1、第一章第一章 混凝土结构用材料的性能混凝土结构用材料的性能第一章 混凝土结构用材料的性能1.1 钢筋1.1 钢 筋 Steel Reinforcement一、钢筋的品种 热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋D公称直径 A3 股钢绞线量测尺寸钢绞线图 2-1 常用钢筋形式刻痕钢丝螺旋肋钢丝第一章 混凝土结构用材料的性能1.1 钢筋热轧钢筋热轧钢筋 Hot Rolled Steel Reinforcing BarHPB235级、HRB335级、HRB400级、RRB400级HPBHot rolledPlainBarHRBHot rolledRolledBarRRBRolledRib
2、bedBar屈服强度屈服强度 fyk（标准值标准值=钢材废品限值，保证率钢材废品限值，保证率9 97.73%）HPB235级：fyk=235 N/mm2HRB335级：fyk=335 N/mm2HRB400级、RRB400级：fyk=400 N/mm2第一章 混凝土结构用材料的性能1.1 钢筋 HPB235级(级)钢筋钢筋多为光面钢筋（多为光面钢筋（Plain Bar），），多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋。多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋。HRB335级(级)和 HRB400级(级)钢筋钢筋强度较高，强度较高，多多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较大的构件，作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较
3、大的构件，也有用也有用级钢筋作箍筋的级钢筋作箍筋的为增强与混凝土的粘结为增强与混凝土的粘结（Bond），外形制作成月牙肋或等高肋的变形钢筋），外形制作成月牙肋或等高肋的变形钢筋（Deformed Bar）。级钢筋级钢筋强度太高，不适宜作为钢筋混凝土构件中的强度太高，不适宜作为钢筋混凝土构件中的配筋，配筋，一般冷拉后作预应力筋。一般冷拉后作预应力筋。延伸率延伸率d d5 5=25、16、14、10%，直径直径840。第一章 混凝土结构用材料的性能1.1 钢筋钢丝钢丝，中强钢丝的强度为中强钢丝的强度为8001200MPa，高强钢丝、钢绞线，高强钢丝、钢绞线的为的为 1470 1860MPa；延伸率
4、延伸率d10=6%，d100=3.54%；钢丝的；钢丝的直径直径39mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三种，另有二股、；外形有光面、刻痕和螺旋肋三种，另有二股、三股和七股钢绞线，外接圆直径三股和七股钢绞线，外接圆直径9.515.2 mm。中高强钢丝和。中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。钢绞线均用于预应力混凝土结构。冷加工钢筋冷加工钢筋是由热轧钢筋和盘条经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭加是由热轧钢筋和盘条经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭加工后而成。冷加工的目的是为了提高钢筋的强度，节约钢材。工后而成。冷加工的目的是为了提高钢筋的强度，节约钢材。但经冷加工后，钢筋的延伸率降低。但经冷加工后，钢筋的延伸率降低。
5、近年来，冷加工钢筋的品近年来，冷加工钢筋的品种很多，应根据专门规程使用。种很多，应根据专门规程使用。热处理钢筋热处理钢筋是将是将级钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处级钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处理，使强度得到较大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于预理，使强度得到较大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于预应力混凝土结构。应力混凝土结构。s se e第一章 混凝土结构用材料的性能1.1 钢筋二、钢筋的应力二、钢筋的应力-应变关系应变关系 有明显屈服点的钢筋有明显屈服点的钢筋 Steel bar with yield pointa为比例极限proportional limit s=Eseaa
