混凝土性能检测PPT课件

1、第一节第一节 混凝土试件成型和养护混凝土试件成型和养护表表8.1-1 8.1-1 混凝土各项性能试验采用的试件规格混凝土各项性能试验采用的试件规格标准试件标准试件专用试件专用试件试验项目试验项目试件规格（试件规格（mmmm）试验项目试验项目试件规格试件规格(mm)(mm)抗压强度抗压强度150150150150150150自生体积变形自生体积变形200200600600劈裂抗拉强度劈裂抗拉强度150150150150150150导温系数导温系数200200400400轴向抗拉强度轴向抗拉强度100100100100550550导热系数导热系数200200400400极限拉伸极限拉伸100100

2、100100550550比热比热200200400400抗剪强度抗剪强度150150150150150150线膨胀系数线膨胀系数200200500500抗弯强度抗弯强度150150150150550550绝热温升绝热温升400400400400静力抗压静力抗压弹性模量弹性模量150150300300渗透系数渗透系数150150150150150150150150150150300300300300300300300300300300450450450450混凝土与钢筋混凝土与钢筋握裹力握裹力150150150150150150压缩徐变压缩徐变150150450450或或200200400400

3、抗冲磨（圆环法）抗冲磨（圆环法）外径外径500500、内径、内径300300、高、高100100拉伸徐变拉伸徐变150150500500抗冲磨（水下钢球抗冲磨（水下钢球法）法）300300100100干缩干缩100100100100515515氯离子渗透性氯离子渗透性95955050抗渗等级抗渗等级圆台体：顶面圆台体：顶面175175、底面、底面185185、高度、高度150150氯离子扩散系数氯离子扩散系数1001005050抗冻等级抗冻等级100100100100400400第1页/共109页一一 普通混凝土试件成型普通混凝土试件成型 试件一律采用机械成型。振动台的频率为试件一律采用机械成

4、型。振动台的频率为50Hz50Hz3Hz3Hz，空载时台面中心振幅为，空载时台面中心振幅为0.5mm0.5mm0.1 mm0.1 mm，承载能力不低于承载能力不低于200kg200kg。 混凝土拌和、成型方法见混凝土拌和、成型方法见水工混凝土试验规程水工混凝土试验规程（SL352-2006SL352-2006）3.13.1“混凝土混凝土拌和物室内拌和方法拌和物室内拌和方法”和和4.14.1“混凝土试件的成型与养混凝土试件的成型与养护方法护方法”。 混凝土抗压强度试件成型容易出现的差错是：混凝土抗压强度试件成型容易出现的差错是：试模组装不牢固导致震动时漏浆并且试件外形歪斜，试模组装不牢固导致震动

5、时漏浆并且试件外形歪斜，振捣完成后试模内的拌和物过早抹平不留泌水收缩余振捣完成后试模内的拌和物过早抹平不留泌水收缩余量，抹面时间过早试件尺寸因收缩、泌水，表面不易量，抹面时间过早试件尺寸因收缩、泌水，表面不易抹平而损伤混凝土内部结构，拆模时间掌握不好导致抹平而损伤混凝土内部结构，拆模时间掌握不好导致试件表面损伤。试件表面损伤。第一节第一节 混凝土试件成型和养护混凝土试件成型和养护第2页/共109页 二二 碾压混凝土试件成型碾压混凝土试件成型 （一）振动台成型试件（一）振动台成型试件 成型机具有：成型机具有： 1 1 、 振 动 台、 振 动 台 : : 频 率频 率 5 0 H z5 0 H

6、z 3 H z3 H z ， 振 幅， 振 幅0.5mm0.5mm0.1mm0.1mm，承载能力不低于，承载能力不低于200kg200kg。试模应与振动。试模应与振动台台面固定，可采用压板和螺杆相结合的方法紧固。台台面固定，可采用压板和螺杆相结合的方法紧固。 2 2成型套模：套模的内轮廊尺寸与试模相同，成型套模：套模的内轮廊尺寸与试模相同，高度高度50mm50mm，不易变形并能固定于试模上。，不易变形并能固定于试模上。 3 3成型压重块及承压板：形状与试件表面形成型压重块及承压板：形状与试件表面形状一致，尺寸略小于试件内面尺寸。根据不同试模尺状一致，尺寸略小于试件内面尺寸。根据不同试模尺寸，将

7、压重块和承压板的质量调整至碾压混凝土试件寸，将压重块和承压板的质量调整至碾压混凝土试件表面压强为表面压强为4.9kPa4.9kPa第一节第一节 混凝土试件成型和养护混凝土试件成型和养护第3页/共109页 （二）振动成型器成型试件（二）振动成型器成型试件 成型机具有：成型机具有： 1 1振动成型器：质量振动成型器：质量35kg35kg5kg5kg，频率，频率50Hz50Hz3Hz3Hz，振幅振幅3mm3mm0.2mm0.2mm。振动成型器由平板振动器和成型振头组成。振动成型器由平板振动器和成型振头组成。振头装有可拆卸有一定刚度的压板（振头装有可拆卸有一定刚度的压板（145mm145mm圆板和圆板

8、和145mm145mm方方板）。板）。 2 2成型套模：与振动台成型所用套模相同。成型套模：与振动台成型所用套模相同。 3 3承压板：形状与试件表面形状一致，尺寸略小于承压板：形状与试件表面形状一致，尺寸略小于试件表面尺寸，且有一定刚度。试件表面尺寸，且有一定刚度。 两种成型方法皆可用于成型碾压混凝土各项性能试验两种成型方法皆可用于成型碾压混凝土各项性能试验的试件，按的试件，按水工混凝土试验规程水工混凝土试验规程（SL352SL35220062006）中各项）中各项性能试验规定的装料次数和振实时间进行。性能试验规定的装料次数和振实时间进行。 振动成型器成型，用于现场成型量较多的抽样试件振动成型

