《材料性能》PPT課件.ppt

第一章 鋼筋和混凝土材料的力學性能,主要內(nèi)容 一、鋼筋的品種 二、鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系（力學性能） 三、鋼筋的塑性性能指標 四、鋼筋的冷加工 五、鋼筋的連接 六、混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求,2.1 鋼 筋,1.1 鋼 筋 Steel Reinforcement,2.1 鋼筋,1.1 鋼 筋 Steel Reinforcement 一、鋼筋的品種(P10) 鋼筋原材鋼材碳素鋼和合金鋼（改善性能) (高碳鋼、中碳鋼和低碳鋼，碳高強度高、塑性、韌性、可焊性降低) 普通低合金鋼(合金量3%5%,加入合金元素錳、硅鈦等） 。 鋼筋 按外形分為： 鋼筋 按加工工藝分為：熱軋鋼筋、熱處理鋼筋、鋼絲、鋼絞線四種， 冷加工鋼筋,2.1 鋼 筋,1、熱軋鋼筋 Hot Rolled Steel Reinforcing Bar HPB235級、HRB335級、HRB400級、RRB400級,HPB,HRB,RRB,屈服強度 fyk（標準值=鋼材廢品限值，保證率7.73%）P11表1-1 HPB235級： fyk = 235 N/mm2 HRB335級： fyk = 335 N/mm2 HRB400級、RRB400級： fyk = 400 N/mm2,P410 附表1,2.1 鋼 筋,HPB235級(級)鋼筋多為光面鋼筋（Plain Bar），低碳鋼，多作為現(xiàn)澆樓板的受力鋼筋和箍筋。 HRB335級(級) 和 HRB400級(級)外形制作成月牙肋或等高肋的變形鋼筋（Deformed Bar），低合金。鋼筋強度較高，多作為鋼筋混凝土構(gòu)件的受力鋼筋，尺寸較大的構(gòu)件，也有用級鋼筋作箍筋的為增強與混凝土的粘結(jié)（Bond）。 RRB400級與HRB335成分相同，但強度高，性能不穩(wěn)定，不適宜作為鋼筋混凝土構(gòu)件中的配筋，一般冷拉后作預(yù)應(yīng)力筋。 直徑640mm。 熱軋鋼筋屬軟鋼。,(20MnSi),2.1 鋼筋,2、鋼絲 根據(jù)母材不同分為： 1）冷拔低碳鋼絲： b HPB235加工而成（中強鋼絲） 直徑3、4、5mm，強度為8001200MPa。 2）高強鋼絲：高碳鋼線材加工而成，直徑39mm ， 外形有光面p 、刻痕I和螺旋肋H三種，質(zhì)量穩(wěn)定。 3、鋼絞線s有二股、三股和七股鋼絞線，外接圓直徑9.515.2 mm。強度為 1470 1860MPa. 4、熱處理鋼筋HT是將熱扎鋼筋牌號為40Si2Mn和 48Si2Mn通過 加熱、淬火和回火等調(diào)質(zhì)工藝處理，使強度得到較大幅度的提 高，而延伸率降低不多。 熱處理鋼筋、高強鋼絲和鋼絞線屬硬鋼，只能用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。 5、冷拉鋼筋是由熱軋鋼筋和盤條在常溫下經(jīng)冷拉，超過其屈服強度，然后卸載從而提高鋼筋的抗拉強度，節(jié)約鋼材。 但經(jīng)冷拉后，鋼筋的延伸率降低。,2.1 鋼筋,二、鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系（力學性能-強度和變形，單向拉伸試驗） 1、 有明顯屈服點的鋼筋 Steel bar with yield point（軟鋼）,a為比例極限proportional limit s =Ese,a為彈性極限elastic limit,de為強化段strain hardening stage,b為屈服上限upper yield strength,c為屈服下限，即屈服強度 fy lower yield strength,cd為屈服臺階yield plateau,e為極限抗拉強度 fu ultimate tensile strength,強屈比反映鋼筋的強度儲備，fu/fy大于.25，但也不宜過大。