混凝土结构材料的物理力学性能(2)

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1、第二章混凝土结构材料的物理力学性能2.1混凝土的物理力学性能2.1.1混凝土的组成结构混凝土结构的三种基本类型：Ａ.微观结构：也即水泥石结构，包括水泥凝胶、晶体骨架、未水化完的水泥颗粒和凝胶孔组成。Ｂ.亚微观结构：即混凝土中的水泥砂浆结构。Ｃ.宏观结构：即砂浆和粗骨料两组分体系。注意：1.骨料的分布及骨料与基相之间在界面的结合强度是影响混凝土强度的重要因素；2.在荷载的作用下，微裂缝的扩展对混凝土的力学性能有着极为重要的影响。2.1.2单轴应力状态下的混凝土强度１.混凝土的抗压强度（1）混凝土抗压强度和强度等级1）立方体抗压强度：边长为150mm的混凝土立方体试件，在标准条件下（温度为20

2、±3℃，湿度≥90%）养护28天，用标准试验方法（加载速度0.15－0.3N/mm2/s，两端不涂润滑剂）测得的具有95%保证率的抗压强度。是混凝土强度的基本指标和评定混凝土强度等级的标准。《规范》根据强度范围，共划分为14个强度等级：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80。表示混凝土Concrete立方体抗压强度2.1混凝土的物理力学性能2.1混凝土的物理力学性能承压板试块摩擦力不涂润滑剂涂润滑剂强度大于试验方法对立方体抗压强度的影响a.试件表面是否涂润滑剂：不涂时强度高；涂后强度底，其主要原因是由于“套箍”作用；且破

3、坏形态不一样；b.加载速度：速度快强度高，速度慢强度低2.1混凝土的物理力学性能2）混凝土的轴心抗压强度A.确定混凝土轴心抗压强度的标准方法标准试件：150mm150mm300mm的棱柱体；b.其余同混凝土立方体抗压强度的标准方法；承压板试块轴心抗压强度真实反映以受压为主的混凝土结构构件的抗压强度。为消除端部约束的影响随着高宽比的增加，混凝土的轴心抗压强度会降低2.1混凝土的物理力学性能考虑到实际结构构件制作、养护和受力情况，实际构件强度与试件强度之间存在差异，《规范》基于安全取偏低值，规定轴心抗压强度标准值和立方体抗压强度标准值的换算关系：αc1——棱柱体强度与立方体强度之比，对不大于

4、C50级的混凝土取0.76，对C80取0.82，其间按线性插值。αc2——高强混凝土的脆性折减系数，对C40取1.0，对C80取0.87，中间按直线规律变化取值。0.88为考虑实际构件与试件混凝土强度之间的差异而取用的折减系数。fcu,k——立方体强度标准值2.1混凝土的物理力学性能2.轴心抗拉强度确定方法：轴心受拉试验和劈裂试验；约为立方体抗压强度的1/17～1/8；在荷载较小时，混凝土即开裂，所以混凝土结构一般带裂缝工作，混凝土轴心抗拉强度不起决定作用。劈裂试验ftsddftsFFFF2.1混凝土的物理力学性能２.１.３复合应力状态下混凝土的强度双向受压时，混凝土抗压强度大于单向；双向受

5、拉时，混凝土抗拉强度接近于单向；一向受压和一向受拉时，其抗拉（抗压）强度均低于相应的单向强度；由于剪应力的存在，混凝土抗压强度低于单向；由于压应力的存在，混凝土抗剪强度有限增加。双向应力状态下混凝土的破坏包络图2.1混凝土的物理力学性能／fc／fc0.20.1-0.10.00.61.0单轴抗拉强度单轴抗压强度法向应力和剪应力下的破坏曲线混凝土的抗剪强度：随拉应力增大而减小随压应力增大而增大当压应力在0.6fc左右时，抗剪强度达到最大，压应力继续增大，则由于内裂缝发展明显，抗剪强度将随压应力的增大而减小。2.1混凝土的物理力学性能三向受压时的混凝土强度1=fcc’1=fcc’

6、2=3=fLfL----侧向约束压应力（加液压）圆柱体试验有侧向约束时的抗压强度无侧向约束时圆柱体的单轴抗压强度三轴应力状态有多种组合，实际工程遇到较多的螺旋箍筋柱和钢管混凝土柱中的混凝土为三向受压状态。三向受压试验一般采用圆柱体在等侧压条件进行。2.1混凝土的物理力学性能２.１.４混凝土的变形变形的分类：受力变形—荷载产生的；体积变形—收缩、温差即湿差产生的。1.一次短期加载下混凝土的变形性能（1）混凝土受压时的应力-应变关系CBDEfc00•••Acu••OA–––弹性阶段A:0.3fcAB–––弹塑性阶段:0.3fc～0.8fc裂缝稳定阶段BC–––裂缝不稳定阶段:0.

7、8fc～1.0fc2.1混凝土的物理力学性能不同强度混凝土的应力-应变关系曲线强度等级越高，线弹性段越长，峰值应变也有所增大。但高强混凝土中，砂浆与骨料的粘结很强，密实性好，微裂缝很少，最后的破坏往往是骨料破坏，破坏时脆性越显著，下降段越陡。2.1混凝土的物理力学性能（2）混凝土单轴向受压应力-应变曲线的数学模型１）美国E.Hognestad模型（上升段为二次抛物线，下降段为斜直线）2.1混凝土的物理力学性能