材料力學(xué)性能及指標(biāo)(鋼筋、砼)1

結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能及指標(biāo)1.結(jié)構(gòu)材料的基本要求2.鋼筋混凝土3.砌體4.鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)材料的基本要求結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能及指標(biāo)a.結(jié)構(gòu)材料要有足夠的、有一定環(huán)境適應(yīng)度的強(qiáng)度；b.結(jié)構(gòu)材料要有足夠的剛度；c.結(jié)構(gòu)材料要有相應(yīng)的重度；d.結(jié)構(gòu)材料要有相對(duì)低廉的價(jià)格；e.結(jié)構(gòu)材料要有良好的環(huán)保性能。鋼筋低碳鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)拉伸試樣拉伸試驗(yàn)機(jī)應(yīng)力

=P/F0應(yīng)變

=(l-l0)/l0a.強(qiáng)度——材料抵抗破壞能力的指標(biāo)包括：抗壓、抗拉、抗剪、抗扭、疲勞強(qiáng)度seoa—彈性階段bc—屈服階段cd—強(qiáng)化階段de—頸縮階段feabcdbcaoa’dea.強(qiáng)度——材料抵抗破壞能力的指標(biāo)包括：抗壓、抗拉、抗剪、抗扭、疲勞強(qiáng)度sefufboa—彈性階段bc—屈服階段cd—硬化階段de—頸縮階段a—彈性極限fb

c—屈服強(qiáng)度f(wàn)y

d—極限強(qiáng)度f(wàn)u

fefp某些無(wú)明顯屈服點(diǎn)的材料，以殘余變形0.2%對(duì)應(yīng)應(yīng)力作為名義屈服強(qiáng)度。d0c0.20.2%abcdbcaoa’defy鋼筋的計(jì)算指標(biāo)鋼筋的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值具有95%保證率的基本代表值。其中，熱軋鋼筋根據(jù)屈服強(qiáng)度確定，用表示；預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)、鋼絲和熱處理鋼筋的強(qiáng)度根據(jù)極限抗拉強(qiáng)度確定，用表示?！扔跇?biāo)準(zhǔn)值除以分項(xiàng)系數(shù)。二、鋼筋的力學(xué)性能0dabceoa—彈性階段bc—屈服階段cd—強(qiáng)化階段de—頸縮階段a—比例極限fp

c—屈服強(qiáng)度f(wàn)y

d—極限強(qiáng)度f(wàn)u

1.屈強(qiáng)比→是鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計(jì)依據(jù)屈強(qiáng)比反映鋼筋的強(qiáng)度儲(chǔ)備，fy/fu=0.6~0.7。b.彈性與塑性材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力除去后能完全恢復(fù)到原始形狀的性質(zhì)，稱(chēng)為彈性。sea’defabcde殘余變形彈性變形彈性模量：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力除去后，部分變形恢復(fù)的性質(zhì)，稱(chēng)為塑性。2.塑性性能伸長(zhǎng)率：鋼材拉斷后的塑性變形量較鋼材原始尺度的變化率，是衡量鋼材變形能力的重要指標(biāo)。伸長(zhǎng)率:越大,鋼筋延性或塑性越好材料受力破壞前可承受最大塑性變形的能力建造中的Titanic號(hào)Titanic近代船用鋼板材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力3.韌性沖擊韌度：是對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)使用鋼材的特殊要求，是檢驗(yàn)鋼材對(duì)于沖擊荷載的承受能力。冷彎指標(biāo)：是檢驗(yàn)鋼材冷加工性能的指標(biāo)，對(duì)于鋼筋與鋼板，其冷彎指標(biāo)是指在常溫下被檢驗(yàn)材料對(duì)于某一相對(duì)的半徑（相對(duì)板材厚度與鋼筋直徑）的彎曲角度。鋼筋砼結(jié)構(gòu)對(duì)鋼筋的要求有較高的強(qiáng)度和適宜的屈強(qiáng)比有較好的塑性與混凝土之間有良好粘結(jié)力具有較好的可焊性三、鋼筋的種類(lèi)及選用強(qiáng)度高，粘結(jié)性差強(qiáng)度高，粘結(jié)性好強(qiáng)度高，塑性差鋼筋熱軋鋼筋冷拔鋼筋冷軋鋼筋熱處理鋼筋HPB300HRB335HRB400RRB400光圓鋼筋帶肋鋼筋帶肋鋼筋帶肋鋼筋強(qiáng)度塑性弱強(qiáng)高低強(qiáng)度高，塑性差冷拉鋼筋Fig.我國(guó)常見(jiàn)鋼筋外形普通鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fyk

