混凝土材料物理力学性能

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 2.1.1混凝土的组成结构 混凝土结构的三种基本类型： 混凝土结构的三种基本类型： 微观结构：也即水泥石结构，包括水泥凝胶、 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。 骨架、未水化完的水泥颗粒和凝胶孔组成。 亚微观结构：即混凝土中的水泥砂浆结构。 B.亚微观结构：即混凝土中的水泥砂浆结构。 宏观结构：即砂浆和粗骨料两组分体系。 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 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； 度是影响混凝土强度的重要因素； 2.在荷载的作用下 在荷载的作用下， 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。 学性能有着极为重要的影响。

2.1 混凝土的物理力学性能2.1.2单轴应力状态下的混凝土强度 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 fcu,k 1)立方体抗压强度：边长为150mm的混凝土立方体试件， 边长为150mm的混凝土立方体试件， 150mm的混凝土立方体试件 在标准条件下(温度为20 3℃,湿度≥90%)养护28 20± 28天 在标准条件下(温度为20±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) 0.15- 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。 95%保证率的抗压强度 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。 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： 14个强度等级 《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。立方体抗压 强度 表示混凝土 Concrete

2.1 混凝土的物理力学性能承压板 摩擦力

试块

不涂润滑剂强度大于

涂润滑剂

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， 试件表面是否涂润滑剂： 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； 主要原因是由于“套箍”作用；且破坏形态不一样； b.加载速度 速度快强度高， 加载速度： 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 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 的棱柱体； a. 标准试件： 150mm × 150mm×300mm的棱柱体； 其余同混凝土立方体抗压强度的标准方法； b. 其余同混凝土立方体抗压强度的标准方法；承压板

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。 凝土结构构件的抗压强度。 随着高宽比的增加， 随着高宽比的增加，混凝土的轴心抗 压强度会降低

试 块

h =2~3 为消除端部约束的影响 b

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 考虑到实际结构构件制作、养护和受力情况， 与试件强度之间存在差异， 规范》基于安全取偏低值， 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： 心抗压强度标准值和立方体抗压强度标准值的换算关系：

f ck = 0.88α c1 α c 2 f cu ,kαc1——棱柱体强度与立方体强度之比，对不大于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 立方体强度标准值 fcu,k

2.1 混凝土的物理力学性能2.轴心抗拉强度 2.轴心抗拉强度 确定方法：轴心受拉试验和劈裂试验； 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; 为立方体抗压强度的1/17 1/17~ 在荷载较小时，混凝土即开裂，所以混凝土结构一般带裂 在荷载较小时，混凝土即开裂， 缝工作，混凝土轴心抗拉强度不起决定作用。 缝工作，混凝土轴心抗拉强度不起决定作用。 劈裂试验fts 劈裂试验F F

d

d

f ts =

2F πdl

F

F

fts

2.1 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 双向受压度大于单向； 度大于单向； 双向受拉时，混凝土抗拉强 双向受拉 度接近于单向； 度接近于单向； 一向受压和一向受拉时， 一向受压和一向受拉 其抗拉(抗压) 其抗拉(抗压)强度均低于相 应的单向强度； 应的单向强度；

由于剪应力的存在，混凝 由于剪应力的存在， 由于剪应力的存在 土抗压强度低于单向； 土抗压强度低于单向； 由于压应力的存在，混凝 由于压应力的存在， 由于压应力的存在 土抗剪强度有限增加。 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τ / fcσ0.2

τ σ τ

0.1

σ / fc-0.1 0.0 0.6 1.0

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： 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， 当压应力在0.6fc左右时，抗剪强度达到最大， 0.6fc左右时 压应力继续增大，则由于内裂缝发展明显， 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。 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 三轴应力状态有多种组合， 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。 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。 采用圆柱体在等侧压条件进行。σ1=fcc’

σ2= σ3= fLfL----侧向约束压 侧向约束压 应力(加液压) 应力(加液压)

圆柱体试验

f cc ' = f c '+(4.5 ~ 7.0) f L无侧向约 束时圆柱 体的单轴 抗压强度

σ1=fcc’

有侧向约 束时的抗 压强度

2.1 混凝土的物理力学性能2.1.4混凝土的变形 14变形的分类：受力变形 荷载产生的 荷载产生的； 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。 收缩、 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 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 )混凝土受压时的应力-应变关系σfc B

OA––– 弹性阶段

σA : 0.3fc σ : 0.3fc~ 0.8fc裂缝稳定阶段

C D ε0E

AB––– 弹塑性阶段

A0

BC––– 裂缝不稳定阶段ε

εcu

σ : 0.8 fc~ 1.0 fc

2.1 混凝土的物理力学性能

强度等级越高， 强度等级越高，线弹性段 越长， 越长，峰值应变也有所增 大。但高强混凝土中，砂 但高强混凝土中， 浆与骨料的粘结很强， 浆与骨料的粘结很强，密 实性好，微裂缝很少， 实性好，微裂缝很少，最 后的破坏往往是 …… 此处隐藏：2648字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……