6钢筋与混凝土的粘结
钢筋与混凝土的粘结

钢筋与混凝土的粘结随着社会的发展,技术的进步,钢筋混凝土材料在住房、建筑、交通、军事、水利等领域被广泛应用,钢筋混凝土结构就是利用了钢筋的高抗拉强度和混凝土的高抗压强度,而钢筋和混凝土之间的足够粘结是保证两者共同受力的前提。
目前,两者完美的结合,造就了许多建筑奇迹,满足了结构的高强性、耐久性、抗灾性、抗震性等实用要求,保证了结构的使用寿命和使用安全。
同时,也给人们的生产生活带来了翻天覆地的变化,让人们享受到安全舒适的生存环境。
由此可见,钢筋和混凝土的粘结非常重要,下面从以下几个方面加以论述。
一、粘结力的作用粘结力是指粘结剂与被粘结物体界面上分子间的结合力,粘结力使得钢筋和混凝土两种性质不同的材料在一起共同受力、共同工作,并承受构件因受荷在两种材料之间产生的剪应力,两者不至于发生滑移。
如果粘结力失效,钢筋混凝土构件就会发生破坏。
可见,粘结力的大小,直接影响着构件的稳定性和使用寿命。
二、粘结力的组成及粘结机理钢筋和混凝土的粘结力由三部分组成:1、化学胶结力混凝土在硬化过程中,水泥胶体与钢筋之间产生的吸附胶着作用,这种吸附作用力来自浇筑时水泥浆体对钢筋表面氧化层的渗透,以及水化过程中水泥晶体的生长和硬化,这种作用力一般比较小,仅在受力阶段的局部无滑移区域起作用,当接触面发生相对滑移时,该力即消失。
2、摩阻力由于混凝土凝固时的收缩,使钢筋周围的混凝土握裹在钢筋上,当钢筋和混凝土之间出现相对滑移的趋势,则此接触面上将产生摩阻力。
对于光圆钢筋表面轻度锈蚀有利于增加摩阻力,但摩阻作用也很有限;对于光面钢筋表面的自然凹凸程度很小,机械咬合也不大,因此,光面钢筋与混凝土的粘结强度是较低的,为保证光面钢筋的锚固,通常需要在钢筋端部弯钩、弯折或焊短钢筋,以阻止钢筋与混凝土间产生较大的相对滑动。
3、机械咬合力即钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合力作用力,对于光圆钢筋这种咬合力来自表面的粗糙不平。
将钢筋表面轧制出肋形成带肋钢筋,即变形钢筋,可显著增加钢筋与混凝土的机械咬合作用,从而大大增加了粘结强度。
钢筋与混凝土之间的粘结强度_概述说明

钢筋与混凝土之间的粘结强度概述说明1. 引言1.1 概述钢筋与混凝土之间的粘结强度是混凝土结构中非常重要的一个参数。
粘结强度影响着混凝土梁、柱等构件的承载力和耐久性,而且也直接关系到整个混凝土结构的安全性和稳定性。
因此,了解钢筋与混凝土之间的粘结强度以及相关影响因素具有重要意义。
1.2 文章结构本文将首先介绍钢筋和混凝土各自的特性,分析它们在工程中的应用情况。
然后,我们将详细探讨钢筋与混凝土之间的粘结机理,包括物理和化学两种主要机制。
接着,我们将进一步讨论影响粘结强度的因素,如钢筋表面处理方法、混凝土配合比和浇筑工艺、环境条件和养护措施等。
最后,我们将提出一些提高粘结强度的实际措施和应用场景,并对未来发展进行展望。
1.3 目的本文旨在全面介绍钢筋与混凝土之间的粘结强度及其相关知识,为混凝土结构设计和建筑工程实践提供参考。
通过对粘结机理和影响因素的深入分析,希望能够提高对钢筋与混凝土粘结强度问题的理解,从而有效地应用于工程实践中,提升结构的安全性、耐久性和经济性。
此外,通过探索未来的发展方向,也能够促进该领域的研究进展和创新。
2. 钢筋与混凝土的特性2.1 钢筋的性质钢筋是一种具有高强度和韧性的金属材料,常用于加固混凝土结构。
其主要特性包括以下几个方面:首先,钢筋具有优异的拉伸强度。
相比于混凝土,钢筋在拉伸方向上能够承受更大的力量。
这使得钢筋成为抵抗混凝土结构中出现的拉应力和开裂问题的理想选择。
其次,钢筋还表现出良好的抗压能力。