6、为弹性极限elastic limitade为强化段strain hardening stagebb为屈服上限upper yield strengthc为屈服下限，即屈服强度 fylower yield strengthcdcd为屈服台阶yield plateauefue为极限抗拉强度 fu ultimate tensile strengthfyf第一章 混凝土结构用材料的性能1.1 钢筋几个指标：几个指标：屈服强度屈服强度yield strength：是钢筋强度的设计依据是钢筋强度的设计依据，因为钢筋屈服，因为钢筋屈服后将很大的塑性变形，且卸载时这部分变形后将很大的塑性变形，且卸载时这部分变形
7、不可恢复不可恢复，这会使钢，这会使钢筋混凝土构件产生很大的变形和不可闭合的裂缝。屈服上限与加筋混凝土构件产生很大的变形和不可闭合的裂缝。屈服上限与加载速度有关，不太稳定，一般取屈服下限作为屈服强度。载速度有关，不太稳定，一般取屈服下限作为屈服强度。延延 伸伸 率率elongation rate：钢筋拉断时的应变，是反映钢筋塑性：钢筋拉断时的应变，是反映钢筋塑性性能的指标。延伸率大的钢筋，在拉断前有足够预兆，延性较好。性能的指标。延伸率大的钢筋，在拉断前有足够预兆，延性较好。0010or 5lll d屈屈 强强 比比反映钢筋的强度储备，反映钢筋的强度储备，fy/fu=0.60.7。se残余变形e
8、r弹性变形ee均匀延伸率均匀延伸率d dgt对应最大应力时应变，对应最大应力时应变，包括了残余应变和弹性应变，反映包括了残余应变和弹性应变，反映了钢筋真实的变形能力了钢筋真实的变形能力(2.5%)第一章 混凝土结构用材料的性能1.1 钢筋有明显屈服点钢筋的应力-应变关系一般可采用双线性的理想弹塑性关系yyysfEeeseees fy ey1Es钢筋的弹性模量(N/mm2)种 类EsHPB235 级钢筋2.1105HRB335 级钢筋、HRB400 级钢筋、RRB400 级钢筋、热处理钢筋2.0105消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝2.05105钢绞线1.95105第一章 混凝土结构用材料的性
9、能1.1 钢筋无明显屈服点的钢筋无明显屈服点的钢筋Steel bar without yield pointa0.2%s0.2 fua点：比例极限，约为点：比例极限，约为0.65fua点前：应力点前：应力-应变关系为线弹性应变关系为线弹性a点后：应力点后：应力-应变关系为非线性，应变关系为非线性，有一定塑性变形，且没有明显的屈有一定塑性变形，且没有明显的屈服点服点强度设计指标强度设计指标条件屈服点条件屈服点残余应变为残余应变为0.2%所对应的应力所对应的应力规范规范取取s s0.2=0.85 fu第一章 混凝土结构用材料的性能1.1 钢筋三、钢筋的强度标准值三、钢筋的强度标准值(Charact
10、eristic or Standard Strength)按冶金钢材质量控制标准，钢筋的强度标准值是取其出厂时按冶金钢材质量控制标准，钢筋的强度标准值是取其出厂时的废品限值，其数值相当于的废品限值，其数值相当于fy,m-2-2s s，具有，具有97.73%的保证率，满的保证率，满足足建筑结构设计统一标准建筑结构设计统一标准材料强度标准值保证率材料强度标准值保证率95%的要求。的要求。普通钢筋强度标准值（N/mm2）种 类符号fykHPB235(Q235)235HRB335(20MnSi)335热轧钢筋HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi)RRB400(20MnSi)40
11、0第一章 混凝土结构用材料的性能1.1 钢筋预应力钢筋强度标准值（N/mm2）种 类fptk消除应力钢丝螺旋肋钢丝491470157016701770刻痕钢丝5、714701570二股d=10.0d=12.01720三股d=10.8d=12.91720钢绞线七股d=9.5d=11.1d=12.7d=15.21860186018601860，1820，1720热处理钢筋40Si2Mn(d=6)48Si2Mn(d=8.2)45Si2Cr(d=10)14701、钢绞线直径 d 系指钢绞线外接圆直径2、各种直径、钢丝、钢绞线的截面积见附录第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土1.2 1.2 混凝
