混凝土力学性能浅谈课件.ppt

1、山东鲁桥建设有限公司内部技术交流会山东鲁桥建设有限公司内部技术交流会目录目录1. 混凝土的组成结构混凝土的组成结构2.单轴应力状态下的混凝土强度单轴应力状态下的混凝土强度3.3.复合受力状态下混凝土的强度复合受力状态下混凝土的强度4.4.混凝土立方体抗压强度检测混凝土立方体抗压强度检测5.5.水泥混凝土抗压强度的评定水泥混凝土抗压强度的评定6.6.小结小结1. 混凝土的组成结构混凝土的组成结构通常把混凝土的结构分为三种类型：通常把混凝土的结构分为三种类型：.宏观结构：宏观结构：即砂浆和粗骨料两组分体系。即砂浆和粗骨料两组分体系。.亚微观结构：亚微观结构：即混凝土中的水泥砂浆结构。即混凝土中的水

2、泥砂浆结构。.微观结构：微观结构：也即水泥石结构，包括水泥凝胶、晶体骨架、未也即水泥石结构，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。水化完的水泥颗粒和凝胶孔组成。注意：注意：1.1.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；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； 2.2.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。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.单轴应力状态下的混凝土强度单轴应力状态下的混凝土强度 混凝土结构中，我们主要使用砼的混凝土结构中，我们主要使用砼的抗

3、压性能抗压性能。因此抗压强度。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。是混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。混凝土的强度等级是用抗压强度标准值来划分的混凝土的强度等级是用抗压强度标准值来划分的2.12.1混凝土抗压强度混凝土抗压强度 1）混凝土立方体抗压强度和强度等级）混凝土立方体抗压强度和强度等级：边长为150mm的混凝土立方体试件，在标准条件下（温度为202，湿度95%）养护28天，用标准试验方法测得的结果即为抗压强度，用符号fcu表示；用标准试验方法测得的试验结果具有95%保证率的抗压强度，即抗压强度标准值用符号fcu,k 表示；使用意义：评定混凝土强度等级的标准。 规范根

4、据目前结构强度范围，从C15C80共划分为14个强度等级，级差为5N/mm2（即5MPa）。2 2）混凝土轴心抗压强度）混凝土轴心抗压强度 按标准方法制作的150mml50mm 300mm的棱柱体试件，在温度为20土2和相对湿度为95以上的条件下养护28d，用标准试验方法测得的具有95保证率的抗压强度 。对于同一混凝土，棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度。 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为：kcuckff,2188. 0 式中： 为棱柱体强度与立方体强度之比，对不大于C50级

5、的混凝土取0.76，对C80取0.82，其间按线性插值。2为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。使用意义：使用意义：设计计算混凝土构件的受弯、受压承载力时设计计算混凝土构件的受弯、受压承载力时采用。采用。 kcuckff,2188. 0劈拉试验FdF2.22.2混凝土的轴心抗拉强度混凝土的轴心抗拉强度 混凝土的轴心抗拉强度可以采用直接轴心受拉的试验方法来测定，但由于试验比较困难，目前国内外主要采用圆柱体或立方体的劈裂试验来间接测试混凝土的轴心抗拉强度。 使用意义：使用意义：用于

6、分析混凝用于分析混凝土构件的开裂、裂缝宽度、变形及计算混凝土构件的受冲切、受扭、土构件的开裂、裂缝宽度、变形及计算混凝土构件的受冲切、受扭、受剪等承载力受剪等承载力。拉压压)32(2s , tdlFf 混凝土结构设计规范规定轴心抗拉强度标准值与立方体抗压强度标准值的换算关系为：0.450.55,20.88 0.3951 1.645tkcu kff0102030405060708090100123456 3.1双轴应力状态双轴应力状态实际结构中，混凝土很少处于单向受力状态。更多的是处于实际结构中，混凝土很少处于单向受力状态。更多的是处于双向双向或或三向三向受受力状态。力状态。双向受压强度大于单向

7、受压强度，最大双向受压强度大于单向受压强度，最大受压强度发生在两个压应力之比为受压强度发生在两个压应力之比为0.3 0.6之间，约之间，约(1.251.60 )fc。双轴受压状。双轴受压状态下混凝土的应力态下混凝土的应力-应变关系与单轴受压应变关系与单轴受压曲线相似，但峰值应变均超过单轴受压曲线相似，但峰值应变均超过单轴受压时的峰值应变。时的峰值应变。在一轴受压一轴受拉状态下，任意应在一轴受压一轴受拉状态下，任意应力比情况下均不超过其相应单轴强度。力比情况下均不超过其相应单轴强度。并且抗压强度或抗拉强度均随另一方并且抗压强度或抗拉强度均随另一方向拉应力或压应力的增加而减小。向拉应力或压应力的增

8、加而减小。3.3.复合受力状态下混凝土的强度复合受力状态下混凝土的强度构件受剪或受扭时常遇到剪应力构件受剪或受扭时常遇到剪应力t t 和正应力和正应力s s 共同作用下的复合受力情况。共同作用下的复合受力情况。混凝土的抗剪强度：随混凝土的抗剪强度：随拉拉应力增大而减小应力增大而减小 随随压压应力增大而增大应力增大而增大当压应力在当压应力在0.6fc左右时，抗剪强度达到最大，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。力的增大而减小。三轴应力状态三轴应力状态三轴应力状态有多种组合，实际工程遇