,應(yīng)力-應(yīng)變曲線,記住2個強度指標,2.1 鋼筋,2、無明顯屈服點的鋼筋Steel bar without yield point（硬鋼）,a點：比例極限，約為0.65 sb a點前：應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為線彈性 a點后：應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為非線性，有一定塑性變形，且沒有明顯的屈服點，峰值（最大應(yīng)力）稱為極限強度sb 強度設(shè)計指標條件屈服點： 殘余應(yīng)變?yōu)?.2%所對應(yīng)的應(yīng)力 規(guī)范取s0.2 =0.85 sb,應(yīng)力-應(yīng)變曲線,sb,e,s,2.1 鋼筋,三、鋼筋的塑性性能指標 延伸率（伸長率）elongation rate：鋼筋拉斷時的應(yīng)變，是反映鋼筋塑性性能的指標。延伸率大的鋼筋，在拉斷前有足夠預(yù)兆，延性較好。 冷彎性能Cold bending performance ：常溫下的冷彎性能試驗來決定，是將直徑為d的鋼筋繞直徑為D的鋼輥，彎成一定的角度而不發(fā)生斷裂，就表示合格。鋼輥的直徑D越小、彎轉(zhuǎn)角越大，說明鋼筋的塑性越好。冷彎角度。 各級熱軋鋼筋的性能見下表1-1,D,熱軋鋼筋等級、品種及主要力學性能指標,2.1 鋼筋,四、鋼筋的冷加工 將熱軋鋼筋和盤條在常溫下進行冷拉、冷拔、冷軋、冷扭等加工。冷加工的目的是為了提高鋼筋的強度，節(jié)約鋼材。但經(jīng)冷加工后，鋼筋的延伸率降低。冷加工鋼筋的品種很多，應(yīng)根據(jù)專門規(guī)程使用（橋梁工程中不用）。 熱軋鋼筋通過冷拉或冷拔提高其屈服強度，從而節(jié)約鋼材。,2.1 鋼筋,1、冷拉：將鋼筋拉伸超過它的屈服強度，然后放松，經(jīng)過一段時間后，鋼筋會獲得比原來的屈服強度更高的新屈服強度值。 稱為“冷拉強化” 冷拉時效硬化：如在k點卸載， 過一段時間（人工加熱后）， 再張拉鋼筋，則屈服強度又 進一步提高的現(xiàn)象。 常溫時，時效硬化HPB235 需20d； 100C時，2小時； 冷拉時效后的鋼筋，如再 次加溫，鋼筋會恢復(fù)到前 的力學性能。為何要先焊后拉的原因,2.1 鋼筋,2、冷拔 將鋼筋用強力拔過比其 直徑還小的硬質(zhì)合金拔 絲模具，鋼筋除受拉還 要受到很大側(cè)向擠壓力。 被拔成長度增加直徑變 細的鋼絲。經(jīng)多次冷拔 后，鋼筋的強度比原來 提高很多，但塑性降低。 圖為一根6鋼筋經(jīng)三次冷拔到3鋼絲應(yīng)力應(yīng)變曲線。 冷拉只提高鋼筋的抗拉強度，不能作為受壓鋼筋。 冷拔則同時提高鋼筋的抗拉和抗壓強度。,2.1 鋼筋,3、冷軋 冷軋帶肋鋼筋是以低碳鋼或低合金鋼為原料，在常溫下進行扎制而成的，表面具有縱肋和月牙橫肋的鋼筋，其強度提高幅度接近冷拔低碳鋼絲，而塑性性能優(yōu)于冷拔低碳鋼絲。,2.1 鋼筋,五、鋼筋的連接 熱扎鋼筋主要有 、綁扎連接：是目前仍為鋼筋連接的主要手段之一。鋼筋的綁扎接頭是采用2022號火燒絲或鍍鋅絲，按規(guī)范規(guī)定的最小搭接鋼筋長度，綁扎在一起而成的鋼筋接頭。 采用綁扎連接時其位置和搭接長度必須滿足混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，軸心受拉及小偏心受拉構(gòu)件的縱向受力鋼筋不得采用綁扎接頭。 當鋼筋直徑過大時不能采用綁扎連接，因為這樣會產(chǎn)生偏心作用的不良效果。 、焊接連接：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，鋼筋的接頭宜優(yōu)先采用焊接接頭。