9、器成型，用于现场成型量较多的抽样试件（150mm150mm立方体和立方体和150mm150mm300mm300mm圆柱体试件）较为方便，而圆柱体试件）较为方便，而且效率较高。且效率较高。第一节第一节 混凝土试件成型和养护混凝土试件成型和养护第4页/共109页第一节第一节 混凝土试件成型和养护混凝土试件成型和养护第5页/共109页混凝土或碾压混凝土试件成型后，静置混凝土或碾压混凝土试件成型后，静置2d2d脱模，移脱模，移入标准养护室养护，至规定龄期进行各项性能试验。入标准养护室养护，至规定龄期进行各项性能试验。一一 混凝土立方体抗压强度试验混凝土立方体抗压强度试验 抗压强度是混凝土结构设计的重要

10、指标，也是抗压强度是混凝土结构设计的重要指标，也是配合比设计的重要参数。在现场机口或仓面取样，测配合比设计的重要参数。在现场机口或仓面取样，测定抗压强度，用于评定施工管理水平和验收质量。定抗压强度，用于评定施工管理水平和验收质量。 通常的材料试验机皆可用于测定混凝土抗压强通常的材料试验机皆可用于测定混凝土抗压强度。试件置于试验机压板上时，应满足以下要求：度。试件置于试验机压板上时，应满足以下要求： 1 1试件放置在试验机压板上应该与试验机轴试件放置在试验机压板上应该与试验机轴心线同心；心线同心； 2 2试件轴心应与压板表面垂直；试件轴心应与压板表面垂直； 3 3试验机上压板应设置同心球座；试验

11、机上压板应设置同心球座； 4 4压板表面应该平整。压板表面应该平整。第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验第6页/共109页第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验 抗压强度试验方法见抗压强度试验方法见水工混凝土试验规程水工混凝土试验规程 （SL352SL35220062006）4.24.2“混凝土立方体抗压强度试验混凝土立方体抗压强度试验”和和6.56.5“碾压混凝土立方体抗压强度试验碾压混凝土立方体抗压强度试验”。 抗压强度试验容易出现的错误操作一般是：抗压强度试验容易出现的错误操作一般是：试验机底板清理不干净就放置试件，试件中心与试验试验机底板清理不干净就放置试件，

12、试件中心与试验机压板中心对准不符合标准要求，试验机压板不灵活机压板中心对准不符合标准要求，试验机压板不灵活导致试件受压面受力不均匀，试件外形明显歪斜、尺导致试件受压面受力不均匀，试件外形明显歪斜、尺寸不符合要求仍然进行试验，试验时试件不注意保水，寸不符合要求仍然进行试验，试验时试件不注意保水，成为半干或干试件。成为半干或干试件。第7页/共109页二二 混凝土劈裂抗拉强度试验混凝土劈裂抗拉强度试验劈裂抗拉强度试验方法是非直接测定抗拉强度的劈裂抗拉强度试验方法是非直接测定抗拉强度的方法之一。试验方法简单，对试验机要求、操作方法方法之一。试验方法简单，对试验机要求、操作方法和试件尺寸与抗压强度试验相

13、同，只需要增加简单的和试件尺寸与抗压强度试验相同，只需要增加简单的夹具和垫条。夹具和垫条。 在国际上得到广泛采用，并被列入标在国际上得到广泛采用，并被列入标准，如美国准，如美国ASTMC496ASTMC4967171和日本和日本JISA1113JISA1113。美国和日。美国和日本标准试件采用本标准试件采用150mm150mm300mm300mm圆柱体，中国圆柱体，中国水工水工混凝土试验规程混凝土试验规程采用采用150mm150mm150mm150mm150mm150mm立方体立方体试件。试件。第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验第8页/共109页计算劈裂抗拉强度的理论公式是由圆

14、柱体径向计算劈裂抗拉强度的理论公式是由圆柱体径向受压推导出来的。采用立方体试件，假设圆柱体是受压推导出来的。采用立方体试件，假设圆柱体是立方体的内切圆柱，由此将圆柱体水平拉应力计算立方体的内切圆柱，由此将圆柱体水平拉应力计算公式，变换成立方体计算公式，圆柱体直径变换成公式，变换成立方体计算公式，圆柱体直径变换成立方体边长。立方体试件劈裂试验，试验机压板是立方体边长。立方体试件劈裂试验，试验机压板是通过垫条加载，理论上应该是一条线接触，而实际通过垫条加载，理论上应该是一条线接触，而实际上是面接触，所以垫条宽度就影响计算公式的准确上是面接触，所以垫条宽度就影响计算公式的准确性。试验也表明垫条尺寸和

15、形状对劈裂抗拉强度有性。试验也表明垫条尺寸和形状对劈裂抗拉强度有显著影响，见图显著影响，见图8.2-18.2-1。第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验第9页/共109页第二节 混凝土力学性能试验 中国各部颁布的行业系统试验规程，劈裂抗中国各部颁布的行业系统试验规程，劈裂抗拉强度统一采用边长为拉强度统一采用边长为150mm150mm立方体为标准试件，但立方体为标准试件，但是对垫条尺寸和形状的规定却不统一，因此在进行是对垫条尺寸和形状的规定却不统一，因此在进行同一种混凝土劈裂抗拉试验时，采用不同试验规程同一种混凝土劈裂抗拉试验时，采用不同试验规程会得出不同的结果。会得出不同的结果。

16、综上所述，大坝结构拉应力和温度应力计算，综上所述，大坝结构拉应力和温度应力计算，抗拉强度采用轴向抗拉强度而不采用劈裂抗拉强度，抗拉强度采用轴向抗拉强度而不采用劈裂抗拉强度，原因就在于此。原因就在于此。 劈裂抗拉强度试验方法见劈裂抗拉强度试验方法见水工混凝土试验水工混凝土试验规程规程（SL352-2006SL352-2006）4.34.3“混凝土劈裂抗拉强度试混凝土劈裂抗拉强度试验验”和和6.76.7“碾压混凝土劈裂抗拉强度试验碾压混凝土劈裂抗拉强度试验”。第10页/共109页第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验( (劈裂试件劈裂试件:15cm:15cm立方体；轴拉试件立方体；轴拉

