钢筋与混凝土之间的粘结作用
混凝土结构设计重点
钢筋和混凝土能结合在一起的原因：1.混凝土硬化后，钢筋与混凝土之间存在黏结力，使钢筋和混凝土在荷载作用下能够协调变形，共同受力。
2.钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数相近。
3.钢筋至构件边缘的混凝土保护层对钢筋起到保护作用。
混凝土结构的特点：1.优点：取材容易，合理用材，整体性好，耐久性好，耐火性好，可塑性好。
2.缺点：自重大，抗裂性差立方体抗压强度标准值是混凝土各种力学指标的基本代表值，采用fcu,k表示，单位N/mm2，按标准方法制作、养护的边长为150mm的立方体试件，在相对湿度伟95%以上，28d或设计规定的龄期以标准试验方法测得具有95%保证率的抗压强度值。
混凝土强度等级由符号C和混凝土立方体抗压强度标准值表示。
混凝土强度等级有14个C15到C80，C50以下为普通混凝土，以上为高强度等级混凝土，C80以上为高强度混凝土。
混凝土在符合应力作用下的强度：1.混凝土的双向受力程度2.混凝土在法向应力和切应力作用下的复合程度3.混凝土的三轴受压强度徐变：混凝土结构或材料承受的荷载或应力不变，而变形或应变随时间增长的现象。
（影响因素：内在，坏境，应力因素）徐变对混凝土结构和构建的受力性能有重要影响：使结构变形增大；使受弯构件挠度加大；使长细比较大柱的附加偏心距增大；使预应力混凝土构件产生预应力损失混凝土的收缩：混凝土在空气中硬化时体积缩小的现象。
钢筋的分类：混凝土结构所采用的钢筋按化学成分的不同分为碳素结构钢和普通低合金钢，钢筋按外形的不同，分为光圆钢筋和带肋钢筋根据含碳量的不同，碳素结构钢又可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢。
随着含碳量的增加，钢材的强度随之提高，但钢材的塑性和可焊性降低。
硬钢软钢的判别：有物理屈服点的钢筋称为软钢（热轧钢筋），无物理屈服点的钢筋成为硬钢（钢绞线，钢丝）。
设计时有物理屈服点的钢筋去钢筋的屈服强度作为钢筋强度的设计依据。
衡量钢筋塑性性能的基本指标是伸张率和冷弯性能。
锈蚀钢筋与混凝土的粘结性能
5（总）工程质量N (B)他山之石精品让钢筋在混凝土中快速生锈在试件上面用防水砂浆做一小池子，池子中放入氯化钠溶液，池底放一不锈钢板作阴极，混凝土中的钢筋作阳极，通直流电，如图1所示。
控制通电时间使混凝土中的钢筋锈蚀程度分别为轻、中、重三种。
钢筋锈蚀后，在钢筋保护层上会出现裂缝，对于轻度锈蚀的试件，锈蚀裂缝一出现就立即停电；对于中等锈蚀的试件，当锈蚀裂缝宽度达到0.5~1m m 后断电；对于严重锈蚀的试件，当裂缝宽度达到1~2mm 后断电。
钢筋锈蚀的深度可用法拉第定律来计算，深度可在0~0.36m m 。
锈蚀钢筋与混凝土的粘结性能的污物和浮浆，再用自来水清洗干净；第二种是对老混凝土表面人工凿毛，去掉表面浮浆和部分水泥石，露出粗骨料，使表面形成凹凸不平状，增加粘结面的面积和机械咬合力；第三种是将老混凝土试块用压力机从中间劈开，用其断裂面作为粘结面。
结果表明，第二种界面抗冻融能力最好。
他们还在粘结面上抹界面剂，以增加粘结强度。
选用的界面剂有水泥砂浆界面剂、水泥净浆界面剂和水泥膨浆界面剂三种，其中以水泥砂浆图让混凝土中的钢筋快速生锈的装置图2加载波形的粘结效果最好，水泥净浆和水泥膨浆的粘结效果没有明显差异。
这是由于三种界面剂采用的水灰比均相同，加入砂子后，使砂浆稠度增加，塑性降低，硬化后的弹性模量增大，线胀系数减小的原因。
