混凝土力学性能1100

1、混凝土的强度混凝土的强度混凝土的立方体抗压强（混凝土的立方体抗压强（fcu）度及强度等级）度及强度等级 混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度。混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度。因此抗压强度是混凝土力学性能中最主要和最因此抗压强度是混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。基本的指标。混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的n混凝土强度等级：边长混凝土强度等级：边长150mm立方体标准试件，立方体标准试件，在标准条件下（在标准条件下（203，90%湿度）养护湿度）养护28天，天，用标准试验方法（加载速度用标准试验方法（加载速度0.150.3N/mm2/sec，两端

2、不涂润滑剂）测得的具有两端不涂润滑剂）测得的具有95%保证率的立方保证率的立方体抗压强度，用符号体抗压强度，用符号C表示，表示，C30表示表示fcu,k=30N/mm2 ， fcu,k混凝土强度标准值，注混凝土强度标准值，注意：意： fcu与与fcu,k的区别在于是否具有的区别在于是否具有95%的保证的保证率率n根据根据规范规范强度范围，从强度范围，从C15C80共划分为共划分为14个强度等级，级差为个强度等级，级差为5N/mm2。与原。与原规范规范GBJ10-89相比，混凝土强度等级范围由相比，混凝土强度等级范围由C60提提高到高到C80，C50以上为以上为高强混凝土高强混凝土。 在钢筋混凝

3、土结构中，混凝土的强度等级在钢筋混凝土结构中，混凝土的强度等级不宜低于不宜低于C15；当采用；当采用HRB335级钢筋时，级钢筋时，混凝土强度等级不应低于混凝土强度等级不应低于C20；当采用；当采用HRB400和和RRB400级钢筋以及的对承受重级钢筋以及的对承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不得低于复荷载的构件，混凝土强度等级不得低于C20。预应力混凝土结构的混凝土强度等级。预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于不应低于C30；当采用预应力钢丝、钢绞线、；当采用预应力钢丝、钢绞线、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于等级不宜低于C40。n混凝

4、土轴心抗压强度混凝土轴心抗压强度n 实际工程中，一般的受压构件不是立方体而实际工程中，一般的受压构件不是立方体而是棱柱体，即构件的高度要比截面的尺寸大。一是棱柱体，即构件的高度要比截面的尺寸大。一般用般用h/b=34的棱柱体抗压强度来代表混凝土单的棱柱体抗压强度来代表混凝土单向均匀受压时的抗压强度。轴心抗压强度采用棱向均匀受压时的抗压强度。轴心抗压强度采用棱柱体试件测定，用符号柱体试件测定，用符号fc表示，它比较接近实际表示，它比较接近实际构件中混凝土的受压情况，我国通常取构件中混凝土的受压情况，我国通常取150mm150mm450mm的棱柱体试件，也常的棱柱体试件，也常用用100100300

5、试件。试件。n对于同一混凝土，棱柱体抗压强度小于立方体抗对于同一混凝土，棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度。棱柱体抗压强度和立方体抗压强度的换压强度。棱柱体抗压强度和立方体抗压强度的换算关系为：算关系为：k ,cu2C1Cckf88. 0fn混凝土轴心抗拉强度混凝土轴心抗拉强度n 混凝土轴心抗拉强度混凝土轴心抗拉强度ft是采用是采用100mm100mm500mm的棱柱体，的棱柱体，两端设有螺纹钢筋，在实验机上受拉两端设有螺纹钢筋，在实验机上受拉来测定的。当试件拉裂时测得的平均来测定的。当试件拉裂时测得的平均拉应力即为混凝土的轴心抗拉强度。拉应力即为混凝土的轴心抗拉强度。实验表明，混凝土的抗拉强度

6、比抗压实验表明，混凝土的抗拉强度比抗压强度低得多，混凝土轴心抗拉强度只强度低得多，混凝土轴心抗拉强度只是混凝土立方体抗压强度的是混凝土立方体抗压强度的1/171/8倍倍,而且随混凝土强度等级的提高而减而且随混凝土强度等级的提高而减小。通过实验，新规范按下式计算：小。通过实验，新规范按下式计算： 500 150 15010016轴心受拉试验245. 055. 0,)645. 11 (395. 088. 0ckcutkff图：1-9 强度等级越高，线弹性段越长，强度等级越高，线弹性段越长，峰值应变也有所增大。但高强混凝峰值应变也有所增大。但高强混凝土中，砂浆与骨料的粘结很强，密土中，砂浆与骨料的粘

7、结很强，密实性好，微裂缝很少，最后的破坏实性好，微裂缝很少，最后的破坏往往是骨料破坏，破坏时脆性越显往往是骨料破坏，破坏时脆性越显著，下降段越陡。峰值应力著，下降段越陡。峰值应力fc所对应所对应的应变的应变0约为约为0.002左右，应力小于左右，应力小于0.3fc时混凝土处于弹性阶段，混凝时混凝土处于弹性阶段，混凝土内部几乎没有裂缝，土内部几乎没有裂缝，0.30.8 fc之之间，混凝土内部裂缝发展，但能保间，混凝土内部裂缝发展，但能保持稳定，大于持稳定，大于0.8 fc混凝土内部裂缝混凝土内部裂缝发展很快，塑性变形显著增大，体发展很快，塑性变形显著增大，体积应变逐渐由压缩转为扩张。积应变逐渐由