17、试件:15:15151555cm)55cm)图图8.2-18.2-1垫条尺寸和形状对劈裂抗拉强度与轴向抗拉强度关系的影响垫条尺寸和形状对劈裂抗拉强度与轴向抗拉强度关系的影响第11页/共109页第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验第12页/共109页第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验第13页/共109页 三三 混凝土轴向拉伸试验混凝土轴向拉伸试验 混凝土轴向拉伸试验是用直接拉伸试件的方混凝土轴向拉伸试验是用直接拉伸试件的方法测定抗拉强度、极限拉伸值和拉伸弹性模量。计算法测定抗拉强度、极限拉伸值和拉伸弹性模量。计算时不必作任何理论上的假定，测定结果接近混凝土实时不必作

18、任何理论上的假定，测定结果接近混凝土实际应力际应力应变状况。由于测试技术上的原因，目前应变状况。由于测试技术上的原因，目前各国虽然都在进行研究，但标准试验方法尚未见公布。各国虽然都在进行研究，但标准试验方法尚未见公布。第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验第14页/共109页第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验混凝土轴向拉伸性能测试方法，原理比较简单，混凝土轴向拉伸性能测试方法，原理比较简单，但要准确测定却难度较大，制定轴向拉伸试验方法的但要准确测定却难度较大，制定轴向拉伸试验方法的原则是：（原则是：（1 1）荷载应确实轴向施加，使试件断面上）荷载应确实轴向施加，使试

19、件断面上产生均匀拉应力，沿试件长度方向有一均匀应力段，产生均匀拉应力，沿试件长度方向有一均匀应力段，并且断裂在均匀应力段的概率高。（并且断裂在均匀应力段的概率高。（2 2）试件形状应）试件形状应易于制作，费用低。（易于制作，费用低。（3 3）试件夹具与试验机装卡简）试件夹具与试验机装卡简单易行，且能重复使用。单易行，且能重复使用。第15页/共109页 （一）试件装卡和偏心（一）试件装卡和偏心混凝土试件装卡在试验机上，下卡头中的装卡方混凝土试件装卡在试验机上，下卡头中的装卡方式往往与试件形状相联系，可分为外夹式、内埋式和式往往与试件形状相联系，可分为外夹式、内埋式和粘贴式三种。外夹式简单易行，不

20、需要埋设拉杆和粘粘贴式三种。外夹式简单易行，不需要埋设拉杆和粘贴拉板，但是试件体积大。内埋式试件体积适中，拉贴拉板，但是试件体积大。内埋式试件体积适中，拉杆埋设必须有胎具保证与试件对中，拉杆可以重复使杆埋设必须有胎具保证与试件对中，拉杆可以重复使用。粘贴式效率低，粘贴表面需要预先处理，但是试用。粘贴式效率低，粘贴表面需要预先处理，但是试件体积小，尤其是对混凝土芯样试验，除此而无更简件体积小，尤其是对混凝土芯样试验，除此而无更简便的方法。便的方法。第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验第16页/共109页第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验 混凝土轴向拉伸试验中一个关键

21、问题是试件几混凝土轴向拉伸试验中一个关键问题是试件几何中心线与试验机加荷轴心线同心，以保证试件断何中心线与试验机加荷轴心线同心，以保证试件断面受力均匀，但是要完全做到这一点是比较困难的，面受力均匀，但是要完全做到这一点是比较困难的，实际上总有偏心发生，但应将其减小到允许范围以实际上总有偏心发生，但应将其减小到允许范围以内。解决偏心的办法是：（内。解决偏心的办法是：（1 1）试件成型几何尺寸准）试件成型几何尺寸准确；（确；（2 2）由胎具保证拉伸夹头或粘贴拉板定位准确，）由胎具保证拉伸夹头或粘贴拉板定位准确，并与试件同轴。除此之外，试验机卡头上都装有球并与试件同轴。除此之外，试验机卡头上都装有球

22、铰，用以消除试件偏心对试验机加荷活塞或丝杆的铰，用以消除试件偏心对试验机加荷活塞或丝杆的作用，但是球铰并不能消除试件偏心所产生的附加作用，但是球铰并不能消除试件偏心所产生的附加弯矩对试件的影响。弯矩对试件的影响。 第17页/共109页( (二二) ) 力和变形的测定力和变形的测定液压式万能试验机、机械式万能试验机或拉力试验机均可液压式万能试验机、机械式万能试验机或拉力试验机均可对混凝土试件施加轴向荷载。对混凝土试件施加轴向荷载。在荷载作用下混凝土试件变形测量，着重使用外部测量变在荷载作用下混凝土试件变形测量，着重使用外部测量变形的方法和装置。外夹式变形测量装置使用方便、性能可靠，形的方法和装置

23、。外夹式变形测量装置使用方便、性能可靠，且可以多次重复使用，经济耐用是人们所喜欢采用的测试方法。且可以多次重复使用，经济耐用是人们所喜欢采用的测试方法。外夹式变形测量装置包括变形传递夹具和引伸计两部分。引伸外夹式变形测量装置包括变形传递夹具和引伸计两部分。引伸计是对夹具传递过来的试件标距内变形量的量测机构，可分为计是对夹具传递过来的试件标距内变形量的量测机构，可分为机械式和电测式两类。通常使用的机械式引伸计有千分表，测机械式和电测式两类。通常使用的机械式引伸计有千分表，测定的变形量由表盘直接读取。电测式引伸计有差动变压器型引定的变形量由表盘直接读取。电测式引伸计有差动变压器型引伸计和应变片型引