虽然钢筋在受到压力时会失去拉伸强度,但它仍然具备相当高的抗压承载能力。
因此,在混凝土结构中使用钢筋可以有效地增强整体抗压试验。
此外,钢筋还具有较好的耐腐蚀性能。
由于混凝土结构通常暴露在潮湿环境下或者与化学物质接触,所以使用能够防止腐蚀作用对钢筋试验造成损害非常重要。
最后,值得注意的是,在不同类型和规格的钢筋中,其特性也会有所不同。
因此,在设计和选择钢筋时,必须根据具体项目的需求进行合理选择。
钢筋和混凝土之间的粘结强度关系

钢筋和混凝土是建筑结构中常用的材料,它们之间的粘结强度关系对于结构的安全性和稳定性具有重要影响。
本文将就钢筋和混凝土之间的粘结强度关系展开讨论,以便读者更全面地了解这一重要的建筑工程知识。
一、介绍钢筋和混凝土1. 钢筋:钢筋是一种常用的建筑结构材料,其主要成分是碳素钢。
由于碳素钢具有良好的延展性和抗拉强度,因此在混凝土结构中被广泛应用于受拉区域,以增强混凝土的抗拉能力。
2. 混凝土:混凝土是一种由水泥、砂子和骨料按一定比例混合而成的建筑材料。
由于混凝土具有良好的抗压性能和耐久性,因此被广泛用于建筑结构的受压区域。
二、钢筋和混凝土之间的粘结强度3. 粘结机理:钢筋和混凝土之间的粘结强度取决于两者之间的粘结机理。
一般来说,粘结强度的形成是由于混凝土在钢筋表面形成的钝化氧化膜和钢筋表面形成的粘结胶结体共同作用的结果。
4. 影响粘结强度的因素:影响钢筋和混凝土粘结强度的主要因素包括混凝土质量、浇筑工艺、钢筋表面性质等。
混凝土的质量直接影响着混凝土内部的气孔和裂缝情况,进而影响着与钢筋的粘结质量。
5. 表面处理对粘结强度的影响:钢筋的表面处理对其与混凝土之间的粘结强度有着重要的影响。
一般来说,通过对钢筋进行喷丸清理或涂覆防锈剂等处理可以提高钢筋与混凝土之间的粘结强度。
三、提高钢筋和混凝土之间的粘结强度的方法6. 加强混凝土浇筑质量:提高混凝土的密实性和抗渗性,减少混凝土内部的气孔和裂缝对于提高粘结强度至关重要。
7. 优化钢筋表面处理工艺:采用合适的表面处理工艺可以提高钢筋表面的粗糙度和附着力,进而提高钢筋与混凝土之间的粘结强度。
8. 合理设计钢筋与混凝土的搭接方式:钢筋与混凝土的搭接方式直接影响着两者之间的粘结强度,合理设计搭接方式可以有效提高粘结强度。
9. 采用适当的粘结剂材料:在实际工程中,可以根据需要采用适当的粘结剂材料来提高钢筋与混凝土之间的粘结强度。
四、结论在建筑结构中,钢筋和混凝土之间的粘结强度关系直接关系到结构的安全性和稳定性。
混凝土与钢筋的粘结

混凝土与钢筋的粘结
基本锚固长度
l
钢筋的基本锚固长度取决 于钢筋的强度及混凝土抗 拉强度,并与钢筋的外形 有关。《规范》规定纵向
f y 受拉钢筋的锚固长度作为 d钢 筋 的 基 本 锚 固 长 度 , 其
f 计算公式为: t
小结
01
钢筋:钢筋的成份、种类 和级别,钢筋的应力应变 曲线,钢筋的塑性性能, 钢筋的冷加工。
2.3 混凝土与钢筋的粘结
01 变形钢筋与混凝土之间的机械咬合作用主要是由于变 形钢筋肋间嵌入混凝土而产生的。
02 变形钢筋和混凝土的机械咬合作用
混凝土与钢筋的粘结
影响粘结的因素 影响钢筋与混凝土粘结强度的因素很多,主要有混凝土强度、保护层厚度及钢筋净间
距、横向配筋及侧向压应力,以及浇筑混凝土时钢筋的位置等。
1. 光圆钢筋及变形钢筋的粘结强度都随混凝土强度等级的提高而提高,但不与立方体强度成正比。 2. 变形钢筋能够提高粘结强度。 3. 钢筋间的净距对粘结强度也有重要影响。
2.3 混凝土与钢筋的粘结
影响粘结的因素 D.横向钢筋可以限制混凝土内部裂缝的发展,提高粘结强度。 E.在直接支撑的支座处,横向压应力约束了混凝土的横向变形,
可以提高粘结强度。 F.浇筑混凝土时钢筋所处的位置也会影响粘结强度。