、強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy、疲勞應(yīng)力幅限值△ffy，三者之間的關(guān)系為（）

A、fyk

＞fy

＞△ffy

B、fyk

＜fy

＜△ffyC、fy

＞

fyk

＞△ffy

D、fy

=

fyk

＜△ffy

A鋼筋混凝土構(gòu)件中配有不同種類(lèi)的鋼筋時(shí)，其鋼筋強(qiáng)度取值，以下敘述正確的是（）

A、各種鋼筋均取其中最低等級(jí)的鋼筋強(qiáng)度

B、每種鋼筋根據(jù)其受力情況應(yīng)采取各自的強(qiáng)度

C、取各種鋼筋強(qiáng)度的平均值

D、取其中最高等級(jí)的鋼筋強(qiáng)度B

4.2.3當(dāng)構(gòu)件中配有不同品牌號(hào)和強(qiáng)度等級(jí)的鋼筋時(shí),可采用各自的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算。因?yàn)楸M管強(qiáng)度不同，但極限狀態(tài)下各種鋼筋先后均以達(dá)到屈服。

在做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，比如梁的縱向受力鋼筋，能否考慮同時(shí)采用不同強(qiáng)度等級(jí)的鋼筋？例如同時(shí)采用HRB335和HRB400兩種熱軋帶肋筋在這個(gè)構(gòu)件中兩種鋼筋能同時(shí)達(dá)到屈服強(qiáng)度且HRB400鋼筋所處的部位后期要求更多的強(qiáng)度富余，這是混用的浪費(fèi)。

兩種構(gòu)件在組合區(qū)，如鋼筋混用不當(dāng)時(shí)，次構(gòu)件該屈服破壞時(shí)不破壞，內(nèi)力過(guò)多轉(zhuǎn)移到主構(gòu)上，造成主構(gòu)先于次構(gòu)破壞，如主梁先于次梁破壞，柱先于梁破壞，后果是嚴(yán)重的。鋼筋規(guī)格HPB3006，8，10，12HRB33512，14，16，18，20，22，25，28，32，36，40HRB4006，8，10，12，14，16，18，20，22，25，28，32，36，40設(shè)計(jì)人員在圖紙中指定某梁的鋼筋用HRB335的鋼筋，但施工單位用HRB400的鋼筋替換，這種做法可行嗎？原設(shè)計(jì)用的是HRB335，在代換時(shí)也應(yīng)首先考慮用HRB335進(jìn)行代換。通常HRB335相對(duì)HRB400而言塑性好，HRB400較HRB335強(qiáng)度高，它們的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)是完全不同的。因此不能用不同等級(jí)的鋼筋進(jìn)行代替。

某工業(yè)建筑工程，柱子截面1.5×1.5，主筋是28的，現(xiàn)在進(jìn)場(chǎng)的鋼筋是兩個(gè)廠(chǎng)的，檢驗(yàn)都合格，監(jiān)理要求不同廠(chǎng)出的鋼筋不能用與同一柱上，這樣的要求是否合理？

a、不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的鋼筋（甚至同一廠(chǎng)家、不同爐號(hào)的）在焊接性能上會(huì)有一定的差異；

b、不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的鋼筋，在微合金成份、含量（主要指三級(jí)及三級(jí)以上鋼筋）上會(huì)有一定的差異，有的甚至是不同的微合金成份；

c、不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的鋼筋，在延性上也會(huì)有有較大的差異，有的甚至是數(shù)量級(jí)的差異；1．偽劣鋼材的橫截面呈橢圓形。