24、伸计，其将标距内的变形量换成电量，然后伸计和应变片型引伸计，其将标距内的变形量换成电量，然后经放大器放大，输入到显示仪表或记录仪。经放大器放大，输入到显示仪表或记录仪。 混凝土轴向拉伸试验方法见混凝土轴向拉伸试验方法见水工混凝土试验规程水工混凝土试验规程（SL352SL35220062006）4.54.5“混凝土轴向拉伸试验混凝土轴向拉伸试验”和和6.86.8“碾压混凝碾压混凝土轴向拉伸试验土轴向拉伸试验”。第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验第18页/共109页第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验第19页/共109页第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试

25、验第20页/共109页第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验第21页/共109页四四 混凝土弯曲试验混凝土弯曲试验凡具有弯曲试台的材料试验机皆可进行混凝土梁凡具有弯曲试台的材料试验机皆可进行混凝土梁的弯曲试验。的弯曲试验。加荷方式有单点加荷和三分点加荷两种方式。从加荷方式有单点加荷和三分点加荷两种方式。从理论上讲加荷方式不应该影响混凝土弯曲抗拉强度，理论上讲加荷方式不应该影响混凝土弯曲抗拉强度，但是实际上混凝土是一种非均质材料，加荷方式对弯但是实际上混凝土是一种非均质材料，加荷方式对弯曲抗拉强度有明显影响。单点集中加荷时最大弯矩在曲抗拉强度有明显影响。单点集中加荷时最大弯矩在梁中央

26、，破坏断面被固定。三分点加荷时最大弯矩在梁中央，破坏断面被固定。三分点加荷时最大弯矩在两加荷点之间，破坏断面是随机的，破坏将发生在此两加荷点之间，破坏断面是随机的，破坏将发生在此区间最薄弱环节，所以三分点加荷方式所测弯曲抗拉区间最薄弱环节，所以三分点加荷方式所测弯曲抗拉强度更具有代表性。强度更具有代表性。第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验第22页/共109页第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验弯曲抗拉强度计算公式推导是基于以下三个基本弯曲抗拉强度计算公式推导是基于以下三个基本假设：（假设：（1 1）中性轴上、下的压应变和拉应变为线性）中性轴上、下的压应变和拉应变为

27、线性变化。（变化。（2 2）中性轴上、下的压应力和拉应力为线性）中性轴上、下的压应力和拉应力为线性变化。（变化。（3 3）拉伸弹性模量等于压缩弹性模量。由此）拉伸弹性模量等于压缩弹性模量。由此导出，矩形断面梁弯曲抗拉强度计算公式为：导出，矩形断面梁弯曲抗拉强度计算公式为： (8.2-1)(8.2-1)式中：式中： RfRf 弯曲抗拉强度；弯曲抗拉强度；P P弯曲试验破坏荷弯曲试验破坏荷载；载；L L梁的跨度；梁的跨度；h h梁断面高度；梁断面高度；b b梁断面宽度。梁断面宽度。2bhPLRf第23页/共109页梁断面实际应力分布与理论推导的三个基本假设是有梁断面实际应力分布与理论推导的三个基本

28、假设是有差别的，弯曲破坏模型不是理论推导的线弹性模型。经理差别的，弯曲破坏模型不是理论推导的线弹性模型。经理论分析，弯曲抗拉强度比轴向抗拉强度高，其关系式为：论分析，弯曲抗拉强度比轴向抗拉强度高，其关系式为：R Rt t =0.574 =0.574R Rf f (8.2 (8.22)2)式中：式中： R Rt t轴向抗拉强度；轴向抗拉强度；R Rf f 弯曲抗拉强度。弯曲抗拉强度。R RBausBaus用用150mm150mm150mm150mm500mm500mm的梁进行弯曲试验和的梁进行弯曲试验和150mm150mm圆柱体进行轴向抗拉强度试验，得出试验关系式为：圆柱体进行轴向抗拉强度试验，

29、得出试验关系式为： （8.28.23 3）第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验ftRR52.0第24页/共109页 显然，弯曲抗拉强度比轴向抗拉强度高许多，显然，弯曲抗拉强度比轴向抗拉强度高许多，见图见图8.28.22 2。大坝结构拉应力和温度应力计算，抗。大坝结构拉应力和温度应力计算，抗拉强度也不应采用弯曲抗拉强度。拉强度也不应采用弯曲抗拉强度。 混凝土弯曲试验方法见混凝土弯曲试验方法见水工混凝土试验规水工混凝土试验规程程（SL352SL35220062006）4.64.6“混凝土弯曲试验混凝土弯曲试验”和和6.96.9“碾压混凝土弯曲试验碾压混凝土弯曲试验”。第二节第二节 混

30、凝土力学性能试验混凝土力学性能试验第25页/共109页第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验 ( (弯曲试件：弯曲试件：1515151550cm,50cm,轴拉试件，轴拉试件，151525cm)25cm) 图图8.2-2 8.2-2 弯曲抗拉强度与轴向抗拉强度的关系弯曲抗拉强度与轴向抗拉强度的关系(R(RBaus)Baus) 第26页/共109页第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验第27页/共109页 五五 静力抗压弹性模量试验静力抗压弹性模量试验 液压万能试验机和伺服程控万能试验机皆可液压万能试验机和伺服程控万能试验机皆可对试件施加轴向荷载。试件变形测定装置包括变形

31、对试件施加轴向荷载。试件变形测定装置包括变形传递架和引伸计两部分，与轴向拉伸试验变形测定传递架和引伸计两部分，与轴向拉伸试验变形测定装置相同。多数试验机都具有自动绘图功能，因此装置相同。多数试验机都具有自动绘图功能，因此荷载荷载应变曲线随着试验进行中自动绘出，试验应变曲线随着试验进行中自动绘出，试验结束即可取得。结束即可取得。 混凝土弹性模量由荷载混凝土弹性模量由荷载应变曲线上升段，应变曲线上升段，两个测点的斜率确定。目前各国标准对弹性模量计两个测点的斜率确定。目前各国标准对弹性模量计算所选测点也不尽相同，见表算所选测点也不尽相同，见表8.2-28.2-2。 第二节第二节 混凝土力学性能试验混

