0第一章+材料混凝土

第1章钢筋混凝土材料的物理力学性能1.2MechanicalPropertiesofConcrete(混凝土的物理力学性能)一、StrengthofConcrete(混凝土的强度)Concreteisacompoundofgravel,brokenrock,sandorotheraggregate,boundedtogetherbymeansofcementorothercementingmaterials.1.TheCubicCompressiveStrengthandGradeofConcrete(混凝土的立方体强度和混凝土强度等级)用边长为150mm的标准立方体试块在标准条件下养护28d后，以标准试验方法测得的破坏时的平均压应力为混凝土的立方体抗压强度。用表示。cuf1.2MechanicalPropertiesofConcrete郑州大学郑州大学第1章钢筋混凝土材料的物理力学性能标准测试方法1.标准尺寸：150mm×150mm×150mm2.养护条件：20℃±3℃，湿度≥95%；28d3.加荷方法：加荷速度0.15～0.25MPa/s，可垫橡胶板4.强度保证率：95%，f=-1.645按上述规定所测得的具有95%保证率的抗压强度称为混凝土的立方体抗压强度标准值。cu,kf影响因素：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，强度越高。郑州大学郑州大学1.2MechanicalPropertiesofConcrete第1章钢筋混凝土材料的物理力学性能端部约束：涂润滑油，强度降低。不涂润滑剂涂润滑剂郑州大学郑州大学1.2MechanicalPropertiesofConcrete用符号C（Concrete）表示，单位：N/mm2或用符号C（Concrete）表示，单位：N/mm2或Mpa。第1章钢筋混凝土材料的物理力学性能混凝土强度等级水利工程中的混凝土等级，按的大小划分为10级。C15、C20、C25、C30~C60。定义：以边长为150mm的立方体，在在温度为20±3℃、相对湿度不小于95%的条件下养护28天，用标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度标准值作为混凝土的强度等级。cu,kf郑州大学郑州大学1.2MechanicalPropertiesofConcrete第1章钢筋混凝土材料的物理力学性能6〞×12〞圆柱体：1.20（日本、美国等）6〞×6〞×12〞棱柱体：1.32（1〞=2.54cm）Table1.2ThecalculatingcoefficientoffcuwithdifferentsizeCubicsizeofside(mm)Thecalculatingcoefficient200×200×2001.05150×150×1501.00100×100×1000.95300×300×3001.15450×450×4501.36非标准试块强度换算系数：郑州大学郑州大学1.2MechanicalPropertiesofConcrete第1章钢筋混凝土材料的物理力学性能混凝土强度等级的选用素混凝土结构的受力部位，不宜低于C15；采用HRB400、RRB400级钢筋或承受重复荷载时，不应低于C20；预应力混凝土结构，不应低于C30；采用高强钢丝、钢绞线作预应力钢筋时，不宜低于C40。采用HRB335级钢筋时，不宜低于C20；钢筋混凝土结构，不应低于C15；郑州大学郑州大学1.2MechanicalPropertiesofConcrete第1章钢筋混凝土材料的物理力学性能2.Axially-compressedStrength(Prismcompressivestrength)ofConcretecf(混凝土的轴心抗压强度)试验目的：采用棱柱体试件，反映混凝土的实际工作状态。试件尺寸：我国取mm为标准试件。棱柱体高度的取值：①摆脱端部摩擦力的影响；②试件不致失稳。与的关系：150150300scfscuf郑州大学郑州大学1.2MechanicalPropertiesofConcrete第1章钢筋混凝土材料的物理力学性能0.880.760.67ccucufff混凝土构件强度与试块混凝土强度的修正系数棱柱体强度与立方体强度之比值郑州大学郑州大学1.2MechanicalPropertiesofConcrete第1章钢筋混凝土材料的物理力学性能3TensileStrengthofConcrete（轴心抗拉强度）直接受拉试验tf（Directpullingtest）郑州大学郑州大学1.2MechanicalPropertiesofConcrete劈裂试验（Splittingtest）st22Pfa第1章钢筋混凝土材料的物理力学性能郑州大学郑州大学1.2MechanicalPropertiesofConcretetcu2/32/30.880.260.23cufff与的关系：scuftsf第1章钢筋混凝土材料的物理力学性能4ConcreteStrengthunderBi-axialorTri-axialLoads（混凝土双向受力或三向受力的强度）Concretestrengthunderbi-axialloads（双轴应力状态）①双向受拉，接近单轴抗拉强度；②双向受压，混凝土的侧向变形受到约束，强度提高；③一拉一压，加速了混凝土内部微裂缝的发展，抗拉、抗压强度均降低。混凝土的三轴抗压强度1.2MechanicalPropertiesofConcrete郑州大学郑州大学第1章钢筋混凝土材料的物理力学性能cccrffConcretestrengthundertri-axialloads（三轴应力强度）试件侧向变形受到限制，其内部微裂缝的产生和发展受到阻碍，当侧压力增大时，轴向抗压强度也相应增大。