混凝土的强度与破坏PPT课件

混凝土强度和破坏StrengthofConcrete，第三章混凝土、混凝土强度指标的重要性，在混凝土设计和质量控制中，一般以强度为评价指标的强度是土木工程结构材料的基本要求，混凝土的其他难以直接测定的主要性能，如弹性模量、耐水性、 耐浸性、耐久性与强度直接相关，因此与许多可根据强度数据推断其它性能好坏的其它性能相比，强度试验比较直观，通过制作试验片进行强度试验，测定的试验片破坏时能承受的最大内部应力可以计算混凝土的强度。 3.6混凝土的强度和破坏，混凝土的强度是通过对试验片进行强度试验得到的。 混凝土强度试验为抗压强度试验的单轴承压力混凝土承受单向压力，施工中采用的强度为单轴承压力的多轴承压力混凝土作用于多向压缩应力的抗拉强度试验直接抗拉试验裂纹试验弯曲试验，3.6混凝土的强度和破坏，若干基本概念强度分类强度基准值， 强度等级等混凝土受压破坏机理混凝土试件的破坏过程包括：裂缝产生、发展和连通过程决定混凝土强度的内在因素水泥石的凝聚力、结构致密、界面结合力等混凝土强度的影响因素水泥强度等级和品种水泥比骨料品种、粒径、倾斜试验条件， 3.6混凝土的强度和破坏，本节的知识结构，抗压强度试验混凝土试样的几何形状有立方体、棱柱体和圆柱体的立方体试样边长为100mm、150mm、200mm种试样的养护条件标准条件： 202C，相对湿度 95%； 工地条件。 3.6.1混凝土抗压强度，1，2 a，a，圆柱(美、法、日)，立方体(英、德、中)，样品形状图像：a， 3.6.1混凝土抗压强度、抗压试验、一些基本概念、立方体抗压强度国家标准规定：制作边长150mm的立方体试样，在标准条件(202C，相对湿度 95% )下养护至28日龄，测定的抗压强度值称为混凝土立方体抗压强度，用“fcu”表示。 立方体的强度基准值是用标准的试验方法测定的几个立方体的抗压强度值的整体分布中的某个值，低于该值的比例在5%以下，将该抗压强度值称为立方体抗压强度基准值。 用“fcu，k”表示强度等级用混凝土立方体强度基准值(MPa )区分的等级，用符号c混凝土立方体强度基准值(fcu，k )表示。 普通混凝土为C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和c80、2、3.6.1混凝土的抗压强度，实际强度是将试验片在实际工程的温湿度条件下养护28天， 作为测定立方体试验片强度混凝土施工的质量控制和检测，根据轴心抗压强度国家规范的规定，使用尺寸150mm150mm300mm的标准棱柱体试验片，按规定的方法成型，在标准条件下养护28天，测定的抗压强度作为轴心抗压强度， 用fcp表示的工程结构设计的依据轴心抗压强度与立方体抗压强度的关系： fcp=(0.70.8)fcu换算系数与混凝土强度有关，强度越高系数越小。 几个基本概念，2，2，3.6.1混凝土的抗压强度，问题是？ 例如，一组试验片立方体抗压强度值分别为32.1、37.5、35.1、38.2、40.2、29.5、43.1、42.3、40.6、30.2、32.5、37.4、38.1、37.4、36.4、33.8、35.8、36.2、37.9、39.2(MPa ) 用比较法可以得到：其抗压强度的基准值为30.2MPa的20个数据中，不足30.2MPa只有29.5MPa，百分率为5%。如何计算立方体抗压强度的基准值？ 3.6.1混凝土抗压强度、混凝土立方体抗压强度和强度等级、fcu、p、fcU、fcu、k、95%、强度-概率分布曲线、混凝土立方体抗压强度标准值示意图、3.6.1混凝土抗压强度、混凝土抗压破坏机理、 混凝土压裂过程是内裂缝产生、扩张直接相连的过程，也是混凝土内固相结构从连续不连续发展的过程。 受力状态：粗骨料的强度和弹性模量大于水泥石，因此混凝土受到单方向的压力时，在骨料的上下两面产生压缩应力，在骨料的侧面产生拉伸应力的力的传递在骨料的上下表面形成为锐形，因此水泥石在山形的两侧受到剪切应力， 裂缝前端产生大应力集中，混凝土试件受压时内部裂缝扩大的情况，3.6.1混凝土的抗压强度，普通混凝土，3.6.1混凝土的抗压强度，混凝土受压破坏的3种形式？ 