32、凝土力学性能试验第28页/共109页 中国中国水工混凝土试验规程水工混凝土试验规程（SD105SD1058282）规定：测点为应力规定：测点为应力0.5MPa,0.5MPa,测点测点2 2为为30%30%极限荷载。极限荷载。新修订的标准新修订的标准SL352SL35220062006，测点，测点2 2改为改为40%40%极限荷载。极限荷载。这样，中国这样，中国水工混凝土试验规程水工混凝土试验规程标准与美国标准与美国ASTMC469ASTMC469标准基本一致。标准基本一致。 混凝土静力压缩弹性模量试验方法见混凝土静力压缩弹性模量试验方法见水水工混凝土试验规程工混凝土试验规程（SL352SL35

33、220062006）4.84.8“混凝土圆混凝土圆柱体（轴心）抗压强度与静力抗压弹性模量试验柱体（轴心）抗压强度与静力抗压弹性模量试验”和和6.116.11“碾压混凝土圆柱体（轴心）抗压强度和静力碾压混凝土圆柱体（轴心）抗压强度和静力抗压弹性模量试验抗压弹性模量试验” 第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验第29页/共109页第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验表表8.2-2 8.2-2 各国标准对计算弹性模量的规定各国标准对计算弹性模量的规定 标标 准准 名名 称称试件尺寸试件尺寸（cmcm）标距标距长度长度(mm)(mm)计算弹性模量（斜率）的测点计算弹性模量（斜

34、率）的测点线型线型测定测定1 1测定测定2 2水工混凝土试验规程水工混凝土试验规程SL352SL35220062006压缩弹模：压缩弹模：15153030150150弦线弦线应力应力0.5MPa0.5MPa40%40%极限荷载极限荷载美国美国ASTMASTM 日本日本JISJIS压缩弹模：压缩弹模：15153030150150弦线弦线应变应变50501010-6-640%40%极限荷载极限荷载英国建筑工业研究与英国建筑工业研究与情报协会情报协会CIRIACIRIA压缩弹模：压缩弹模：151515153535200200割线割线原点原点50%50%极限荷载极限荷载拉伸弹模：拉伸弹模：151515

35、157171200200割线割线原点原点50%50%极限荷载极限荷载第30页/共109页第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验第31页/共109页六六 混凝土抗剪强度试验混凝土抗剪强度试验碾压混凝土坝施工的特点是通仓、薄层、连续碾压混凝土坝施工的特点是通仓、薄层、连续浇筑，水平层面要比普通混凝土坝多出很多倍。因浇筑，水平层面要比普通混凝土坝多出很多倍。因此对碾压混凝土提出抗剪强度试验。测定碾压混凝此对碾压混凝土提出抗剪强度试验。测定碾压混凝土本体及其层面的抗剪强度，为评定碾压混凝土坝土本体及其层面的抗剪强度，为评定碾压混凝土坝的整体抗滑稳定性提供依据。对普通混凝土也可进的整体抗滑稳

36、定性提供依据。对普通混凝土也可进行混凝土本体及其与岩基接触面的抗剪强度试验。行混凝土本体及其与岩基接触面的抗剪强度试验。第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验第32页/共109页第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验混凝土抗剪强度试验需要使用二向应力状态试验混凝土抗剪强度试验需要使用二向应力状态试验设备，由垂直法向荷载和水平剪切荷载两部分组成。设备，由垂直法向荷载和水平剪切荷载两部分组成。采用直剪仪专用试验仪器，造价昂贵。也可以在已采用直剪仪专用试验仪器，造价昂贵。也可以在已建置材料试验机上增加水平加荷装置，改造成两轴建置材料试验机上增加水平加荷装置，改造成两轴试验机。

37、为节省投资和使更多单位能进行此项试验，试验机。为节省投资和使更多单位能进行此项试验，特介绍中国水利水电科学院，在伺服万能试验机上特介绍中国水利水电科学院，在伺服万能试验机上增加水平加荷装置，改造成二向加荷试验机的结构增加水平加荷装置，改造成二向加荷试验机的结构图，见图图，见图8.2-38.2-3。垂直荷载与水平荷载用专用同心棒。垂直荷载与水平荷载用专用同心棒找正，使垂直荷载轴心与水平荷载轴心在试件中心找正，使垂直荷载轴心与水平荷载轴心在试件中心相交。相交。第33页/共109页第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验图图8.2-3 8.2-3 碾压混凝土层面剪切试验水平加荷装置结构图碾

38、压混凝土层面剪切试验水平加荷装置结构图第34页/共109页混凝土抗剪强度试验见混凝土抗剪强度试验见水工混凝土试验规程水工混凝土试验规程(SL352-(SL352-2006)4.72006)4.7“混凝土抗剪强度试验混凝土抗剪强度试验”和和6.16.1“碾压混凝土抗剪强度碾压混凝土抗剪强度试验试验”。第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验第35页/共109页第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验第36页/共109页第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验第37页/共109页七七 混凝土与钢筋握裹力试验混凝土与钢筋握裹力试验钢筋混凝土是以钢筋和混凝土作为一个整体承

