钢筋混凝土材料的主要力学性能(1)
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第2章钢筋混凝土材料的力学性能知识点1. 钢筋的强度和变形, 钢筋的级别和品种, 混凝土结构对钢筋性能的要求;2. 单轴和复合受力状态下混凝土的强度;3. 混凝土在一次短期加荷以及重复荷载和长期荷载作用下的变形性能;4. 混凝土的弹性模量、混凝土的强度和强度等级;5. 钢筋和混凝土的粘结性能。
要点1. 混凝土材料的强度标准值与强度设计值二者的大小关系。
混凝土材料的强度标准值与强度设计值二者的大小关系为标准值大。
2. 有明显流幅的热轧钢筋屈服强度的依据。
有明显流幅的热轧钢筋屈服强度的依据是屈服下限。
3. 混凝土的徐变混凝土承受荷载不变, 而变形随时间增长的现象称为混凝土的徐变4. 混凝土的立方体抗压强度混凝土的立方强度是指按标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件, 在28天龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。
5. 混凝土的轴心抗压强度混凝土的轴心强度是指按标准方法制作养护的边长为150 150 300mm的棱柱体作为标准试件, 试验所测得的具有95%保证率的抗压强度为轴心抗压强度。
6. 光圆钢筋与混凝土的粘结作用的组成光圆钢筋与混凝土的粘结作用由胶结力, 摩阻力, 咬合力三部分组成。
7. 钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求有哪些。
钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求有强度、塑性或变形能力、可焊性、温度要求及与混凝土的粘结力或称握裹力。
8. 混凝土在荷载作用下的应变包括哪些。
混凝土在荷载作用下的应变包括加载瞬间产生的瞬时应变, 和在长期荷载作用下的徐变。
9. 钢筋与混凝土这两种材料能结合在一起共同工作的原因。
钢筋与混凝土这两种材料能结合在一起共同工作, 其原因是二者之间具有相近的温度线膨胀系数和良好的粘结力。
10. 结构的极限状态分为哪两种。
结构的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。
第2章钢筋混凝土材料的力学性能2.1 钢筋2.1.2 钢筋的力学性能钢筋的主要力学性能包括强度和变形性能,可通过拉伸试验得到的应力-应变曲线来说明。
由此分为有屈服点的钢筋和无屈服点钢筋,即钢筋的应力-应变曲线有的有明显的流幅,如图2-5。
如热轧低碳钢和普通的热轧合金钢制成的钢筋。
有的则没有明显的流幅(图2-6),如光面钢丝等。
从图2-5的典型应力-应变曲线来看,应力值在A点以前,应力和应变按线性比例关系增长,A点对应的应力称为比例极限。
过了A点以后,应变比应力增长地快,到达Bˊ点以后,钢筋开始出现塑流,Bˊ称为屈服上限,它与加载速度、断面形式、试件表面光洁度等不确定因素有关,故Bˊ是不稳定的。
待从Bˊ降至B点(屈服下限)后,应力水平基本不变而应变急剧增加,图形接近水平线,直到C点。
B点到C点的水平部分称为为依据的。
过C点以后,应力又继续增长,钢筋的抗拉能力又开始发挥,随屈服台阶,BC大小称为流幅。
有明显流幅的热轧钢筋屈服强度是以屈服下限着曲线上升,到达最高点D,D对应的应力称为钢筋的极限强度,CD段称为钢筋的强化阶段。
过了D点以后,应变迅速增加,应力随之下降,在测试试件上体现为试件薄弱处的截面突然显著减小,发生局部径缩现象,变形迅速增加达到E点试件被拉断。
而图2-6中没有明显流幅的钢筋应力-应变关系曲线则没有前者的屈服台阶,而是直接到达强度极限,乃至破坏,具有脆性破坏的特点。
钢筋的一个强度代表值是标准值,标准值应具有不小于95%的保证率。
对构件计算配筋时,对于热轧钢筋的强度标准值是根据屈服强度确定,用fyk表示。
因为构件中的钢筋应力达到屈服点后,将产生很大的塑性变形,使钢筋混凝土构件出现很大变形和不可闭合的裂缝,以至不能使用。
对预应力钢绞线、钢丝和热处理钢筋等没有明显屈服点的钢筋强度标准值是根据国家标准极限抗拉强度ζb 确定的,采用钢筋应力为0.85ζb的点作为条件屈服点。