2．切頭端面平滑而整齊，而偽劣材由于材質(zhì)差，切頭端面常會(huì)有掉肉的現(xiàn)象，凹凸不平。

3．偽劣鋼材的內(nèi)徑尺寸波動(dòng)較大4．偽劣鋼材易出現(xiàn)折疊。折疊是鋼材表面形成的各種折線(xiàn)，這種缺陷往往貫穿整個(gè)產(chǎn)品的縱向。產(chǎn)生折疊的原因是由于偽劣廠(chǎng)家追求高效率，壓下量偏大，產(chǎn)生耳子，下一道軋制時(shí)就產(chǎn)生折疊，折疊的產(chǎn)品折彎后就會(huì)開(kāi)裂，鋼材的強(qiáng)度大下降。

5．偽劣鋼材外表經(jīng)常有麻面現(xiàn)象。麻面是由于軋槽磨損嚴(yán)重引起鋼材表面不規(guī)則的凹凸不平的缺陷

6．偽劣鋼材表面易產(chǎn)生結(jié)疤。原因有兩點(diǎn)：(1)偽劣鋼材材質(zhì)不均勻，雜質(zhì)多。

(2)偽劣材廠(chǎng)家導(dǎo)衛(wèi)設(shè)備簡(jiǎn)陋，容易粘鋼，這些雜質(zhì)咬人軋輥后易產(chǎn)生結(jié)疤。

7．偽劣材表面易產(chǎn)生裂紋，原因是它的坯料是土坯，土坯氣孔多，土坯在冷卻的過(guò)程中由于受到熱應(yīng)力的作用，產(chǎn)生裂痕，經(jīng)過(guò)軋制后就有裂紋。8．偽劣鋼材的橫筋細(xì)而低，經(jīng)常出現(xiàn)充不滿(mǎn)的現(xiàn)象，原因是廠(chǎng)家為達(dá)到大的負(fù)公差，成品前幾道的壓下量偏大，鐵型偏小，孔型充不滿(mǎn)。

9．偽劣鋼材容易刮傷，原因是偽劣材廠(chǎng)家設(shè)備簡(jiǎn)陋，易產(chǎn)生毛刺，刮傷鋼材表面。深度刮傷降低鋼材的強(qiáng)度。

10．偽劣鋼材無(wú)金屬光澤，呈淡紅色或類(lèi)似生鐵的顏色，原因有兩點(diǎn):(1)它的坯料是土坯。

(2)偽劣材軋制的溫度不標(biāo)準(zhǔn)，他們的鋼溫是通過(guò)目測(cè)的，這樣無(wú)法按規(guī)定的奧氏體區(qū)域進(jìn)行軋制，鋼材的性能自然就無(wú)法達(dá)標(biāo)。

11．偽劣鋼材材質(zhì)含雜質(zhì)多，鋼的密度偏小，而且尺寸超差嚴(yán)重，所以在沒(méi)有游標(biāo)卡尺的情況下，可以對(duì)它進(jìn)行稱(chēng)量核對(duì)。辯別假冒偽劣鋼材的幾點(diǎn)辦法混凝土一、混凝土的強(qiáng)度定義：水泥膠體(水泥結(jié)晶體和水泥膠塊)彈性骨架（混凝土）水泥+水石子、沙子立方體抗壓強(qiáng)度是指按照標(biāo)準(zhǔn)方法制作養(yǎng)護(hù)的邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件，在28天齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的抗壓強(qiáng)度。立方體抗壓強(qiáng)度150mm150mm150mm強(qiáng)度等級(jí)：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50~C80共14級(jí)C—混凝土15—立方體抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值為15N/mm2砼強(qiáng)度等級(jí)立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值定義：折算：軸心抗壓強(qiáng)度是指按照標(biāo)準(zhǔn)方法制作養(yǎng)護(hù)的截面為150mm×150mm高300mm的棱柱體，在28天齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的抗壓強(qiáng)度。軸心抗壓強(qiáng)度（棱柱體抗壓強(qiáng)度）—軸心抗壓強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度比值—高強(qiáng)混凝土脆性折減系數(shù)0.88—經(jīng)驗(yàn)折減系數(shù)150mm300mm軸心抗拉強(qiáng)度混凝土的抗拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度低得多，一般只有抗壓強(qiáng)度的5%~10%同一強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值以下何種關(guān)系為正確（）