12、土混凝土一、一、混凝土的强度混凝土的强度1、混凝土强度等级、混凝土强度等级混凝土结构中，混凝土结构中，主要是利用它的主要是利用它的抗压强度抗压强度。因此抗压强度是混。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。凝土力学性能中最主要和最基本的指标。混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的混凝土强度等级混凝土强度等级：边长：边长150mm立方体标准试件，在标准条件下立方体标准试件，在标准条件下（203，90%湿度）养护湿度）养护28天，用标准试验方法（加载速天，用标准试验方法（加载速度度0.150.3N/mm2/sec，两端不涂润滑剂）测得的，两端不涂润滑剂
13、）测得的具有具有95%保证保证率率的立方体抗压强度，用符号的立方体抗压强度，用符号C表示，表示，C30表示表示fcu,k=30N/mm2 规范规范根据强度范围，根据强度范围，从从C15C80共划分为共划分为14个强度等级个强度等级，级差为级差为5N/mm2。与原。与原规范规范GBJ10-89相比，混凝土强度等级相比，混凝土强度等级范围由范围由C60提高到提高到C80，C50以上为以上为高强混凝土高强混凝土，有关指标和计，有关指标和计算公式在算公式在C50与原与原规范规范GBJ10-89衔接。衔接。试验录像试验录像第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土100mm立方体强度与标准立方体强度之
14、间的换算关系立方体强度与标准立方体强度之间的换算关系20021001150cucucufff小于小于C50的混凝土，修正系数的混凝土，修正系数 1 1 =0.95，2=1.05。随混凝土强度随混凝土强度的提高，修正系数的提高，修正系数m m 值有所降低。当值有所降低。当f fcucu100100=100N/mm=100N/mm2 2时，换算系时，换算系数数m m 约为约为0.90.9美国、日本、加拿大等国家，采用圆柱体（直径美国、日本、加拿大等国家，采用圆柱体（直径150mm，高，高300 mm）标准试件测定的抗压强度来划分强度等级，符号记为）标准试件测定的抗压强度来划分强度等级，符号记为 f
15、c。圆柱体强度与我国标准立方体抗压强度的换算关系为，圆柱体强度与我国标准立方体抗压强度的换算关系为，cucff)83.079.0(立方体和圆柱体抗压试验都不能代表混凝土在实际构件中的受力立方体和圆柱体抗压试验都不能代表混凝土在实际构件中的受力状态，只是用来在同一标准条件下比较混凝土强度水平和品质的状态，只是用来在同一标准条件下比较混凝土强度水平和品质的标准（制作、测试方便）。标准（制作、测试方便）。第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土立方体抗压强度标准值与平均值的关系立方体抗压强度标准值与平均值的关系ffkcufs645.1,我国规范确定混凝土强度等级共分为我国规范确定混凝土强度等级共
16、分为14级：级：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80 混凝土强度等级是根据混凝土立方抗压强度标准混凝土强度等级是根据混凝土立方抗压强度标准值确定值确定第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土2、轴心抗压强度、轴心抗压强度 轴心抗压强度采用棱柱体试件测定，用符号轴心抗压强度采用棱柱体试件测定，用符号fc表示，它比较表示，它比较接近实际构件中混凝土的受压情况。棱柱体试件高宽比一般为接近实际构件中混凝土的受压情况。棱柱体试件高宽比一般为h/b=34，我国通常取，我国通常取150mm150mm450mm的棱柱体试件，的棱柱体试
17、件，也常用也常用100100300试件。试件。对于同一混凝土，对于同一混凝土，棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度。棱柱。棱柱体抗压强度和立方体抗压强度的换算关系为，体抗压强度和立方体抗压强度的换算关系为，cucccff2188.0其中：其中：0.88修正系数修正系数 c1 为棱柱体强度与立方强度比值，为棱柱体强度与立方强度比值，对小于对小于C50级的混凝级的混凝土取土取c1=0.76,C80取取c1=0.82其间按线性插值其间按线性插值 c2 为混凝土的脆性系数为混凝土的脆性系数，对小于对小于C40级的混凝土取级的混凝土取c2=1.0，C80取取c2=0.87其间