39、受荷钢筋混凝土是以钢筋和混凝土作为一个整体承受荷载的结构，因此钢筋与混凝土之间必须具有充分的握载的结构，因此钢筋与混凝土之间必须具有充分的握裹强度。埋入混凝土中的钢筋在拉出一定滑动量时所裹强度。埋入混凝土中的钢筋在拉出一定滑动量时所产生的抵抗力称为握裹强度。产生的抵抗力称为握裹强度。构成握裹力的主要因素是：构成握裹力的主要因素是：(1)(1)钢筋与水泥净浆之钢筋与水泥净浆之间在滑动前的粘结力；间在滑动前的粘结力；(2)(2)钢筋与混凝土之间由于混凝钢筋与混凝土之间由于混凝土硬化收缩而存在的侧压力在钢筋表面产生的摩擦抗土硬化收缩而存在的侧压力在钢筋表面产生的摩擦抗力力:(3):(3)由于钢筋表面

40、凹凸不平产生的机械抗力。由于钢筋表面凹凸不平产生的机械抗力。本方法是参照美国材料试验学会（本方法是参照美国材料试验学会（ASTMASTM）规定的标）规定的标准方法制定的，握裹力试验方法详见准方法制定的，握裹力试验方法详见水工混凝土试水工混凝土试验规程验规程（SL352-2006SL352-2006）4.94.9“混凝土与钢筋握裹力试混凝土与钢筋握裹力试验验”。第二节第二节 混凝土力学性能试验混凝土力学性能试验第38页/共109页 一一 混凝土压缩和拉伸徐变试验混凝土压缩和拉伸徐变试验 ( (一一) ) 混凝土的徐变特性混凝土的徐变特性当施加到混凝土试件上的荷载不变时，试件的应当施加到混凝土试件

41、上的荷载不变时，试件的应变随着持荷时间增长而增大，此种应变称为徐变，单变随着持荷时间增长而增大，此种应变称为徐变，单位与应变单位相同（位与应变单位相同（mm/mmmm/mm）。在施加荷载时，要将）。在施加荷载时，要将瞬时弹性应变与早期徐变区分开来是困难的，而且瞬瞬时弹性应变与早期徐变区分开来是困难的，而且瞬时弹性应变随着龄期增长而减小。因此，徐变可视为时弹性应变随着龄期增长而减小。因此，徐变可视为超出初始弹性应变的应变增量。除施加到试件上的荷超出初始弹性应变的应变增量。除施加到试件上的荷载不变外，试件的湿度也不与周围介质发生湿交换，载不变外，试件的湿度也不与周围介质发生湿交换，即在绝湿条件下进

42、行，这种徐变又称基本徐变。即在绝湿条件下进行，这种徐变又称基本徐变。第三节第三节 混凝土变形性能试验混凝土变形性能试验第39页/共109页第第三三节节 混混凝凝土土变变形形性性能能试试验验 混凝土试件卸除持续荷载后，应变立即减小，混凝土试件卸除持续荷载后，应变立即减小，称为瞬时恢复，称为瞬时恢复， 其数量等于相应卸荷龄期的弹性应其数量等于相应卸荷龄期的弹性应变，通常比刚加荷时的弹性应变小，紧接着瞬时恢复变，通常比刚加荷时的弹性应变小，紧接着瞬时恢复有一个应变逐渐减小阶段，称为徐变恢复，残余的部有一个应变逐渐减小阶段，称为徐变恢复，残余的部分成为永久变形。分成为永久变形。 混凝土试件受力状况和混

43、凝土试件强度一样，混凝土试件受力状况和混凝土试件强度一样，徐变分为压缩徐变和拉伸徐变。徐变分为压缩徐变和拉伸徐变。 两种徐变的基本特两种徐变的基本特性相同，只是变形方向相反。压缩徐变试件承受压缩性相同，只是变形方向相反。压缩徐变试件承受压缩荷载，徐变量缩短；拉伸徐变试件承受拉伸荷载，徐荷载，徐变量缩短；拉伸徐变试件承受拉伸荷载，徐变量伸长。变量伸长。第40页/共109页 ( (二二) ) 徐变测定装置徐变测定装置 对徐变试验加荷系统的要求：（对徐变试验加荷系统的要求：（1 1）能够长期保持）能够长期保持已知应力的荷载，且操作简单；（已知应力的荷载，且操作简单；（2 2）试件横截面上的）试件横截

44、面上的应力分布均匀；（应力分布均匀；（3 3）为区别瞬时弹性应变和徐变，加）为区别瞬时弹性应变和徐变，加荷应迅速，且无冲击；（荷应迅速，且无冲击；（4 4）测量试件变形的差动式电）测量试件变形的差动式电阻应变计长期稳定性好，且精度满足试验要求。阻应变计长期稳定性好，且精度满足试验要求。 徐变试验机加荷系统分为机械式、液压式和气徐变试验机加荷系统分为机械式、液压式和气液式三种。弹簧式徐变试验机分压缩徐变试验机和液式三种。弹簧式徐变试验机分压缩徐变试验机和拉伸徐变试验机。压缩徐变试验机最大额定荷载为拉伸徐变试验机。压缩徐变试验机最大额定荷载为200kN200kN，拉伸徐变试验机额定荷载为，拉伸徐变

45、试验机额定荷载为50kN50kN，压缩徐变加，压缩徐变加荷荷载若超过荷荷载若超过200kN200kN，则需要采用液压式徐变试验机。，则需要采用液压式徐变试验机。目前国内生产有目前国内生产有400kN400kN、1000kN1000kN和和2000kN2000kN压缩徐变试验压缩徐变试验机产品。机产品。第三节第三节 混凝土变形性能试验混凝土变形性能试验第41页/共109页第三节第三节 混凝土变形性能试验混凝土变形性能试验 徐变变形测量多采用差动式电阻应变计，钢弦徐变变形测量多采用差动式电阻应变计，钢弦式应变计很少采用。式应变计很少采用。 徐变试验方法见徐变试验方法见水工混凝土试验规程水工混凝土试

