第四章 混凝土结构材料的性能
合集下载
《建筑材料(第4版)》教学课件-第4章 混凝土
§4.4 混凝土的配合比
2. 设计 施工的换算方法
∵由含水率公式可得：
mc′= mc
ms′= ms(1+a%)
mg′= mg(1+b%) mw′= mw - msa% - mgb%
设砂、石的含水率 分别为: a%、b%
∴
mc：ms：mg：mw
实验室配合比= 1：X ：Y ：W
mc′：ms′ ：mg′ ：mw′ 施工配合比= 1：X(1+a%) ：Y(1+b%) ：(W-Xa%-Y b%)
1、定义
三、耐久性
耐久性—— 砼在使用过程中抵抗各种破坏因素的作用，
能长期保持强度和外观完整的性能。
包括：
抗冻性——抵抗冻融循环破坏作用的能力。 用抗冻等级表示。(F50、F100、…… F400)
抗渗性——抵抗压力水渗透的能力。 用抗渗等级表示。(P4、P6、P8、P10、P12)
抗侵蚀性——抵抗水、酸、碱、盐腐蚀的能力。 抗碳化性——抵抗碳化的能力。 抗碱集料反应
一、和易性 3、坍落度的选用：
拌合物流动性的大小应根据构件类型、气候条件来等选用。 构件配筋较密或气候高温干燥，流动性要大，反之则要小。
GB50204-2015规范规定：
一、和易性 4、影响因素：
① 用水量(或水灰比)：(水灰比=水/水泥=W/C) 不能太大 ② 水泥浆用量： 不能过多 ③ 砂率：要合理
95%以上保值率的那个值。
二、强 度
3、影响因素
① 水泥强度: 与砼强度成正比关系
水灰比(W/C): 与砼强度成反比关系
② 集料质量:
经验关系式： f28=Afce (C/W-B)
③ 养护条件（温度与湿度）：
土木工程施工 第四章 钢筋混凝土工程
结构、特种结构、水工结构等
木模板
竹胶板
定型组合钢模板
砖胎模
钢模板 平面模板 阳角模板 阴角模板 连接角模
钢模板面板厚度一般为2.3或2.5mm；加 劲板的厚度一般为2.8mm。钢模板采用模数制 设计，宽度以100mm为基础，以50mm为模数 进级；长度以450 mm为基础，以150mm为模 数进级；肋高55mm。
第四章 钢筋混凝土工程
本章讲解主要内容： 1、模板分类、作用、各基本构件模板支 设； 2、模板设计的基本原理、方法和步骤； 3、钢筋分类、检验、验收、加工与连接； 4、钢筋下料、钢筋代换的计算； 5、砼的制备、砼的施工缝；
6、砼的运输、浇筑与养护；
7、砼的质量评定方法； 8、现行砼工程施工质量验收规范的主要 内容。
四、现浇混凝土常见基本构件模 板支设形式及施工工艺
（一） 基 础 模 板
（二） 梁 模 板
（三） 柱 模 板
（四） 板 模 板 （五） 墙 体 模 板
（六） 楼 梯 模 板
（一）基 础 模 板
侧模
轿杠 支撑
台阶形独立柱基模板支设
台阶形独立柱基混凝土浇筑
支设方法： 1、阶形独立基础模板：根据图纸尺寸制作每一阶梯形独立基础 模板，支模顺序由上至下逐层向上安装，底层第一阶由四块边模拼 成 ，其一队侧板与基础边尺寸相同，另一侧比基础尺寸长 150~200mm，两端加钉木档，用以拼装另一队模板，并用斜撑撑劳， 固定尺寸较大时，四角加钉歇拉杆。在模板上口顶轿杠木，将第二 阶模板臵于较杠上，安装时应找准基础轴线及标高，上下中心线互 相对准 ，在安装第二阶模板前应绑好钢筋。 2、条形基础模板：矩形截面条形基础模板，由两侧的木柱或组 合钢模板组成，支设时应拉通线，将侧板校正后。用斜撑支劳， 间距600~800mm，上口加钉搭头木拉住。对长度很长、截面一致 上阶较高的条形基础，底部矩形截面可先支模浇筑完成，上阶可 采用拉模方法。 3、杯形独立基础模板：杯形基础模板基本上与阶形基础模板相 似,在模板的顶部中间装杯口芯模，杯口芯模有整体式和装配式两种 ,可用木模，也可用组合钢模与异形角模拼成。杯口芯模借轿杠支撑 在杯颈模板上口中心并固定，混凝土灌注后,在初凝后终凝前取出， 杯口较小时一般采用整体式，杯口较大时可采用装配式。
建筑结构 05 第四章 混凝土结构02-打印版
4.2.2 轴压构件承载力
柱的计算长度L0取值:
注：表中H对底层柱为从基础顶面到一层楼盖顶面的高度； 对其余各层柱为上下两层楼盖顶面之间的高度。
5
2013.03
2．计算方法 （1）截面设计 已知：构件截面尺寸b×h，轴向力设计值N，构 件的计算长度L0，材料强度等级fc fy’ 。 求：纵向钢筋截面面积As’ 计算步骤如图4.2.5。
6
2013.03