18、按线性插值其间按线性插值试验录像试验录像第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土3、轴心抗拉强度、轴心抗拉强度也是其基本力学性能，用符号也是其基本力学性能，用符号 ft 表示。混凝土构件开裂、裂缝、表示。混凝土构件开裂、裂缝、变形，以及受剪、受扭、受冲切等的承载力均与抗拉强度有关。变形，以及受剪、受扭、受冲切等的承载力均与抗拉强度有关。500 150 15010016轴心受拉试验0102030405060708090100123456 ft fcuGBJ10-89 规范轴心受拉强度与立方体强度间的换算关系55.0395.0cutff 3/226.0cutff 试验录像试验录像第一章 钢筋和
19、混凝土的材料性能1.2 混凝土劈拉试验PaP拉压压由于轴心受拉试验对中困难，也常常采用立方体或圆柱体劈拉由于轴心受拉试验对中困难，也常常采用立方体或圆柱体劈拉试验测定混凝土的抗拉强度试验测定混凝土的抗拉强度2,2aPsts45.055.02645.11395.088.0dcukctkff第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土4、混凝土强度的标准值、混凝土强度的标准值规范规范规定材料强度的标准值规定材料强度的标准值 fk 应具有不小于应具有不小于95%的保证率的保证率)645.11(dmkff立方体强度标准值即为混凝土强度等级立方体强度标准值即为混凝土强度等级fcu。规范规范在确定混在确定
20、混凝土轴心抗压强度和轴心抗拉强度标准值时，假定它们的变异凝土轴心抗压强度和轴心抗拉强度标准值时，假定它们的变异系数与立方体强度的变异系数相同，利用与立方体强度平均值系数与立方体强度的变异系数相同，利用与立方体强度平均值的换算关系，便可按上式计算得到。的换算关系，便可按上式计算得到。同时，同时，规范规范考虑到试件与实际结构的差异以及高强混凝土考虑到试件与实际结构的差异以及高强混凝土的脆性特征，对轴心抗压强度和轴心抗拉强度，还采用了以下的脆性特征，对轴心抗压强度和轴心抗拉强度，还采用了以下两个两个折减系数折减系数：结构中混凝土强度与混凝土试件强度的比值，结构中混凝土强度与混凝土试件强度的比值，取取
21、0.88；脆性折减系数，对脆性折减系数，对C40取取1.0，对，对C80取取0.87，中间按，中间按线性规律变化。线性规律变化。第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土混凝土强度标准值（N/mm2）混混 凝凝 土土 强强 度度 等等 级级强度种类强度种类符号符号C15C20C25C30C35轴心抗压强度轴心抗压强度fck10.013.416.720.123.4轴心抗拉强度轴心抗拉强度ftk1.271.541.782.012.20混混 凝凝 土土 强强 度度 等等 级级C40C45C50C55C60C65C70C75C8026.829.632.435.538.541.544.547.450.
22、22.402.512.652.742.852.933.003.053.10例例 fcu=30MPa,d d=0.12,fcu,m=fcu/(1-1.645d d)fc,m=0.76fcu,m fc,k=fc,m(1-1.645d d)0.881.0 =0.76fcu0.88 1.0=20.06MPa第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土二、混凝土破坏机理二、混凝土破坏机理fc fcu?不涂润滑剂涂润滑剂 xd 当 x时，y0，0ddxy x0，0y 1第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土根据以上条件，过镇海提出的应力根据以上条件，过镇海提出的应力-应变全曲线表达式应变全曲线表达式
23、1 )1(1 )2()23()(232xxxxxxaxaaxxyca=Ec/E0，Ec为初始弹性模量；为初始弹性模量；E0为峰值点时的割线模量，为峰值点时的割线模量，为满足条件为满足条件和和，一般，一般应有应有1.5a3；c 为下降段为下降段参数参数00.0020.0040.0060.0080.01204060s(MPa)eC20C40C60C80第一章 钢筋和混凝土的材料性能规范规范应力应力-应变关系应变关系上升段：)1(1 0ncccfees0ee下降段：ccfsueee066010)50(0033.010)50(5.0002.0)50(6012cuucucufffnee规范混凝土应力-应
