东南大学混凝土课件

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1、混凝土结构及砌体结构东南大学成贤学院第2章钢筋砼材料的物理性能和力学性能12.1砼砼的物理力学性能主要包括:(1)强度;(2)变形性能;(3)收缩、膨胀和温度变形;(4)其它(炭化、防渗、防冻、耐热、耐磨等)。2.1.1砼强度1)砼立方体抗压强度2用砼立方体试件测得的抗压强度,是衡量砼强度的主要指标。(1)影响因素①试块尺寸。②制作和养护方法。③龄期。④试验方法:表面状态,加荷速度。图2-1所示为砼立方体受压破坏特征。(2)砼强度等级——砼立方体抗压强度标准值。3①砼立方体抗压强度标准值:按照标准方法制作养护的边长为150mm的立方

2、体试件在28d龄期,用标准试验方法测得的具有95﹪保证率的抗压强度。②表示方法:用符号C和立方体抗压强度标准值表示,例C20—20N/mm2。③分级:14级(C15,C20,C25……C75,C80)。④注意几个问题:4当采用边长为100mm或200mm的立方体测得的立方体强度时,应乘以换算系数0.95或1.05。砼强度等级是立方体抗压强度的标准值确定的,它与立方体抗压强度平均值不同。2)砼轴心抗压强度(棱柱体抗压强度)用棱柱体试件测得的抗压强度。(1)主要影响因素随试件高宽比增大,棱柱体强度降低。试件高宽比不宜太小,也不宜太大。标

3、准试件为150×150×300mm。5(2)轴心抗压强度与立方体抗压强度的关系实验结果实际构件的修正3)砼轴心抗拉强度(1)试验方法①直接拉伸②间接拉伸—劈裂试验(图2-2)6按弹性理论计算③弯曲拉伸(2)与的关系试验结果结构中砼轴心抗拉强度即74)复合应力状态下的砼强度(1)双向应力状态①双向受压(图2-3)一向抗压强度随另一向压应力的增加而增加。当时,抗压强度提高25%,当时,抗压强度提高16%。②双向受拉双向受拉强度与单向受拉强度基本相同。③一向受拉、一向受压抗压强度随着另一向拉应力增大而降低,且大致为线性关系。8④压剪应力状

4、态(图2-4)A.砼抗压强度由于剪应力存在而降低。B.当时,砼抗剪强度随压应力增加而提高。当时,砼抗剪强度随压应力增加而降低。(2)三向应力状态砼圆柱体三向受压的轴心抗压强度随另二向的增加而增加。k值常取为4.0。图92.1.2砼的变形1)砼在一次短期加荷时的变形性能(1)砼在单向受压时的曲线图2-5由上升段和下降段组成。上升段:当时,基本成线性关系。当时,逐渐弯曲,接近峰值时增长迅速。10下降段:过峰值点c后,下降;当时,砼压碎。影响的因素有砼强度、组成材料的性质、配合比、龄期、试验方法及箍筋约束等。(2)砼的横向变形①横向变形系

5、数:砼受压时,横向应变与纵向应变的比值。②值的变化规律11时,。时,迅速增大。图2-8③砼的体积应变图2-9(3)砼的弹性模量、变形模量和剪切模量①基本概念A.原点弹性模量:曲线在原点O的切线的斜率。图2-1012若把砼的总应变视为由弹性应变和塑性应变两部分组成,即B.割线模量:连接曲线原点O及曲线上某点(k)的割线的斜率。13称为砼的弹性特征系数,。较小时,;随增大减小。当;当,。C.切线模量:曲线上某点(k)的切线的斜率,即为该点的切线模量。②砼受压弹性模量计算公式14③受拉弹性模量受拉弹性模量与受压基本相同。考虑塑性时取。④剪

6、切模量2)砼在长期荷载作用下的变形性能(1)砼的徐变和徐变变形在应力保持不变的条件下,随着荷载持续时间的增长,砼的变形将增大,这种现象称为徐变,增长的变形称为徐变变形。15(2)砼徐变的一般规律(图2-11)在荷载作用下,砼将产生瞬时应变。随荷载持续时间增长,砼将产生徐变变形,前期徐变变形增长很快,6个月可达最终徐变的70~80%,以后徐变变形增长缓慢。24个月的徐变变形可达瞬时应变的2~4倍。在卸载后,立即恢复的一部分应变称为砼瞬时弹性回缩,再经过一段时间(约20天)后才逐渐恢复的那部分应变称为弹性后效。不可恢复的应变称为永久应变

7、。16(3)影响徐变的因素①施加的应力当时,徐变大致与应力成正比,称为线性徐变。加荷初期,徐变增长很快,以后逐渐减缓,甚至停止。当时,徐变增长较应力增大为快,称为非线性徐变。应力过高时,非线性徐变往往不收敛,导致砼破坏。②荷载持续时间长,徐变大。③加荷时的龄期短,徐变大。17④湿度高,徐变小。⑤养护时温度高,徐变小;加荷时温度高,徐变大。⑥砼的组成成分:水泥用量多,徐变大;水灰比大,徐变大;骨料坚硬,徐变小。⑦结构尺寸小,徐变大。(4)徐变对结构受力性能的影响①有利方面:有利于防止结构裂缝和有利于结构内力重分布。②不利方面:增大结构

8、变形;引起预应力18损失。3)在重复荷载下的变形性能(1)一次加、卸载的曲线图2-14(2)多次重复加、卸载的图2-15①当时,卸载和随后加载的曲线形成一闭合的滞回环,且随重复次数增加,逐渐变成重合的直线。②当时,循环重复加、卸载初期