深度阅读：李平先，赵国藩，张雷顺.新老混凝土粘结面的抗冻融劈拉性能试验研究.土木工程学报，2006年第4期672007.o.111995（总）工程质量N (B)精品他山之石给生锈的钢筋加动荷载把生锈的钢筋从混凝土中拔出，但是拔出的力是动态变化的，为三角波，用动荷载拔出锈蚀钢筋的试验还很少有人做过。
其方法是加力以后，再把力释放掉，然后再加力，周而复始，而且加的力一次比一次大，如图2所示。
在荷载作用的初期，钢筋与混凝土之间的滑移量增加得较慢，随着荷载的增大，滑移量的变化速度越来越大。
每次荷载卸为0时，滑移并不回到0，而是留下了残余滑移，残余滑移随循环次数的增加越来越大。
混凝土结构设计原理 重点
混凝土结构设计原理基本知识点：1.钢筋与混凝土两种材料能够有效地结合在一起而共同工作，主要基于下述三个条件：①钢筋与混凝土之间存在着粘结力，使两者能结合在一起。
在外荷载作用下，结构中的钢筋与混凝土协调变形，共同工作。
因此，粘结力是这两种不同性质的材料能够共同工作的基础。
②钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数很接近。
所以，钢筋与混凝土之间不致因温度变化产生较大的相对变形而使粘结力遭到破坏。
③钢筋埋置于混凝土中，混凝土对钢筋起到了保护和固定作用，使钢筋不容易发生锈蚀，且使其受压时不易失稳，在遭受火灾时不致因钢筋很快软化而导致结构整体破坏。
2.混凝土结构的特点。
优点：①耐久性好；②耐火性好；③整体性好；④可模性；⑤就地取材；⑥节约钢材。
缺点：①自重大；②抗裂性差；③需用模板。
3.混凝土结构按其构成的形式可分为实体结构和组合结构两大类。
4.碳素钢通常可分为低碳钢（含碳量少于0.25%）、中碳钢（含碳量0.25%~0.6%）和高碳钢（含碳量0.6%~1.4%）。
5.预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。
6.钢筋除了有两个强度指标（屈服强度和极限强度）外，还有两个塑性指标：延伸率和冷弯性能。
这连个指标反映了钢筋的塑性性能和变形能力。
7.冷拉只能提高钢筋的抗拉屈服强度，其抗压屈服强度将降低。
8.冷拔可同时提高钢筋的抗拉和抗压强度。
9.混凝土结构对钢筋性能的要求：①适当的强度和曲强比；②足够的塑性；③可焊性；④耐久性和耐火性；⑤与混凝土具有良好的粘结。
10.标准试件取边长150mm的立方体。
11.素混凝土结构的强度等级不应低于C15。
钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C20；采用强度等级400MPa及以上的钢筋时混凝土强度等级不应低于C25。
承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混凝土强度等级不应低于C30。
预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40，且不应低于C30。
12.采用150mm*150mm*300mm的棱柱体作为标准试件。
湖南大学混泥土结构原理课后习题答案混凝土结构基本原理
课后习题答案《混凝土结构基本原理》授课教师：熊学玉思考题1-1钢筋和混凝土共同工作的基础是什么？答：（1）混凝土和钢筋之间有良好的粘结性能，二者能够可靠地结合在一起，共同受力，共同变形。
（2）混凝土和钢筋两种材料的温度线膨胀系数很接近，避免温度变化时产生较大的温度应力破坏二者之间的粘结力（3）混凝土包裹在钢筋的外部，可使钢筋免于过早的腐蚀或高温软化1-2与素混凝土梁相比，钢筋混凝土梁有哪些优势？答：钢筋不但提高了梁的承载能力，而且还提高了梁的变形能力，使得梁在破坏前能给人以明显的预告。