24、变曲线参数fcuC50C60C70C80n21.831.671.5e00.0020.002050.00210.00215eu0.00330.00320.00310.0031.2 混凝土00.0010.0020.0030.00410203040506070C80C60C40C20se第一章 钢筋和混凝土的材料性能2 2、混凝土的弹性模量、混凝土的弹性模量 Elastic ModulusseEc=tan 原点切线模量原点切线模量Elastic Modulus0sesddEcseEc=tan 割线模量割线模量Secant ModulusescEseEc=tan 切线模量切线模量Tangent Mod
25、ulusesddEc 弹性系数弹性系数n n (coefficient of elasticity)随应力增大而减小随应力增大而减小n n =10.51.2 混凝土eeelcEcEn第一章 钢筋和混凝土的材料性能弹性模量测定方法se0.5fc510 次)N/mm(7.342.21025cucfE1.2 混凝土第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土4 4、混凝土受拉应力、混凝土受拉应力-应变关系应变关系se ftet0ctctcttEfEfEf25.00e第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土四、复杂应力下混凝土的受力性能双轴应力状态双轴应力状态 Biaxial Stress Sta
26、te实际结构中，混凝土很少处于单向受力状态。更多的是处于实际结构中，混凝土很少处于单向受力状态。更多的是处于双双向向或或三向三向受力状态。如剪力和扭矩作用下的构件、弯剪扭和压受力状态。如剪力和扭矩作用下的构件、弯剪扭和压弯剪扭构件、混凝土拱坝、核电站安全壳等。弯剪扭构件、混凝土拱坝、核电站安全壳等。双向受压强度大于单向受双向受压强度大于单向受压强度，最大受压强度发压强度，最大受压强度发生在两个压应力之比为生在两个压应力之比为0.3 0.6之间，约为之间，约为(1.251.60)fc。双轴受压。双轴受压状态下混凝土的应力状态下混凝土的应力-应变应变关系与单轴受压曲线相似，关系与单轴受压曲线相似，
27、但峰值应变均超过单轴受但峰值应变均超过单轴受压时的峰值应变。压时的峰值应变。第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土在一轴受压一轴受拉状态在一轴受压一轴受拉状态下，任意应力比情况下均下，任意应力比情况下均不超过其相应单轴强度。不超过其相应单轴强度。并且抗压强度或抗拉强度并且抗压强度或抗拉强度均随另一方向拉应力或压均随另一方向拉应力或压应力的增加而减小。应力的增加而减小。四、复杂应力下混凝土的受力性能双轴应力状态双轴应力状态 Biaxial Stress State实际结构中，混凝土很少处于单向受力状态。更多的是处于实际结构中，混凝土很少处于单向受力状态。更多的是处于双双向向或或三向三向受力
28、状态。如剪力和扭矩作用下的构件、弯剪扭和压受力状态。如剪力和扭矩作用下的构件、弯剪扭和压弯剪扭构件、混凝土拱坝、核电站安全壳等。弯剪扭构件、混凝土拱坝、核电站安全壳等。第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土在一轴受压一轴受拉状态在一轴受压一轴受拉状态下，任意应力比情况下均下，任意应力比情况下均不超过其相应单轴强度。不超过其相应单轴强度。并且抗压强度或抗拉强度并且抗压强度或抗拉强度均随另一方向拉应力或压均随另一方向拉应力或压应力的增加而减小。应力的增加而减小。四、复杂应力下混凝土的受力性能双轴应力状态双轴应力状态 Biaxial Stress State实际结构中，混凝土很少处于单向受力状