46、验规程（SL352SL35220062006）4.104.10“混凝土压缩徐变试验混凝土压缩徐变试验”、4.114.11“混凝土拉伸徐变试验混凝土拉伸徐变试验”和和6.126.12“碾压混凝土压碾压混凝土压缩徐变试验缩徐变试验”。第42页/共109页第第三三节节 混混凝凝土土变变形形性性能能试试验验第43页/共109页第三节第三节 混凝土变形性能试验混凝土变形性能试验第44页/共109页二二 混凝土自生体积变形试验混凝土自生体积变形试验由胶凝材料水化作用引起的体积变形称为混凝土由胶凝材料水化作用引起的体积变形称为混凝土自生体积变形。膨胀水泥混凝土或补偿收缩混凝土的自生体积变形。膨胀水泥混凝土或

47、补偿收缩混凝土的体积变形可以列入自生变形一类。自生体积变形主要体积变形可以列入自生变形一类。自生体积变形主要取决于胶凝材料的性质，是在保证充分水化条件下产取决于胶凝材料的性质，是在保证充分水化条件下产生的，它不同于干缩变形，与混凝土的单位用水量无生的，它不同于干缩变形，与混凝土的单位用水量无关。关。随着大坝混凝土外掺轻烧随着大坝混凝土外掺轻烧MgOMgO膨胀剂的深入研究与膨胀剂的深入研究与应用，认识到有意识地控制和利用混凝土的自生体积应用，认识到有意识地控制和利用混凝土的自生体积膨胀变形，有可能大大改善混凝土的抗裂性。膨胀变形，有可能大大改善混凝土的抗裂性。自生体积变形试验见自生体积变形试验见

48、水工混凝土试验规程水工混凝土试验规程（SL352SL35220062006）4.134.13“混凝土自生体积变形试验混凝土自生体积变形试验”和和6.166.16“碾压混凝土自生体积变形试验碾压混凝土自生体积变形试验”。第三节第三节 混凝土变形性能试验混凝土变形性能试验第45页/共109页三三 混凝土干缩（湿胀）试验混凝土干缩（湿胀）试验当外界环境湿度低于混凝土本身的湿度时，混凝土内当外界环境湿度低于混凝土本身的湿度时，混凝土内部的水分被蒸发，而引起其体积变形，称为干缩，干缩的部的水分被蒸发，而引起其体积变形，称为干缩，干缩的单位与应变相同单位与应变相同1010-6-6mm/mmmm/mm。当环

49、境湿度低于混凝土饱和蒸气压时，游离水首先被当环境湿度低于混凝土饱和蒸气压时，游离水首先被蒸发。最先失去的游离水几乎不引起干缩。当毛细管水被蒸发。最先失去的游离水几乎不引起干缩。当毛细管水被蒸发时，空隙受到压缩，而导致收缩。只有当环境相对湿蒸发时，空隙受到压缩，而导致收缩。只有当环境相对湿度低于度低于40%40%时凝胶水才能蒸发，并引起更大的收缩。混凝土时凝胶水才能蒸发，并引起更大的收缩。混凝土干缩与周围环境的相对湿度关系极大，相对湿度愈低，则干缩与周围环境的相对湿度关系极大，相对湿度愈低，则干缩愈大。所以，干缩实验室严格控制温度干缩愈大。所以，干缩实验室严格控制温度2020C C2 2C C和

50、相和相对湿度对湿度60%60%5%5%，对保证试验测值的准确度是重要的。，对保证试验测值的准确度是重要的。混凝土干缩试验方法见混凝土干缩试验方法见水工混凝土试验规程水工混凝土试验规程（SL352-2006SL352-2006）4.124.12“混凝土干缩（湿胀）试验混凝土干缩（湿胀）试验”和和6.176.17“碾压混凝土干缩（湿胀）试验碾压混凝土干缩（湿胀）试验”。第三节第三节 混凝土变形性能试验混凝土变形性能试验第46页/共109页混凝土热物理性能试验结果用于大体积结构混凝混凝土热物理性能试验结果用于大体积结构混凝土温度应力计算，决定是否需要分缝、表面保温或者土温度应力计算，决定是否需要分缝

51、、表面保温或者是对原材料预冷，以防止温度裂缝。大体积结构混凝是对原材料预冷，以防止温度裂缝。大体积结构混凝土温度场和温度应力计算所需要的热物理性能参数，土温度场和温度应力计算所需要的热物理性能参数，除了绝热温升过程线外，还包括比热、导温系数、导除了绝热温升过程线外，还包括比热、导温系数、导热系数和线膨胀系数。热系数和线膨胀系数。据理论推导，导温系数、导热系数、比热和混凝据理论推导，导温系数、导热系数、比热和混凝土表观密度的关系为：土表观密度的关系为：第四节混凝土热物理性能试验第四节混凝土热物理性能试验第47页/共109页式中式中 导温系数，导温系数，m m/h/h； 导热系数，导热系数，kJ/

52、mkJ/mh hC C； c c 比热，比热，kJ/kgkJ/kgC C； 表观密度，表观密度，kg/mkg/m3 3对给定配合比的混凝土，表观密度为定值。因此，对给定配合比的混凝土，表观密度为定值。因此，导温系数、导热系数和比热，三个参数中如已取得二导温系数、导热系数和比热，三个参数中如已取得二个参数，第三个参数可由公式（个参数，第三个参数可由公式（8 8. .4-14-1）计算取得。）计算取得。第四节混凝土热物理性能试验第四节混凝土热物理性能试验8.4-18.4-1第48页/共109页第四节混凝土热物理性能试验第四节混凝土热物理性能试验水工混凝土试验规程水工混凝土试验规程（SL352SL3