1-3与钢筋混凝土梁相比，预应力混凝土梁有哪些优势？答：预应力钢筋在梁底部产生的预压应力会抵消外部荷载P产生的拉应力，使得梁底部不产生拉应力或仅产生很小的拉应力，提高梁的抗裂行能。
1-4与其他结构相比，混凝土结构有哪些特点？答：1.混凝土结构的优点：1）良好的耐久性2）良好的耐火性3）良好的整体性4）良好的可模性5）可就地取材6）节约钢材2.混凝土结构的缺点：混凝土结构的自重大且易开裂，一般混凝土结构使用时往往带裂缝工作，对裂缝有严格要求的结构构件需采取特殊措施；现浇混凝土结构需耗费大量的模板；施工季节性的影响较大；隔热隔声性能较差等。
思考题2-1钢筋可以如何分类？答：1.根据钢筋中的化学成分，可将钢筋分为碳素钢及普通合金钢两大类2.按加工方法，钢筋可分成热轧钢筋、冷拉钢筋和热处理钢筋三大类；钢丝可分为碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线和冷拔低碳钢丝四大类。
2-2软钢和硬钢的应力——应变关系曲线有何不同？他们的屈服强度是如何取值的？答：图2.1 软钢（左）和硬钢（右）的应力应变曲线关系软钢的应力-应变曲线关系中，在a 点以前，应力与应变呈线性比例关系，与a 点相应的应力称为比列极限；过a 点后，应变较应力增长稍快，尽管从图上看起来并不明显；到达b 点后，应力几乎不增加，应变却可以增加很多，曲线接近于水平线并一直延伸至f 点。
钢筋与混凝土的粘结机理及影响因素研究
4、保护层厚度
5、混凝土浇筑方向
6、横向配筋 横向配置钢筋，可有效延缓径向内裂的发展、限制劈裂裂缝的开 展，从而使粘结强度得以提高。因此，对于较大直径钢筋的锚固区段 以及搭接长度范围内，均应设置一定数量的横向钢筋，以提高构件的 粘结强度。 7、钢筋锈蚀度 钢筋轻度锈蚀情况下，由于锈蚀物向周围混凝土渗透，从而加强 了钢筋和混凝土之间的粘结作用。但当粘结强度增加至一定程度后， 随着钢筋锈蚀程度的增加，粘结强度降低。 8、其他因素 能够影响混凝土本身质量和强度的各种因素，如制作过程中的塌 落度、混凝土养护条件、浇筑时钢筋所在位置等，均会对钢筋同混凝 土间的粘结性能产生一定的影响。
2、变形钢筋的粘结机理 对变形钢筋来说，其粘结性能同光圆钢筋有很大区别，由于纵横肋的 存在，改变了钢筋同混凝土间相互作用的方式，大大改善了粘结效用。虽 然胶着力与摩擦力作用仍然存在，但变形钢筋的粘结强度主要取决于横肋 同混凝土间的机械咬合作用。
二、 粘结强度的影响因素
粘结强度的主要影响因素可以归纳为如下几点： 1、钢筋直径和表面形状 由于钢筋所受拉力与截面积成正比，粘结面积与截面周长成正比，分析可 知相对粘结面积与钢筋直径成反比。对于直径较小的钢筋，其相对粘结面积较 大，与混凝土结合较好，产生的粘结强度也相应较高。也就是说，粘结强度是 随着钢筋直径的增加而减小的，故在截面设计时，在满足设计要求的情况下， 应尽量采用较小直径的钢筋。 钢筋的外形对粘结强度的影响较大，在其他条件差别不大时，变形钢筋的 粘结强度要高于光圆钢筋。且在给定滑移量的情况下，粘结应力随着变形钢筋 横肋高度及倾斜角度的增加、肋间距的减小而增大。 2、混凝土的强度 当混凝土的强度提高时，钢筋同混凝土间的化学胶结力及机械咬合力也随 之增大，同时混凝土抗拉强度的提高也使得试件的內裂和劈裂应力增大，从而 使得极限粘结强度提高，即粘结强度是随着混凝土强度的增加而增大的。
钢筋与混凝土粘结——滑移关系
