钢筋和混凝土的材料性能-钢筋22-混凝土.pptx
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1、第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土2.2 2.2 混凝土混凝土ConcreteQuestions:1.What kinds of strength were used in RC construction?2.What relationship between the different concrete strength?3.What mechanical properties must be used in RC structure analysis?4.Any other properties must be considered for practical use in RC
2、 structure?第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土2.2 concrete一、一、strength1、Strength Grade Concrete is mainly offer its compressive strength in RC structures.Thus compressive strength is very important.The strength grade of concrete is defined according to the compressive strength.According to the strength,there are
3、 14 grades of concrete.Size Effect第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土2.2 2.2 混凝土混凝土一、混凝土的强度一、混凝土的强度1、混凝土强度等级(、混凝土强度等级(Strength Grade)混混凝凝土土结结构构中中,主主要要是是利利用用它它的的抗抗压压强强度度(Compressive Strength)。因因此此抗抗压压强强度度是是混混凝凝土土力力学学性性能能中中最最主主要要和和最最基基本本的指标。的指标。混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的混混凝凝土土强强度度等等级级:边边长长150mm立立方方体体标标准准
4、试试件件,在在标标准准条条件件下下(203,90%湿湿度度)养养护护28天天,用用标标准准试试验验方方法法(加加载载速速度度0.150.3N/mm2/sec,两两端端不不涂涂润润滑滑剂剂)测测得得的的具具有有95%保保证证率率的立方体抗压强度的立方体抗压强度(Cube Strength),用符号,用符号C表示。表示。C30:fcu,k=30N/mm2 第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土规范规范(GB50010-2002)根据强度范围,根据强度范围,从从C15C80共划分共划分为为14个强度等级个强度等级,级差为,级差为5N/mm2。与与原原规规范范GBJ10-89相相比比,混混凝凝土
5、土强强度度等等级级范范围围由由C60提提高高到到C80,C50以以上上为为高高强强混混凝凝土土(High-Strentgth Concrete),有关指标和计算公式在,有关指标和计算公式在C50与原与原规范规范GBJ10-89衔接。衔接。100mm立方体强度与标准立方体强度之间的换算关系立方体强度与标准立方体强度之间的换算关系Size Effect小于小于C50的混凝土,修正系数的混凝土,修正系数(Correction Factor)m m=0.95。随混。随混凝土强度的提高,修正系数凝土强度的提高,修正系数m m 值有所降低。当值有所降低。当fcu100=100N/mm2时,时,换算系数换算
6、系数m m 约为约为0.9(尺寸越小,测得强度越高)(尺寸越小,测得强度越高)第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土Why do vertical cracks occur under vertical compressive force?Cube Strength第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土In America,Japan and Canada,strength grade comes from the compressive strength of standard cylinder specimens.The conversion equation of cylin
7、der strength and the standard cube strength is:Cube strength and cylinder strength are not the actual stress of concrete in the RC members.第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土America、Japan、Canada等国家,采用圆柱体(直径等国家,采用圆柱体(直径150mm,高,高300 mm)标准试件测定的抗压强度来划分强度)标准试件测定的抗压强度来划分强度等级,符号记为等级,符号记为 fc。圆柱体强度与我国标准立方体抗压强度的换算关系为,圆柱体强
8、度与我国标准立方体抗压强度的换算关系为,立方体和圆柱体抗压试验都不能代表混凝土在实际构件中的立方体和圆柱体抗压试验都不能代表混凝土在实际构件中的受力状态,只是用来在同一标准条件下比较混凝土强度水平受力状态,只是用来在同一标准条件下比较混凝土强度水平和品质的标准(和品质的标准(制作、测试方便制作、测试方便)。)。相同强度等级的混凝土,我国的混凝土实际强度比美国低。相同强度等级的混凝土,我国的混凝土实际强度比美国低。第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土2、Axial Compressive Strength Axial compressive strength is defined by
9、the strength of the prism test in which can reflect the actual strength of the structural members.The size of the specimens is usually 150mm150mm450mm or 100mm100mm300mm.Axial compressive strength is smaller than cube strength,and the conversion equation of them is:Where,when strength grade is below
10、 C50,k=0.76,and for C80,k=0.82.Then the linear interpolation is used between them.第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土2、轴心抗压强度、轴心抗压强度Axial Compressive Strength 轴心抗压强度采用棱柱体试件测定,用符号轴心抗压强度采用棱柱体试件测定,用符号fc表示,它比较表示,它比较接近实际构件中混凝土的受压情况。棱柱体试件高宽比一般为接近实际构件中混凝土的受压情况。棱柱体试件高宽比一般为h/b=34,我国通常取,我国通常取150mm150mm450mm的棱柱体试件,的棱柱体试件,也
11、常用也常用100100300试件。试件。对于同一混凝土,对于同一混凝土,棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度。棱柱。棱柱体抗压强度和立方体抗压强度的换算关系为,体抗压强度和立方体抗压强度的换算关系为,规范规范对小于对小于C50级的混凝土取级的混凝土取k=0.76,对,对C80取取k=0.82,其间按线性插值其间按线性插值第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土Why Axial Compressive Strength is smaller than cube strength?Axial Compressive Strength 第二章 钢筋和混凝土的材料性能