（2）计算稳定系数 l0/b=5000/300=16.7 =0.869 （3）计算钢筋截面面积As′ =1677mm2 （4）验算配筋率 =1.86% ＞ =0.6%，且＜3% ，满足最小配筋率要求，且勿 300 300 4 25 纵筋选用4 如图。 Φ8@300 25（As′=1964mm2），箍筋配置φ8@300，
受压构件复合井字箍筋
筋箍筋。其原因是，内折角处受拉箍筋的合力向外。
柱钢筋图
电渣压力焊
3
2013.03
4.2.2 轴心受压构件承载力计算
配置纵筋和普通箍筋的柱， 称为普通箍筋柱； 配置纵筋和螺旋筋 或焊接环筋的柱， 称为螺旋箍筋柱或间接箍筋柱。
普通箍筋柱中，箍筋是构造钢筋。 螺旋箍筋柱中，箍筋既是构造钢筋 又是受力钢筋。
（2）验算配筋率
（3）确定柱截面承载力
（1）确定稳定系数 l0/b=4500/300=15 =0.911
=0.9×0.911×(11.9×300×300+300×1256) =1187.05×103N=1187.05kN＞N=800kN 此柱截面安全。
4.2.2 轴压构件承载力
思 考 题：
5.1在受压构件中配置箍筋的作用是什么？什么情况下需设置复合箍筋? 5.2轴心受压短柱、长柱的破坏特征各是什么？为什么轴心受压长柱的 受压承载力低于短柱？承载力计算时如何考虑纵向弯曲的影响？
混凝土结构材料性能
混凝土结构材料性能混凝土是一种常用的建筑材料，其性能对于建筑结构的安全性和稳定性起着至关重要的作用。
本文将围绕混凝土结构材料的性能展开讨论，包括强度、耐久性、抗渗性以及抗震性等方面。
一、强度混凝土的强度是衡量其抵抗外力作用的能力的重要指标。
强度主要包括抗压强度和抗拉强度两个方面。
抗压强度是指混凝土在受到压力时的抵抗能力，而抗拉强度则是指混凝土在受到拉力时的抵抗能力。
混凝土的抗压强度往往是工程设计的重要参考参数。
通过调整混凝土配合比和施工工艺，可以提高混凝土的抗压强度。
而抗拉强度相对较低，因此在一些关键部位往往需要采取加强措施，如使用钢筋等增强混凝土的抗拉能力。
二、耐久性混凝土结构的耐久性是指其在长期使用和自然环境中的性能表现。
耐久性的好坏直接影响着混凝土结构的使用寿命和维修成本。
主要影响混凝土耐久性的因素包括环境条件、外部侵蚀物质、结构设计和施工质量等。
环境条件是决定混凝土结构耐久性的重要因素之一。
例如，气候条件、湿度、温度变化等都会对混凝土的性能产生影响。
同时，外部侵蚀物质，如化学物质、盐分、腐蚀介质等也会加速混凝土的老化和损坏。
为了提高混凝土的耐久性，可以通过选用高品质的材料、加强结构设计和施工工艺上的控制等方式进行改进。
三、抗渗性混凝土的抗渗性是指其不透水的能力。
在建筑结构中，抗渗性是一个关键指标，直接关系到结构的安全性和耐久性。
当混凝土结构没有足够的抗渗性时，会导致水分渗入混凝土中，从而引起腐蚀、开裂等问题。
提高混凝土的抗渗性可以采用多种方式，如调整配合比、加强混凝土的致密性、使用防水剂等。
此外，施工过程中的注意事项和细节处理也会对抗渗性产生重要影响。
四、抗震性抗震性是指混凝土在地震力作用下的抵抗能力。
混凝土作为一种结构材料，其抗震性能直接关系到建筑结构的安全性和稳定性。
在地震波的作用下，如果混凝土结构的抗震能力不足，会引发严重的破坏和倒塌。
为了提高混凝土结构的抗震性，一方面可以通过增加混凝土的强度和刚度来改善结构的整体抗震性能；另一方面也可以采用一些增强措施，如增设钢筋骨架、加固关键部位等，使混凝土结构具备更好的抗震能力。
1 第四章 混凝土结构工程
第四章 混凝土结构工程
主要内容：
第一节 第二节 第三节 第四节 模板工程 钢筋工程 混凝土工程 预应力混凝土工程
学习方法和建议：
建议结合工程实际的钢筋混凝土工程的施工加深 对本章内容的理解和掌握。
第一节 模板工程
主要内容：
一 二 模板的基本要求和分类 模板的构造
三
模板设计
第一节 模板工程
现浇混凝土结构施工用的模板是使混凝土构件按设计 要求的几何尺寸浇注成型的一个十分重要的组成部分。模 板系统包括模板和支架两部分。 模板工程是混凝土成型施工中的一个十分重要的组成 部分。模板工程的费用往往超过混凝土的费用，甚至超过 混凝土和钢筋费用的总和。因此，设计混凝土结构的模板 工程时，充分考虑模板工程的技术经济综合指标。
第一节 模板工程
二、模板的构造
