项目一 认识混凝土结构2二、混凝土结构材料的力学性能n查资料：钢筋，混凝土的力学性能怎样？如何共同作用的？（一）钢 筋1、钢筋的品种(Reinforcement types)n热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋HPB235级、HRB335级、HRB400级、RRB400级HPBHot rolledPlainBarHRBHot rolledRolledBarRRBRolledRibbedBar屈服强度 fyk（标准值=钢材废品限值，保证率97.73%）HPB235级： fyk = 235 N/mm2HRB335级： fyk = 335 N/mm2HRB400级、RRB400级： fyk = 400 N/mm2（1）热轧钢筋2.1 钢 筋uHPB235级(级)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uHRB335级(级)和 HRB400级(级)钢筋强度较高，多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较大的 构件，也有用级钢筋作箍筋的为增强与混凝土的 粘结（Bond），外形制作成月牙肋或等高肋的变形 钢筋（Deformed Bar）。u级钢筋强度太高，不适宜作为钢筋混凝土构件中 的配筋，一般冷拉后作预应力筋u延伸率（Percentage of elongation）：d5=25、16、 14、10%，直径840。（2）钢丝 Wire：中强钢丝的强度为8001200MPa，高强钢丝 、钢绞线(Strand or Tendon)的为 1470 1860MPa；延伸率 d10=6%，d100=3.54%；钢丝的直径39mm；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 9.515.2 mm。中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。（3）冷加工钢筋 Cold working rebar：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。但经冷加工后，钢筋的延伸率降低 。近年来，冷加工钢筋的品种很多，应根据专门规程使用。（4）热处理钢筋 Heat treatment ：是将级钢筋通过加热、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。用于预应力混凝土结构。2、钢筋的力学性能o(N/mm2)比例极限屈服强度极限强度abc流幅de fyftoa弹性阶段cd强化阶段de 颈缩阶段a比例极限b屈服强度d极限强度有屈服点钢筋的应力应变曲线n钢筋除需有足够的强度外，还应具有一定的塑性变形能力，钢筋的塑性通常用伸长率 和冷弯性能两个指标来衡量。伸长率：用5或10来表示，反映钢筋在拉断前的变形能力，伸长率大的钢筋塑性性能好，反之塑性较差。冷弯性能：是将直径为d的钢筋绕直径为D的钢辊，弯成一定的角度而不发生断裂，就表示合格。冷弯性能也能反映钢筋的内在品质。n反映有屈服点钢筋物理力学性能的主要指标：屈服强度极限强度伸长率冷弯性能n反映无屈服点钢筋物理力学性能的主要指标： 极限强度伸长率冷弯性能2.1 钢筋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fy,m-3，具有97.73%的保证率，满足建筑结构设计统一标准材料强度标准值保证 率95%的要求。钢筋的强度标准值钢筋的冷加工n钢筋的冷拉：n钢筋的冷拔：n钢筋的冷轧：n冷加工的目的：改变钢材内部结构，提高钢材强度，节约钢筋。3、钢筋的选用n钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求：强度：选用强度高可节约钢材。塑性：有预兆，使用前检验屈服强度、极限抗拉强度、伸长率和冷弯性能。可焊性：焊接处不产生裂纹和过大的变形，冷拉钢筋先焊后拉。与混凝土的黏结力好：变形钢筋黏结好。