线逐渐偏离直线。微裂缝的发展导致混凝土的,横向变形（,expansion）,增加,。但该阶段微裂缝的发展是稳定的。,C,E,D,0,2,4,6,8,10,20,30,s,(MPa),e,10,-3,B,A,达到,B,点,，内部一些微裂缝相互连通，裂缝发展已不稳定，横向变形突然增大，体积应变开始由压缩转为增加。在此应力的长期作用下，裂缝会持续发展最终导致破坏。取,B,点的应力作为混凝土的,长期抗压强度,。普通强度混凝土,s,B,约为0.8,f,c,，高强强度混凝土,s,B,可达0.95,f,c,以上。,C,E,D,0,2,4,6,8,10,20,30,s,(MPa),e,10,-3,B,A,C,E,D,达到,C,点,f,c,，内部微裂缝连通形成破坏面，应变增长速度明显加快，,C,点的纵向应变值称为,峰值应变,e,0,，约为0.002。,纵向应变发展达到,D,点,，内部裂缝在试件表面出现第一条可见平行于受力方向的纵向裂缝。,0,2,4,6,8,10,20,30,s,(MPa),e,10,-3,B,A,C,E,D,随应变增长，试件上相继出现多条不连续的纵向裂缝，横向变形急剧发展，承载力明显下降。,0,2,4,6,8,10,20,30,s,(MPa),e,10,-3,B,A,C,E,D,混凝土骨料与砂浆的粘结不断遭到破，裂缝连通形成斜向破坏面。,E,点的应变,e,= (23),e,0,，应力,s,= (0.40.6),f,c,。,0,2,4,6,8,10,20,30,s,(MPa),e,10,-3,B,A,C,E,D,E,点以后,，纵向裂缝形成一斜向破坏面，此破坏面受正应力和剪应力的作用继续扩展，形成一破坏带。此时试件的强度由斜向破坏面上的骨料间的摩阻力提供。随应变继续发展，摩阻力和粘结力不断下降，但即使在很大的应变下，骨料间仍有一定摩阻力，残余强度，约为(0.10.4),f,c,。,从混凝土应力-应变曲线可以看出,：混凝土的应力-应变关系图形是一条曲线，这说明混凝土是一种弹塑性材料，只有当压应力很小时，才可将其视为弹性材料。曲线分为上升段和下降段，说明混凝土在破坏过程中，承载力有一个从增加到减少的过程，当混凝土的压应力达到最大时，并不意味着立即破坏。因此，,混凝土最大应变对应的不是最大应力，最大应力对应的也不是最大应变。,影响混凝土应力-应变曲线形状的因素很多，如混凝土强度、组成材料的性质及配合比、试验方法及约束情况等。,试验表明不同强度的混凝,土，对应力-应变曲线上升,段的影响不大，压应力的,峰值对应的应变值大致约,为0.002。对于下降段，混,凝土强度越高，应力下降,越剧烈，也即延性越差。,而强度较低的混凝土，曲,线的下降段较平缓，也即,低强度混凝土的延性要好些。,不同强度混凝土的应力-应变关系曲线,试验表明，加荷速度对混凝土的应力-应变曲线也有影响。随着加荷速度的增加,最大应力值也增加，但到达最大应力值的应变小了，也使曲线的下降比较陡峭。,试验还表明，横向钢筋的约束作用对混凝土的应力-应变曲线也有较明显的影响。随着配箍量的增加及箍筋的加密，混凝土应力-应变曲线的峰值不仅有所提高，而且峰值应变的增大，及曲线下降段的下降减缓都比较明显。在这里横向钢筋实际上起到了侧向约束的作用，构件已处于多项应力状态。承受地震作用的构件，采用加密箍筋的方法不仅可使混凝土强度有所提高，而且可以有效地提高混凝土构件的延性。,（2）混凝土的弹性模量和变形模量,1）弹性模量。,弹性模量,反映了材料受力后的应力-应变性质。当应力较小时，混凝土具有弹性性质，混凝土在这个阶段的的弹性模量可用,应力-应变曲线过原点切线的正切表示,（图3.13），称为,初始弹性模量,（简称,弹性模量,）。