1、组合式模板 是指适用性和通用性较强的模板，用它进行混凝土结构成型，即 可按照设计要求事先进行预拼装整体安装、整体拆除；也可采取散支 散拆的方法，工艺灵活简便。 （1）、 常用的组合式模板 1）木模板 特点：木板条拼装而成，施工过程复杂，周转率低，消耗木材多，但 当混凝土形状复杂时有优势。 应用：最传统的方法，适用各种条件，但随着各种新型模板的不断涌 现，建议少用。 主要混凝土构件木模板系统 基础模板 柱模板 梁板模板。
第一节 模板工程
模板的基本要求和分类
2、模板的分类 采用先进的技术，对于提高工程质量、加快施工速度、提高劳动 生产力、降低工程成本和实现文明施工，都具有十分重要的意义。随 着建设事业的飞速发展，现浇混凝土结构所用模板技术已迅速向工具 化、定型化、多样化、体系化方向发展，除木摸外，已形成组合式、 工具式、永久式三大系列工业化模板体系。 按施工方法不同分：拆移式和活动式。 按材料不同分：木模板、竹编压模模板、钢木模板、钢模板、铝 合金模板、塑料模板、玻璃钢模板等。
主要内容：
第一节 第二节 第三节 第四节 模板工程 钢筋工程 混凝土工程 预应力混凝土工程
学习方法和建议：
建议结合工程实际的钢筋混凝土工程的施工加深 对本章内容的理解和掌握。
第一节 模板工程
主要内容：
一 二 模板的基本要求和分类 模板的构造
三
模板设计
第一节 模板工程
现浇混凝土结构施工用的模板是使混凝土构件按设计 要求的几何尺寸浇注成型的一个十分重要的组成部分。模 板系统包括模板和支架两部分。 模板工程是混凝土成型施工中的一个十分重要的组成 部分。模板工程的费用往往超过混凝土的费用，甚至超过 混凝土和钢筋费用的总和。因此，设计混凝土结构的模板 工程时，充分考虑模板工程的技术经济综合指标。
第一节 模板工程
二、模板的构造
1、组合式模板 是指适用性和通用性较强的模板，用它进行混凝土结构成型，即 可按照设计要求事先进行预拼装整体安装、整体拆除；也可采取散支 散拆的方法，工艺灵活简便。 （1）、 常用的组合式模板 1）木模板 特点：木板条拼装而成，施工过程复杂，周转率低，消耗木材多，但 当混凝土形状复杂时有优势。 应用：最传统的方法，适用各种条件，但随着各种新型模板的不断涌 现，建议少用。 主要混凝土构件木模板系统 基础模板 柱模板 梁板模板。
第一节 模板工程
模板的基本要求和分类
2、模板的分类 采用先进的技术，对于提高工程质量、加快施工速度、提高劳动 生产力、降低工程成本和实现文明施工，都具有十分重要的意义。随 着建设事业的飞速发展，现浇混凝土结构所用模板技术已迅速向工具 化、定型化、多样化、体系化方向发展，除木摸外，已形成组合式、 工具式、永久式三大系列工业化模板体系。 按施工方法不同分：拆移式和活动式。 按材料不同分：木模板、竹编压模模板、钢木模板、钢模板、铝 合金模板、塑料模板、玻璃钢模板等。
第四章_钢筋混凝土工程(1)
混凝土强度等级 N/mm2 σ 低于C20 4.0 C25 ～C35 5.0 高于C35 6.0
注：表中σ值，反映我国施工单位的混凝土施工技术和管理 的平均水平，采用时可根据本单位情况作适当调整。
例：
某建筑公司具有近期混凝土强度的统计资料30组如下：31.4、30.63、 43.03、37.23、37.7、36.17、34.17、35.17、35.9、24.3、35.43、25.63、 36.37、44.73、35.37、27.67、32.13、31.57、33.03、41.43、38.53、 31、 39.6、 33.5、38.7、32.03、32.67、30.8、34.67、27.1。现要求配置C30 级混凝土，求应将配置混凝土强度提高多少？
进料与出料
出料容量
搅拌机每次从搅拌筒内可卸出的最大混凝土体积
进料容量
搅拌前搅拌筒可容纳的各种原材料的累计体积 我国规定以搅拌机的出料容量来标定其规格
出料系数
出料容量与进料容量间的比值称为出料系数，其值一般为 0.60～0.70，通常取0.67。
投料顺序
一次投料法：
将砂、石、水泥和水一起同时加入搅拌筒中进行搅拌。
工作原理
活塞泵工作时，搅拌机卸出的或由 混凝土搅拌运输车卸出的混凝土倒入料 斗4，分配阀5开启、分配阀6关闭 ，在 液压作用下通过活塞杆带动活塞2后移， 混凝土搅拌运输车 料斗内的混凝土在重力和吸力作用下进 1—水箱； 2—外加剂箱； 3—搅拌筒； 4—进料斗； 入混凝土缸1。然后，液压系统中压力油 5—固定卸料溜槽；6—活动卸料溜槽 的进出反向，活塞2向前推压，同时分配 阀5关闭，而分配阀6开启，混凝土缸中 的混凝土拌合物就通过“Y”形输送管压入输送管。由于有两个缸体交替进料和出 料，因而能连续稳定的排料。
