第2章混凝土结构材料的物理力学性能.ppt

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1、第2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一.混凝土的组成结构1.组成：混凝土=水泥+细骨料（砂）+粗骨料（碎石或鹅卵石）+水+外加剂2.基本力学性质：（1）弹塑性、各向异性（2）水泥+细骨料+水凝胶体（塑性）（3）粗骨料（弹性）1二.单轴向应力状态下的混凝土强度混凝土构件一般处于多轴向应力状态下，为分析问题方便，先讨论单轴向应力状态下的混凝土强度。由于混凝土的各向异性性质，其各项强度是不一样的，必须分别讨论。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A.立方体抗压强度的物理意义：混凝土强度的

2、基本指标和评定混凝土强度等级的标准2B.确定混凝土立方体抗压强度的标准方法a.标准试件：150mm150mm150mm的立方体；b.标准制作条件：在温度（20±3）C和相对湿度90%以上的环境下，养护28天；c.标准试验方法：试件表面不涂润滑剂、均匀加载和匀速加“静”载；d.单位：N/mm²。3C.强度等级a.确定方法：采用混凝土的立方体抗压强度；b.数值确定：具有95%的保证率；c.工程符号：（N/mm²），简写形式为C；d.“规范”的等级范围：C15~C80，共14级；e.应用范围：C15~C45为普通混凝土，适用

3、于一般的混凝土结构；C50~C80为高强混凝土，适用于预应力混凝土构件。4D.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；且破坏形态不一样（见图2-1）；b.加载速度：速度快强度高，速度满强度底（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a.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；c.工程符号：（N/mm²），5B.关于的讨论a.高宽比：随着高宽比的增加，会降低，但高宽比为3时，会稳定；b

4、.混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度的关系：上式中各系数的物理意义见书上说明。c.国外用圆柱体试件确定混凝土轴心抗压强度。（2-1）62.混凝土的轴心抗拉强度（1）确定方法：轴心受拉试验和劈裂试验；（2）由图2-6可知，混凝土轴心抗拉强度约为立方体抗压强度的1/17~1/8；（3）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。7三.复合应力状态下混凝土的强度1.关于双向应力状态下的强度变化规律根据图2-7和图2-8可得到如下基本结论：（1）双向受压时，混凝土抗压强度大于单向；（2）双向

5、受拉时，混凝土抗拉强度接近于单向；（3）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；（4）由于剪应力的存在，混凝土抗压强度低于单向；（5）由于压应力的存在，混凝土抗剪强度有限增加。82.关于三向受压状态下的强度变化规律结论：三向受压状态下的混凝土抗压强度大于双向和单向。3.关于实际工程运用（1）目前“规范”尚无定量计算公式；（2）实际工程中均采用单向强度，但要考虑复合应力情况，从构造上加以调整。9四.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

6、能（1）混凝土受压时的应力-应变关系实际试验曲线如图2-9和图2-10，其规律为：a.应力-应变关系为曲线，上升段中仅有一小段直线；b.应力峰值对应的应变约为0.002（基本与等级无关）；c.混凝土强度高时其延性越差。10（2）混凝土单轴向受压应力-应变曲线的数学模型A.美国E.Hognestad模型（上升段为二次抛物线，下降段为斜直线）用于美国ACI规范；（图2-11）B.德国Rsch模型（上升段为二次抛物线，下降段采用水平线）被欧盟和中国国家规范参考。（图2-12）（3）三向受压状态下混凝土的变形特点A.变形特点：侧压力约

7、大，变形能力约好（强度也高）；B.工程意义：设置密排箍筋间接产生侧压力。参见图2-13和图2-14。11（4）混凝土的变形摸量由于混凝土的弹塑性性质，其模量是一个变数，通常有三种表示方法。A.弹性模量（切线模量）：通过重复加载的方式确定；可参见图2-21（b）B.变形模量（割线模量）：参见图2-15；C.切线模量：对应力-应变曲线求导数确定；D.经验公式法：即式（2-13）。（5）混凝土轴向受拉时的应力-应变关系（略）122.荷载长期作用下混凝土的变形性能（1）徐变：在长期不变的荷载作用下，结构或构件产生的应变或变形；如图2-1

8、7；（2）线性徐变：随时间可以稳定（不在发展）的徐变；（3）非线性徐变：随时间不能稳定的徐变；（4）影响徐变的因素：A.保持的应力（荷载）大小：应力大时，徐变大；B.加载时的龄期：龄期早，徐变大；C.其它：水泥用量、水灰比、骨料、温度以及湿度。13（5）徐变对结