2.3 混凝土与钢筋的粘结
钢筋的锚固与搭接 ◆保证粘结的构造措施 (1)对不同等级的混凝土和钢筋,要保证最小搭接长度和锚固长度; (2)为了保证混凝土与钢筋之间有足够的粘结,必须满足钢筋最小间距
和混凝土保护层最小厚度的要求; (3)在钢筋的搭接接头内应加密箍筋; (4)为了保证足够的粘结在钢筋端部应设置弯钩; (5)对大深度混凝土构件应分层浇筑或二次浇捣; (6)一般除重锈钢筋外,可不必除锈。
钢筋与混凝土之间的粘结作用

钢筋与混凝土之间的粘结作用
钢筋与混凝土之间的粘结作用是构成钢筋混凝土结构的重要力
学基础。
混凝土最大的特点是具有良好的压力性能,而钢筋则具有很好的拉力性能。
将两者结合在一起,可以充分发挥各自的优势,改善材料性能,提高结构的承载能力和抗震性能。
钢筋与混凝土之间的粘结作用主要是靠混凝土与钢筋之间的摩
擦力和化学键的相互作用实现的。
当钢筋埋入混凝土中时,混凝土会在钢筋表面形成一层较密实的硬壳,防止钢筋腐蚀,同时在钢筋表面与混凝土之间形成微小凸起和凹槽,增加了它们之间的摩擦力。
另外,在混凝土凝固后,水泥浆中的钙化合物和钢筋表面的氧化铁会产生化学键,进一步增强了钢筋与混凝土之间的粘结力。
钢筋与混凝土之间的粘结力大小与许多因素有关,比如混凝土强度、钢筋直径、混凝土与钢筋之间的覆盖层厚度等。
因此,在设计钢筋混凝土结构时,需要考虑这些因素的影响,并采取合适的措施来加强钢筋与混凝土之间的粘结力,以保证结构的安全性和可靠性。
- 1 -。
混凝土与钢筋的粘结

混凝土与钢筋的粘结混凝土与钢筋的粘结是建筑工程中非常重要的一环。
它决定了混凝土结构的稳定性和强度,直接关系到建筑物的安全性和使用寿命。
在本文中,将介绍混凝土与钢筋的粘结机理、粘结性能测试以及影响粘结性能的因素,并探讨如何提高混凝土与钢筋的粘结强度。
一、混凝土与钢筋粘结机理混凝土与钢筋的粘结是由于化学和物理相互作用而产生的。
当混凝土凝固后,水泥胶体开始逐渐硬化,形成坚固的胶凝体。
同样的,钢筋表面与混凝土中的水泥胶体发生反应,并形成了一层胶体粘结层。
这层胶体粘结层将混凝土和钢筋牢固地粘合在一起,使其成为一个整体。
二、粘结性能测试方法为了评估混凝土与钢筋的粘结性能,常用的测试方法有剪切试验和拉伸试验。
1.剪切试验:剪切试验是测定混凝土与钢筋粘结强度的常用方法。
一般采用双剪试验或剪切铰接试验。
在这些试验中,混凝土试块上面安装有两根钢筋,底部则安装一个刚度较高的支撑装置。
通过对试块施加剪切力,观察混凝土与钢筋的粘结强度。
2.拉伸试验:拉伸试验是测定混凝土与钢筋粘结性能的另一种方法。
拉伸试验通常使用拉伸试件,其两端固定有一根或多根钢筋。
通过施加拉力,在观察试件的破坏形态和力学性能的基础上,评估混凝土与钢筋之间的粘结性能。
三、影响混凝土与钢筋粘结的因素混凝土与钢筋粘结性能受多种因素的影响。
其中包括混凝土本身的性质、钢筋表面状态以及施工工艺等。
1.混凝土本身的性质:混凝土的强度、含水量和孔隙结构等对粘结性能有重要影响。
强度越高、孔隙结构越密实的混凝土,其与钢筋之间的粘结强度越高。
2.钢筋表面状态:钢筋表面的氧化皮、锈蚀和油污等会降低与混凝土的粘结性能。
因此,在施工前对钢筋进行清洁处理可以提高粘结性能。
3.施工工艺:施工中的坍落度、振捣浇筑和养护等工艺措施也会影响混凝土与钢筋的粘结性能。
合理的施工操作能够提高粘结性能,确保混凝土充分包覆钢筋。
四、提高混凝土与钢筋粘结强度的方法为了提高混凝土与钢筋的粘结强度,可以采取以下措施:1.优化混凝土配方:在设计混凝土配合比时,可以选择高强度胶结材料,增加胶结剂和细集料的粘结性能,以提高混凝土与钢筋的粘结强度。
钢筋与混凝土的粘结

7.2 钢筋与混凝土的粘结
◆
