2-10混凝土强度测定
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压力≮ 8 个标准大气压
温度 > 174.5 ℃
场所:高压釜中
龄 期
图 10 抗压强度和龄期的关系
f28=fn ×(lg28/lgn)
fn— 混凝土n天的强度 f28— 混凝土28天强度
适用范围
标准条件养护 32.5 — 42.5 级的 P.O (n>3)
Back-2
试验条件
形状
尺寸 混凝土强度 影响因素
混凝土破坏过程与内部裂纹变化关系
表 2 混凝土破坏过程与内部裂纹变化关系 阶段 Ⅰ-OA Ⅱ-AB Ⅲ-BC Ⅳ-CD 荷载 比例极限 (30%极限荷载) 临界荷载(70%90%的极限荷载) 极限荷载 达到极限荷载后 σ～ε σ=ε σ<ε σ<<ε ε 增大 内部裂缝 无明显变化 产生裂纹,限于界面 (尺寸,数量增加) 裂纹扩至砂浆内部,形 成连续裂纹 连续裂纹发展,混凝土 破坏
Back-1
水泥强度等级
水泥强度等级对混凝土强度是很重要的一个
因素。 配合比相同时，水泥强度等级提高，水泥石 本身的强度及与骨料的粘结强度高，混凝土 的强度高。
水泥等级提高
混凝土强度提高 水泥石强度提高 与骨料的粘结强度提高
水泥强度等级
水泥强度等级过高 水泥用量过低
上述规律的前提条件 是混凝土密实成型。
2p P f ts 0.637 A A
抗折强度
抗折强度通过三分点加荷试验测试。 图 7 是混凝土抗折试验示意图 试件： 150×150×600(550)mm 梁型试件
PL f bh
m 2
图 7 混凝土抗折强度试验示意图
混凝土抗折强度试验
Back-1
强度影响因素
水泥强度等级
水灰比 混凝土强度公式 骨料的影响 养护条件 试验条件
粗骨料的强度、粒径 及级配等是影响混凝 土强度的重要因素.
粒径 表面特征
粗骨料强度
Back-2
粗骨料的强度
当骨料强度高时，裂纹扩展至骨料 时绕界面而过，混凝土强度高。
骨料强度高
裂纹扩展至骨料 时绕界面而过
混凝土强度高
Back-3
粒 径
粒 径 Dmax Dmax对普通混凝土的影响小 对于高强混凝土, Dmax 提高，则 强度 降低。 (尺寸效应)
表3 试件尺寸对混凝土强度的影响
骨料 Dmax （mm） ≤60 ≤40 ≤31.5
试件尺寸 ≮3Dmax
试件尺寸 （mm） 200 150 100
环箍效应 强度 弱
强
换算系数 1.05 1.00 0.95
Back-2
偏低
偏高
提高混凝土强度的途径
采用高强度等级的水泥和快硬早强水泥。 降低水灰比，提高混凝土密实度。 采用干硬性混凝土(多用于预制构件或条件好 的工地)：强力振捣 。其强度=1.4～1.8普通混 凝土强度 。 湿热处理：可提高效率,节约场地提高强度 采用机械搅拌和振捣：强力搅拌,高频振捣等 工艺. 掺外加剂及掺合料:代表混凝土的发展方向。
试件表面
试验设备
操作
试验条件
环箍效应
试验条件
尺寸效应
环箍效应
混凝土试件受轴向压力作用 压力机压板横向变形小于混凝土横向变形 故混凝土试件在与压板的接触面上受到向内的约 束力
此力在
3 a范围内有效 2
使混凝土强度提高。 试件被破坏后上、下部各呈一个较完整的棱锥体。
尺寸效应
混凝土强度的尺寸效应 如表3所示。
fcu fcu,k
P=95%
混凝土立方体抗压强度标准值－fcu,k
说明：
fcu,k 是结构设计强度取值的依据，
fcu,k 被用于质量控制，
fcu,k被用于工程验收，
例如.非统计法验收混凝土:
平均值 ≥1.15 fcu,k ,
最小值fcu,min ≥0.95 fcu,k
Back-2
普通混凝土强度等级
fce Kc f
b ce
塑性和低塑性混凝土
fcu—混凝土28d抗压强度（Mpa) fce—水泥的实际强度； fceb －水泥28d的抗压强度 Kc—水泥的富裕系数=1.13 A B—经验系数,与骨料的种类有关
碎石 卵石
A 0.46 0.48
B 0.07 0.33
Back-2
骨料的影响
干缩 冷缩 体积减缩 沉缩 塑性收缩 泌水通道
Back-2
单轴静力受压破坏过程
机理
混凝土在外力作用下,内部产生变形， 变形增大, 裂纹扩展,连通,使结构破坏。
方法
变形/破坏与内部裂纹变化通过力学试 验、 显微镜观察研究。 抗压强度试验如录像所示 抗压强度试验仪器如图所示
不同应力阶段混凝土内部裂缝示意图
A． 自然养护
自然温度和温度条件下养护
P.Ⅰ、P.Ⅱ、P.O、P.S养护7d； P.P及P.F 养护14d； 高铝水泥养护3d。
B．蒸汽养护
蒸汽养护 压力=1 个标准大气压 温度 >100 ℃ 蒸汽养护可使掺混合材料水泥的28d提高10～40%. P.Ⅰ、P.Ⅱ及P.O降低10～15%.