29、态。更多的是处于实际结构中，混凝土很少处于单向受力状态。更多的是处于双双向向或或三向三向受力状态。如剪力和扭矩作用下的构件、弯剪扭和压受力状态。如剪力和扭矩作用下的构件、弯剪扭和压弯剪扭构件、混凝土拱坝、核电站安全壳等。弯剪扭构件、混凝土拱坝、核电站安全壳等。试验录像试验录像第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土构件受剪或受扭时常遇到剪应力构件受剪或受扭时常遇到剪应力t t 和正应力和正应力s s 共同作用下的共同作用下的复合受力情况。复合受力情况。混凝土的抗剪强度：随混凝土的抗剪强度：随拉拉应力增大而减小应力增大而减小 随随压压应力增大而增大应力增大而增大当压应力在当压应力在0.6fc
30、左右时，抗剪强度达到最大，左右时，抗剪强度达到最大，压应力继续增大，则由于内裂缝发展明显，抗剪强度将随压应压应力继续增大，则由于内裂缝发展明显，抗剪强度将随压应力的增大而减小。力的增大而减小。第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土三轴应力状态三轴应力状态 Triaxial Stress State三轴应力状态有多种组合，实际工程遇到较多的螺旋箍筋柱和三轴应力状态有多种组合，实际工程遇到较多的螺旋箍筋柱和钢管混凝土柱中的混凝土为三向受压状态。三向受压试验一般钢管混凝土柱中的混凝土为三向受压状态。三向受压试验一般采用圆柱体在等侧压条件进行。采用圆柱体在等侧压条件进行。214sccff局部抗压
31、强度局部抗压强度 Local Bearing Strength第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土clbcclfAAff第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土五、混凝土的收缩和徐变五、混凝土的收缩和徐变Shrinkage and Creep1、混凝土的收缩、混凝土的收缩 Shrinkage 混凝土在空气中硬化时体积会缩小，这种现象称为混凝土混凝土在空气中硬化时体积会缩小，这种现象称为混凝土的收缩。的收缩。收缩是混凝土在不受外力情况下体积变化产生的变形。收缩是混凝土在不受外力情况下体积变化产生的变形。当这种自发的变形受到外部（支座）或内部（钢筋）的约当这种自发的变形受到外部（支座）
32、或内部（钢筋）的约束时束时，将使混凝土中产生拉应力，甚至引起混凝土的开裂。将使混凝土中产生拉应力，甚至引起混凝土的开裂。混凝土收缩会使预应力混凝土构件产生预应力损失。混凝土收缩会使预应力混凝土构件产生预应力损失。某些某些对跨度比较敏感的超静定结构对跨度比较敏感的超静定结构（如拱结构），收缩也（如拱结构），收缩也会引起不利的内力。会引起不利的内力。墙板干燥收缩裂缝与边框架的变形第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土混凝土的收缩是随时间而增长的变形，混凝土的收缩是随时间而增长的变形，早期收缩变形发展较早期收缩变形发展较快，两周可完成全部收缩的快，两周可完成全部收缩的25%，一个月可完成，一个
33、月可完成50%，以后，以后变形发展逐渐减慢，整个收缩过程可延续两年以上。变形发展逐渐减慢，整个收缩过程可延续两年以上。一般情况下，最终收缩应变值约为一般情况下，最终收缩应变值约为(25)10-4 混凝土开裂应变为混凝土开裂应变为(0.52.7)10-414d 28dtesh(25)10-425%50%第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土影响因素影响因素 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。护条件等许
34、多因素有关。水泥用量多、水灰比越大，收缩越大。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。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。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。小尺寸构件收缩大，大尺寸构件收缩小。高强混凝土收缩大。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。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在实际工程中，要采取一定措施减小收缩应力的不利影响响施工缝。施工缝。第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土2、混凝土的徐变 Creep