A、軸心抗壓強(qiáng)度＞立方體抗壓強(qiáng)度＞抗拉強(qiáng)度

B、軸心抗壓強(qiáng)度＞抗拉強(qiáng)度＞立方體抗壓強(qiáng)度

C、立方體抗壓強(qiáng)度＞軸心抗壓強(qiáng)度＞抗拉強(qiáng)度

D、抗拉強(qiáng)度＞軸心抗壓強(qiáng)度＞立方體抗壓強(qiáng)度C二、影響混凝土的強(qiáng)度的因素1.水泥強(qiáng)度2.水灰比（水和水泥質(zhì)量之比）3.骨料的品種、規(guī)格與質(zhì)量4.養(yǎng)護(hù)的溫度和濕度5.齡期成分占熟料比例水化速度水化熱對(duì)熟料主要貢獻(xiàn)C3S36%~60很快較多促進(jìn)凝結(jié)硬化，主導(dǎo)早期后期強(qiáng)度C2S15%~37%慢較低與凝結(jié)無(wú)關(guān)，主導(dǎo)后期強(qiáng)度C3A7%~15%極快大且集中主導(dǎo)凝結(jié)，早期強(qiáng)度C4AF10%~18%快低改進(jìn)抗折強(qiáng)度水泥：硅酸鹽類(lèi)水泥是以石灰石和粘土為主要原料，經(jīng)破碎、配料、磨細(xì)制成生料，然后喂入水泥窯中煅燒成熟料，再將熟料加適量石膏（有時(shí)還摻加混合材料或外加劑）磨細(xì)而成。硅酸鹽水泥的主要礦物組成是：硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣。三、水泥3.安定性4.強(qiáng)度水泥漿體硬化后體積變化的均勻性按標(biāo)準(zhǔn)方法制作的水泥膠砂試件，在20±1°C溫度的水中，養(yǎng)護(hù)到規(guī)定齡期時(shí)檢測(cè)的強(qiáng)度值。其中標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸為4cm×4cm×16cm，膠砂中水泥與標(biāo)準(zhǔn)砂之比為1：3（W/C=0.5),標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)齡期分別為

３d和28d．分別檢驗(yàn)其抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。（一）技術(shù)性質(zhì)2.凝結(jié)時(shí)間水泥從加水?dāng)嚢璧介_(kāi)始凝結(jié)所需的時(shí)間稱(chēng)為初凝時(shí)間;水泥從加水?dāng)嚢璧侥Y(jié)完成所需的時(shí)間稱(chēng)為終凝時(shí)間。6.水化熱水泥與水的作用為放熱反應(yīng)，在水泥硬化過(guò)程中不斷放出的熱量1.細(xì)度細(xì)度是指水泥顆粒的粗細(xì)程度5.堿含量按Na2O+0.658K2O計(jì)算的重量百分率來(lái)表示。強(qiáng)度等級(jí)抗壓強(qiáng)度（MPa）抗折強(qiáng)度（MPa）3d28d3d28d42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0表3-1硅酸鹽水泥在不同齡期的強(qiáng)度要求

(GB175-1999)

注：表中Ｒ表示早強(qiáng)型，其它為普通型。水泥標(biāo)號(hào)

水泥強(qiáng)度等級(jí)

GB175-92

GB175-1999

725(R)

62.5(R)

625(R)

52.5(R)

525(R)

42.5(R)

425(R)

32.5(R)

1

kgf/cm2=0.098

Mpa

(取g=9.8m/s2)