C. 蒸压养护
水灰比
目前合理的方法是 减少拌合用水并同时彻底排气， 使混凝土密实度提高，提高混凝土的强度。
减少拌和用水量
﹢
彻底排气
密实度
强度
水灰比
目前，工程中采用下述的施工技术
高速搅拌
声波搅拌
高频振幅
多频振幅
Back-2
混凝土强度公式
cu ce
W/C＝0.3～0.8
C f Af B W
受力作用破坏类型
A:未破坏的砼
C:粘结面(界面)破坏
B:水泥石被破坏
D:粗骨料破坏
图 1 受力作用下的破坏类型
Back-2
初始裂纹
由于混凝土界面初始裂纹的存在，界面破坏经常发生。 初始裂纹是指混凝土受力前，粗骨料与砂浆界面等部 位已有裂纹。
初始裂纹示意图如图2.所示
图 2 初始裂纹示意图
初始裂纹类型
Back-2
强度定义
关于强度有三个重要的概念：
混凝土立方体抗压强度
混凝土强度保证率
混凝土立方体抗压强度标准值
Back-1
混凝土抗压强度
混凝土抗压强度试验录像
图3 混凝土抗压强度试验仪器
混凝土立方体抗压强度－ fcu
概念 边长为150mm的立方体试 件，标准方法成型，标 准条件养护，28d龄期的 抗压强度。 标准条件 温度=20℃±3℃，湿度 ﹥90% 标准条件养护 试验仪器设备如图 4所示 图4 强度试验仪器
Back-2
混凝土强度保证率 P%
混凝土强度保证率 P% 是指混凝土强度总 体中大于设计强度等级的概率。 ψ(l)
P（t）＝90%
图 5 混凝土强度保证率 P% 示意图
Back-2
t
0
t
混凝土立方体抗压强度标准值－fcu,k
混凝土立方体抗压强度标准值是指具有95% 以上强度保证率的立方体抗压强度。
Back-1
混凝土受压破坏形式
在压力作用下混凝土破坏有三种破坏形式：破坏类 型，原因和可能性分析如表 1 和图 1 所示， 表1 受力破坏形式，原因及可能性分析 原因
水泥等级低造成
破坏形式 水泥石破坏
可能性
经常出现
粘结面(界面)破坏
粗骨料破坏
由于表面裂缝
经常出现
很少出现
正常情况下 ， f岩石>fcu,
根据 fcu,k.划分普通混凝土强度等级的 普通混凝土的十二个等级如下图所示：
C7.5 C60
C55
C10
C20
fcu,k
Grades
C45 C40 C35
C25
C25
concrete
Back-1
C50
C30
其它强度
轴心抗压强度fcp
以150×150×300mm的棱柱体为标准试件, 其它条件与立方体抗压强度相同. 与抗压强度关系: fcp=0.7～0.8fcu
长期保持潮湿 保持潮湿 14 天 保持潮湿7天
保持潮湿3天 保持潮湿1天
0
9
龄期 (d)
365
图9 强度和混凝土养护时间之间的关系
养 护
混凝土成型后一段时间内维持一定的温 度和相对湿度，保证混凝土强度等性能的 正常发展。 这个过程叫做养护。 有三种类型的养护：自然养护，蒸汽养 护和蒸压养护。
A． 自然养护 B． 蒸汽养护 C. 蒸压养护
耐久性
混凝土必须能够承受各种劣化作用如： 冻融循环 干湿交替 腐蚀和化学侵蚀
Back-2
混凝土质量
体积稳定性
由于外部荷载和混凝土自身的化学反应作
用，合格的混凝土应该有最小的收缩或膨 胀。
Back-2
受力变形和破坏过程
受力变形和破坏过程： 受压破坏过程 初始裂纹 单轴静力受压破坏
抗拉强度
抗拉强度通过劈
裂抗拉强度进行 测试。 劈裂抗拉强度试 验仪器如录像中 所示。
抗拉强度
原理
在试件的两个相对的表
面素线上作用着均匀分 布的压应力，这样就能 够在外力作用的竖向平 面内产生均布拉伸应力。 该力可据弹性理论计算 得出。
公式
P—破坏荷载, N A—试件的劈裂面面积, mm² 图 6 劈裂抗拉试验示意图
Back-1
过大的孔隙率 强度降低
Back-2
水灰比