水泥石与骨料界面间的粘结破坏骨料的裂纹破坏水泥石的伸长和剪切破坏的特征a .压迫破坏或者低应力水平下的伸长破坏，不是单一的裂纹扩大的结果，而是多裂纹的相互作用引起的b .硬化水泥浆和混凝土中的裂纹扩大不是直线c .混凝土是硬化水泥浆、过渡区和骨料的复合体，三者各有自身的断裂韧性(Kc )，难以测定。 1、1，3.6.1混凝土抗压强度、裂缝扩张混凝土抗拉强度低，裂缝尖端应力集中和拉伸区受拉应力远远超过抗拉强度，裂缝在低压应力水平扩张产生。 原始裂缝存在的原因：水泥水合收缩引起骨料与水泥石之间和水泥石内部产生微裂缝，水泥石与粗骨料弹性模量不同，温湿度变化引起界面微裂缝的混凝土混凝物泌水现象是在骨料下部形成水囊，干燥后出现界面裂缝混凝土内界面区对混凝土的受压破坏至关重要，研究混凝土的受压破坏机理、混凝土的抗压强度、混凝土中界面裂缝的发展、混凝土的力学行为，以混凝土材料为三相复合体是有用的：水泥石、骨料、界面区过渡区域是厚度约为10-15m的壳，存在于粗骨料周围的过渡区比混凝土中的其他两相硬化水泥浆体弱，是混凝土中最弱的成分，因此尺寸小，但在对混凝土的力学行为产生较大影响的混凝土灌水后， 由于粗骨料周围形成水膜，粗骨料周围的灰白比大于整体水泥浆，因此界面过渡区为多孔质，矾土和羟钙石均呈取向性大的晶粒。3、3.6.1混凝土抗压强度、3.6.1混凝土抗压强度、界面区的重要性、混凝土界面区较弱，混凝土抗拉脆弱，压迫时发生相当强韧现象的混凝土抗拉强度为抗压强度的1/20灰白比相同时， 砂浆强度大于混凝土强度的硬化水泥浆和骨料为弹性体，混凝土为不同灰度比时，砂浆渗透性为混凝土的1/100、4、3.6.1混凝土的抗压强度、水泥品种、年龄期、养护条件、外加剂、水合度、灰度比、凝胶结构和组成含水率、水泥石强度、骨料质量、表面特性、化学组成、骨料使用量、粒径、弹性模型、水泥石-骨料粘接力、混凝土强度、生产因素、混凝土强度的影响因素3.6.1混凝土的抗压强度、4、混凝土强度的影响因素、原材料要素生产技术要素试验要素、4、3.6.1混凝土的抗压强度， 分析思路：材料强度及其组成、结构密切相关的组成影响因素：水泥、骨料和水及其特性和掺量结构影响因素：构成材料及其分布、生产技术和条件、灌水和养护制度等混凝土强度的影响因素-原材料、原材料的水泥石强度骨料性能、4、 3.6.1混凝土的抗压强度、水泥石-骨料界面过渡区、水泥品种外添加剂(化学外添加剂、矿物外添加剂)的混炼水、1、 3.6.1由于混凝土抗压强度、水泥石强度的影响因素灰比的影响，水泥水化所需的水量远少于保证混凝土拌和物易性所需的水量，剩馀水在混凝土中留下大量空隙，材料强度和空隙率呈指数关系，3.6.1混凝土在满足和易性要求的情况下，灰白比越小水泥石的强度越高。 灰阶比例如何影响？ 混凝土强度随灰白比变小而增加w/c0.5降低到0.150.30时，混凝土抗压强度从30MPa提高到200800MPa！ 化学外加剂减水剂通过降低水灰比、减少用水量，改善混凝土的致密性和均质性，提高混凝土强度的缓凝剂和早强剂影响水泥石的强度及其发展，通过调节水化发热速度，改变强度生长规律的矿物掺合材料改善水泥石的致密性，提高界面部的致密度在外添剂影响、3.6.1混凝土的抗压强度、骨料性能的影响因素、骨料的最大粒径经济上，应尽可能低地选定大粒径的粗骨料的混凝土使用量越低，粗骨料的粒径越大，过渡区域越弱，含有更多的微裂缝，强度降低由骨料矿物构成的石灰石骨料，由于在界面过渡区形成CaCO3.Ca(OH)2.xH2O，因此能够产生高强度的界面过渡区化学增强。 骨料形状和表面特征粗糙的表面有利于提高过渡区域的粘结强度针状骨料容易引起应力集中，降低混凝土破坏的极限应力，从而降低强度。 2、3.6.1混凝土的抗压强度、3.6.1混凝土的抗压强度、扫描型电子显微镜照片显示，以石灰石为骨料的混凝土，界面过渡区没有与微裂缝连通的空隙，水泥石、骨料界面过渡区的共同影响，破碎式： fcu混凝土28d抗压强度(MPU ) 有关fce水泥的实测强度(MPa )、fce k水泥的强度等级C/W灰水比、c=1.13 (富裕系数) a、b骨料种类的回归系数：关于玉石： a=0.49； b=0.13； 关于碎石： a=0.53； b=0.20。