12、2.2 混凝土3、Axial Tensile StrengthWith the expression of ft,axial tensile strength relates to the cracking,cracks,deformation,shear,torsion and cutting of RC members.Axial Tensile TestConversion Curves of Axial Tensile Strength and Cube Strength第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土3、轴心抗拉强度、轴心抗拉强度Axial Tensile Strengt
13、h也是其基本力学性能,用符号也是其基本力学性能,用符号 ft 表示。混凝土构件开裂、裂缝、表示。混凝土构件开裂、裂缝、变形,以及受剪、受扭、受冲切等的承载力均与抗拉强度有关。变形,以及受剪、受扭、受冲切等的承载力均与抗拉强度有关。第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土劈拉试验PaP拉压压It is difficult to carry out the axial tensile test,so the cube strength and cylinders splitting strength are usually used.Splitting Test第二章 钢筋和混凝土的材料性能2
14、.2 混凝土劈拉试验PaP拉压压由于轴心受拉试验对中困难,也常常采用立方体或圆柱体劈拉由于轴心受拉试验对中困难,也常常采用立方体或圆柱体劈拉试验测定混凝土的抗拉强度试验测定混凝土的抗拉强度(Splitting Strength)第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土Tensile Strength第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土 Considering the the difference between the specimens and the actual member,and also the brittle behavior of the high strength
15、 concrete,Reduction Coefficient is introduced to the axial compressive strength and axial tensile strength.Actual strength to specimen strength ratio is 0.88;Reduction Coefficient of Brittle,for C40 is 1.0,for C80 is 0.87,and linear interpolation is used between them.Example fcu=30MPa,d d =0.12,fcu,
16、m=fcu/(1-1.645d d)fc,m=0.76fcu,m fc,k=fc,m(1-1.645d d)0.881.0 =0.76fcu0.88 1.0=20.06MPa第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土4、混凝土强度的标准值、混凝土强度的标准值 Characteristic Strength规范规范规定材料强度的标准值规定材料强度的标准值 fk 应具有不小于应具有不小于95%的保证率的保证率立方体强度标准值立方体强度标准值即为混凝土强度等级即为混凝土强度等级fcu。规规范范在在确确定定混混凝凝土土轴轴心心抗抗压压强强度度和和轴轴心心抗抗拉拉强强度度标标准准值值时时,假假定定它它
17、们们的的变变异异系系数数与与立立方方体体强强度度的的变变异异系系数数相相同同,利利用与立方体强度平均值的换算关系,便可按上式计算得到。用与立方体强度平均值的换算关系,便可按上式计算得到。Question:Are you feel safe enough to use characteristic strength?第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土 规范规范考虑到试件考虑到试件与实际结构的差异与实际结构的差异以及以及高强混凝土高强混凝土的脆性的脆性(Brittle)特征特征,对轴心抗压强度和轴心抗拉强度,还,对轴心抗压强度和轴心抗拉强度,还采用了以下两个采用了以下两个折减系数折减系数
18、(Reduction Coefficient):结构中混凝土强度与混凝土试件强度的比值,取结构中混凝土强度与混凝土试件强度的比值,取0.88;脆性折减系数,对脆性折减系数,对C40取取1.0,对,对C80取取0.87,中间按线性,中间按线性规律变化。规律变化。例例 fcu=30MPa,d d =0.12,fcu,m=fcu/(1-1.645d d)fc,m=0.76fcu,m fc,k=fc,m(1-1.645d d)0.881.0 =0.76fcu0.88 1.0=20.06MPa第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土二、混凝土破坏机理二、混
19、凝土破坏机理 Failure Mechanismfc 02468102030s(MPa)e 10-3第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土When curing,there form many micro-fissure inside the concrete which is the weakness of the concrete.And it results in the damage of the concrete.BACED02468102030s(MPa)e 10-3第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土混凝土在结硬过程中,混凝土在结硬过程中,由于水泥石的收缩、骨由于水
20、泥石的收缩、骨料下沉以及温度变化等料下沉以及温度变化等原因,在骨料和水泥石原因,在骨料和水泥石的界面上形成很多的界面上形成很多微裂微裂缝缝 Micro-fissure,成为,成为混凝土中的薄弱部位。混凝土中的薄弱部位。混凝土的最终破坏就是混凝土的最终破坏就是由于这些微裂缝的发展由于这些微裂缝的发展造成的。造成的。BACED02468102030s(MPa)e 10-3第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土ABefore point A,the deformation is mainly elastic and the stress-strain curve is linear.BCED0
21、2468102030s(MPa)e 10-3第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土AA点点以以前前,微微裂裂缝缝没没有有明明显显发发展展,混混凝凝土土的的变变形形主主要要弹弹性性变变形形,应应力力-应应变变关关系系近近似似直直线线。A点点应应力力随随混混凝凝土土强强度度的的提提高高而而增增加加,对对普普通通强强度度 混混 凝凝 土土s sA约约 为为 (0.30.4)fc,对对高高强强混混凝凝土土s sA可可达达(0.50.7)fc。BCED02468102030s(MPa)e 10-3第二章 钢筋和混凝土的材料性能2.2 混凝土BAAfter point A,due to the st
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