水泥品种及强度等级均相同的情况下，混凝土 的强度取决于W/C。 I．W/C在一定范围内(混凝土密实成型)，W/C降低， 抗压强度增大。 II.当W/C过小 (不能密实成型)W/C降低，孔隙率升高， 强度降低。
I
W/C
W/C 在一定范围内
强度
w/c 过小
II
W/C
温度 水泥水化 速度
混凝土强度
温度
水泥水化速度
混凝土强度
养护条件
湿度 水泥水化速度 混凝土强度
湿度
水泥水化 速度
混凝土强度
养护条件
强度，温度和混 凝土保持潮湿的 日期的关系如动 画，图8 和图9。
fcu
40
30
没有冻结
增长7天后冻结
20
10
0
增长1天后冻结
龄期
温度对强度的影响
140 120 100 f28(%) 80 60 40 20
混凝土强度测定
混凝土强度
混凝土质量 荷载下的变形和破坏过程 强度的定义 普通混凝土的强度等级 其它类型的强度
强度影响因素
提高强度的方法途径
混凝土质量
混凝土的质量通过下述值进行评定：
强度 耐久性 体积稳定性
Back-1
强 度
混凝土质量
硬化的混凝土必须有足够的外力以承受结构荷载所 造成的应力。 由于拌合物的多样性，混凝土必须达到足够高的强 度。
尺寸效应 Dmax 强度
Back-3
表面特征
W/C＞0.65, 表面特征对强度没有影响。 W/C＜0.4 fcu 碎石=1.38fcu 卵石
W/C＞0.65 W/C＜0.4
Back-3
无影响
fcu 碎石=1.38fcu 卵石
养护条件
混凝土强度受到水泥水化程度和速度的影响，而 这又受到湿度和温度的影响。 温度越高，水泥的水花速度越快，混凝土强度越 高。 湿度越大，水泥水化程度越高。
强度
水灰比
f28 与W/C 关系如图 7所示
f28 机械振捣 人工振捣
W/C
图 7 f28 与 W/C 关系
水灰比
正常水泥水化仅需水泥用量23%的水量 ( W/C=0.23 )。 为了使混凝土拌合物有较好的流动性，加入 的拌合水量一般为水泥量的40～70%。 (W/C=0.4～0.7) 多余的水分在混凝土中留下了许多孔隙，使 混凝土的实际受力面积下降。 形成应力集中。 混凝土强度降低。
温度 > 174.5 ℃
场所:高压釜中
龄 期
图 10 抗压强度和龄期的关系
f28=fn ×(lg28/lgn)
fn— 混凝土n天的强度 f28— 混凝土28天强度
适用范围
标准条件养护 32.5 — 42.5 级的 P.O (n>3)
Back-2
试验条件
形状
尺寸 混凝土强度 影响因素
混凝土破坏过程与内部裂纹变化关系
表 2 混凝土破坏过程与内部裂纹变化关系 阶段 Ⅰ-OA Ⅱ-AB Ⅲ-BC Ⅳ-CD 荷载 比例极限 (30%极限荷载) 临界荷载(70%90%的极限荷载) 极限荷载 达到极限荷载后 σ～ε σ=ε σ<ε σ<<ε ε 增大 内部裂缝 无明显变化 产生裂纹,限于界面 (尺寸,数量增加) 裂纹扩至砂浆内部,形 成连续裂纹 连续裂纹发展,混凝土 破坏
Back-1
水泥强度等级
水泥强度等级对混凝土强度是很重要的一个
因素。 配合比相同时，水泥强度等级提高，水泥石 本身的强度及与骨料的粘结强度高，混凝土 的强度高。
水泥等级提高
混凝土强度提高 水泥石强度提高 与骨料的粘结强度提高
水泥强度等级
水泥强度等级过高 水泥用量过低
上述规律的前提条件 是混凝土密实成型。
2p P f ts 0.637 A A
抗折强度
抗折强度通过三分点加荷试验测试。 图 7 是混凝土抗折试验示意图 试件： 150×150×600(550)mm 梁型试件
PL f bh
m 2
图 7 混凝土抗折强度试验示意图
混凝土抗折强度试验
Back-1
强度影响因素
水泥强度等级
水灰比 混凝土强度公式 骨料的影响 养护条件 试验条件
粗骨料的强度、粒径 及级配等是影响混凝 土强度的重要因素.