注：表中σ值，反映我国施工单位的混凝土施工技术和管理 的平均水平，采用时可根据本单位情况作适当调整。
例：
某建筑公司具有近期混凝土强度的统计资料30组如下：31.4、30.63、 43.03、37.23、37.7、36.17、34.17、35.17、35.9、24.3、35.43、25.63、 36.37、44.73、35.37、27.67、32.13、31.57、33.03、41.43、38.53、 31、 39.6、 33.5、38.7、32.03、32.67、30.8、34.67、27.1。现要求配置C30 级混凝土，求应将配置混凝土强度提高多少？
进料与出料
出料容量
搅拌机每次从搅拌筒内可卸出的最大混凝土体积
进料容量
搅拌前搅拌筒可容纳的各种原材料的累计体积 我国规定以搅拌机的出料容量来标定其规格
出料系数
出料容量与进料容量间的比值称为出料系数，其值一般为 0.60～0.70，通常取0.67。
投料顺序
一次投料法：
将砂、石、水泥和水一起同时加入搅拌筒中进行搅拌。
工作原理
活塞泵工作时，搅拌机卸出的或由 混凝土搅拌运输车卸出的混凝土倒入料 斗4，分配阀5开启、分配阀6关闭 ，在 液压作用下通过活塞杆带动活塞2后移， 混凝土搅拌运输车 料斗内的混凝土在重力和吸力作用下进 1—水箱； 2—外加剂箱； 3—搅拌筒； 4—进料斗； 入混凝土缸1。然后，液压系统中压力油 5—固定卸料溜槽；6—活动卸料溜槽 的进出反向，活塞2向前推压，同时分配 阀5关闭，而分配阀6开启，混凝土缸中 的混凝土拌合物就通过“Y”形输送管压入输送管。由于有两个缸体交替进料和出 料，因而能连续稳定的排料。
《钢筋混凝土结构设计原理》复习资料
第一章混凝土结构用材料的性能1、在钢筋混凝土构件中钢筋的作用是替混凝土受拉或协助混凝土受压.2、混凝土的强度指标有混凝土的立方体强度、混凝土轴心抗压强度和混凝土抗拉强度。
3、混凝土的变形可分为两类：受力变形和体积变形。
4、钢筋混凝土结构使用的钢筋，不仅要强度高，而且要具有良好的塑性、可焊性，同时还要求与混凝土有较好的粘结性能。
5、影响钢筋与混凝土之间粘结强度的因素很多，其中主要为混凝土强度、浇筑位置、保护层厚度及钢筋净间距。
6、钢筋和混凝土这两种力学性能不同的材料能够有效地结合在一起共同工作，其主要原因是: 钢筋和混凝土之间具有良好的粘结力、钢筋和混凝土的温度线膨胀系数接近和混凝土对钢筋起保护作用.7、混凝土的变形可分为混凝土的受力变形和混凝土的体积变形 .其中混凝土的徐变属于混凝土的受力变形，混凝土的收缩和膨胀属于混凝土的体积变形。
第二章混凝土结构的设计方法1、结构设计的目的,就是要使所设计的结构，在规定的时间内能够在具有足够可靠性性的前提下，完成全部功能的要求。
2、结构能够满足各项功能要求而良好地工作，称为结构可靠，反之则称为失效，结构工作状态是处于可靠还是失效的标志用极限状态来衡量。
3、国际上一般将结构的极限状态分为三类：承载能力极限状态、正常使用极限状态和“破坏一安全”极限状态。
4、正常使用极限状态的计算,是以弹性理论或塑性理论为基础,主要进行以下三个方面的验算：应力计算、裂缝宽度验算和变形验算.5、公路桥涵设计中所采用的荷载有如下几类：永久荷载、可变荷载和偶然荷载。
6、结构的安全性、适用性和耐久性通称为结构的可靠性.7、作用是指使结构产生内力、变形、应力和应变的所有原因，它分为直接作用和间接作用两种. 直接作用是指施加在结构上的集中力或分布力如汽车、人群、结构自重等，间接作用是指引起结构外加变形和约束变形的原因，如地震、基础不均匀沉降、混凝土收缩、温度变化等。
8、结构上的作用按其随时间的变异性和出现的可能性分为三类：永久作用（恒载）、可变作用和偶然作用.9、我国《公路桥规》根据桥梁在施工和使用过程中面临的不同情况,规定了结构设计的三种状况：持久状况、短暂状况和偶然状况。
混凝土结构材料的物理性能
混凝土结构材料的力学性能
1的重要指标，决定了结构的承载能力。
2
抗拉强度
混凝土的抗拉强度是衡量其抗拉能力的指标，决定了结构的抗震性能。
3
抗弯强度
混凝土的抗弯强度是衡量其抵抗弯曲力的指标，决定了结构的稳定性。
混凝土结构材料的耐久性能
耐久性
混凝土具有很强的耐久性，能够 抵抗化学腐蚀、高温、低温等环 境侵蚀。
混凝土结构材料的组成和成分
1 水泥
水泥是混凝土的主要胶结材料，能够与骨料反应形成坚固的胶状物质。
2 骨料
骨料是混凝土的填充物，常用的骨料有砂、石子等，它们能够增加混凝土的强度和耐久 性。