3.6.1混凝土抗压强度、3、混凝土强度的影响因素生产技术、搅拌、浇筑养护、4、3.6.1混凝土抗压强度、搅拌：人工搅拌、机械搅拌； 机械搅拌方式打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设打设冬天施工的混凝土，必须保温一段时间。 3.6.1在混凝土抗压强度、试验中发现，新混凝土砌块的养护初期采用较低的养护温度，反而能够产生混凝土的后期强度。 不知道为什么，湿养护时间越长，混凝土强度越高，3.6.1混凝土抗压强度、年龄期的影响、混凝土强度在前37d增长越快，逐渐变缓。 随养护龄期生长基本符合对数函数关系： fcu、n/fcu、a=lgn/lga式： fcu、n-n龄期混凝土抗压强度fcu、a-a龄期混凝土抗压强度、3.6.1混凝土抗压强度、混凝土强度影响因素试验条件，4，3.6.1混凝土试验片的尺寸越大，测定的强度值越低。 采用非标准尺寸的试料时，将其抗压强度换算为标准试料的抗压强度。 表面状态：混凝土受压面非常光滑时(有油脂时)，压板与试验片表面的摩擦力减小，环箍效应减小，试验片产生垂直裂缝破坏，测得的混凝土强度值低。 含水度：混凝土试样含水率越高，强度越低。 干燥试验片比满水试验片强度高20to25%的负荷速度：进行混凝土试验片的压坏试验时，负荷速度过快，材料裂纹的发展速度比负荷增加速度慢，测定的强度值变高。 因此，进行混凝土立方体的抗压强度试验时，要以规定的负荷速度进行试验片的平坦度。 试样尺寸的影响、试样尺寸越大，混凝土强度的测定值越低，试验片的尺寸越小，混凝土强度试验值越高的原因：环箍效应、尺寸越小，环箍效应明显的缺陷概率、尺寸越大，缺陷概率越大，3.6.1混凝土的抗压强度， 3.6.1混凝土抗压强度、箍筋效应：压板横向摩擦约束，混凝土试件端部受力多轴状态，试件上下端分别带箍，破坏时形成两个对顶角锥破坏面，抗压强度高于无约束。 不采取减摩措施，不采取减摩措施，接受拉伸强度试验，直接轴心拉伸试验困难的载荷作用线难以与试验片的轴线一致，难以保证产生偏心的试验片在拉伸区断裂。 裂纹拉伸试验片：边长150mm的立方体试验片或圆柱试验片的原理：对试验片的相对的表面单丝作用均匀分布的压缩应力，在垂直平面内产生均匀的拉伸应力的4点弯曲试验片： 150150600 (或550)mm3的梁式试验片以三点负荷进行弯曲试验3.6.2混凝土的拉伸强度、单轴拉伸引起的混凝土行为，混凝土的应力-应变曲线、弹性模量和泊松比与单轴压迫的条件类似，但由于在这种应力状态下抑制裂纹扩展的可能性非常小，因此从裂纹扩展到压曲的过程很短，非常明显3.6.2混凝土抗拉强度、直拉试验、3.6.2混凝土抗拉强度、裂纹抗拉试验的SplittingTest， fs、抗拉强度的计算： fts=2P/a2=0.637(P/a2)a :立方体试验片的边长、150 mm150 mm的立方体试验片、3.6.2混凝土的抗拉强度、4点弯曲试验、尺寸150mm150mm550mm的梁式试验片，在标准条件下养护28天，3点负荷方式材料力学理论合线弹性应力应变分析表明，试验片断裂的最大拉伸应力fb=PL/bd2(bd=试验片的断面积)称为断裂弹性模量modulusofrupture，为3.6.2混凝土的拉伸强度、混凝土抗压强度与拉伸强度的关系， 混凝土抗压强度与抗拉强度没有直接关系，抗拉强度与抗压强度之比(抗拉比)取决于混凝土抗压强度等级，强度等级越高，抗拉比越小。 低级混凝土拉伸比为0.100.11的中级混凝土的拉伸比为0.080.09的高级混凝土的拉伸比影响0.07混凝土抗压强度的因素为什么也影响拉伸比？2、2、2,3.6.2混凝土的拉伸强度一般为埋设钢筋的拉伸强度为提高与钢筋的粘结强度，采用压痕钢筋改善混凝土与钢筋的界面状况。 3.6.4钢筋与钢筋的粘结强度、3.6.4钢筋与钢筋的粘结强度、问题：钢筋与混凝土的粘结强度共有多少种破坏模式？ 在什么情况下，混凝土与钢筋的粘结力满足要求？ 答：共有三种破坏方式。 第一，钢筋