粒径 表面特征
粗骨料强度
Back-2
粗骨料的强度
当骨料强度高时，裂纹扩展至骨料 时绕界面而过，混凝土强度高。
骨料强度高
裂纹扩展至骨料 时绕界面而过
混凝土强度高
Back-3
粒 径
粒 径 Dmax Dmax对普通混凝土的影响小 对于高强混凝土, Dmax 提高，则 强度 降低。 (尺寸效应)
表3 试件尺寸对混凝土强度的影响
骨料 Dmax （mm） ≤60 ≤40 ≤31.5
试件尺寸 ≮3Dmax
试件尺寸 （mm） 200 150 100
环箍效应 强度 弱
强
换算系数 1.05 1.00 0.95
Back-2
偏低
偏高
提高混凝土强度的途径
采用高强度等级的水泥和快硬早强水泥。 降低水灰比，提高混凝土密实度。 采用干硬性混凝土(多用于预制构件或条件好 的工地)：强力振捣 。其强度=1.4～1.8普通混 凝土强度 。 湿热处理：可提高效率,节约场地提高强度 采用机械搅拌和振捣：强力搅拌,高频振捣等 工艺. 掺外加剂及掺合料:代表混凝土的发展方向。
试件表面
试验设备
操作
试验条件
环箍效应
试验条件
尺寸效应
环箍效应
混凝土试件受轴向压力作用 压力机压板横向变形小于混凝土横向变形 故混凝土试件在与压板的接触面上受到向内的约 束力
此力在
3 a范围内有效 2
使混凝土强度提高。 试件被破坏后上、下部各呈一个较完整的棱锥体。
尺寸效应
混凝土强度的尺寸效应 如表3所示。
fcu fcu,k
P=95%
混凝土立方体抗压强度标准值－fcu,k
说明：
fcu,k 是结构设计强度取值的依据，
fcu,k 被用于质量控制，
fcu,k被用于工程验收，
例如.非统计法验收混凝土:
平均值 ≥1.15 fcu,k ,
最小值fcu,min ≥0.95 fcu,k
Back-2
普通混凝土强度等级
fce Kc f
b ce
塑性和低塑性混凝土
fcu—混凝土28d抗压强度（Mpa) fce—水泥的实际强度； fceb －水泥28d的抗压强度 Kc—水泥的富裕系数=1.13 A B—经验系数,与骨料的种类有关
碎石 卵石
A 0.46 0.48
B 0.07 0.33
Back-2
骨料的影响
干缩 冷缩 体积减缩 沉缩 塑性收缩 泌水通道
Back-2
单轴静力受压破坏过程
机理
混凝土在外力作用下,内部产生变形， 变形增大, 裂纹扩展,连通,使结构破坏。
方法
变形/破坏与内部裂纹变化通过力学试 验、 显微镜观察研究。 抗压强度试验如录像所示 抗压强度试验仪器如图所示
不同应力阶段混凝土内部裂缝示意图
A． 自然养护
自然温度和温度条件下养护
P.Ⅰ、P.Ⅱ、P.O、P.S养护7d； P.P及P.F 养护14d； 高铝水泥养护3d。
B．蒸汽养护
蒸汽养护 压力=1 个标准大气压 温度 >100 ℃ 蒸汽养护可使掺混合材料水泥的28d提高10～40%. P.Ⅰ、P.Ⅱ及P.O降低10～15%.