3 掺合料
掺合料是混凝土中添加的辅助材料，如粉煤灰、矿渣等，能够改善混凝土的性能。
混凝土结构材料的物理性质
混凝土结构材料具有密度高、强度大、抗压性能好等物理性质。这些性质使 其成为一种理想的结构材料，在建筑工程中得到广泛应用。
防水性
耐候性
混凝土能够有效抵御水的渗透， 保证建筑结构的密封性和防水性。
混凝土能够很好地抵御自然环境 的侵蚀，耐久性强，维护成本低。
混凝土结构材料的热物理性能
混凝土具有较高的热容量和热导率，能够稳定地吸收和释放热量，起到动态调温的作用。这使其成为一种理想 的保温材料。
混凝土结构材料的声学性能
混凝土能够有效吸收声音和降低噪音传播，具有良好的隔声性能，可以提供安静和舒适的环境。
混凝土结构材料的物理性 能
混凝土结构材料是一种由水泥、骨料和掺合料组成的坚固材料。它具有独特 的物理性质，这使其成为建筑工程中最常用的材料之一。
混凝土结构材料的定义
混凝土结构材料是通过将水与水泥、骨料（如砂、石子）和掺合料（如粉煤灰、矿渣等）混合而成的坚固材料。 它的特点是在固化后具有较高的强度和耐久性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
统计c 0.76cu 规范c 0.67cu
fcu（N/mm2）
混凝土轴心抗压强度与立方抗压强度关系
4.1.1 混凝土的强度试验 5.混凝土轴心抗拉强度
ft , ftk ,t
l=d
立方体
拉
2P压 fts d 2压
中间截面
劈裂方法试验
混凝土抗拉强度远小于其抗压强度，一 般为抗压强度的1/16～1/8 。
N / mm 2
fcu ,k
例题4-4 附表3
4.3 钢筋的种类及其性能
4.3.1 钢筋的种类 1.普通钢筋
●热轧光圆钢筋 HPB235级（Q235） 直径（mm） 6～20 附表14
4.3.1 钢筋的种类 1.普通钢筋 ◆热轧带肋钢筋
HRB335级（20MnSi） 直径 6～50
HRB400级
加载瞬 徐变应变 时应变
卸载时瞬时恢复变形 残余变形
卸载后弹性后效
4.1.2 混凝土的变形性能 2.荷载产生的长期变形
σ=0.6fc
徐变εcr（10-3）
σ=0.5fc σ=0.4fc σ=0.3fc σ=0.2fc
时间（月）
压应力与徐变的关系曲线
线性徐变
c 0.5 fc
非线性徐变
c 0.5 fc
立方抗压强度是确定砼强度等级的依据
fcu,k C××
4.1.1 混凝土的强度试验
3.混凝土的强度等级 ◆强度等级
C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、 C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80
◆选用要求
C10 可作基础垫层； C15 构件最低强度等级； C20 HRB335级钢筋要求的最低强度等级； C30 预应力砼结构要求的最低强度等级； C40 采用钢铰线、钢丝、热处理钢筋的预应力
混凝土在拉剪或压剪复合受力状态下的强度
4.1.1 混凝土的强度试验 6.混凝土复合受力强度 ◆三向应力状态
箍筋
据试验 fcc fc
经验公式 fcc fc 4.5～7.0 2
三向受压，强度提高，延性增大
应力（N/mm2）
应变
三向压力应力-应变曲线
4.1.2 混凝土的变形性能
非荷载引起的变形
4.1.1 混凝土的强度试验
5.混凝土轴心抗拉强度
ft 中国建研
院和铁科 院试验
统计t
2
0.26cu3
规范t
2
0.23cu3
ft与fcu的关系
fcu（N/mm2）
4.1.1 混凝土的强度试验 6.混凝土复合受力强度 ◆双向应力状态
混凝土在双 向应力状态 下的强度
4.1.1 混凝土的强度试验 6.混凝土复合受力强度 ◆双向应力状态
◆足够的塑性
满足规定的伸长率和冷弯性能要求。
◆可焊性 ◆良好的粘结力 ◆不发生低温脆断 2.对混凝土的要求 ◆最低强度等级要求 ◆耐久性要求
4.4 钢筋的性能指标取值
4.4.1 钢筋强度标准值
f yk sf 2 sf sf 1 2 sf
2.27%
97.73%
第四章 混凝土结构材料的性能
主要内容
4.1 混凝土的力学性能 4.2 混凝土的性能指标取值 4.3 钢筋的种类及其性能 4.4 钢筋的性能指标取值 4.5 钢筋与混凝土的粘结
4.1 混凝土的力学性能
4.1.1 混凝土的强度试验
1.混凝土材料构成
水泥+骨料+水