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1、混凝土结构及砌体结构东南大学成贤学院第2章钢筋砼材料的物理性能和力学性能12.1砼砼的物理力学性能主要包括:(1)强度;(2)变形性能;(3)收缩、膨胀和温度变形;(4)其它(炭化、防渗、防冻、耐热、耐磨等)。2.1.1砼强度1)砼立方体抗压强度2用砼立方体试件测得的抗压强度,是衡量砼强度的主要指标。(1)影响因素①试块尺寸。②制作和养护方法。③龄期。④试验方法:表面状态,加荷速度。图2-1所示为砼立方体受压破坏特征。(2)砼强度等级——砼立方体抗压强度标准值。3①砼立方体抗压强度标准值:按照标准方法制作养护的边长为150mm的立方

2、体试件在28d龄期,用标准试验方法测得的具有95﹪保证率的抗压强度。②表示方法:用符号C和立方体抗压强度标准值表示,例C20—20N/mm2。③分级:14级(C15,C20,C25……C75,C80)。④注意几个问题:4当采用边长为100mm或200mm的立方体测得的立方体强度时,应乘以换算系数0.95或1.05。砼强度等级是立方体抗压强度的标准值确定的,它与立方体抗压强度平均值不同。2)砼轴心抗压强度(棱柱体抗压强度)用棱柱体试件测得的抗压强度。(1)主要影响因素随试件高宽比增大,棱柱体强度降低。试件高宽比不宜太小,也不宜太大。标

3、准试件为150×150×300mm。5(2)轴心抗压强度与立方体抗压强度的关系实验结果实际构件的修正3)砼轴心抗拉强度(1)试验方法①直接拉伸②间接拉伸—劈裂试验(图2-2)6按弹性理论计算③弯曲拉伸(2)与的关系试验结果结构中砼轴心抗拉强度即74)复合应力状态下的砼强度(1)双向应力状态①双向受压(图2-3)一向抗压强度随另一向压应力的增加而增加。当时,抗压强度提高25%,当时,抗压强度提高16%。②双向受拉双向受拉强度与单向受拉强度基本相同。③一向受拉、一向受压抗压强度随着另一向拉应力增大而降低,且大致为线性关系。8④压剪应力状

4、态(图2-4)A.砼抗压强度由于剪应力存在而降低。B.当时,砼抗剪强度随压应力增加而提高。当时,砼抗剪强度随压应力增加而降低。(2)三向应力状态砼圆柱体三向受压的轴心抗压强度随另二向的增加而增加。k值常取为4.0。图92.1.2砼的变形1)砼在一次短期加荷时的变形性能(1)砼在单向受压时的曲线图2-5由上升段和下降段组成。上升段:当时,基本成线性关系。当时,逐渐弯曲,接近峰值时增长迅速。10下降段:过峰值点c后,下降;当时,砼压碎。影响的因素有砼强度、组成材料的性质、配合比、龄期、试验方法及箍筋约束等。(2)砼的横向变形①横向变形系

5、数:砼受压时,横向应变与纵向应变的比值。②值的变化规律11时,。时,迅速增大。图2-8③砼的体积应变图2-9(3)砼的弹性模量、变形模量和剪切模量①基本概念A.原点弹性模量:曲线在原点O的切线的斜率。图2-1012若把砼的总应变视为由弹性应变和塑性应变两部分组成,即B.割线模量:连接曲线原点O及曲线上某点(k)的割线的斜率。13称为砼的弹性特征系数,。较小时,;随增大减小。当;当,。C.切线模量:曲线上某点(k)的切线的斜率,即为该点的切线模量。②砼受压弹性模量计算公式14③受拉弹性模量受拉弹性模量与受压基本相同。考虑塑性时取。④剪

6、切模量2)砼在长期荷载作用下的变形性能(1)砼的徐变和徐变变形在应力保持不变的条件下,随着荷载持续时间的增长,砼的变形将增大,这种现象称为徐变,增长的变形称为徐变变形。15(2)砼徐变的一般规律(图2-11)在荷载作用下,砼将产生瞬时应变。随荷载持续时间增长,砼将产生徐变变形,前期徐变变形增长很快,6个月可达最终徐变的70~80%,以后徐变变形增长缓慢。24个月的徐变变形可达瞬时应变的2~4倍。在卸载后,立即恢复的一部分应变称为砼瞬时弹性回缩,再经过一段时间(约20天)后才逐渐恢复的那部分应变称为弹性后效。不可恢复的应变称为永久应变

7、。16(3)影响徐变的因素①施加的应力当时,徐变大致与应力成正比,称为线性徐变。加荷初期,徐变增长很快,以后逐渐减缓,甚至停止。当时,徐变增长较应力增大为快,称为非线性徐变。应力过高时,非线性徐变往往不收敛,导致砼破坏。②荷载持续时间长,徐变大。③加荷时的龄期短,徐变大。17④湿度高,徐变小。⑤养护时温度高,徐变小;加荷时温度高,徐变大。⑥砼的组成成分:水泥用量多,徐变大;水灰比大,徐变大;骨料坚硬,徐变小。⑦结构尺寸小,徐变大。(4)徐变对结构受力性能的影响①有利方面:有利于防止结构裂缝和有利于结构内力重分布。②不利方面:增大结构

8、变形;引起预应力18损失。3)在重复荷载下的变形性能(1)一次加、卸载的曲线图2-14(2)多次重复加、卸载的图2-15①当时,卸载和随后加载的曲线形成一闭合的滞回环,且随重复次数增加,逐渐变成重合的直线。②当时,循环重复加、卸载初期

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