,（2）混凝土的弹性模量和变形模量,2）变形模量。,严格说来，当混凝土进入塑性阶段后，初始弹性模量已不能反应这时的应力-应变性质。因此有时用切线模量和割线模量来表示这时的应力应变性质。,切线模量 ：过某一点切线的斜率。,割线模量 ：某一点与原点连线的斜率。,割线模量 切线模量,割线模量表示了曲线上某点总应力与总应变之比，而总应变包括弹、塑性变形，所以割线模量也称为混凝土的,变形模量。,（2）混凝土的弹性模量和变形模量,图3.13 混凝土弹性模量及变形模量,混凝土受拉弹性模量与受压时基本一致,，因此可取相同值。,泊松比,：,横向应变与纵向应变之比称为泊松比。,剪切弹性模量,影响混凝土剪切弹性模量的因素,一般认为与弹性模量相似，可按我国规范所给的混凝土弹性模量的0.4倍采用，相当于取,=0.2。,三、混凝土的徐变和收缩,（1）混凝土的徐变,1）徐变的过程。,概念：混凝土在荷载长期作用下产生随时间而增长的变形称为徐变。,影响：徐变会造成结构的内力重分布，会使变形增大，会引起预应力损失，在高应力作用下，还会导致构件破坏。,过程：,随荷载作用时间的延续，变形不断增长，前4个月徐变增长较快，6个月可达最终徐变的（7080）%，以后增长逐渐缓慢，23年后趋于稳定。,如在时间,t,卸载，则会产生瞬时弹性恢复应变。由于混凝土弹性模量随时间增大，故弹性恢复应变 小于加载时的瞬时弹性应变,。再经过一段时间后，还有一部分应变 可以恢复，称为弹性后效或徐变恢复，但仍有不可恢复的残留永久应变,（1）混凝土的徐变,（1）混凝土的徐变,2）影响徐变的因素。,内在因素,是混凝土的组成和配比。骨料的刚度（弹性模量）越大，体积比越大，徐变就越小。水灰比越小，徐变也越小。,环境影响,包括养护和使用条件。受荷前养护的温湿度越高，水泥水化作用充分，徐变就越小。采用蒸汽养护可使徐变减少（2035）%。受荷后构件所处的环境温度越高，相对湿度越小，徐变就越大。,（1）混凝土的徐变,3）徐变对构件的影响。,钢筋混凝土轴心受压构件在不变荷载的长期作用下，混凝土将产生徐变。由于钢筋与混凝土的粘结作用，两者共同变形，混凝土的徐变将迫使钢筋的应变增大，钢筋应力也相应增大；但外荷载保持不变，由平衡条件可知，混凝土的应力必将减少，这样就产生了应力重分布，使得构件中钢筋和混凝土的实际应力和设计计算时所得出的数值不一样。,徐变使受弯构件和偏压构件变形增大。,在轴压构件中，徐变使钢筋应力增加，混凝土应力减小。,在预应力构件中，徐变使预应力发生损失；在超静定结构中，徐变使内力发生重分布。,四、混凝土的徐变和收缩,(2)混凝土的收缩,1）收缩的过程。,混凝土在空气中结硬时其体积会缩小，这种现象称为混凝土的收缩。混凝土在水中结硬时体积会膨胀。收缩和膨胀是混凝土在不受力情况下因体积变化而产生的变形,。,通常认为混凝土的收缩是由凝胶体本身的体积收缩（即凝结）和混凝土因失水产生的体积收缩（即干缩）所组成。混凝土的收缩在早期发展较快，以后逐渐放慢（图3.15），整个收缩过程可延续2年以上，最后趋于一个最终收缩值。,图3.15 混凝土的收缩,2）影响收缩的因素。,混凝土的收缩受结构周围的温度、湿度、构件断面形状及尺寸、配合比、骨料性质、水泥性质、混凝土浇筑质量及养护条件等许多因素有关。,水泥用量多、水灰比越大，收缩越大。,骨料弹性模量高、级配好，收缩就小。,干燥失水及高温环境，收缩大。,小尺寸构件收缩大，大尺寸构件收缩小。,高强混凝土收缩大。,影响收缩的因素多且复杂，要精确计算尚有一定的困难。,在实际工程中，要采取一定措施减小收缩应力的不利影响施工缝。,3）收缩对构件的影响。,当混凝土不能自由收缩时，会在混凝土内产生拉应力而引起裂缝。