焊接接頭的焊接質(zhì)量與鋼材的焊接性、焊接工藝有關(guān)。 焊接又分為閃光對焊、電弧焊、電渣壓力、氣壓焊焊。其中閃光對焊以及電渣壓力焊在工程上使用較為頻繁。 、機械連接：鋼筋機械連接是通過機械手段將兩鋼筋端頭連接連接在一起（套筒連接）。擠壓套筒連接、錐螺紋套筒連接、輥軋直螺紋連接、鐓粗直螺紋連接。（鋼筋的應(yīng)用向大直徑、密集布置、高強度方向發(fā)展 ） 機械連接質(zhì)量上會優(yōu)于焊接，但成本較高。,其他高強度鋼筋用專門連接器。,2.1 鋼筋,六、混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求 1、強度 2、塑性性能 3、連接性（可焊性） 4、錨固性（與混凝土的粘結(jié)力-握裹力） 5、其他性能（疲勞、防腐等） 疲勞破壞：鋼筋在多次重復(fù)加載時，會出現(xiàn)疲勞特性，即鋼筋在承受重復(fù)周期荷載作用下，會出現(xiàn)從塑性破壞變成脆性突然斷裂的破壞現(xiàn)象。鋼筋在疲勞破壞時強度低于鋼筋在靜荷載下的極限強度值。 吊車梁、橋面板、軌枕等均屬承受重復(fù)荷載。見規(guī)范要求。,熱軋鋼筋等級、品種及主要力學性能指標,主要內(nèi)容： 一、混凝土的強度 二、混凝土的變形 一）混凝土在單調(diào)荷載作用下混凝土的變形 二）混凝土在多次重復(fù)荷載作用下混凝土的變形 三）混凝土在長期荷載作用下混凝土的變形 四）混凝土體積變形（收縮和膨脹等） 三、混凝土的彈性模量 四、混凝土特殊性能要求,1.2 混凝土,混凝土結(jié)構(gòu)中，主要是利用它的抗壓強度。抗壓強度是混凝土力學性能中最主要和最基本的指標。 混凝土的強度等級是用立方體抗壓強度來劃分的。 混凝土強度等級：邊長150mm立方體標準試件，在標準條件下（203，90%濕度）養(yǎng)護28天，用標準試驗方法（加載速度0.150.3N/mm2/sec，兩端不涂潤滑劑）測得的具有95%保證率的立方體抗壓強度，用符號C表示，C30表示fcu,k=30N/mm2 規(guī)范根據(jù)強度范圍，從C15、 C20、 C25 、C30、 C80共劃分為14個強度等級，級差為5N/mm2。C50以上為高強混凝土。 混凝土等級選定要求 ？（P16）,1.2 混凝土 一、混凝土的強度,（混凝土的強度指標）,分為抗壓強度和抗拉強度,1、混凝土強度等級-（立方體抗壓強度劃分）用符號fcu表示,立方體強度影響因素？ 內(nèi)因（水泥等級和用量、骨料級配、水灰比等） 外因（齡期、養(yǎng)護條件、試驗方法、試件尺寸等）。 尺寸效應(yīng)：尺寸小，測值偏大 橫向約束：橫向約束大，測值偏大,2、軸心抗壓強度-棱柱體抗壓強度,軸心抗壓強度采用棱柱體試件測定，用符號fc表示。 棱柱體試件高寬比一般為h/b=34，我國取150mm150mm450mm或，100100300試件。 對于同一混凝土，棱柱體抗壓強度小于立方體抗壓強度，棱柱體抗壓強度標準值和立方體抗壓強度標準值的換算關(guān)系,c1軸心抗壓強度與立方體抗壓強度的比值；c2對C40以上混凝土的脆性折減系數(shù)；fck混凝土軸心抗壓強度標準值；fcu,k混凝土立方體抗壓強度標準值。 規(guī)范對小于C50級的混凝土取 =0.76，C80取 =0.82，其間按線性插值。對小于C40級的混凝土取 =1，對C80取 =0.87，其間按線性插值。0.88修正系數(shù),2.2 混凝土,3、軸心抗拉強度,用符號 ft 表示?；炷翗?gòu)件開裂、裂縫、變形，以及受剪、受扭、受沖切等承載力均與抗拉強度有關(guān)。,截面尺寸100X100mm,0.88的意義和c2的取值同上 。