35、 混凝土在荷载的长期作用下，其变形随时间而不断增长的现混凝土在荷载的长期作用下，其变形随时间而不断增长的现象称为徐变。象称为徐变。徐变会使结构（构件）的（挠度）变形增大，引起预应力损徐变会使结构（构件）的（挠度）变形增大，引起预应力损失，在长期高应力作用下，甚至会导致破坏。失，在长期高应力作用下，甚至会导致破坏。不过，徐变有利于结构构件产生内（应）力重分布，降低结不过，徐变有利于结构构件产生内（应）力重分布，降低结构的受力（如支座不均匀沉降），减小大体积混凝土内的温度构的受力（如支座不均匀沉降），减小大体积混凝土内的温度应力，受拉徐变可延缓收缩裂缝的出现。应力，受拉徐变可延缓收缩裂缝的出现。与
36、混凝土的收缩一样，徐变也与时间有关。因此，在测定与混凝土的收缩一样，徐变也与时间有关。因此，在测定混凝土的徐变时，应同批浇筑同样尺寸不受荷的试件，在同样混凝土的徐变时，应同批浇筑同样尺寸不受荷的试件，在同样环境下同时量测混凝土的收缩变形，从徐变试件的变形中扣除环境下同时量测混凝土的收缩变形，从徐变试件的变形中扣除对比的收缩试件的变形，才可得到徐变变形。对比的收缩试件的变形，才可得到徐变变形。第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土在应力（在应力（0.5fc）作用瞬间，首先产生瞬时）作用瞬间，首先产生瞬时弹性应变弹性应变e eel（=s si/Ec(t0)，t0加荷时的龄期）。加荷时的龄期）
37、。随荷载作用时间的延续，变形不断增长，前随荷载作用时间的延续，变形不断增长，前4个月徐变增长较个月徐变增长较快，快，6个月可达最终徐变的（个月可达最终徐变的（7080）%，以后增长逐渐缓慢，以后增长逐渐缓慢，23年后趋于稳定。年后趋于稳定。t0eeleeleshecreeleelecret第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土记记(t-t0)时间后的总应变为时间后的总应变为e e c(t,t0)，此时混凝土的收缩应变为，此时混凝土的收缩应变为e esh(t，t0)，则徐变为，则徐变为，e ecr(t,t0)=e ec(t,t0)-e e c(t0)-e esh(t,t0)=e ec(t,
38、t0)-e eel-e esh(t,t0)t0eeleeleshecreeleelecret第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土如在时间如在时间t 卸载，则会产生卸载，则会产生瞬时弹性恢复应变瞬时弹性恢复应变e eel。由于混凝土。由于混凝土弹性模量随时间增大，故弹性恢复应变弹性模量随时间增大，故弹性恢复应变e eel小于加载时的瞬时弹小于加载时的瞬时弹性应变性应变 e eel。再经过一段时间后，还有一部分应变。再经过一段时间后，还有一部分应变e eel可以恢复，可以恢复，称为称为弹性后效弹性后效或徐变恢复，但仍有不可恢复的残留永久应变或徐变恢复，但仍有不可恢复的残留永久应变e ecr
39、t0eeleeleshecreeleelecret第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土徐变系数徐变系数j(t，t0)Creep Coefficientelcrtttteej),(),(00当初始应力小于当初始应力小于0.5fc时，徐变在时，徐变在2年以后可趋于稳定，最终的年以后可趋于稳定，最终的徐变系数徐变系数j j=24。影响因素影响因素内在因素内在因素是混凝土的组成和配比。骨料是混凝土的组成和配比。骨料(aggregate)的刚度（弹的刚度（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。也越小。环境影响环境影响
40、包括养护和使用条件。受荷前养护包括养护和使用条件。受荷前养护(curing)的温湿度越的温湿度越高，水泥水化作用月充分，徐变就越小。采用蒸汽养护可使徐高，水泥水化作用月充分，徐变就越小。采用蒸汽养护可使徐变减少（变减少（2035）%。受荷后构件所处的环境温度越高，相对湿。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。度越小，徐变就越大。第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土应力条件应力条件是指初应力是指初应力(initial stress)水平水平s si/fc和加荷时混凝土的龄和加荷时混凝土的龄期期t0，它们影响徐变的非常主要的因素。当初始应力水平，它们影响徐变的非常主要的因