混凝土的三轴抗压强度有侧向约束时的抗压强度无侧向约束时的单轴抗压强度侧压效应系数侧向约束压应力郑州大学郑州大学1.2MechanicalPropertiesofConcrete第1章钢筋混凝土材料的物理力学性能剪压或剪拉复合应力状态①随着拉应力的增大，混凝土的抗剪强度降低。②随着压应力的增大，混凝土的抗剪强度逐渐增大；当压应力超过某一数值后，抗剪强度随压应力增大而减小。混凝土的剪压复合强度郑州大学郑州大学1.2MechanicalPropertiesofConcrete1一次短期加载下混凝土受压的应力—应变曲线①当σ/≤0.3时，关系接近于直线；②当σ/=(0.3～0.8)时，关系偏离直线；③当σ/=(0.8～1.0)时，内部微裂缝进入非稳定发展阶段。混凝土的应力—应变曲线二、DeformationofConcrete(混凝土的变形)（ConstitutiveRelationshipofConcreteinCompressive）●Theascendingsegment:(上升段)郑州大学郑州大学1.2MechanicalPropertiesofConcrete第1章钢筋混凝土材料的物理力学性能scfscfscfcu0——峰值应变——极限压应变●Thedescendingsegment：(下降段)下降段须在刚性试验机上方能测试出来；下降段的承载力主要由裂缝滑移面上的摩擦咬合力提供。郑州大学郑州大学1.2MechanicalPropertiesofConcrete第1章钢筋混凝土材料的物理力学性能第1章钢筋混凝土材料的物理力学性能增设刚性元件的试验方法用千斤顶作为刚性元件的试验方法郑州大学郑州大学1.2MechanicalPropertiesofConcrete第1章钢筋混凝土材料的物理力学性能Somegeneralfeaturesofthestrain-stresscurveofconcreteincompression(混凝土应力-应变曲线的特点)①Thelowerthestrengthofconcrete,thehigheristhestrainofconcreteatthepointoffailure;②Thelengthofinitialrelativelylinearportionincreaseswiththeincreaseinthecompressivestrengthofconcrete;③Thereisanapparentreductioninductilitywithincreasedstrength；④Thestraincorrespondingtothepeakstressremainsnearlyconstantatthevalueofcf00.002郑州大学郑州大学1.2MechanicalPropertiesofConcrete第1章钢筋混凝土材料的物理力学性能Fortheascendingsegment：(aparabola抛物线)200)(2cfForthedescendingsegment：Adescendingstraightline（下降的直线）)1(15.010cfccf郑州大学郑州大学1.2MechanicalPropertiesofConcrete第1章钢筋混凝土材料的物理力学性能2、混凝土在重复荷载下的应力应变曲线（1）特点：随着加载卸载重复次数的增加，残余应变会逐渐减小，一般重复5～10次后，加载和卸载的应力应变曲线越来越闭合接近直线，此时砼就像弹性体一样工作。（2）疲劳破坏：当应力超过某一限值时，则经过多次循环，应力应变曲线成直线后，又能很快重新变弯且应变越来越大，试件很快就会破坏。这种破坏就称为砼的“疲劳破坏”。郑州大学郑州大学1.2MechanicalPropertiesofConcrete第1章钢筋混凝土材料的物理力学性能(1)Initialmodulusofelasticity(原点弹性模量)混凝土的变形模量3、ModulusofElasticityofConcrete(混凝土的弹性模量)0tancE过原点切线的斜率。ceccE原点弹性模量——也称之为混凝土的弹性模量。郑州大学郑州大学1.2MechanicalPropertiesofConcretece第1章钢筋混凝土材料的物理力学性能过某一点切线的斜率。(2)Deformationmodulus(i.e.Secantmodulus)(割线模量)某一点与原点连线的斜率。'1tancE'cccccecpE(3)Tangentmodulusofelasticity(切线模量)''tancE''cccdEd郑州大学郑州大学1.2MechanicalPropertiesofConcrete加荷至基准应力为0.5MPa的初始荷载值F0，保持恒载60s并在以后的30s内记录每测点的变形读数ε0。应立即连续均匀地加荷至应力为轴心抗压强度fc的1/3的荷载值Fa，保持恒载60s并在以后的30s内记录每一测点的变形读数。重复加载卸载4次，应力应变曲线渐趋稳定并接近为一直线，该直线的正切即为弹性模量。第1章钢筋混凝土材料的物理力学性能'ccecccccEEEcececcecp弹性系数（4）试验室测取弹模的方法tan郑州大学郑州大学1.2MechanicalPropertiesofConcrete水工：0.4第1章钢筋混凝土材料的物理力学性能L——测量标距；Δn——最后一次从F0加荷至Fa时试件两侧变形的平均值：εa——Fa时试件两侧变形的平均值；ε0——F0时试件两侧变形的平均值。郑州大学郑州大学1.2MechanicalPropertiesofConcretenLAFFEac0式中：Fa——应力为1/3fc时的荷载值；F0——应力为0.5MPa时的初始荷载值；A——试件承压面积；0an第1章钢筋混凝土材料的物理力学性能（5）经验公式混凝土弹性模量与立方体抗压强度之间的关系：52