人工石材
混凝土=骨料（呈弹性）+水泥凝胶体（呈塑性）
粗骨料
水泥石
水泥砂浆
砼
混凝土复合材料性质
4.1.1 混凝土的强度试验 2.试件受压破坏机理
不涂润滑剂
涂润滑剂
混凝土立方体破坏形式
4.1.1 混凝土的强度试验 3.混凝土的强度等级 ◆立方抗压强度
fcu , fcu,k , cu
标准立方试块150mm×150mm×150mm，标准养 护（温度20±3℃、相对湿度>90%）28天，以标准 试验方法（普通试验机，试块表面不涂润滑剂，全 截面受力，加荷速度为0.15～0.25MPa/s））测得 的抗压强度。
10
6
8
4
6
2
4
0
2
12 3 4
ft N mm 2
01
2
3 ft N mm 2
光圆钢筋
变形钢筋
4.5.2 保证粘结可靠的措施
◆足够的锚固长度
la
F
f
y
d 2
2
又 u
F
dl
, u
kft
la
fy d ft
钢筋的外形系数
4.5.2 保证粘结可靠的措施 ◆一定的搭接长度
混凝土结构要求的最低强度等级。
4.1.1 混凝土的强度试验 4.混凝土棱柱体抗压强度（轴心抗压强度）
fc , fck , c
棱柱体150mm×150mm×450（600）mm
压力机垫板
棱柱体
混凝土棱柱体抗压试验
fc（N/mm2）
4.1.1 混凝土的强度试验 4.混凝土棱柱体抗压强度（轴心抗压强度）
0 0.002
B 20
15
普通试验机
10 A 5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 103
0
应力-应变曲线
4.1.2 混凝土的变形性能 1.荷载产生的短期变形 ◆轴心受压
N / mm 2
25 20 B 15 10 A 5
C（应力峰值）f c
胶结力
粘接力机 摩械 擦咬 力合力
端锚力
摩擦力
挤压力
肋高h
肋间距
环向拉力
机械咬合力
挤压力 径向分力
4.5.1 粘结力 ◆粘结应力分布
F
m
u
m
F
dl
粘结强度τu
粘结应力分布
4.5.1 粘结力
◆粘结强度与砼强度的关系
Байду номын сангаас u N mm 2
u N mm 2
8
P 4～ 9 H 4～ 8 l 6～10
◆热处理钢筋 HT 6～10
4.3.2 钢筋的力学性能 1.强度
fu
●
屈强比 f y fu
普通钢筋应力-应变曲线
4.3.2 钢筋的力学性能 1.强度
f 0.2 ●
条件屈服点
残余应变
0.2%
无明显屈服的钢筋应力-应变曲线
4.3.2 钢筋的力学性能 2.伸长率
4.2.1 混凝土的强度标准值 ◆轴心抗拉强度标准值
ftk
0.88
0.3952
f 0.55 cu,k
1 1.645
0.45
ft 中国建
研院和
详表4-1
铁科院 试验
统计t
2
0.26cu3
例题4-2 附表1
规范t
2
0.23cu3
ft与fcu的关系
fcu（N/mm2）
4.2 混凝土的性能指标取值
（20MnSiV、20MnSiTi、…）
直径 6～50
附表14
月牙纹钢筋
4.3.1 钢筋的种类 1.普通钢筋 ◆余热处理带肋钢筋
RRB400级（20MnSi） 直径 R 6～50
附表14
4.3.1 钢筋的种类 1.预应力钢筋
◆钢绞线
S 8.6～12.9 S 9.5～15.2
◆消除应力钢丝（光面、螺纹肋、刻痕）
荷载引起的变形
温收 度缩 变变 形形
混凝土 的变形 徐
变
构造措施
计算和构造措施
地基不均匀沉降引起的变形
混凝土结构变形
长短 期期 变变 形形
计算 施工措施
4.1.2 混凝土的变形性能 1.荷载产生的短期变形
◆轴心受压
N / mm 2
0 0.0015 ~ 0.0025
25
C（应力峰值） fc
4.1.2 混凝土的变形性能 3.非荷载引起的变形 ◆在结硬过程中的变形 ●膨胀与收缩
水中膨胀
空气中收缩，收缩远大于膨胀, 缩 3104
4.1.2 混凝土的变形性能 3.非荷载引起的变形 ◆在结硬过程中的变形
随时间变化的收缩应变
4.1.2 混凝土的变形性能
3.非荷载引起的变形 ◆在结硬过程中的变形
用于低应力状态
弹性模量及变形模量
◆弹性模量
f
0 c
0.5
0.4
c 0.5 fc
Ec
c c
经验公式
0.3
105
Ec 2.2 34.7
N / mm 2
σc
0.2
fcu ,k
0.1
剪切模量
0
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 ε×10-4