,直接式試驗,由于軸心受拉試驗對中困難，也常常采用立方體或圓柱體劈拉試驗測定混凝土的抗拉強度,間接式試驗,二、混凝土的變形 一）在短期一次加荷時的變形（應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系）介紹4個問題： 1、單調(diào)受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系Stress- strain Relationship（P14）,混凝土單軸受壓時的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系反映了混凝土受壓力全過程的重要力學特征。,常采用棱柱體試件來測定。得到受荷時應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系 ：,2.2 混凝土,混凝土受壓破壞分析 混凝土在結(jié)硬過程中，由于水泥石的收縮、骨料下沉以及溫度變化等原因，在骨料和水泥石的界面上形成很多微裂縫，成為混凝土中的薄弱部位。 混凝土的最終破壞就是由于這些微裂縫發(fā)展造成的。,A點以前，微裂縫沒有明顯發(fā)展，混凝土的變形主要彈性變形，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系近似直線。A點應(yīng)力隨混凝土強度的提高而增加，對普通強度混凝土sA約為 (0.30.4)fc ，對高強混凝土sA可達(0.50.7)fc。 A點以后，微裂縫處的應(yīng)力集中，裂縫開始有所延伸發(fā)展，產(chǎn)生部分塑性變形，微裂縫的發(fā)展導(dǎo)致混凝土的橫向變形增加。微裂縫的發(fā)展是穩(wěn)定的。,達到B點，內(nèi)部一些微裂縫相互連通，裂縫發(fā)展已不穩(wěn)定，橫向變形突然增大，體積應(yīng)變開始由壓縮轉(zhuǎn)為增加。在此應(yīng)力的長期作用下，裂縫會持續(xù)發(fā)展最終導(dǎo)致破壞。取B點的應(yīng)力作為混凝土的長期抗壓強度。普通強度混凝土sB約為0.8fc，高強強度混凝土sB可達0.95fc以上。,達到C點fc，內(nèi)部微裂縫連通形成破壞面，應(yīng)變增長速度明顯加快，C點的縱向應(yīng)變值稱為峰值應(yīng)變 e 0，約為0.002。,縱向應(yīng)變發(fā)展達到D點，內(nèi)部裂縫在試件表面出現(xiàn)第一條可見平行于受力方向的縱向裂縫。,隨應(yīng)變增長，試件上相繼出現(xiàn)多條不連續(xù)的縱向裂縫，橫向變形急劇發(fā)展，承載力明顯下降，混凝土骨料與砂漿的粘結(jié)不斷遭到破，裂縫連通形成斜向破壞面。E點應(yīng)變e = (23) e 0，應(yīng)力s = (0.40.6) fc。,2、不同強度等級曲線之區(qū)別： 強度等級越高，線彈性段越長，峰值應(yīng)變也有所增大。但高強混凝土中，砂漿與骨料的粘結(jié)很強，密實性好，微裂縫很少，最后的破壞往往是骨料破壞，破壞時脆性越顯著，下降段越陡。,二）多次重復(fù)荷載下應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系Stress- strain Relationship,因混凝土是彈塑性材料，卸載至應(yīng)力為零時，應(yīng)變不能全部恢復(fù)，可恢復(fù)的那部分稱為彈性應(yīng)變ce，不可恢復(fù)的稱塑性應(yīng)變cp。 卸載至零后，若停一段時間再量測試件的變形，發(fā)現(xiàn)還能恢復(fù)一部分變形而達到B點，則的恢復(fù)變形稱為彈性后效。殘余變形保留在試件中不再恢復(fù)。 一次加載卸載過程，混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線形成了一個環(huán)狀。,O B B,c,二）多次重復(fù)荷載下應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系Stress- strain Relationship,應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖 當 fcf，最終由凸向應(yīng)力軸轉(zhuǎn)為應(yīng)變軸,變形越來越大。 