在钢筋混凝土构件中，由于钢筋限制了混凝土的部分收缩，使构件的收缩变形比混凝土的自由收缩要小一些。钢筋与混凝土之间存在粘结作用，粘结应力使钢筋随混凝土缩短而受压，其反作用力相当于将自由收缩的混凝土拉长，使混凝土受拉，当混凝土收缩较大，构件结构截面配筋又较多时，会使混凝土构件产生收缩裂缝。混凝土的膨胀数值一般较小，对结构的危害也不大。,混凝土的选用原则,钢筋混凝土结构的混凝土强度等级,不宜低于C15；当采用HRB335级钢筋时，混凝土强度等级不应低于C20；当采用HRB400和RRB400级钢筋以及对承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不得低于C20。,预应力混凝土结构的混凝土强度等级,不应低于C30；当采用碳素钢丝、钢铰线、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。,第二章 材料的力学性能,2.3钢筋与混凝土的粘结,无粘结梁,受荷前,s,s,=0,无粘结梁,受荷后,相对滑移,受力性能同素混凝土梁,子情境1.3 钢筋与混凝土的粘结,一、粘结的概念,第二章 材料的力学性能,2.3钢筋与混凝土的粘结,端部有锚固无粘结梁,受荷前,s,s,=,常数,端部有锚固无粘结梁,受荷后,第二章 材料的力学性能,2.3钢筋与混凝土的粘结,有粘结梁,受荷前,s,s,s,s,t,+,d,s,s,s,s,s,s,+,d,s,s,dx,有粘结梁,受荷后,dx,通过粘结可实现,钢筋与混凝土之间,的应力传递，保证两种材料,结合在一起,共同工作。,第二章 材料的力学性能,2.3钢筋与混凝土的粘结,三、两类粘结,1、锚固粘结,二、粘结的作用,梁柱节点,钢筋搭接,f,y,t,t,f,y,钢筋截断,悬臂梁,l,a,柱脚,2、局部粘结,N,N,t,裂缝间粘结应力,第二章 材料的力学性能,2.3钢筋与混凝土的粘结,1 粘结力的组成,混凝土中水泥胶体与钢筋表面的,化学胶结力；,混凝土因收缩将钢筋握紧而产生的钢筋与混凝土间的,摩擦力；,由于钢筋表面凹凸不平而产生的,机械咬合力。,第二章 材料的力学性能,2.3钢筋与混凝土的粘结,四、粘结的机理,然后,主要由摩擦力发挥作用。,当摩擦力不能阻止两者间的相对滑动时：,对于光面钢筋,，粘结就遭到破坏；,对于带肋钢筋,，其后主要由机械咬合力发挥作用，,最后,机械咬合力不能阻止两者间的相对滑动时，粘结遭到破坏。,第二章 材料的力学性能,2.3钢筋与混凝土的粘结,首先,胶结力发挥作用。当钢筋与混凝土产生相对滑动后，胶结作用即丧失。,光面钢筋与混凝土的,粘结强度,较低，,通常需在钢筋端部增设,弯钩,。,第二章 材料的力学性能,2.3钢筋与混凝土的粘结,2 光面钢筋的粘结,手工弯钩,机械弯钩,（1）,肋的作用：,可显著,增加,钢筋与混凝土的机械,咬合作用,，从而,大大增加,了粘结强度。,（2）,肋的形式,：,人字纹、月牙纹和螺纹。,第二章 材料的力学性能,2.3钢筋与混凝土的粘结,3 带肋钢筋的粘结,（2）,水平分力,使钢筋周围的混凝土轴向受拉、受剪，并使混凝土产生内部,斜向锥形裂缝,。,第二章 材料的力学性能,2.3钢筋与混凝土的粘结,4 带肋钢筋与砼间机械咬合作用的受力机理,斜向挤压力,径向分力,水平分力,（1）,变形钢筋受力后，其凸出的肋对混凝土产生,斜向挤压力。,径向分力,使混凝土中产生环向拉力，并使混凝土产生内部,径向裂缝,。,（3）,径向裂缝发展到构件表面，产生劈裂裂缝，机械咬合作用很快丧失，产生,劈裂式粘结破坏。,第二章 材料的力学性能,2.3钢筋与混凝土的粘结,第二章 材料的力学性能,2.3钢筋与混凝土的粘结,（4）,若肋前部的混凝土在,水平分力和剪力,作用下被挤碎，发生沿肋外径圆柱面的剪切破坏，即形成,“刮梨式”粘结破坏,。