41、素。当初始应力水平s si/fc 0.5时，徐变值与初应力基本上成正比，也即（最终）时，徐变值与初应力基本上成正比，也即（最终）徐变系数徐变系数j j=e ecr/e eel=Ece ecr/s si=常数常数，这种徐变称为，这种徐变称为线性徐变线性徐变。当初应力当初应力s si 在在(0.50.8)fc 范围时，徐变最终虽仍收敛，但最终范围时，徐变最终虽仍收敛，但最终徐变与初应力徐变与初应力s si不成比例，也即徐变系数不成比例，也即徐变系数j j 随随s si的增大而增大，的增大而增大，这种徐变称为这种徐变称为非线性徐变非线性徐变。当初应力。当初应力s si 0.8fc 时，混凝土内部微时
42、，混凝土内部微裂缝的发展已处于不稳定的状态，徐变的发展将不收敛，最终导裂缝的发展已处于不稳定的状态，徐变的发展将不收敛，最终导致混凝土的破坏。因此将致混凝土的破坏。因此将0.8fc作为混凝土的作为混凝土的长期抗压强度长期抗压强度。高强混凝土高强混凝土的密实性好，在相同的的密实性好，在相同的s s/fc比值下，徐变比普通混比值下，徐变比普通混凝土小得多。但由于高强混凝土承受较高的应力值，初始变形较凝土小得多。但由于高强混凝土承受较高的应力值，初始变形较大，故两者总变形接近。此外，高强混凝土线性徐变的范围可达大，故两者总变形接近。此外，高强混凝土线性徐变的范围可达0.65fc，长期强度约为，长期强
43、度约为0.85fc，也比普通混凝土大一些。，也比普通混凝土大一些。第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土1.2.3 混凝土的选用混凝土的选用建筑工程钢筋混凝土构件：建筑工程钢筋混凝土构件：普通钢筋混凝土不低于普通钢筋混凝土不低于C15；HRB335（II级）钢筋以上，混凝土不低于级）钢筋以上，混凝土不低于C20；HRB400（IV级）以上钢筋，混凝土不低于级）以上钢筋，混凝土不低于C40；预应力混凝土不低于预应力混凝土不低于C30；钢绞线、钢丝、热处理钢筋预应力混凝土不低于钢绞线、钢丝、热处理钢筋预应
44、力混凝土不低于C40。公路桥涵工程钢筋混凝土构件：公路桥涵工程钢筋混凝土构件：钢筋混凝土构件不低于钢筋混凝土构件不低于C25；预应力混凝土构件不低于预应力混凝土构件不低于C40；严寒地区、海水环境混凝土不低于严寒地区、海水环境混凝土不低于C30；具有腐蚀的环境混凝土不低于具有腐蚀的环境混凝土不低于C35。第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土1.3 钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结粘结力的定义粘结力的定义当钢筋和混凝土产生相对位移时，钢筋和混凝土之间将产生沿钢当钢筋和混凝土产生相对位移时，钢筋和混凝土之间将产生沿钢筋轴线方向的相互作用。筋轴线方向的相互作用。粘结力的作用粘结力的作用减
45、少混凝土裂缝宽度减少混凝土裂缝宽度第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土钢筋混凝土轴心受拉构件裂缝出现前的应力分布钢筋混凝土轴心受拉构件裂缝出现前的应力分布第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土裂缝出现前裂缝出现前开裂以后开裂以后钢筋混凝土梁中钢筋混凝土梁中s,c c 和和的分布的分布钢筋在支座中的锚固长度钢筋在支座中的锚固长度第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土1.3 钢筋与混凝土的粘结钢筋与混凝土的粘结粘结力的组成粘结力的组成1 化学胶结力化学胶结力2 摩擦力摩擦力3 机械咬合力机械咬合力4 锚固力锚固力第一章 钢筋和混凝土的材料性能1.2 混凝土钢筋粘结力的主要组成钢筋粘结力的主要组成光面钢筋与混凝土之间的粘结力主要由化学胶结力和摩擦力；光面钢筋与混凝土之间的粘结力主要由化学胶结力和摩擦力；变形钢筋与混凝土之间的粘结力主要由机械咬合力组成变形钢筋与混凝土之间的粘结力主要由机械咬合力组成影响粘结强度的因素影响粘结强度的因素1 混凝土强度（劈裂抗拉强度）混凝土强度（劈裂抗拉强度）2 混凝土保护层厚度混凝土保护层厚度3 横向钢筋的影响横向钢筋的影响
