混凝土结构材料物理力学性能

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1、南京理工大学泰州科技学院土木工程学院袁继峰混凝土结构设计原理ConcreteStructure2第二章混凝土结构材料物理力学性能主要内容：混凝土的物理力学性能钢筋的物理力学性能钢筋与混凝土的粘结钢筋的锚固和连接重点：混凝土的强度和变形性能钢筋的级别、强度和变形性能粘结破坏机理3§2.1混凝土的物理力学性能一、混凝土的组成结构普通混凝土是由水泥、石、砂、水按一定的配合比拌制，经过凝固硬化后做成的人工石材，是多相复合材料。微观结构：即水泥石结构，包括水泥凝胶、晶体骨架、未水化完的水泥颗粒和凝胶孔亚微观结构：即水泥砂浆结构宏观结构：即砂浆和粗骨料两组分体系★骨料的分布及骨料与

2、基相之间在界面的结合强度是影响混凝土强度的重要因素。在荷载的作用下，微裂缝的扩展对混凝土的力学性能有着极为重要的影响。4二、混凝土的强度立方体试件的抗压强度比较稳定，我国把立方体抗压强度作为评定混凝土强度等级的标准。1、混凝土立方体抗压强度fcu,k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。混凝土强度等级：边长150mm立方体标准试件，在标准条件下（20±3℃，≥90%湿度）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，用符号C表示，C30表示fcu,k=30N/mm25承压板试块1、混凝土立方体抗压强

3、度fcu,k二、混凝土的强度不涂润滑剂涂润滑剂强度大于压力试件裂缝发展扩张整个体系解体，丧失承载力另影响强度的因素还有：龄期、加载速率、试块尺寸等★我国规范采取的方法：不涂润滑剂摩擦力61、混凝土立方体抗压强度fcu,k二、混凝土的强度标准试块：150×150×150非标准试块：100×100×100换算系数1.05200×200×200换算系数0.95《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)规定的强度等级有：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80，共14该个等级表示混凝土Conc

4、rete立方体抗压强度7钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C20；当采用强度等级400MPa及以上的钢筋时混凝土强度等级不应低于C25；承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混凝土强度等级不应低于C30；预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40，且不应低于C30。《混凝土结构设计规范》规定：8对于同一混凝土，棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度。棱柱体抗压强度标准值和立方体抗压强度标准值的换算关系为二、混凝土的强度2、混凝土轴心抗压强度轴心抗压强度采用棱柱体试件测定，用符号fck表示，它比较接近实际构件中混凝土的受压情况。标准试块：150×150×300承压板试块9二、混

5、凝土的强度fck≈10二、混凝土的强度3、混凝土轴心抗拉强度直接受拉试验劈裂试验由于轴心受拉试验对中困难，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11强度种类符号混凝土强度等级C15C20C25C30C35轴心抗压强度fck10.013.416.720.123.4轴心抗拉强度ftk1.271.541.782.012.20混凝土强度等级C40C45C50C55C60C65C70C75C8026.829.632.435.538.541.544.547.450.22.392.512.642.742.852.932.993.053.1

6、1混凝土强度标准值（N/mm2）12①双向受拉，接近单轴抗拉强度；②一拉一压，加速了混凝土内部微裂缝的发展，抗拉、抗压强度均降低。③双向受压，混凝土的侧向变形受到约束，强度提高；实际结构中，混凝土很少处于单向受力状态。更多的是处于双向或三向受力状态。如剪力和扭矩作用下的构件、弯剪扭和压弯剪扭构件等。二、混凝土的强度4、复杂受力状态下混凝土的强度13当混凝土三向受压时，混凝土一向的抗压强度随另两向压应力的增加而增大，并且混凝土的极限压应变也大大增加。因为侧向压力约束了混凝土的横向变形，抑制了混凝土内部裂缝的出现和开展，使得混凝土的强度和延性均有明显提高在工程中常采用密排箍

7、筋柱、螺旋箍筋柱和钢管混凝土柱,其核芯区形成“约束混凝土”，可使构件承载力和延性得到明显提高。14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。15二、混凝土的强度5、混凝土的疲劳强度破坏重复荷载下的应力-应变曲线fcf321疲劳强度