钢筋混凝土材料的主要力学性能(1)

“套箍作用”
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二. 混凝土的变形
混凝土的变形分为:
1. 混凝土的受力变形
一次短期加载下的变形 荷载长期作用下的变形 重复荷载作用下的变形
2. 混凝土的体积变形 收缩、膨胀、温度变化
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1. 一次短期加载下混凝土的变形性能
（1）混凝土受压时的应力——应变曲线
0.76， C80取0.82。
2 ―― 高强混凝土的脆性折减系数，C40及以
下，取1.0，C80取0.87。
0.88――考虑实际构件与试件混凝土之间的差异而
取的折减系数。
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小贴示：在以后计算受弯构件，轴心受压
构件和偏心受压构件的正截面承载力时，
都是以
f
作为强度计算指标的。
c
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强度等级：按立方体抗压强度标准值分为14 级，“C+标准值”
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混凝土强度等级：
常用等级：C15，C20，C25，C30，C35， C40， C45，C50，C55， C60，C65，C70， C75， C80
例如 C20, 表示
fcu,k 20N/mm2
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当边长不是150mm时，可通过尺寸效应换 算系数换算成标准试块的强度。规范规定 其换算关系为：
弹塑性性质，E不是常数；
B点——混凝土长期抗压强度的取值依据。
（c）加载至峰点C，应变增大，图形更弯曲。
C点——混凝土棱柱体抗压强度 f，c
对应的应变
0。0.002
下降段（CE）: 缓慢卸荷，裂缝继续扩展、贯
通，变形增大。
收敛点E——应变 m ax0.003~0.004
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也就是说：由于剪应力存在，混凝土的抗拉强度 降低。
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（3）混凝土的三向受压强度
混凝土在三向受压时，由于侧向压应力的约 束作用，最大的主压应力轴的抗压强度大大增 大。
试验经验公式： fc ' c fc ' 4 .5~ 7 .0 fL
（实际工程中，配有螺旋钢箍柱、钢管混凝土 柱等都是利用此性质，强度、延性大大提高）
一般认为当 h / b = 2~4 时，可以消除摩擦力 的影响，中间为纯压状态，接近实际情况。
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通过试验分析， fck/fc,uk0.7~ 00.92
《规范》给出轴心抗压强度标准值与立方体抗压强 度标准值的关系按下式确定：
fck0.88c1 f c2 cu,k
1――棱柱体强度与立方体强度的比值，C50以下取
需研究复合应力状态下混凝土的强度。
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（1）混凝土的双向受力强度（正应力）
a. 双向受拉： 1 、 2 相互影响不大，双向受拉
b.
强度接近于单向受拉强度。
b. 双向受压： 一向的强度随另一向压力的增加
c.
而增加，双向受压强度比单向受压
d.
强度最多可提高27% 。
c. 一向受压、一向受拉： 双向异号应力使单向
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1．混凝土的立方体抗压强度和强度等级
f cu
f cu ,k
N / mm2
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标准试验条件
标准方法制作边长150mm立方体,
(20±3)º
湿度90%以上
28天龄期
用标准试验方法测
立方体抗压强度标准值： f c u , k
95%保证率的立方体抗压强度值。
用途：力学性能的基本代表值，混凝土强度 等级划分依据。
第1章 钢筋混凝土材料的 主要力学性能
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1
混凝土结构材料
混凝土 钢筋
强度和变形 （主要力学性能）
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2
第一节 混凝土的主要力学性能
一．混凝土的强度
荷载的性质和受力条件不同，使混凝土具有不同的 强度
立方体抗压强度 单向应力状态下的强度 轴心抗压强度
轴心抗拉强度
复合应力状态下的强度 双向受力强度 三向受压强度
（通过应力——应变曲线，可以了解混凝土各阶段的强度和变形）
采用棱柱体试件测定混凝土受压时应力——应变 全曲线，包括：上升段和下降段
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上升段（OC）:
（a）加载到 0.3~，0.4 接fc 近直线，混凝土处于弹性阶
段； A点——比例极限。
（b）加载 0 .3 ~ 0 .4 f，c~ 图0 .形8 fc 逐渐弯曲，混凝土呈现出
fc u ,k1 5 0 0 .9 5fc u ,k1 0 0
fc u ,k1 5 0 1 .0 5fc u ,k2 0 0
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混凝土立方体抗压强度试验
混凝土抗压强度试验破坏照片
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影响立方体抗压强度的因素：
（1）试验方法： 分为涂润滑剂和不涂润滑剂。
通常试块与试验机垫板之间存在摩擦，这种摩 擦对试块有“套箍”作用――引起抗压强度提 高。
d.
（受压或受拉）强度降低。
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（2）在法向应力和剪应力组合下的混凝 土强度
“拉剪状态” 压应力低时，抗剪强度随压应
力的增大而增大，当压应力超过0.6
f
' c
时，抗
剪强度随压应力的增大而减小。
也就是说：由于剪应力存在，混凝土的抗压强度 低于单向抗压强度。
“压剪状态” 抗剪强度随拉应力增大而减小。
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3．混凝土的轴心抗拉强度 f t ftk
一般只为抗压强度的 1/18 ~ 1/9。 轴心抗拉强度可由试验直接测得
轴心受拉试验（直接） 劈裂试验 （间接）
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通过试验分析，《规范》给出轴心抗拉强度标准值与 立方体抗压强度标准值的关系
ft0 .8 8 0 .3 9 5fc 0 u .5 52
注意：混凝土强度越高，f t 与 f c u 的比值越小。
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小贴示：在以后实际计算时，f t ， f不c 用上式
计算，当混凝土强度等级一定时，直接查表， 见附录。
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4、复合应力状态下的混凝土的强度
实际上混凝土构件都处于复合应力状态，
梁既受M又受V，柱同时受M、N、V，所 以
如果涂润滑剂，摩擦力大大减小，横向不受约 束，强度不提高。
注意：我国规定的标准试验方法是不涂润滑剂的。
（2）试件尺寸：尺寸越小，强度越高。 （3）加载速度：速度越快，强度越高。
（4）混凝土龄期：随龄期的增长而提高。
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2．混凝土的轴心抗压强度
f ck f c
用标准棱柱体试件（150mm × 150mm × 300 mm） 采用标准试验方法（与立方体相同）测定的混 凝土抗压强度――轴心抗压强度。