疲勞強度由疲勞試驗測試。采用100mm100mm300mm或150mm150mm450mm的棱柱體，把能使棱柱體試件承受200萬次或其以上循環(huán)荷載而發(fā)生破壞的壓力值稱為混凝土的疲勞抗壓強度fcf。,fcf,1、定義：混凝土在荷載的長期作用下，其應(yīng)變隨時間而不斷增長的現(xiàn)象稱為徐變。 2、徐變對結(jié)構(gòu)的影響（P18）： 徐變會使結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的（撓度）變形增大，引起預(yù)應(yīng)力損失，在長期高應(yīng)力作用下，甚至會導(dǎo)致破壞。 不過，徐變有利于結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)（應(yīng)）力重分布，降低結(jié)構(gòu)的受力（如支座不均勻沉降），減小大體積混凝土內(nèi)的溫度應(yīng)力，受拉徐變可延緩收縮裂縫的出現(xiàn)。,混凝土的徐變 Creep(P16),三）在長期荷載下混凝土的變形,cr,3、徐變量：（ ecr ) 在應(yīng)力（0.5fc）作用瞬間，首先產(chǎn)生瞬時彈性應(yīng)變e0,隨荷載作用時間的延續(xù)，變形不斷增長，前4個月徐變增長較快，6個月可達最終徐變的（7080）%，以后增長逐漸緩慢，23年后趨于穩(wěn)定。,如在t1時刻把荷載卸去，變形會立即恢復(fù)一部分，屬彈性變形。在卸載一段時間后，應(yīng)變還可逐漸恢復(fù)一部分，稱為徐回（彈性后效），剩下的變形不再恢復(fù)，成為永久變形。 若以后再重行加載，則瞬時應(yīng)變和徐變又會發(fā)生。,4、影響徐變因素 （1）內(nèi)在因素是混凝土的組成和配比。骨料(aggregate)的剛度（彈性模量）越大，級配越好，徐變就越小。水灰比越小，徐變也越小。 （2）環(huán)境影響包括持續(xù)的應(yīng)力大?。?？）、受荷時的齡期、養(yǎng)護和使用條件等。 受荷前養(yǎng)護(curing)的溫濕度越高，水泥水化作用月充分，徐變就越小。采用蒸汽養(yǎng)護可使徐變減少（2035）%。受荷后構(gòu)件所處的環(huán)境溫度越高，相對濕度越小，徐變就越大。,當初始應(yīng)力水平si /fc 0.5時，徐變值與初應(yīng)力基本上成正比，這種徐變稱為線性徐變。水泥凝膠體流動結(jié)果 當初應(yīng)力si 在(0.50.8) fc 范圍時，徐變最終雖仍收斂，但最終徐變與初應(yīng)力si不成比例，隨si的增大而增大，這種徐變稱為非線性徐變。內(nèi)部微裂縫發(fā)展結(jié)果 當初應(yīng)力si 0.8fc 時，混凝土內(nèi)部微裂縫的發(fā)展已處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，徐變的發(fā)展將不收斂，最終導(dǎo)致混凝土破壞。因此將0.8fc作為混凝土的長期抗壓強度。構(gòu)件長期處于高壓狀態(tài)是不安全的 高強混凝土的密實性好，在相同的s /fc比值下，徐變比普通混凝土小得多。但由于高強混凝土承受較高的應(yīng)力值，初始變形較大，故兩者總變形接近。 高強混凝土線性徐變的范圍可達0.65fc，長期強度約為0.85fc，也比普通混凝土大一些。,徐變具有收斂性,四）混凝土的體積變形 （收縮與膨脹、溫度與濕度變形） 1. 體積變形 混凝土在空氣中硬化時體積會縮小，混凝土在水中硬化時體積會膨脹;混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中，隨溫度濕度變化，而出現(xiàn) 。 