The concrete will be component of
如果钢筋周围的横 向钢筋较多或混凝土 的保护层(c/d)较 大,径向裂缝很难发 展达到构件表面,则 肋前部的混凝土在水 平分力和剪力作用下 最终将被挤碎,发生 沿肋外径圆柱面的剪 切破坏,形成所谓的 “刮梨式”破坏.
7.2 钢筋与混凝土的粘结
7.2
钢筋与混凝土的粘结
◆ When the distance between the cover and the bar is small the radial crack will stretch to the surface of the member and the mechanical bearings will lost quickly ,and split , bond failure will appear. 当混凝土保
5d 135° 4d(Ⅱ级钢筋) D= 5d(Ⅲ级钢筋) 5d d d 5d
d d
7.带肋钢筋,即变形钢筋,可 显著增加钢筋与混凝土的机械咬合作用,从而大大增 加了粘结强度。
◆
对与强度较高的钢筋,均需作成变形钢筋,以保证钢 筋与混凝土间具有足够的粘结强度,使钢筋的强度得 以充分发挥。
7.2
钢筋与混凝土的粘结
◆
The rust on the surface of the plain round bar will increase friction although it is so limited. Bond between the plain round bar and concrete is low because of friction interlock between bar surface deformations and concrete is small. Usually we can bend or solder a short reinforcement at the end of a reinforcement in order to resist too much slip between reinforcement and concrete ,and then ensure the anchor of the plain round bar.
钢筋与混凝土之间的粘接

受压钢筋锚固长度:大部分计算中充分利用钢筋的抗压强度时, 不应小于相应受拉锚固长度的0.7倍。
a 纵向受拉钢筋锚固长度修正系数,按下列规定采用。
当多于一项时,可以连乘计算,但不应大于0.6, 锚固长度 不得小于200mm。
6 当纵向受拉普通钢筋末端采用弯钩或机械锚固措施时,包括 弯钩或锚固端头在内的锚固长度(投影长度)可取为基本锚固 长度的0.6倍。
裂缝间的粘结应力
N N
s
N
s=c
N
N
N
裂缝间粘结应力
二、粘结力的组成
钢筋与混凝土的粘结力由三部分组成: ⑴ 混凝土中水泥胶体与钢筋表面的化学胶结力; ⑵ 混凝土因收缩将钢筋握紧而产生的钢筋与混凝土间 的摩擦力; ⑶ 机械咬合力。 当钢筋与混凝土产生相对滑动后,胶结力即丧失。 摩擦力的大小取决于握裹力和钢筋与混凝土表面的摩 擦系数。 对光面钢筋:粘结力主要来自于胶结力和摩擦力。 对变形钢筋:粘结力主要来自于机械咬合力。
拔出试验 Pull out test
d N =sAs
d 100
自由端
l
5d 2~3d
套管
u
N =sAs
加载端
N F
N拔 出或混凝土劈裂)时,钢筋与混凝 土界面上的最大平均粘结应力。
四、基本锚固长度
d
N =sAs
l
N s As u dl dl
三粘结强度一钢筋与结混凝土的粘结性能与粘应力二粘结力的组成四钢筋的基本锚固长度bondbetweenreinforcementconcrete粘结的概念钢筋与混凝土间具有足够的粘结是保证钢筋与混凝土共同受力变形的基本前提