53、5220062006）所规）所规定的导温系数、导热系数、比热和绝热温升试验方法，定的导温系数、导热系数、比热和绝热温升试验方法，是参考上世纪美国垦务局（是参考上世纪美国垦务局（USBRUSBR）的标准方法制定的，）的标准方法制定的，所采用的测试手段和仪表比较陈旧。中国现今生产的所采用的测试手段和仪表比较陈旧。中国现今生产的混凝土热物理性能测试仪器，采用了较先进的测试手混凝土热物理性能测试仪器，采用了较先进的测试手段，如温度传感器、智能仪表和计算机测控等，在结段，如温度传感器、智能仪表和计算机测控等，在结构上有所变化。但其测试原理是相同的，使用新仪器构上有所变化。但其测试原理是相同的，使用新仪器

54、时仍有指导意义。时仍有指导意义。第49页/共109页一一 混凝土导温系数测定混凝土导温系数测定( (一一) ) 物理意义物理意义导温系数的物理意义是表示材料在冷却或加热导温系数的物理意义是表示材料在冷却或加热过程中，各点达到同样温度的速率。导温系数大，过程中，各点达到同样温度的速率。导温系数大，则各点达到同样温度的速率就快。导温系数的单位则各点达到同样温度的速率就快。导温系数的单位是是m m2 2/h/h。第四节混凝土热物理性能试验第四节混凝土热物理性能试验第50页/共109页第四节混凝土热物理性能试验第四节混凝土热物理性能试验( (二二) ) 测试原理及方法测试原理及方法试件为一个初始温度均

55、匀分布的圆柱体，直径为试件为一个初始温度均匀分布的圆柱体，直径为D D、高度为高度为L L。将试件浸没在温度较低的恒温介质中，试件。将试件浸没在温度较低的恒温介质中，试件中热量就沿试件径向（中热量就沿试件径向（r r）和轴向（）和轴向（Z Z）向介质传导。）向介质传导。根据热传导原理，对长根据热传导原理，对长径径比为比为2 2（L/D=2L/D=2）的试件，在）的试件，在座标座标r=0r=0、Z=L/2Z=L/2的点，即试件中心，任一时刻的温度的点，即试件中心，任一时刻的温度可表示为：可表示为： )(2Df8.4-28.4-2第51页/共109页 式中式中 0 - - 初始温差（试件置于冷介质

56、时的初始温差（试件置于冷介质时的温度与冷介质温度的差），温度与冷介质温度的差），C C； - - 历时历时的温差（经冷却的温差（经冷却时间后，试件中时间后，试件中心温度与冷介质温度的差），心温度与冷介质温度的差），C C； - - 冷却时间，冷却时间，h h； D D - - 圆柱体试件直径，圆柱体试件直径，m m； - -导温系数，导温系数，m m2 2/h /h 。 公式公式(8.4-2)(8.4-2)已制成已制成 表格可供查用表格可供查用, ,导温系数导温系数试验测得试验测得0 0 、按值，从表查得值，、按值，从表查得值，D D、为已知为已知值，即可算得导温系数值，即可算得导温系数。 导

57、温系数测定方法见导温系数测定方法见水工混凝土试验规程水工混凝土试验规程（SL352SL35220062006）4.144.14“混凝土导温系数测定混凝土导温系数测定”和和6.186.18“碾压混凝土导温系数测定碾压混凝土导温系数测定”。第四节混凝土热物理性能试验第四节混凝土热物理性能试验第52页/共109页二二 混凝土导热系数测定混凝土导热系数测定( (一一) ) 物理意义物理意义材料或构件两侧表面存在着温差，热量由材料材料或构件两侧表面存在着温差，热量由材料的高温一面传导到低温一面的性质称为材料的导热的高温一面传导到低温一面的性质称为材料的导热性能，用导热系数性能，用导热系数表示。表示。设材

58、料两侧面温差为设材料两侧面温差为T T，材料厚度为，材料厚度为h h，面积，面积为为A A，则在稳定热流传导下，则在稳定热流传导下，小时内通过材料内部小时内通过材料内部的热量的热量Q Q第四节混凝土热物理性能试验第四节混凝土热物理性能试验 hQ （8.4-38.4-3） 所以所以Qh （8.4-48.4-4） 第53页/共109页第四节混凝土热物理性能试验第四节混凝土热物理性能试验导热系数的物理意义为：厚度导热系数的物理意义为：厚度1m1m，表面积，表面积1m1m2 2的的材料材料, ,当两侧面温差为当两侧面温差为1 1C C时时, ,在时间在时间1h1h内所传导的热内所传导的热量量KJ,KJ

59、,单位为单位为KJ/KJ/（m mh h）。导热系数）。导热系数值愈小，值愈小，材料的隔热性愈好。材料的隔热性愈好。 ( (二二) ) 测试原理及方法测试原理及方法 试件为空心圆柱体，内半径为试件为空心圆柱体，内半径为11、外半、外半径为径为22、长度为、长度为L L。试件内表面和外表面各维持一。试件内表面和外表面各维持一定的温度定的温度T2T2和和T1T1，且，且T2T2T1T1。试件上下两端为绝热。试件上下两端为绝热面，温度只能沿径向传导。等温面是和圆柱体同轴面，温度只能沿径向传导。等温面是和圆柱体同轴的圆柱面，见图的圆柱面，见图8.4-18.4-1。取半径为。取半径为，厚度为，厚度为dd

60、的的环形薄壁，薄壁两侧的温差为环形薄壁，薄壁两侧的温差为dd，由公式（，由公式（8.4-8.4-3 3），每小时通过此薄壁的热量为：），每小时通过此薄壁的热量为：第54页/共109页第四节混凝土热物理性能试验第四节混凝土热物理性能试验ddLQ2LQd2 试件半径为试件半径为1 1至至2 2，温度从，温度从T T2 2到到T T1 1，则，则 1-1-绝热层；绝热层；2-2-试件试件图图8.4-1 8.4-1 导热系数测定原理导热系数测定原理21122dLQdTTT)(21221nLQTT所以所以 第55页/共109页第四节混凝土热物理性能试验第四节混凝土热物理性能试验)(2)(1212LnQ所