钢筋与混凝⼟粘结——滑移关系钢筋与混凝⼟粘结——滑移关系混凝⼟与钢筋间粘结滑移性能向来作为钢筋混凝⼟结构的重要使⽤参考依据 ,它是钢筋与混凝⼟共同协调⼯作的基础和前提,正因为他们之间的界⾯存在相互的粘结⼒ ,促使两种材料能够实现应⼒的传递 ,从⽽实现承受外部荷载的作⽤,这⾜以显⽰它对钢筋混凝⼟结构的重要性。
⽬前关于普通混凝⼟与钢筋间的粘结滑移性能进⾏了⼤量的研究,并已出台了相应的国家规范标准,⽽再⽣混凝⼟作为⼀种新型的绿⾊环保材料 ,其应⽤于实际⼯程前,还有许多性能有待研究解决,再⽣混凝⼟与钢筋间的粘结滑移性能就是其中亟待解决的问题之⼀。
且再⽣混凝⼟区别于普通⾻料混凝⼟之处在于其⾻料采⽤废弃混凝⼟破碎产⽣,再⽣⾻料与⽔泥砂浆的界⾯情况远远复杂于普通⾻料 ,然⽽粘结滑移性能恰恰是钢筋与再⽣混凝⼟两种材料界⾯之间的相作⽤,由于⾻料界⾯的差异导致它们之间粘结界⾯的差异是必然的,这就更增加了对两种材料间粘结滑移性能研究的必要。
钢筋与混凝⼟间粘结锚固性能是混凝⼟结构⼯作的前提和基础 ,⽬前关于再⽣⾻料混凝⼟与钢筋间的粘结性能,国内外仅仅进⾏了⼀些简单的拉拔试验研究。
在对再⽣⾻料混凝⼟与钢筋之间的粘结强度进⾏了试验研究,得出的结论认为与普通混凝⼟的差异不⼤；通过试验发现再⽣⾻料混凝⼟与纵向钢筋的粘结强度远⼤于与横向钢筋的粘结强度与其他试验结论较为接近,认为再⽣⾻料混凝⼟与钢筋间的粘结强度较普通混凝⼟稍低。
考虑不同再⽣粗⾻料取代率、再⽣细⾻料取代率、强度、保护层厚度等因素对再⽣混凝⼟⼀钢筋间的粘结滑移进⾏试验,发现随着再⽣粗⾻料取代率的增加,粘结性能有所提⾼,且在60%达到最⼤；相反,随着再⽣细⾻料取代率的增加,粘结性能有所降低。
但以上试验研究均统⼀采⽤基于平均粘结应⼒假设的简单拉拔试验进⾏试探性研究,即假设认为钢筋在再⽣混凝⼟中锚固段内的粘结应⼒处处相等 ,显然这并不完全符合实际钢筋受⼒状况。
通过钢筋内贴⽚试验⽅法,完成了18个锈前钢筋—再⽣混凝⼟试块的拉拔试验,分别研究了再⽣⾻料取代率、钢筋种类、混凝⼟抗压强度对其粘结滑移性能的影响,同时对钢筋在再⽣混凝⼟中长锚和短锚两种情况下其粘结应⼒分布的差异进⾏了研究分析,最后通过量测的钢筋应⼒理论推导钢筋在再⽣混凝⼟中的粘结位置函数,从⽽确定其粘结⼀滑移本构关系。
有关钢筋与混凝土之间粘结性能的探究
有关钢筋与混凝土之问粘结性能的探究董二卫冯仲齐严峥嵘(西安建筑科技大学，陕西西安710055)喃要]粘结问题是钢筋混凝土结构中的一个重要问题，对这个问题的深入研究，不仅对钢筋的锚固、搭接和细部构造等工程设计问题有实用价值，而且对钢筋混凝土结构的非线性分析、结构抗震分析等也有重要的理论意义。
【关键词]钢筋；混凝土；粘结～滑移；粘结问题1概述近年，伴随我国经济持续高速增长，建筑业作为国民经济支柱产业得到了长足发展。
目前我国建筑主要为钢筋混凝土结构形式，因此随着建筑业的发展，钢筋和混凝土的消耗量也在逐年递增。
在钢筋和混凝土应用过程中，除材料强度外，我们还应该考虑材料延性、裂缝控制等其它性能。
钢筋与混凝土的粘结其实是钢筋与外围混凝土之间一种复杂的相互作用，借助这种作用来传递两者间的应力、协调变形、保证共同工作。
这种作用实质上是钢筋与混凝土接触面上所产生的沿钢筋纵向的剪应力，即所谓粘结应力，有时也简称粘结力。
而粘结强度则是指粘结失效(钢筋被拔出或混凝土被劈裂)时的最大粘结应力。
粘结性能的退化和失效必然导致钢筋混凝土结构力学性能的降低。
2粘结力的组成钢筋和混凝土两种性能不同的材料组成的组合结构之所以能够有效的结合在一起而共同工作，其基本条件是两者之间具有可靠的粘结和锚固，所谓钢筋和混凝土之间的粘结应力指的是两者接触面处的剪应力，它是一种复杂的相互作用。