收縮和膨脹是混凝土在不受外力情況下體積變化產(chǎn)生的變形。 2、收縮對結(jié)構(gòu)的影響 當這種自發(fā)的變形受到外部（支座）或內(nèi)部（鋼筋）的約束時，將使混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至引起混凝土的開裂。 混凝土收縮會使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。 某些對跨度比較敏感的超靜定結(jié)構(gòu)（如拱結(jié)構(gòu)），收縮會引起不利的內(nèi)力。在鋼筋混凝土中鋼筋不產(chǎn)生收縮,則混凝土受到附加拉應(yīng)力.,熱脹冷縮和濕脹干縮,3、收縮量：混凝土的收縮是隨時間而增長的變形，早期收縮變形發(fā)展較快，兩周可完成全部收縮的25%，一個月可完成50%，以后變形發(fā)展逐漸減慢，整個收縮過程可延續(xù)兩年以上。 一般情況下，最終收縮應(yīng)變值約為(25)10-4 混凝土開裂應(yīng)變?yōu)?0.52.7)10-4,混凝土的收縮受結(jié)構(gòu)周圍的溫度、濕度、構(gòu)件斷面形狀及尺寸、配合比、骨料性質(zhì)、水泥性質(zhì)、混凝土澆筑質(zhì)量及養(yǎng)護條件等許多因素有關(guān)。 水泥用量多、水灰比越大，收縮越大。 骨料彈性模量高、級配好，收縮就小。 干燥失水及高溫環(huán)境，收縮大。 小尺寸構(gòu)件收縮大，大尺寸構(gòu)件收縮小。 高強混凝土收縮大。 影響收縮的因素多且復(fù)雜，要精確計算尚有一定的困難。在實際工程中，一般常采取一定措施減小不利影響避免盲目提高水灰比和水泥量、設(shè)置伸縮縫、預(yù)留施工縫。 水池設(shè)計中，必要時應(yīng)進行設(shè)計計算。,4、 影響因素,三、混凝土的彈性模量 Elastic Modulus） 應(yīng)力-應(yīng)變曲線上任一點對應(yīng)的應(yīng)力和應(yīng)變之比稱為“變形模量”或“割線模量”,原點切線模量 Elastic Modulus 彈性模量,割線模量 Secant Modulus,切線模量 Tangent Modulus,彈性系數(shù)n (coefficient of elasticity) 隨應(yīng)力增大而減小.n =10.5,彈性模量測定方法,混凝土的泊松比,一）耐久性 結(jié)構(gòu)的耐久性是對結(jié)構(gòu)的功能要求之一。規(guī)范將混凝土結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境分為五類（表1-1）。,四、給水排水構(gòu)筑物對混凝土的特殊要求,表1-1,在一、二、三類環(huán)境中、設(shè)計年限為50年的結(jié)構(gòu)混凝土其耐久性基本要求應(yīng)符合表1-2。,給水排水工程結(jié)構(gòu)由于其使用功能和所處環(huán)境的特殊性， 對混凝土的抗?jié)B性能、抗凍性能及抗化學腐蝕性能要求較高。,二）抗?jié)B性 定義：混凝土抵抗壓力水滲透的性能。鋼筋混凝土構(gòu)筑物的抗?jié)B宜以混凝土本身的密實性來滿足要求。 表示方法：混凝土的抗?jié)B能力用抗?jié)B等級表示，符號：Si 抗?jié)B等級是指對齡期為28d天的混凝土抗?jié)B試件,施加 的水壓后能滿足不滲水指標。例如抗?jié)B等級是 S6的混凝土能在0.6MPa水壓作用下滿足不滲水。 按照給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，給水排水構(gòu)筑物所用混凝土的抗?jié)B等級應(yīng)按下表1-3采用。 -確定最大作用水頭與混凝土厚度之比。