2.2 混凝土的力学性能（课件）-《建筑结构》同步教学（上海交通大学出版社）

模块2 钢筋和混凝土的力学性能 钢筋的性能及要求 混凝土的力学性能 2.1 2.2 影响黏结强度的因素 1.2 2.3 模块2 钢筋和混凝土的力学性能 知识目标 （1）了解钢筋的分类及性能。 （2）了解混凝土的变形、收缩及徐变。 （3）了解混凝土的力学性能。 （4）熟悉钢筋与混凝土之间的黏结作用。 2.2 混凝土的力学性能 2.2.1 混凝土的强度 混凝土立方体抗压强度及强度等级 1. 立方体抗压强度是衡量混凝土强度高低的基本指标值，是确定混凝土强度等级的依据。《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）规定：将按照标准方法制作、养护的边长为150 mm的立方体试件，在28 d或设计规定龄期以标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度值作为混凝土立方体抗压强度标准值，用fcu，k表示，单位为N/mm2（MPa）。 《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）根据混凝土立方体抗压强度标准值，将混凝土划分为14个强度等级，分别以C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80表示。一般将C50以上的混凝土称为高强度混凝土。 2.2 混凝土的力学性能 混凝土轴心抗压强度 2. 轴心抗压强度标准值fck与立方体抗压强度标准值fcu，k之间的关系为 fck=0.88αc1αc2fcu，k （2-2） 式中，αc1为棱柱体强度与立方体强度的比值，对C50及以下的普通混凝土，取αc1=0.76，对高强度混凝土C80，取αc1=0.82，其间按线性内插法取值；αc2为考虑C40以上混凝土的脆性折减系数，对C40及以下普通混凝土，取αc2=1.00，对高强度混凝土C80，取αc2=0.87，其间按线性内插法取值；0.88为考虑到结构构件与试件制作及养护条件的差异，尺寸效应及加荷速度影响，参照以往的设计经验所取得的经验系数。 2.2 混凝土的力学性能 混凝土轴心抗拉强度 3. 混凝土的抗拉强度很低，与立方体抗压强度之间为非线性关系，一般只有其立方体抗压强度的1/17～1/8。中国建筑科学研究院等单位对混凝土的抗拉强度做了系统的测定，其用直接测试法或间接测试法对试件进行试验测得的抗拉强度称为轴心抗拉强度，经修正后，轴心抗拉强度标准值ftk与立方体抗压强度标准值fcu，k之间的关系为 ftk=0.88×0.395 （1-1.645δ）0.45αc2 （2-3） 式中，δ为混凝土立方体强度变异系数，对C60以上的混凝土，取δ=0.1；系数0.395和系数0.55是根据试验数据统计分析所得的经验系数。混凝土的强度标准值如表2-3所示。 2.2 混凝土的力学性能 表2-3 混凝土的强度标准值 单位：N/mm2 2.2 混凝土的力学性能 2.2.2 混凝土的变形 混凝土在一次短期荷载作用下的变形 1. （1）混凝土在单调短期加荷作用下的应力-应变曲线是其最基本的力学性能，曲线的特征是研究钢筋混凝土构件的强度、变形、延性（承受变形的能力）和进行受力全过程分析的依据。 图2-4为混凝土棱柱体试件在受压时的应力-应变曲线，曲线由上升段Oc和下降段ce两部分组成。 图2-4 混凝土棱柱体试件在受压时的应力 2.2 混凝土的力学性能 ①上升段Oc。上升段Oc大致可分为以下三段： 曲线Oa段（σc≤0.3fc）。此时混凝土受到的压应力较小，基本处于弹性阶段，应力-应变关系呈直线，卸载后应变可恢复到零。 曲线ab段（0.3fc＜σc≤0.8fc）。随着混凝土受到的压应力继续增大，应变增加的速度比应力快，混凝土呈现塑性性质，应力-应变关系偏离直线；此阶段混凝土内部的微裂缝开始延伸、扩展。 ②下降段ce。当压应力达到c点峰值应力后，曲线开始下降，试件的承载力逐渐降低，应变继续增大，并在d点出现拐点，d点相应的应变称为混凝土的极限压应变εcu（一般为0.003 3）。εcu值越大，说明混凝土的塑性变形能力越强，即材料的延性越好，抗震性能越好。 2.2 混凝土的力学性能 （2）混凝土的横向变形系数。混凝土试件在一次短期加压时，其纵向产生压缩应变εcv，横向产生膨胀应变εch，其比值εch/εcv称为横向变形系数（混凝土泊松比）νc。当混凝土应力σc≤0.5fc时，νc基本为常数，《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）规定，取νc=0.2；当σc＞0.5fc时，横向变形突然增加，表明混凝土内部的微裂缝开始迅速发展。 2.2 混凝土的力学性能