8、压缩转为扩张。0图 1-10 不同强度混凝土的应力 -应变关系曲线00.0020.0040.0060.0080.01204060 (MPa)C20C40C60C80fc0.3fc不涂润滑剂涂润滑剂混凝土破坏机理fc fcu ?混凝土的变形混凝土的变形 混凝土的变形可分为两类：一类是受混凝土的变形可分为两类：一类是受力引起的变形；另一类是收缩和温度变化力引起的变形；另一类是收缩和温度变化引起的变形。引起的变形。疲劳变形都是在荷载重复作用下产生的。疲劳变形都是在荷载重复作用下产生的。混凝土的徐变混凝土的徐变 混凝土在荷载的长期作用下，其变形混凝土在荷载的长期作用下，其变形随时间而不断增长的现象称为

9、徐变。随时间而不断增长的现象称为徐变。 徐变会使结构（构件）的（挠度）变徐变会使结构（构件）的（挠度）变形增大，引起预应力损失，在长期高应力形增大，引起预应力损失，在长期高应力作用下，甚至会导致破坏。作用下，甚至会导致破坏。 不过，徐变有利于结构构件产生内（应）不过，徐变有利于结构构件产生内（应）力重分布，降低结构的受力（如支座不均力重分布，降低结构的受力（如支座不均匀沉降），减小大体积混凝土内的温度应匀沉降），减小大体积混凝土内的温度应力，受拉徐变可延缓收缩裂缝的出现。力，受拉徐变可延缓收缩裂缝的出现。n 与混凝土的收缩一样，徐变与时间有与混凝土的收缩一样，徐变与时间有关。因此，在测定混凝土

10、的徐变时，应同关。因此，在测定混凝土的徐变时，应同批浇筑同样尺寸不受荷的试件，在同样环批浇筑同样尺寸不受荷的试件，在同样环境下同时量测混凝土的收缩变形，从徐变境下同时量测混凝土的收缩变形，从徐变试件的变形中扣除对比的收缩试件的变形，试件的变形中扣除对比的收缩试件的变形，才可得到徐变变形。才可得到徐变变形。n影响徐变得因素影响徐变得因素n内在因素内在因素是混凝土的组成和配比。骨料的是混凝土的组成和配比。骨料的刚度（弹性模量）越大，体积比越大，徐刚度（弹性模量）越大，体积比越大，徐变就越小。水灰比越小，徐变也越小。变就越小。水灰比越小，徐变也越小。n环境影响环境影响包括养护和使用条件。受荷前养包括

11、养护和使用条件。受荷前养护的温湿度越高，水泥水化作用越充分，护的温湿度越高，水泥水化作用越充分，徐变就越小。采用蒸汽养护可使徐变减少徐变就越小。采用蒸汽养护可使徐变减少（2035）%。受荷后构件所处的环境温度。受荷后构件所处的环境温度越高，相对湿度越小，徐变就越大。越高，相对湿度越小，徐变就越大。混凝土的收缩变形混凝土的收缩变形 混凝土在空气中硬化时体积会缩小，这种现混凝土在空气中硬化时体积会缩小，这种现象称为混凝土的收缩。象称为混凝土的收缩。n影响因素影响因素n混凝土的收缩受结构周围的温度、湿度、构件断面形状及混凝土的收缩受结构周围的温度、湿度、构件断面形状及尺寸、配合比、骨料性质、水泥性质

12、、混凝土浇筑质量及尺寸、配合比、骨料性质、水泥性质、混凝土浇筑质量及养护条件等许多因素有关。养护条件等许多因素有关。n 水泥用量多、水灰比越大，收缩越大。水泥用量多、水灰比越大，收缩越大。n 骨料弹性模量高、级配好，收缩就小。骨料弹性模量高、级配好，收缩就小。n 干燥失水及高温环境，收缩大。干燥失水及高温环境，收缩大。n 小尺寸构件收缩大，大尺寸构件收缩小。小尺寸构件收缩大，大尺寸构件收缩小。n 高强混凝土收缩大。高强混凝土收缩大。n 影响收缩的因素多且复杂，要精确计算尚有一定的困难。影响收缩的因素多且复杂，要精确计算尚有一定的困难。n 在实际工程中，要采取一定措施减小收缩应力的不利影在实际工

13、程中，要采取一定措施减小收缩应力的不利影响响施工缝。施工缝。钢筋与混凝土之间的粘结钢筋与混凝土之间的粘结 筋和混凝土接触面上的粘结筋和混凝土接触面上的粘结化学吸附力，化学吸附力，亦称亦称胶结力胶结力。这来源于浇注时水泥浆体向钢筋表这来源于浇注时水泥浆体向钢筋表面氧化层的渗透和养护过程中水泥晶体的生长和面氧化层的渗透和养护过程中水泥晶体的生长和硬化，从而使水泥胶体与钢筋表面产生吸附胶着硬化，从而使水泥胶体与钢筋表面产生吸附胶着作用。这种化学吸附力只能在钢筋和混凝土的界作用。这种化学吸附力只能在钢筋和混凝土的界面处于原生状态时才存在，面处于原生状态时才存在，旦发生滑移，它就旦发生滑移，它就失去作用失去作用 ，其值很小，不起明显作用。，其值很小，不起明显作用。n 钢筋与混凝土之间的钢筋与混凝土之间的摩阻力摩阻力。由于混凝土凝。由于混凝土凝固时收缩使钢筋与混凝土接触面上产生正应力，固时收缩使钢筋与混凝土接触面上产生正应力，因此，当钢筋和混凝土产生相对滑移时因此，当钢筋和混凝土产生相对滑移时(或有相对或有相对滑移的趋势时滑移的趋势时)，在钢筋和混凝土的界面上将产生，在钢筋和混凝土的界面上将产生摩阻力。光面钢筋与混凝土的粘结力主要靠