,（在钢筋周围的,横向钢筋,较多或混凝土的,保护层厚度,较大时发生）,。,（5）,“刮梨式”粘结破坏,是变形钢筋与混凝土粘结强度的上限。,五、粘结强度,1 拔出试验,第二章 材料的力学性能,2.3钢筋与混凝土的粘结,钢筋屈服时未被拔出的最小埋长称的,基本锚固长度。,（1）锚固长度拔出试验,（2）粘结强度拔出试验,粘结强度,t,u,：粘结破坏,（,钢筋拔出,或,混凝土劈裂,）时的最大平均粘结应力,第二章 材料的力学性能,2.3钢筋与混凝土的粘结,2 影响粘结强度的主要因素,（1） 混凝土强度：,混凝土强度等级,高、,粘结强度,大；且,与,f,t,成正比。,（2） 钢筋的外形特征:,变形钢筋的,粘结强度,大于,光面钢筋,的粘结强度。,（3）,保护层厚度和钢筋净间距：,相对保护层厚度,c/d,越大,，,粘结强度越高,。钢筋净距,s,与钢筋直径,d,的比值,s/d,越大，粘结强度也越高。,第二章 材料的力学性能,2.3钢筋与混凝土的粘结,第二章 材料的力学性能,2.3钢筋与混凝土的粘结,（4）,横向配筋：,限制了,径向裂缝,的发展，使,粘结强度,得到,提高,。,存在侧压力,可,提高,粘结强度；,受反复荷载作用,的钢筋，肋前后的混凝土均会被挤碎，导致咬合作用,降低,。,（5）,受力情况,1、保证粘结的构造措施,第二章 材料的力学性能,2.4,钢筋的锚固与搭接,2.4一般构造规定,（1） 规定钢筋最小的,搭接长度,和,锚固长度,。,（2）规定钢筋的,最小间距,和混凝土,保护层最小厚度,。,（3）对纵筋搭接范围内的,箍筋加密,进行了规定。,（4）对钢筋端部的,弯钩设置,进行了规定。,2、基本锚固长度的计算公式,第二章 材料的力学性能,钢筋类型,光面钢筋,带肋钢筋,刻痕钢丝,螺旋肋钢丝,三股钢绞线,七股钢绞线,a,0.16,0.14,0.19,0.13,0.16,0.17,锚固钢筋的外形系数,a,见,GB50010,表,和,建工教材,P114,2.4一般构造规定,桥规,直接根据,混凝土强度等级,和,钢筋级别,确定钢筋的,最小,锚固长度,，见,道桥教材,P93表4-1。,第二章 材料的力学性能,3,钢筋的连接,（1） 钢筋连接的类型：,搭接；机械连接和焊接。,（2） 钢筋搭接区的受力性能,由于搭接区,钢筋净间距,的减小使得,劈裂裂缝,更早出现，粘结强度降低。因此规范取,搭接长度,为,锚固长度,乘与一个,大于1,的系数。,在任何情况下，受拉钢筋搭接长度不应小于300,mm,。,l,l,=,z,l,a,（3）纵向受拉钢筋的搭接长度,l,l,GB50010-2002表9.4.3 纵向受拉钢筋搭接长度修正系数,z,纵向,钢筋搭接接头面积百分率（%）,25,50,100,z,1.2,1.4,1.6,第二章 材料的力学性能,（5） 同一连接区段内的受拉钢筋搭接接头面积百分率,要求,1.3l,l,l,l,对梁、板、墙：不宜25%,不应50%;,对板、墙：不宜25%;,对柱：不宜50%;,2.4一般构造规定,（4）钢筋搭接接头连接区段的长度：,1.3,l,l,桥规,直接根据,混凝土强度等级,和,钢筋级别,确定受拉钢筋的,搭接,长度,l,s,，见,道桥教材,P94表4-3。,第二章 材料的力学性能,（6） 纵向受压钢筋的搭接长度,取纵向,受拉钢筋搭接长度,的,0.7,倍，即,0.7,l,l,，,且在任何情况下不应小于200,mm,。,（7） 搭接区的箍筋要求,直径,较大纵筋,直径的0.25倍；,间距,：,较小纵筋,直径的5倍，且不应大于100,mm,.(,受拉搭接,）,较小纵筋,直径的10倍，且不应大于200,mm,.