普通钢筋的强度标准值见后面的附表6。
钢筋混凝土材料性能钢筋混凝土,作为现代建筑中广泛应用的一种复合材料,由钢筋和混凝土协同工作,展现出了卓越的性能,为各类建筑结构的稳定与安全提供了坚实的保障。
混凝土,这一主要成分,是一种由水泥、骨料(如砂、石子)、水以及可能的外加剂混合而成的人造石材。
它具有良好的抗压性能,能够承受巨大的压力而不发生明显的变形。
这使得混凝土在承受建筑物的垂直荷载时表现出色,例如高楼大厦的自重以及人员、家具等所产生的静荷载。
然而,混凝土的抗拉性能却相对较弱。
当受到拉伸力时,混凝土容易开裂,从而影响结构的整体性和耐久性。
这便是钢筋登场发挥作用的时刻。
钢筋,具有出色的抗拉性能。
将钢筋嵌入混凝土中,形成钢筋混凝土结构,就能够有效地弥补混凝土抗拉性能的不足。
在受到外力作用时,混凝土承受压力,钢筋承受拉力,两者协同工作,使得结构既能抗压又能抗拉,大大提高了整体的承载能力和稳定性。
从力学性能方面来看,钢筋混凝土的强度是一个关键指标。
混凝土的强度等级通常根据其抗压强度来划分,常见的有C20、C30、C40 等。
强度等级越高,混凝土能够承受的压力就越大。
而钢筋的强度则取决于其材质和规格,高强度钢筋能够提供更大的抗拉能力。
钢筋混凝土的变形性能也不容忽视。
在荷载作用下,混凝土和钢筋都会发生一定程度的变形。
混凝土的变形主要表现为压缩变形,而钢筋的变形则包括拉伸变形和屈服变形。
合理控制变形量对于保证结构的正常使用和安全性至关重要。
耐久性是钢筋混凝土材料的另一个重要性能。
在长期的使用过程中,钢筋混凝土结构可能会受到各种环境因素的侵蚀,如大气中的二氧化碳、酸雨,以及土壤中的化学物质等。
这些因素可能会导致混凝土的碳化、钢筋的锈蚀等问题,从而影响结构的使用寿命。
为了提高耐久性,通常会采取一些措施,如使用抗渗混凝土、添加防腐剂、对钢筋进行防腐处理等。
此外,钢筋混凝土还具有良好的防火性能。
混凝土在高温下能够保持一定的强度和稳定性,不会像钢结构那样迅速软化和变形,从而为人员疏散和消防救援争取了宝贵的时间。
1 、钢筋的应力应变曲线钢筋的强度与变形钢筋的力学性能有强度、变形(包括弹性和塑性变形)等。
图1—1 有明显流幅的钢筋应力应变曲线图1—2 没明显流幅的钢筋的应力应变曲线-3对于有明显流幅的钢筋(俗称软钢),一般取屈服强度作为钢筋设计强度的依据。
因为屈服之后,钢筋的塑性变形将急剧增加,钢筋混凝土构件将出现很大的变形和过宽的裂缝,以致不能正常使用。
对于没有明显流幅的钢筋一般取为0.85 (硬钢)钢材的极限强度是材料能承受的最大应力。
通常以屈强比(屈服强度/极限强度)来反映钢筋的强度储备,屈强比越小,强度储备就越大,钢筋的利用程度越低。
反映钢筋塑性性能的基本指标是伸长率和冷弯性能。
伸长率是钢筋试件拉断后的伸长值与原长的比值,即(1-1)冷弯性能:要求钢筋绕一规定直径辊进行弯曲,在达到规定的冷弯角度时,钢筋不出现裂缝或断裂。
对于有明显流幅的钢筋,其主要指标为屈服强度、抗拉强度、伸长率和冷弯性能四项;对于没有明显流幅的钢筋,其主要指标为抗拉强度、伸长率和冷弯性能三项。
我国用于混凝土结构的钢筋主要有:HPB235级、HRB335级、HRB400级和RRB400级热轧钢筋。
纵向受力钢筋宜采用HRB400级和HRB335级钢筋。
混凝土混凝土强度是混凝土受力性能的一个基本指标。
在工程中常用的混凝土强度有立方体抗压强度标准值、轴心抗压强度和轴心抗拉强度等。
1 、立方体抗压强度标准值我国《混凝土结构设计规范》规定,混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。
立方体抗压强度标准值( )系指按照标准方法制作养护的边长为150 的立方体试块,在28天龄期,用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。
按照砼立方体抗压强度标准值的大小我国《混凝土结构设计规范》将混凝土的强度划分为十四个强度等级,如C80即表示其立方体抗压强度标准值是80N/mm2。
混凝土的立方体抗压强度也和试块的尺寸有关,立方体尺寸越小,测得的混凝土抗压强度越高,这种现象称为“尺寸效应”,因此采用200 和l00 的立方体试块时,所得强度数值要分别乘以强度换算系数1.05和0.95加以校正。