,表1-3 混凝土抗?jié)B等級Si的規(guī)定,三）抗凍性 定義：指混凝土在吸水飽和狀態(tài)下，抵抗多次凍融循環(huán)作用下而不破壞、也不嚴重降低強度的性能，稱為混凝土的抗凍性。 在寒冷地區(qū)（最冷月平均氣溫低于-3），外露的鋼筋混凝土構(gòu)筑物的混凝土應(yīng)具有良好的抗凍性能，混凝土的抗凍性能一般用抗凍等級來衡量。 表示方法：用抗凍等級符號Fi -確定混凝土標號 抗凍等級系指對齡期為28d天的混凝土試件,在進行相應(yīng)要求凍融循環(huán)總次數(shù)i次作用后，其強度降低不大于25%，重量損失不超過5%。按規(guī)范，給水排水構(gòu)筑物所用混凝土的抗凍等級應(yīng)符合下表1-4要求采用。 混凝土抗凍等級應(yīng)進行實驗確定。,表1-4 混凝土抗凍等級Fi的規(guī)定,凍融循環(huán)總次數(shù)系指一年內(nèi)氣溫從+3以上降至-3以下，然后回升到+3以上的交替次數(shù)；對于地表水取水頭部，尚應(yīng)考慮一年中月平均氣溫低于-3期間，因水位漲落而產(chǎn)生的凍融交替次數(shù)，此時水位每漲落一次按一次凍融計算；氣溫應(yīng)根據(jù)連續(xù)5年以上的實測資料，統(tǒng)計其平均值確定。,四）抗腐蝕性 指混凝土抵抗酸堿鹽腐蝕的性能。 貯水或水處理構(gòu)筑物、地下構(gòu)筑物的混凝土當滿足抗?jié)B要求時，一般可不作防腐處理。對接觸侵蝕性介質(zhì)的混凝土，應(yīng)按現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)范或進行專門試驗確定防腐措施。 措施： 如對于工業(yè)污水處理池，一般大量處理池仍采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 1）當介質(zhì)腐蝕性很弱時-增加混凝土密實的方法來提高抗腐蝕能力； 2）當介質(zhì)腐蝕性很強時-需在池壁內(nèi)側(cè)、池底采取專門防腐措施（如涂刷瀝青、涂刷耐酸漆等、 玻璃鋼面層等方法）來提高抗腐蝕能力。 3）當?shù)叵滤星治g介質(zhì)時，埋入地下水以下的構(gòu)筑物部分（池壁外和池底）的外表面也應(yīng)采取防腐措施。 酸性特別強的少量污水可用耐腐蝕材料建造專門用小型容池。,五）其他 混凝土耐熱性、耐火性等。 在實際使用環(huán)境中，有時混凝土結(jié)構(gòu)還要經(jīng)受高溫狀態(tài)，雖然一般混凝土結(jié)構(gòu)具有較好的耐熱性和耐火性，但如果結(jié)構(gòu)長期處于高溫狀態(tài)，其性能會受到相當大的損害，應(yīng)采取提高混凝土結(jié)構(gòu)耐熱性、耐火性的措施。,1.3 鋼筋與混凝土共同工作 一、鋼筋與混凝土共同工作的條件 二、鋼筋與混凝土的粘結(jié) 三、粘結(jié)強度 四、錨固長度 五、鋼筋搭接長度 六、保證粘接性能的構(gòu)造措施,鋼筋（材）和混凝土兩種材料的物理力學性能很不相同，它們可以結(jié)合在一起共同工作，是因為： 鋼筋和混凝土之間存在有良好的粘結(jié)力，在荷載作用下，可以保證兩種材料協(xié)調(diào)變形，共同受力； 鋼材與混凝土具有基本相同的溫度線膨脹系數(shù)（鋼材為1.210-5，混凝土為(1.01.5)10-5），因此當溫度變化時，兩種材料不會產(chǎn)生過大的變形差而導(dǎo)致兩者間的粘結(jié)力破壞。 混凝土保護鋼筋 .？,粘結(jié)力Bond,一、鋼筋與混凝土共同工作的條件,二、鋼筋與混凝土粘結(jié)Bond of Reinforcement（P28） 鋼筋與混凝土間具有足夠的粘結(jié)是保證鋼筋與混凝土共同 受力變形的基本前提。 粘結(jié)應(yīng)力通常是指鋼筋與混凝土界面間的沿鋼筋軸向的剪應(yīng)力。