钢材的常用直径n钢 丝：4、5、6、7、8、9(mm) n钢铰线：12(74)，15(75)(mm) n钢 筋： 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 30, 32、36、40、50mmn直径为为10mm的一级钢级钢 筋（二）混凝土的力学性能1、混凝土的立方抗压强度确定方法：用边长为150mm的标准立方体试件，在标准养护条件下（温度203，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fcu,k表示。n根据立方体抗压强度标准值fcu,k的大小，混凝土强度等级分C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80共14级。其中，C60 C80属高强混凝土。混凝土的强度等级2、混凝土的变形混凝土的变形有两类：一类是受力变形；另一类是体积变形，包括收缩、膨胀和温度变形。（1）混凝土在长期荷载作用下的变形徐变定义：混凝土在长期不变荷载作用下，应变随时间继续增长的现象，叫做混凝土的徐变。对结构构件的不利影响：增大混凝土构件的变形；在预应力混凝土构件中引起预应力损失等。n影响因素混凝土的徐变除与构件截面的应力大小和时间长短有关外，还与混凝土所处环境条件和混凝土的组成有关。养护条件越好，周围环境的湿度越大，构件加载前混凝土的强度愈高，水泥用量愈少，混凝土越密实，集料含量越大，集料刚度越大，则徐变越小。（2）混凝土的收缩n混凝土在空气中接硬过程中体积缩小的现象称为混凝土的收缩n收缩主要发生在初期,一般头两周可以完成收缩量的25%,一个月可以完成收缩量的50%.n混凝土的收缩对结构构件的影响是不利的：当构件受到约束时，混凝土的收缩就会使构件中产生收缩应力，收缩应力过大，就会使构件产生裂缝，以致影响结构的正常使用；在预应力混凝土构件中混凝土收缩将引起钢筋预应力值损失，等等。（三）钢筋和混凝土之间的黏结n粘结力的定义 若钢筋和混凝土有相对变形（滑移），就会在钢筋和混凝土交界面上产生沿钢筋轴线方向的相互作用力，这种力称为钢筋与混凝土的粘结力n粘结力的组成 化学胶结力：混凝土凝结时 ，由于水泥的水化作用在钢筋与混凝土接触面上产生的化学吸附作用力摩擦力：混凝土收缩后将钢筋紧紧 地握裹住而产生的力 机械咬合力：钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合作用而产生的力 钢筋端部的锚固力：采取锚固措施后所造成的机械锚固力 2 2、粘、粘结结强强度度n钢筋与混凝土的粘结 强度通常采用拔出试 验来测定。设拔出力 为F，则以粘结破坏 （钢筋拔出或混凝土 劈裂）时钢 筋与混凝 土截面上的最大平均 粘结应 力作为粘结强度 n n混凝土强度等级 n混凝土保护层厚度和钢筋净距 n钢筋外形特征 n横向配筋及受力情况 n锚固长度n浇筑位置3 3、影响粘、影响粘结结强强度的因素度的因素（1）混凝土的强度等级：钢筋的粘结强度均随混凝土的强度提高而提高。（2）保护层厚度和钢筋间距：适当提高保护层厚度，保证一定的钢筋间距，可提高混凝土对钢筋的握固力，提高黏结力。（3）横向钢筋限制了纵向裂缝的发展，可使粘结强度提高，因而在钢筋锚固区和搭接长度范围内，加强横向钢筋(则箍筋加密等)可提高混凝土的粘结强度。（4)钢筋端部的弯钩、弯折及附加锚固措施（如焊钢筋和焊钢板等）可以提高的锚固粘接能力。 (5)侧向压力约束粘接强度也有提高作用。保护层厚度横向钢筋及侧向压力锚锚固长长度n钢筋的锚固长度是指钢筋伸入支座的长度，目的是防止钢筋被拔出。锚锚固长长度n钢筋的锚固长度是指钢筋伸入支座的长度，目的是防止钢筋被拔出。钢筋连接n钢筋的定型尺寸：9m、12mn钢筋的连接方式：绑扎连接焊接连接机械连接n钢筋的间距和混凝土的保护层不能太小n优先采用小直径的变形钢筋，光面钢筋末端应设弯钩 n钢筋伸入支座应有足够的锚固长度 n钢筋不宜在混凝土的受拉区截断n在大直径钢筋的搭接和锚固区域内宜设置横向钢筋5、保证证可靠粘结结的构造措施思考n钢筋和混凝土之间的黏结力是如何产生的？如何保证二者之间有足够的黏结力？