[物理]第二章 混凝土结构材料的物理力学性能

《[物理]第二章 混凝土结构材料的物理力学性能》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章混凝土结构材料的物理力学性能钢筋与混凝土的物理力学性能以及共同工作的特性直接影响混凝土结构和构件的性能，也是混凝土结构计算理论和设计方法的基础。§2.1混凝土的物理力学性能2.1.1混凝土的组成结构普通混凝土是由水、水泥、砂子和石子及掺和料与各种外加剂按一定的比例搅拌在一起，经凝结和硬化形成的人工石材，是一种多相复合材料。混凝土组成结构是一个广泛的综合概念，包括从组成混凝土组分的原子、分子结构到混凝土宏观结构在内的不同层次的材料结构。通常把混凝土的组成结构分为三种基本类型：微观结构即水泥石结构：由

2、水泥凝胶、晶体骨架、未水化完的水泥颗粒和凝胶孔组成，其物理力学性能取决于水泥的化学矿物成份、粉磨细度、水灰比和凝结硬化条件等。亚微观结构即水泥砂浆结构；宏观结构即砂浆和粗骨料两组分体系。宏观结构与亚微观结构有许多共同点，可以把水泥砂浆看作基相，粗骨料分布在砂浆中，砂浆与粗骨料的界面是结合的薄弱面。骨料的分布以及骨料与基相之间在界面的结合强度也是重要的影响因素。混凝土中的砂、石、水泥凝胶体中的晶体、未水化的水泥颗粒组成了错综复杂的弹性骨架，主要承受外力，并使混凝土具有弹性变形的特点。而水泥胶体中的凝胶、孔

3、隙和界面初始微裂缝等，在外力作用下使混凝土产生塑性变形。42另一方面，混凝土中的孔隙、界面微裂缝等缺陷又往往是混凝土受力破坏的起源。在荷载作用下，微裂缝的扩展对混凝土的力学性能有着极为重要的影响。由于水泥凝胶体需要较长时间才能完成硬化，故混凝土的强度和变形也随时间逐渐增长。混凝土内部微裂缝发展过程2.1.2单轴向应力状态下的混凝土强度实际工程中的混凝土构件和结构一般处于复合应力状态，但是单向受力状态下混凝土的强度是复合应力状态下强度的基础和重要参数。混凝土的强度与水泥强度等级、水灰比有很大关系，骨料的性

4、质、混凝土的级配、混凝土成型方法、硬化时的环境条件及混凝土的龄期等也不同程度地影响混凝土的强度。试件的大小和形状、试验方法和加载速率也影响混凝土强度的试验结果，因此规定统一的混凝土强度试验方法。1、混凝土的抗压强度（1）混凝土的立方体抗压强度和强度等级我国国家标准《普通混凝土力学性能实验方法》规定：以边长150mm立方体标准试件，在标准条件下（20±3℃，≥90%相对湿度）养护(curing)28天，用标准试验方法（加载速度0.15~0.3N/mm2/sec42，两端不涂润滑剂）测得的抗压强度为立方体抗

5、压强度(CubeStrength)，《混凝土结构设计规范》规定混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定，即用上述标准试验方法测得的具有95%保证率（混凝土强度总体分布的平均值减去1.645倍标准差）的立方体抗压强度作为混凝土的强度等级。《混凝土结构设计规范》根据强度范围，从C15~C80共划分为14个强度等级，级差为5N/mm2。用符号C表。示例如，C30：fcu,k=30N/mm2。C50以上成为高强混凝土。《混凝土结构设计规范》规定，钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15；当采用HRB335

6、级钢筋时，混凝土强度等级不应低于C20；当采用HRB400级钢筋和RRB400级钢筋以及承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不应低于C20；预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C30；当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，凝土强度等级不应低于C40。＃影响混凝土立方体抗压强度的因素：1）试验方法（试件端面是否涂油、加载速率）；涂油不涂油加载速度越快，测得的强度越高。通常规定加载速度为：混凝土强度等级低于C30时，取每秒钟；混凝土强度等级高于或等于C30时，取每秒钟。422）试件尺寸；当立方体的

7、尺寸为200mm时，换算系数为1.05；当立方体为100mm时，换算系数为0.95；3）龄期；4）使用条件；混凝土立方体强度随龄期的变化1.在潮湿的环境；2.在干燥的环境5）材料组成及成型环境。思考：立方体抗压强度能够反映混凝土在实际受压构件中的强度吗？（2）混凝土的轴心抗压强度混凝土的轴心抗压强度与试件的形状有关，采用棱柱体比立方体能更好的反映混凝土结构的实际抗压能力。故采用混凝土的棱柱体试件测得的抗压强度成为轴心抗压强度。《普通混凝土力学性能实验方法》规定：以的棱柱体作为混凝土轴心抗压强度的标准试件

8、。棱柱体试件与立方体试件的制作条件相同，试件上下表面不涂润滑剂。棱柱体的抗压试验及试件破坏情况如下图所示：42在确定棱柱体试件尺寸的同时，一方面要考虑到试件具有足够的高度以不受试验机压板与试件承压面间摩擦力的影响，在试件的中间区段形成纯压状态，同时也要考虑到避免试件过高，在破坏前产生较大的附加偏心而降低抗压极限强度。根据资料，一般认为试件的高宽比为2～3时，可以基本消除上述两种因素的影响。由于棱柱体试件的高度越大，试验机压板与试件之间摩擦力