425水泥28d的抗壓強(qiáng)度0.098×425=41.7

MPa當(dāng)選擇的水泥的強(qiáng)度過(guò)高時(shí)，在混凝土中的水泥用量過(guò)少，會(huì)影響混凝土的和易性與密實(shí)性，當(dāng)選擇的水泥的強(qiáng)度過(guò)低時(shí)，混凝土中的水泥用量過(guò)大，不經(jīng)濟(jì)，同時(shí)對(duì)混凝土的強(qiáng)度也不易保證。水泥強(qiáng)度等級(jí)的選擇應(yīng)與混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)相適應(yīng)，一般以水泥等級(jí)為混凝土強(qiáng)度等級(jí)的1.5-2.0倍為宜。鋼筋混凝土所采用的水泥強(qiáng)度等級(jí)，在一般情況下，應(yīng)比配置的混凝土強(qiáng)度高10MPa對(duì)水泥安定性認(rèn)定可以有兩種方法;1、從所使用的水泥中抽樣送檢，檢查水泥的安定性是否合格；2、對(duì)所使用這批水泥成型的建筑物相應(yīng)部位進(jìn)行實(shí)體檢測(cè)，看所測(cè)部位強(qiáng)度是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。水泥的體積安定性檢測(cè)，可用試餅法和分雷氏法，如有爭(zhēng)議時(shí)以分雷氏法為準(zhǔn)。

試餅法：將標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥漿做成試餅在沸水中煮3小時(shí)正負(fù)5分鐘，如觀(guān)察表面無(wú)裂紋，用直尺檢查沒(méi)有彎曲，則積安定性為合格。

分雷氏法：按規(guī)定方法做成圓柱試件，經(jīng)煮后，用檢查尺寸的方法來(lái)判斷積安定性是否合格。判別用于混凝土工程的水泥的安定性是否合格，有以下幾種簡(jiǎn)易方法：

（1）合格水泥澆筑的混凝土外表堅(jiān)硬刺手，而安定性不合格水泥澆灌的混凝土給人以松軟、凍后融化的感覺(jué)；

（2）安定性合格的水泥澆筑的混凝土多數(shù)呈青灰色且有光亮，而不合格水泥澆筑的混凝土多呈白色且黯淡無(wú)光；

（3）合格水泥拌制的混凝土與骨料的握裹力強(qiáng)、粘結(jié)牢，石子很難從構(gòu)件表面剝離下來(lái)，而安定性不合格的水泥拌制的混凝土與骨料的握裹力差、粘結(jié)力小，石子容易從混凝土的表面剝離下來(lái)。

水泥安定性不合格后放置一段時(shí)間再檢合格，這樣的水泥能用嗎？水泥中含有游離的氧化鈣、氧化鎂以及摻入的石膏過(guò)多，會(huì)使水泥在硬化后發(fā)生不均勻的體積膨脹，使水泥混凝土結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生開(kāi)裂等不良后果。水泥中的氧化鈣通常處于過(guò)燒狀態(tài)，表面有一層釉狀物，水化速度很慢，在水泥硬化后，這些氧化鈣會(huì)慢慢水化而產(chǎn)生較大的膨脹。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)安定性的檢驗(yàn)主要是針對(duì)游離氧化鈣的，通過(guò)沸煮的方法使其中的氧化鈣提前水化，如果氧化鈣太多，沸煮法顯示的膨脹太大，就判為安定性不良。

安定性不良的水泥，放上一段時(shí)間后，再進(jìn)行檢測(cè)，安定性會(huì)合格，主要是因?yàn)樵诔睗竦目諝庵校坞x氧化鈣水化了。這樣的水泥再使用時(shí)，不足以產(chǎn)生膨脹破壞，當(dāng)然可以使用。但是要注意的是，這種水泥的安定性是合格了，但其它性能會(huì)發(fā)生變化，例如強(qiáng)度會(huì)下降很多。三、水泥1.硅酸鹽水泥2.普通硅酸鹽水泥3.礦渣硅酸鹽水泥4.火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥（二）分類(lèi)5.粉煤類(lèi)硅酸鹽水泥1、不同廠(chǎng)家的相同水泥品種和等級(jí)如果同時(shí)混合使用，是否可以？2、相同廠(chǎng)家的同一種水泥品種，但不同等級(jí)同時(shí)混合使用（比如P.O

42.5和P.O

42.5R）是否可以?；蛘邥?huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題。不同廠(chǎng)家的相同品種和等級(jí)的水泥，原則