9、到较多的螺旋箍筋柱和钢管混凝土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。件进行。侧向压应力的存在可提高混凝土的抗压强度，关系为: 式中 被约束混凝土的轴心抗压强度； 非约束混凝土的轴心抗压强度； 侧向约束压应力。 侧向压应力的存在还可提高混凝土的延性。 ccf cf lfLcccfff)0.75.4(4.4.混凝土立方体抗压强度检测混凝土立方体抗压强度检测4.1我国以立方体我国以立方体28天标养抗压强度作为混凝土强度的特征值天标养抗压强度

10、作为混凝土强度的特征值 (1)混凝土是一种很好的抗压材料，在混凝土结构中主要用于承受压力，以混凝土混凝土是一种很好的抗压材料，在混凝土结构中主要用于承受压力，以混凝土立方体抗压强度作为划分混凝土的主要标准，可以较好地反映混凝土的主要受力特立方体抗压强度作为划分混凝土的主要标准，可以较好地反映混凝土的主要受力特性。性。 (2)混凝土的其他力学性能，如轴心抗压强度和轴心抗拉强度等，都与混凝土立方混凝土的其他力学性能，如轴心抗压强度和轴心抗拉强度等，都与混凝土立方体抗压强度有一定的关系。体抗压强度有一定的关系。 (3)立方体抗压试验最简单，结果最稳定，便于统一标准和进行质量评判立方体抗压试验最简单，

11、结果最稳定，便于统一标准和进行质量评判。 (4)混凝土强度前期增长较快，混凝土强度前期增长较快，28天之后缓慢且趋于稳定天之后缓慢且趋于稳定。 注释注释: :1 1）混凝土设计强度等级：根据结构使用功能由设计图决定，如墩柱设计）混凝土设计强度等级：根据结构使用功能由设计图决定，如墩柱设计强度等级为强度等级为C30C30，则，则C30C30混凝土抗压强度标准值混凝土抗压强度标准值fcu,k=30=30MPa；2 2）混凝土配合比配制强度）混凝土配合比配制强度fcu0：配制强度由混凝土强度等级决定，如下：配制强度由混凝土强度等级决定，如下：4.24.2立方体抗压强度的测试方法立方体抗压强度的测试方

12、法换算系数：换算系数：1.051.05换算系数：换算系数：0.950.95 标标 准准 试试 件件: : 非标准试件非标准试件: :图图3 3 边长边长150mm150mm的立方体试件的立方体试件200mm200mm200mm200mm100mm100mm100mm100mm150mm150mm150mm150mm图图4 4 边长边长100mm 100mm 、200mm200mm的立方体试件的立方体试件 试件尺寸的选取可依据粗骨料的最大粒径来定试件尺寸的选取可依据粗骨料的最大粒径来定骨料最大粒径骨料最大粒径（mm）试件尺寸（试件尺寸（mm）换算系数换算系数301001001000.954015

13、01501501602002002001.05 试件养护试件养护 标准养护：标准养护：蒸压养护蒸压养护:同条件养护：同条件养护： 把试件放在与把试件放在与工程环境相同工程环境相同的条件下进行的养护的条件下进行的养护 在在自然条件自然条件下进行的养护下进行的养护蒸汽养护：蒸汽养护： 自然养护：自然养护： 加速养护加速养护温度温度士士22，相对湿度相对湿度9595以上以上（定期洒水）（定期洒水） 在在大于大于1atm 1atm 、大于、大于100100的蒸汽中进的蒸汽中进 行养护行养护在在1atm1atm、100100以下的蒸汽中进行的以下的蒸汽中进行的养护养护同条件养护：同条件养护： 把试件放在

14、与把试件放在与工程环境相同工程环境相同的条件下进行的养护的条件下进行的养护试验方法试验方法表面擦干，即可测定表面擦干，即可测定 试件湿度：试件湿度： 加载速率：加载速率： 0.3 0.31.01.0a/sa/sC30C30：0.30.30.50.5a/sa/sC30 C30 C60C60：0.50.50.80.8a/sa/sC60C60：0.80.81.01.0a/sa/s5.水泥混凝土抗压强度的评定5.1水泥混凝土抗压强度的评定（1）评定混凝土的抗压强度,应以标准养生28d龄期的边长为150mm立方体试件、在标准试验条件下测得的极限抗压强度为准。（2）水泥混凝土强度合格的标准 1）当需要评定

15、的试件小于10组时采用非统计方法进行 Rn1.15R Rmin0.95R 2）试件10组时，应以数理统计方法按下述条件评定： Rn- K1Sn0.9R RminK2R 式中： n同批混凝土试件组数； Rn同批n组试件强度的平均值(MPa)； Sn同批n组试件强度的标准差(MPa)， Sn0.06 R时取0.06 R R混凝土设计强度等级(MPa)； Rminn组试件中强度最低一组的值(MPa)： K1、K2合格判定系数，见附表D。（3）其他应注意的事项）其他应注意的事项1）评定混凝土的强度时，以单位工程中强度等级相同、龄期相同以及生产工艺条件和配合比相同的混凝土组成一个验收批。2） 为了便于管理和控制质量，分部工程宜单独作为一个验收批进行评定；在评定主体分部工程时，鉴于主体施工周期长，混凝土的批量过大，则宜划分为几个验收批进行评定，而验收批的划分， 宜在施工组织设计中明确规定。3）对固定使用商品混凝土或集中场站搅拌的混凝土 ，宜采取统计方法评定其强度；对现场零星搅拌的混凝上，宜采用非统计法评定其强度。6.小结谢谢大家！ 疏漏之处请各位不吝批评指正！疏漏之处请各位不吝批评指正！