(,受压搭接,）,2.4一般构造规定,锥螺纹钢筋连接,第二章 材料的力学性能,2.4一般构造规定,第二章 材料的力学性能,2.4一般构造规定,挤压钢筋连接,第二章 材料的力学性能,2.4一般构造规定,3.4 钢筋与混凝土的相互作用粘结力,3.4 钢筋与混凝土的相互作用粘结力,粘结力的概念,1.概念,钢筋与混凝土能够在一起工作，除了二者的温度线膨胀系数相近以外，还有一个主要原因是钢筋和混凝土之间存在着粘结力。通常把钢筋与混凝土接触面单位截面面积上的剪应力称为粘结力。,2.组成,粘结力主要由三部分组成。,一是因为混凝土收缩将钢筋紧紧握固而产生的摩擦力。,二是因为混凝土颗粒的化学作用产生的胶合力。,三是由于钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合力。,其中机械咬合力约占总粘结力的一半以上，变形钢筋的机械咬合力要大大高于光面钢筋的机械咬合力。此外，钢筋表面的轻微锈蚀也增加它与混凝土的粘结力。,当钢筋与混凝土产生相对滑动后，胶结作用即丧失。摩擦力的大小取决于握裹力和钢筋与混凝土表面的摩擦系数。,粘结强度的测定通常采用拔出试验方法，将钢筋一端埋入混凝土中，在另一端施力将钢筋拔出。,粘结力的测定,1.试验结论：,1)最大粘结应力在离开端部的某一位置出现，且随拔出力的大小而变化，粘结应力沿钢筋长度是曲线分布的。,2)钢筋埋入长度越长，拔出力越大；但埋入长度过大时，则其尾部的粘结应力很小，基本不起作用。,3)粘结强度随混凝土强度等级的提高而增大。,4)变形钢筋的粘结强度高于光面钢筋，而在光面钢筋末端做弯钩可以大大提高拔出力。,粘结力的测定,5)混凝土浇筑深度过大时，由于混凝土的泌水下沉气泡逸出，使其与“顶部”水平钢筋之间产生空隙层，从而削弱钢筋与混凝土的粘结力；混凝土保护层太薄，可能使钢筋与混凝土因产生径向劈裂裂缝而使粘结强度降低；钢筋间距太小，可能出现水平劈裂而使整个保护层脱落，使粘结强度显著降低。,梁中的箍筋可以延缓径向劈裂裂缝向构件表面发展，并可限制到达构件表面的劈裂裂纹缝宽度，从而提高粘结强度。,粘结力的测定,2.影响粘结强度的主要因素,混凝土强度、保护层厚度和钢筋净间距、横向配筋、钢筋表面和外形特征、受力情况及锚固长度。,1)混凝土强度,：光面钢筋和变形钢筋的粘结强度均随混凝土强度的提高而增加，但并不与立方体强度,f,cu,成正比，而与抗拉强度,f,t,成正比。,2)保护层厚度和钢筋净间距,：,对于变形钢筋，粘结强度主要取决于劈裂破坏。因此相对保护层厚度,c/d,越大，混凝土抵抗劈裂破坏的能力也越大，粘结强度越高。,当,c/d,很大时，若锚固长度不够，则产生剪切,“刮梨式”破坏。,同理，钢筋净距,s,与钢筋直径,d,的比值,s/d,越大，粘结强度也越高。,3)横向配筋,：,横向钢筋的存在限制了径向裂缝的发展，使粘结强度得到提高。, 由于劈裂裂缝是顺钢筋方向产生的，其对钢筋锈蚀的影响比受弯垂直裂缝更大，将严重降低构件的耐久性。, 因此应保证不使径向裂缝到达构件表面形成劈裂裂缝。所以，保护层应具有一定的厚度，钢筋净距也应保证。, 配置横向钢筋可以阻止径向裂缝的发展。因此对于直径较大钢筋的锚固区和搭接长度范围，均应增加横向钢筋。, 当一排并列钢筋的数量较多时，也应考虑增加横向钢筋来控制劈裂裂缝的发生。,4)钢筋表面和外形特征,。, 光面钢筋表面凹凸较小，机械咬合作用小，粘结强度低。, 月牙肋和螺纹肋变形钢筋，前者肋的相对受力面积（挤压混凝土的面积与钢筋截面积的比值）较小，粘结强度比螺纹钢筋低一些。, 由于变形钢筋的外形参数不随直径成比例变化，对于直径较大的变形钢筋，肋的相对受力面积减小，粘结强度也有所减小。