一般认为这种作用来自三个方面：1)钢筋与混凝土之间的胶结力。
主要是指混凝土中的水泥凝胶体与钢筋表面形成的化学力即为胶结力，其主要与钢筋表面的粗糙程度和水泥的性能有关。
2)钢筋与混凝土之间的摩擦力。
摩擦力是由于混凝土在凝结硬化的过程中产生的对钢筋的握裹挤压作用，我们称此法向力为握裹力。
一般情况下，挤压力越大，接触面积越粗糙，则摩擦力越大。
3)钢筋与混凝土之间的机械咬合力。
机械咬合力对于光面钢筋，主要是由于表面凹凸不平产生的。
对带肋钢筋，主要是由于在钢筋表面突出的横肋之间嵌入混凝土而形成的。
混凝土结构设计原理
绪论钢筋与混凝土能共同工作的原因：（1）钢筋和混凝土之间存在有良好的粘结力，在荷载作用下，可以保证两种材料协调变形，共同受力；（2）钢筋与混凝土具有相近的温度线膨胀系数（钢材为 1.2×10-5，混凝土为(1.0~1.5)×10-5），因此当温度变化时，两种材料不会产生过大的变形差而导致两者间的粘结力破坏；（3）混凝土对钢筋具有一定的保护作用。
第一章钢筋混凝土材料的物理力学性能1.立方体抗压强度fcu,k>轴心抗压强度fck>轴心抗拉强度ftk2.双向应力状态或三向应力状态：（1）双向压应力作用下，一向的抗压强度随另一向压应力的增加而增加;双向拉应力作用下，混凝土一向抗拉强度基本上与另一向拉应力的大小无关。
即双向受拉的混凝土强度与单向受强度基本一样：一向受拉一向受压时，无论是抗拉强度还是抗压强度都要降低。
（2）在三向受压状态中，由于侧向压应力的存在，混凝土受压后的侧向变形受到了约束，延迟和限制了沿轴线方向的内部微裂缝的发生和发展，因而极限抗压强度和极限压缩应变均有显著的提高，并显示了较大的塑性。
2.混凝土在荷载的长期作用下，其变形随时间而不断增长的现象称为徐变。
3.徐变的影响因素（1）内在因素是混凝土的组成和配比。
骨料的刚度（弹性模量）越大，体积比越大，徐变就越小。
水灰比越小，徐变也越小。
构件尺寸越大，徐变越小。
（2）环境影响包括养护和使用条件。
受荷前养护的温湿度越高，水泥水化作用越充分，徐变就越小。
采用蒸汽养护可使徐变减少（20~35）%。
受荷后构件所处的环境温度越高，相对湿度越小，徐变就越大。
4.收缩：混凝土在空气中硬化时体积会缩小，这种现象称为混凝土的收缩。
5.钢筋按力学性能分为：一类是具有明显的物理屈服点的钢筋（软钢）另一种是无明显的物理屈服点的钢筋（硬钢）。
6.混凝土结构对钢筋性能的要求：○1强度：钢筋应具有可靠的屈服强度和极限强度，钢筋的强度越高，钢材的用量越少。
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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指钢筋利用混凝土表面附着力，将钢筋与混凝土紧密连接起来的现象。
这种粘结作用是钢筋与混凝土合成结构的基础，其强度的好坏直接影响着合成结构的整体性能。
其主要原因有以下几个：
1. 重力作用：混凝土自身的重力对钢筋形成压力，从而使钢筋与混凝土之间的粘结更加牢固。
2. 摩擦力作用：混凝土表面的毛细孔和孔隙能够抓住钢筋表面的凸起部分，从而形成阻力和摩擦力，增加粘结力。
3. 成分变化作用：混凝土凝固后，水分逐渐蒸发，混凝土会发生收缩变化，这时候就会产生负压，让钢筋与混凝土更加紧密地结合在一起。
总之，钢筋与混凝土之间的粘结作用是混凝土结构能够承受外力的基础，因此在混凝土结构的设计和施工中需要特别注意钢筋与混凝土之间的粘结强度问题。