G
Ec
21
附表4
附表7
◆钢筋代换 ●等面积代换 ●等强度代换
在满足裂缝限宽条件下 △P86中5-77式
4.5 钢筋与混凝土的粘结
4.5.1 粘结力 ◆粘结力定义
在各种作用下，当钢筋混凝土中的钢筋 有相对于混凝土的滑移和滑移趋势时，在其 交界面上会产生沿钢筋轴线方向的相互作用 力。
4.5.1 粘结力
◆粘结力构成
c
εc
混凝土弹性模量试验
4.1.2 混凝土的变形性能
2.荷载产生的长期变形
◆徐变
混凝土在压应力不变但长期作用下，其 应变随时间继续增长的现象。一年以后趋于 稳定，三年左右基本终止，大约为瞬时弹性 应变的1～4倍。
fcu（N/mm2）
混凝土轴心抗压强度与立方抗压强度关系
4.1.1 混凝土的强度试验 5.混凝土轴心抗拉强度
ft , ftk ,t
l=d
立方体
拉
2P压 fts d 2压
中间截面
劈裂方法试验
混凝土抗拉强度远小于其抗压强度，一 般为抗压强度的1/16～1/8 。
N / mm 2
fcu ,k
例题4-4 附表3
4.3 钢筋的种类及其性能
4.3.1 钢筋的种类 1.普通钢筋
●热轧光圆钢筋 HPB235级（Q235） 直径（mm） 6～20 附表14
4.3.1 钢筋的种类 1.普通钢筋 ◆热轧带肋钢筋
HRB335级（20MnSi） 直径 6～50
HRB400级
加载瞬 徐变应变 时应变
卸载时瞬时恢复变形 残余变形
卸载后弹性后效
4.1.2 混凝土的变形性能 2.荷载产生的长期变形
σ=0.6fc
徐变εcr（10-3）
σ=0.5fc σ=0.4fc σ=0.3fc σ=0.2fc
时间（月）
压应力与徐变的关系曲线
线性徐变
c 0.5 fc
非线性徐变
c 0.5 fc
立方抗压强度是确定砼强度等级的依据
fcu,k C××
4.1.1 混凝土的强度试验
3.混凝土的强度等级 ◆强度等级
C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、 C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80
◆选用要求
C10 可作基础垫层； C15 构件最低强度等级； C20 HRB335级钢筋要求的最低强度等级； C30 预应力砼结构要求的最低强度等级； C40 采用钢铰线、钢丝、热处理钢筋的预应力
混凝土在拉剪或压剪复合受力状态下的强度
4.1.1 混凝土的强度试验 6.混凝土复合受力强度 ◆三向应力状态
箍筋
据试验 fcc fc
经验公式 fcc fc 4.5～7.0 2
三向受压，强度提高，延性增大
应力（N/mm2）
应变
三向压力应力-应变曲线
4.1.2 混凝土的变形性能
非荷载引起的变形
4.1.1 混凝土的强度试验
5.混凝土轴心抗拉强度
ft 中国建研
院和铁科 院试验
统计t
2
0.26cu3
规范t
2
0.23cu3
ft与fcu的关系
fcu（N/mm2）
4.1.1 混凝土的强度试验 6.混凝土复合受力强度 ◆双向应力状态
混凝土在双 向应力状态 下的强度
4.1.1 混凝土的强度试验 6.混凝土复合受力强度 ◆双向应力状态
◆足够的塑性
满足规定的伸长率和冷弯性能要求。
◆可焊性 ◆良好的粘结力 ◆不发生低温脆断 2.对混凝土的要求 ◆最低强度等级要求 ◆耐久性要求
4.4 钢筋的性能指标取值
4.4.1 钢筋强度标准值
f yk sf 2 sf sf 1 2 sf
2.27%
97.73%
第四章 混凝土结构材料的性能
主要内容
4.1 混凝土的力学性能 4.2 混凝土的性能指标取值 4.3 钢筋的种类及其性能 4.4 钢筋的性能指标取值 4.5 钢筋与混凝土的粘结
4.1 混凝土的力学性能
4.1.1 混凝土的强度试验
1.混凝土材料构成
水泥+骨料+水
人工石材
混凝土=骨料（呈弹性）+水泥凝胶体（呈塑性）
粗骨料
水泥石
水泥砂浆
砼
混凝土复合材料性质
4.1.1 混凝土的强度试验 2.试件受压破坏机理
不涂润滑剂
涂润滑剂
混凝土立方体破坏形式
4.1.1 混凝土的强度试验 3.混凝土的强度等级 ◆立方抗压强度
fcu , fcu,k , cu
标准立方试块150mm×150mm×150mm，标准养 护（温度20±3℃、相对湿度>90%）28天，以标准 试验方法（普通试验机，试块表面不涂润滑剂，全 截面受力，加荷速度为0.15～0.25MPa/s））测得 的抗压强度。
10
6
8
4
6
2
4