1.3
钢筋与混凝土的粘结
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6.1 粘结力的作用和组成 6.1.1 作用和分类 钢筋和混凝土构成一种组合结构材料的基本条件是二者之 间有可靠的粘结和锚固。 1.钢筋端部的锚固粘结 如简支梁支座处的钢筋端部﹑梁跨间的主筋搭接或切断﹑ 悬臂梁和梁柱节点受拉主筋的外伸段等。 2.裂缝间粘结 粘结应力的存在,使混凝土内钢筋的平均应变或总变形小 于钢筋单独受力时的相应变形,有利于减小裂缝宽度和增大构 件的刚度,称为受拉刚化效应。
从劈裂应力至极限粘结强度的应力增量,随横
向配筋率的线性增长关系。
6 横向压力q (支座、节点) 增大了钢筋与混凝土的摩擦阻力。但 也有试验表明,当q > 0.5fc 时,反而 降低粘结强度。 7 其它因素
混凝土坍落度,浇捣质量,养护ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 件,浇筑方式等也对粘结强度有一定影 响。
6.4 粘结应力-滑移本构模型
月牙纹较螺纹钢筋低10~15%,但后期强度下
降较慢,延性较好。试验表明,肋的外形变化 对钢筋的u 差别不大,对滑移的影响稍大。
5 横向箍筋 阻止劈裂破坏,提高极限粘结强度和增大 特征值滑移,且-S下降段平缓,粘结延性 2 A d 好。 sv sv sv c ssv 4c ssv
2.梁式试验
试验表明:拉式试验值高于梁式试验值约1.1~1.6倍,除二者 的钢筋应力状态差异外,后者的混凝土保护层厚度显著小于前 者(主要原因)。
无论哪种钢筋拔出试验,试验过程量测到钢筋拉力N和极限值Nu, 以及钢筋自由端和加载端与混凝土的相对滑移,则两者的平均粘结应力 和极限粘结强度为
Nu N , u dl dl
3 钢筋埋长(l) l 越长, 分布越不均匀,u / ft 越小;当 l /
d > 5 后, u / ft 近乎常数。故一般取 l / d =5的
试验结果,作为粘结强度的标准值。 4 钢筋的直径与外形 截面周界和截面面积之比值(4/d)反映钢筋 的相对粘结面积。直径越大,相对粘结面积越 小。d < 25mm时,u 变化不大, d > 32mm时, u 可能降低13%。
6.4. 2 -S 曲线方程 1.分段折线模型
2.连续曲线模型
(位置无关型、
位置相关型)
x
钢筋的周长
st
实际分布
理想 分布
裂缝出现后的粘结作用
①钢筋端部的锚固粘结;②裂缝间的粘结
P P
两种粘结作用
T
保证钢筋和混 凝土共同工作
锚固粘结
缝间粘结
改善钢筋混凝 土的耗能性能
6.1.2 组成
钢筋和混凝土之间的粘结力或者抗滑移力,由3部分组成。 ①混凝土中的水泥凝胶体在感觉表面产生的化学粘着力 或吸附力。 ②周围混凝土对钢筋的摩阻力,当混凝土的粘着力破坏 后发挥作用。 ③钢筋表面粗糙不平,或变形钢筋凸肋和混凝土之间的 机械咬合作用,即混凝土对钢筋表面斜向压力的纵向分力。 其实,粘结力的三部分都与钢筋表面的粗糙程度和锈蚀 程度密切相关,试验中很难单独量测或严格区分。
u- 平均极限粘结强度
6.2.3 变形钢筋
由于变形钢筋存 在横或斜肋,其大大 提高了机械咬合力。 曲线上的A点,加 载端横肋的背部发生 粘结破坏,出现拉脱 裂缝①。随着荷载的 加大,相继形成②③ 裂缝。 裂缝形成后,试件的拉力主要依靠钢筋表面的摩阻力和肋部 的挤压力传递。 和光圆钢筋相比,变形钢筋的应力沿埋长的变化曲率较小, 故粘结应力分布比较均匀。
6.2.2 光圆钢筋
N 0.8Nu SF SL F F L N
s
