第1章 钢筋混凝土及其材料力学性能
1.1 概述
钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种材料制作成结构构件后共同受力的复合材料。由于混凝土的抗压强度比较高,但是抗拉强度却很低,大约只相当于抗压强度的O.1倍甚至还低,而钢筋的抗拉和抗压强度都很高;因此,通常是在混凝土内配置钢筋,以混凝土承担压力,钢筋承担拉力,有时为了减小混凝土截面面积,在截面受压区内亦配置钢筋,与受压区混凝土共同承担压力。这样,使结构构件能够比较充分地利用钢筋和混凝土两种材料的力学性能。
钢筋和混凝土这两种性能不同的材料能结合在一起受力,主要是由于它们之间有良好的粘结力,能牢固地粘结成整体。当构件承受外荷载时,钢筋和相邻的混凝土两者能够共同工作不产生相对滑动。此外,钢筋与混凝土的线膨胀系数又较接近〔钢为1.2×10(-5)/℃,混凝土为(1.0~1.5)×10-5/℃〕,当温度变化时,这两种材料不致产生相对的温度变形而破坏它们之间的结合。
钢筋混凝土除了较合理地利用上述两种材料性能外,其主要的优点为:混凝土的强度在正常情况会随时间而增长,同时保护钢筋,使之不易锈蚀,耐久性好;混凝土的传热性能差,耐火性好;混凝土可根据设计需要,浇筑成各种形状和尺寸的结构,可模性好;钢筋混凝土结构刚度大,在使用荷载下变形小,对现浇混凝土结构整体性好;且混凝土的砂、石材料,可以就地取材;与钢结构相比,可以节约钢材等等。
但是,钢筋混凝土结构的自重大,浇筑混凝土时需要使用模板,建造期一般较长,不宜在冬季和雨天施工,且补强维修工作比较困难,这是其存在的缺点。
钢筋混凝土结构由于它比砖石、钢木结构具有较多的优点,因此,在土建工程中得到广泛的应用,在我国今后相当长的时期内,仍将是一种重要的工程材料和结构型式。
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