0
2
12 3 4
ft N mm 2
01
2
3 ft N mm 2
光圆钢筋
变形钢筋
4.5.2 保证粘结可靠的措施
◆足够的锚固长度
la
F
f
y
d 2
2
又 u
F
dl
, u
kft
la
fy d ft
钢筋的外形系数
4.5.2 保证粘结可靠的措施 ◆一定的搭接长度
混凝土结构要求的最低强度等级。
4.1.1 混凝土的强度试验 4.混凝土棱柱体抗压强度（轴心抗压强度）
fc , fck , c
棱柱体150mm×150mm×450（600）mm
压力机垫板
棱柱体
混凝土棱柱体抗压试验
fc（N/mm2）
4.1.1 混凝土的强度试验 4.混凝土棱柱体抗压强度（轴心抗压强度）
0 0.002
B 20
15
普通试验机
10 A 5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 103
0
应力-应变曲线
4.1.2 混凝土的变形性能 1.荷载产生的短期变形 ◆轴心受压
N / mm 2
25 20 B 15 10 A 5
C（应力峰值）f c
胶结力
粘接力机 摩械 擦咬 力合力
端锚力
摩擦力
挤压力
肋高h
肋间距
环向拉力
机械咬合力
挤压力 径向分力
4.5.1 粘结力 ◆粘结应力分布
F
m
u
m
F
dl
粘结强度τu
粘结应力分布
4.5.1 粘结力
◆粘结强度与砼强度的关系
Байду номын сангаас u N mm 2
u N mm 2
8
P 4～ 9 H 4～ 8 l 6～10
◆热处理钢筋 HT 6～10
4.3.2 钢筋的力学性能 1.强度
fu
●
屈强比 f y fu
普通钢筋应力-应变曲线
4.3.2 钢筋的力学性能 1.强度
f 0.2 ●
条件屈服点
残余应变
0.2%
无明显屈服的钢筋应力-应变曲线
4.3.2 钢筋的力学性能 2.伸长率
4.2.1 混凝土的强度标准值 ◆轴心抗拉强度标准值
ftk
0.88
0.3952
f 0.55 cu,k
1 1.645
0.45
ft 中国建
研院和
详表4-1
铁科院 试验
统计t
2
0.26cu3
例题4-2 附表1
规范t
2
0.23cu3
ft与fcu的关系
fcu（N/mm2）
4.2 混凝土的性能指标取值
（20MnSiV、20MnSiTi、…）
直径 6～50
附表14
月牙纹钢筋
4.3.1 钢筋的种类 1.普通钢筋 ◆余热处理带肋钢筋
RRB400级（20MnSi） 直径 R 6～50
附表14
4.3.1 钢筋的种类 1.预应力钢筋
◆钢绞线
S 8.6～12.9 S 9.5～15.2
◆消除应力钢丝（光面、螺纹肋、刻痕）
荷载引起的变形
温收 度缩 变变 形形
混凝土 的变形 徐
变
构造措施
计算和构造措施
地基不均匀沉降引起的变形
混凝土结构变形
长短 期期 变变 形形
计算 施工措施
4.1.2 混凝土的变形性能 1.荷载产生的短期变形
◆轴心受压
N / mm 2
0 0.0015 ~ 0.0025
25
C（应力峰值） fc
4.1.2 混凝土的变形性能 3.非荷载引起的变形 ◆在结硬过程中的变形 ●膨胀与收缩
水中膨胀
空气中收缩，收缩远大于膨胀, 缩 3104
4.1.2 混凝土的变形性能 3.非荷载引起的变形 ◆在结硬过程中的变形
随时间变化的收缩应变
4.1.2 混凝土的变形性能
3.非荷载引起的变形 ◆在结硬过程中的变形
用于低应力状态
弹性模量及变形模量
◆弹性模量
f
0 c
0.5
0.4
c 0.5 fc
Ec
c c
经验公式
0.3
105
Ec 2.2 34.7
N / mm 2
σc
0.2
fcu ,k
0.1
剪切模量
0
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 ε×10-4
G
Ec
21
附表4
附表7
◆钢筋代换 ●等面积代换 ●等强度代换
在满足裂缝限宽条件下 △P86中5-77式
4.5 钢筋与混凝土的粘结
4.5.1 粘结力 ◆粘结力定义
在各种作用下，当钢筋混凝土中的钢筋 有相对于混凝土的滑移和滑移趋势时，在其 交界面上会产生沿钢筋轴线方向的相互作用 力。
4.5.1 粘结力
◆粘结力构成
c
εc
混凝土弹性模量试验
4.1.2 混凝土的变形性能
2.荷载产生的长期变形
◆徐变
混凝土在压应力不变但长期作用下，其 应变随时间继续增长的现象。一年以后趋于 稳定，三年左右基本终止，大约为瞬时弹性 应变的1～4倍。