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2
L
F
S S
L
试验中钢筋拔出过程是指埋入长度较短的 试件。如果钢筋的埋入长度大,当施加的拉 力使钢筋的加载端发生屈服﹑而钢筋不被拔 出时,所需的最小埋长称为锚固长度。
F
L
fy 1 2 d f y dla u , 得la d 4 4 u
2 保护层厚度(c)
钢筋的混凝土保护层厚度指
钢筋外皮至构件表面的最小距离。
增加保护层厚度,加强了外围混 凝土的抗劈裂性能,提高了劈裂应
力和极限粘结强度。但当c > (5~6)d
后,u不再增加。 当构件截面上钢筋多于一根时,钢
筋的粘结破坏还与s有关,当s > 2d时,
可能是保护层霹裂;当s < 2d时,可能 是钢筋连线霹裂。
粘附力 光圆钢筋 摩擦力
机械咬合力(钢 筋表面不平、微 锈时可显著提高 咬合力)
有滑移时粘附力即消失 钢筋受力较大时 粘结力主要由此 二部分组成
粘附力 变形钢筋 摩擦力
机械咬合力
主要作用
6.2. 试验方法和粘结机理
6.2.1 试验方法
1.拉式试验
上述试件的加载端混凝土受到局部挤压,与结构中钢筋端部附近的 应力状态相差很大,影响试验结果的准确性。 有限元分析中,采用短埋试件(d)测定钢筋混凝土粘结应力本构关 系。
u
6 2
u
ft
c c d 5.5 9.76 0.4 1.965 ft d d l
1.6 0.7
c 20 sv d
上述公式适用于钢筋埋长较小,即 l /d=2~20
当钢筋埋长较长时,即 l /d > 20 时,文献〔6-20〕给出 l /d = 20 ~80的计算式 Asv f y c d u ( 1 2.51 41.6 ) fc d l 4.33d sv ssv
裂缝出现前的粘结作用
M1 M 2 M1 M T1 T2 h h h
P P
M T h
M1
2 1 梁中粘结应力的分 布与V的分布规律相 T2=T1+T 同; 实际上由于微裂缝 M2=M1+M 的存在分布规律还 要变化
M =M + M
T1 M1
T M 1 V x s x h s h s
大提高。试件拔出时仍有一定的残余抗拔力。这类试件的
极限粘结强度远大于光圆钢筋的相应值。 在此钢筋拔出试验的粘结力-滑移全曲线上可确定4个特
征点,即内裂点、劈裂点、极限点、残余点,并以此划分
受力阶段和建立本构模型。
6.3 影响因素
1 混凝土强度(fcu或ft)
随着混凝土强度的提高,它和混凝土的化学粘着力和机械咬合力 随之增加,但对摩阻力的抗滑力影响不大。 试验表明,钢筋的极限粘结强度 tu约与混凝土的抗拉强度ft成正比。
肋前压应力的增大,使混凝土局部挤压,形成肋前破碎区④,同时, 钢筋肋部对周围混凝土的挤压力,其横(径)向分力在混凝土中产生环向 拉应力。 当环向拉应力超过混凝土极限强度时,试件内出现径向-纵向裂缝⑤。 当达到极限粘结强度时,试件发生劈裂破坏。
试件配设了横向螺旋筋或者钢筋的保护层很厚时,粘结 力-滑移曲线如下图。开裂时的应力和相应的滑移量都有很
6.4.1 特征值的计算
1. 劈裂应力(cr) 劈裂裂纹是纵向的,宜使钢筋锈蚀,为临界粘结状态的重要标 志。现有两种途径确定cr :半理论半实验的方法及实验数据回归。
(1). 设劈裂面上拉应力均匀分布
pr
ft c d ft
c
cr pr
2c ft d
(2). 对上述应力分布修正
cr c 0.3 0.6 ft d
(3)按部分开裂塑性理论修正 cr c 0.5 ft d
pe pr
t
r e
t
(4). 试验回归分析 cr c
ft 1.6 0.7 d
2. 极限粘结强度u
(一般用试验数据回归分析)
u
dc 1.325 1.6 ft l d
0 1
c 2.5 d c 2.5 5 d