, 此外，当钢筋表面为防止锈蚀涂环氧树脂时，钢筋表面较为光滑，粘结强度也将有所降低。,5)受力情况,。, 在锚固范围内存在侧压力可提高粘结强度。, 剪力产生的斜裂缝则会使锚固钢筋受到销栓作用而降低粘结强度。, 受压钢筋由于直径增大会增加对混凝土的挤压，从而使摩擦作用增加。, 受反复荷载作用的钢筋，肋前后的混凝土均会被挤碎，导致咬合作用降低。,6)锚固长度,。, 拔出试验的锚固长度较短时，粘结应力在锚固长度范围分布比较均匀，平均粘结应力较高，测得的粘结强度较高。, 锚固长度较大时，则平均粘结强度较小，但总粘结力随锚固长度的增加而增大。, 当锚固长度增加达到一定值，钢筋受拉达到屈服（强度充分发挥）时未产生粘结破坏，该临界情况的锚固长度称为基本锚固长度,l,a,。,我国,规范用规定构造措施的方法来保证钢筋和混凝土的粘结力,。,构造措施规定了钢筋的最小搭接长度和锚固长度；规定了钢筋的最小间距和混凝土保护层的最小厚度；规定了钢筋在搭接接头范围内箍筋加密，还规定了受力的光面钢筋端部要做弯钩。,保证钢筋和混凝土之间粘结力的措施,1钢筋的锚固长度,（1）锚固长度的计算,为保证钢筋受力后有可靠的粘结，不产生相对滑移，纵向钢筋必须伸过其受力截面在混凝土中有足够的埋入长度。规范以钢筋应力达到屈服强度,f,y时，不发生粘结锚固破坏时的最小埋入长度，作为确定锚固长度的依据。受拉钢筋的锚固长度又称为基本锚固长度，用,l,a表示。按下式计算：,保证钢筋和混凝土之间粘结力的措施,受拉钢筋的锚固长度；,锚固钢筋的抗拉强度设计值；,锚固区混凝土的抗拉强度设计值；,锚固钢筋的直径或锚固并筋的等效直径；,锚固钢筋的外形系数，按附表取用。,(2)钢筋锚固的要求,2钢筋的连接,钢筋的连接可分为三类：绑扎搭接连接、机械连接（锥螺纹套筒、钢套筒挤压连接等）或焊接连接。,钢筋的搭接接头可视为锚固的一个特例，但搭接接头的受力情况较为不利。由于搭接范围内两根钢筋贴近且同时受力，钢筋与混凝土间的粘结作用被削弱，钢筋间的混凝土易被磨碎或剪坏。因此，如果同一截面内钢筋的搭接接头的百分率过大或搭接钢筋的横向间距过密时，锚固作用将会严重下降。,保证钢筋和混凝土之间粘结力的措施,位置：,受力钢筋的连接接头宜设置在受力较小处。,间距：,同一构件各根钢筋的搭接接头宜相互错开。不在同一连接范围内的搭接接头中心间距不应小于,1.3,倍的搭接长度，即搭接钢筋端部间距不应小于,0.3,倍搭接长度。,位于同一连接范围内的,受拉,钢筋搭接接头百分率不宜超过25%，搭接长度为相应锚固长度的1.2倍。当在同一连接范围内的,受拉,钢筋搭接接头百分率超过,25%,时，搭接接头的长度应按下式计算：,l,l,=,z,y,l,a,式中： 受拉钢筋的搭接长度；,受拉钢筋的锚固长度；,受拉钢筋搭接接头面积百分率系数。,保证钢筋和混凝土之间粘结力的措施,3混凝土保护层,纵向受力钢筋及预应力钢筋、钢丝、钢绞线的混凝土保护层的厚度（从钢筋外边缘到混凝土外边缘的距离）不应小于钢筋的直径或并筋的等效直径；不应小于骨料的最大粒径的1.5倍；且应符合表3-4的规定。,并筋适用于当单根受力钢筋布置困难的情况。并筋的等效直径，对双并筋为单筋直径的1.4倍；对三并筋为单筋直径的1.7倍。,4.光面钢筋的粘结性能较差，故除直径12mm以下的受压钢筋及焊接网或焊接骨架的光面钢筋外，其余,光面钢筋的末端均应设置弯钩。,5.粘结强度与浇注混凝土时的钢筋位置有关。在浇注深度超过300以上的上部水平钢筋底面，由于混凝土的泌水骨料下沉和水分气泡的逸出，形成一层强度较低的混凝土层，它将削弱钢筋与混凝土的粘结作用。因此，,对高度较大的梁应分层浇注和采用二次振捣,。,保证钢筋和混凝土之间粘结力的措施,