通過鋼筋與混凝土界面的粘結(jié)應(yīng)力(bond stress)，可實現(xiàn)鋼筋與混凝土之間的應(yīng)力傳遞，使兩種材料結(jié)合在一起共同工作。 粘結(jié)應(yīng)力的類型有： 錨固粘結(jié)應(yīng)力 局部粘結(jié)應(yīng)力,鋼筋與混凝土的粘結(jié)作用由三部分組成（P30）： 混凝土中水泥膠體與鋼筋表面的膠結(jié)力； 混凝土因收縮將鋼筋握緊而產(chǎn)生的鋼筋與混凝土間的摩擦力； 鋼筋表面與混凝土間的機械咬合力。 當鋼筋與混凝土產(chǎn)生相對滑動后，膠結(jié)作用即喪失。 摩擦力的大小取決于握裹力和鋼筋與混凝土表面的摩擦系數(shù)。 光圓鋼筋和變形鋼筋的粘結(jié)性能特點？,三、粘結(jié)強度 Bond Strength（P25）,拔出試驗 Pull out test,粘結(jié)強度tu ：粘結(jié)破壞（鋼筋拔出或混凝土劈裂）時鋼筋與混凝土界面上的最大平均粘結(jié)應(yīng)力。設(shè)計應(yīng)保證粘結(jié)應(yīng)力小于粘結(jié)強度.,影響粘結(jié)強度的主要因素 Influence factors 混凝土強度、保護層厚度和鋼筋凈間距、橫向配筋、鋼筋表面和外形特征、受力情況及錨固長度等。,鋼筋應(yīng)力及粘結(jié)應(yīng)力圖 (a)光圓鋼筋；(b)變形鋼筋,四、鋼筋的錨固長度（P30） 1、基本錨固長度 規(guī)范是以拔出試驗為基礎(chǔ)確定基本錨固長度的。取粘結(jié)強度tu與混凝土抗拉強度 ft 成正比，并根據(jù)試驗結(jié)果， 取鋼筋受拉時的基本錨固長度為：,2、實際錨固長度 構(gòu)件中鋼筋的實際錨固長度，應(yīng)根據(jù)鋼筋的受力情況、保護層厚度、鋼筋形式等的影響， 采用基本錨固長度la乘以以下修正系數(shù)， 并不小于最小錨固長度0.7，也不小于250mm。,五、鋼筋的搭接接頭長度,1、縱向受拉鋼筋的搭接長度按下式計算，并不小于錨固長度，不小于300mm。 規(guī)范規(guī)定：P32 2、縱向受壓鋼筋的搭接長度不小于0.7ll,并不小于錨固長度，不小于200mm. 3、搭接區(qū)間的箍筋要求 直徑： 間距：受拉鋼筋，不應(yīng)大于5d，且不應(yīng)大于 100mm； 受壓鋼筋，不應(yīng)大于10d，且不應(yīng)大于 200mm；,ll =zyla,d箍筋 0.25d縱筋,六、保證可靠粘結(jié)的主要構(gòu)造措施 1、保證鋼筋在混凝土中的錨固長度和搭接長度 2、滿足鋼筋最小間距和混凝土保護層最小厚度(關(guān)于)的要求 3、粘結(jié)強度與澆筑混凝土時鋼筋的位置有關(guān)。澆筑深度超過300mm以上時，鋼筋底面的混凝土會出現(xiàn)沉淀收縮和離析泌水，氣泡逸出，使混凝土與水平放置的鋼筋之間形成一層強度較低的空隙層，它將削弱鋼筋與混凝土的粘結(jié)作用。因此，對高度較大的混凝土構(gòu)件應(yīng)分層澆筑和采用二次振搗。 4、光圓鋼筋的粘結(jié)性能較差，除直徑12mm以下的受壓鋼筋及焊接網(wǎng)或焊接骨架中的光面鋼筋外，其余光面鋼筋的末端均應(yīng)做成半圓彎鉤。(圖1-28) 此外，鋼筋的表面粗糙程度也影響到粘結(jié)強度。輕度銹蝕的鋼筋的粘結(jié)強度比無銹及除銹處理的鋼筋要高。所以，除銹蝕嚴重的鋼筋外，鋼筋一般可不必進行除銹處理。,關(guān)于保護層厚度問題 1、保證可靠粘結(jié)； 2、滿足耐久性要求。 按表1-7、表1-8給排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，Cd縱筋,表1-7,給排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范,表1-8,注：本表是按混凝土等級不小于C25，當?shù)陀贑25時應(yīng)增加5mm. 其他見書。,