C. 蒸压养护
水灰比
目前合理的方法是 减少拌合用水并同时彻底排气， 使混凝土密实度提高，提高混凝土的强度。
减少拌和用水量
﹢
彻底排气
密实度
强度
水灰比
目前，工程中采用下述的施工技术
高速搅拌
声波搅拌
高频振幅
多频振幅
Back-2
混凝土强度公式
cu ce
W/C＝0.3～0.8
C f Af B W
受力作用破坏类型
A:未破坏的砼
C:粘结面(界面)破坏
B:水泥石被破坏
D:粗骨料破坏
图 1 受力作用下的破坏类型
Back-2
初始裂纹
由于混凝土界面初始裂纹的存在，界面破坏经常发生。 初始裂纹是指混凝土受力前，粗骨料与砂浆界面等部 位已有裂纹。
初始裂纹示意图如图2.所示
图 2 初始裂纹示意图
初始裂纹类型
Back-2
强度定义
关于强度有三个重要的概念：
混凝土立方体抗压强度
混凝土强度保证率
混凝土立方体抗压强度标准值
Back-1
混凝土抗压强度
混凝土抗压强度试验录像
图3 混凝土抗压强度试验仪器
混凝土立方体抗压强度－ fcu
概念 边长为150mm的立方体试 件，标准方法成型，标 准条件养护，28d龄期的 抗压强度。 标准条件 温度=20℃±3℃，湿度 ﹥90% 标准条件养护 试验仪器设备如图 4所示 图4 强度试验仪器
Back-2
混凝土强度保证率 P%
混凝土强度保证率 P% 是指混凝土强度总 体中大于设计强度等级的概率。 ψ(l)
P（t）＝90%
图 5 混凝土强度保证率 P% 示意图
Back-2
t
0
t
混凝土立方体抗压强度标准值－fcu,k
混凝土立方体抗压强度标准值是指具有95% 以上强度保证率的立方体抗压强度。
Back-1
混凝土受压破坏形式
在压力作用下混凝土破坏有三种破坏形式：破坏类 型，原因和可能性分析如表 1 和图 1 所示， 表1 受力破坏形式，原因及可能性分析 原因
水泥等级低造成
破坏形式 水泥石破坏
可能性
经常出现
粘结面(界面)破坏
粗骨料破坏
由于表面裂缝
经常出现
很少出现
正常情况下 ， f岩石>fcu,
根据 fcu,k.划分普通混凝土强度等级的 普通混凝土的十二个等级如下图所示：
C7.5 C60
C55
C10
C20
fcu,k
Grades
C45 C40 C35
C25
C25
concrete
Back-1
C50
C30
其它强度
轴心抗压强度fcp
以150×150×300mm的棱柱体为标准试件, 其它条件与立方体抗压强度相同. 与抗压强度关系: fcp=0.7～0.8fcu
长期保持潮湿 保持潮湿 14 天 保持潮湿7天
保持潮湿3天 保持潮湿1天
0
9
龄期 (d)
365
图9 强度和混凝土养护时间之间的关系
养 护
混凝土成型后一段时间内维持一定的温 度和相对湿度，保证混凝土强度等性能的 正常发展。 这个过程叫做养护。 有三种类型的养护：自然养护，蒸汽养 护和蒸压养护。
A． 自然养护 B． 蒸汽养护 C. 蒸压养护
耐久性
混凝土必须能够承受各种劣化作用如： 冻融循环 干湿交替 腐蚀和化学侵蚀
Back-2
混凝土质量
体积稳定性
由于外部荷载和混凝土自身的化学反应作
用，合格的混凝土应该有最小的收缩或膨 胀。
Back-2
受力变形和破坏过程
受力变形和破坏过程： 受压破坏过程 初始裂纹 单轴静力受压破坏
抗拉强度
抗拉强度通过劈
裂抗拉强度进行 测试。 劈裂抗拉强度试 验仪器如录像中 所示。
抗拉强度
原理
在试件的两个相对的表
面素线上作用着均匀分 布的压应力，这样就能 够在外力作用的竖向平 面内产生均布拉伸应力。 该力可据弹性理论计算 得出。
公式
P—破坏荷载, N A—试件的劈裂面面积, mm² 图 6 劈裂抗拉试验示意图
Back-1
过大的孔隙率 强度降低
Back-2
水灰比
水泥品种及强度等级均相同的情况下，混凝土 的强度取决于W/C。 I．W/C在一定范围内(混凝土密实成型)，W/C降低， 抗压强度增大。 II.当W/C过小 (不能密实成型)W/C降低，孔隙率升高， 强度降低。
I
W/C
W/C 在一定范围内
强度
w/c 过小
II
W/C
温度 水泥水化 速度
混凝土强度
温度
水泥水化速度
混凝土强度
养护条件
湿度 水泥水化速度 混凝土强度
湿度
水泥水化 速度
混凝土强度
养护条件
强度，温度和混 凝土保持潮湿的 日期的关系如动 画，图8 和图9。
fcu
40
30
没有冻结
增长7天后冻结
20
10
0
增长1天后冻结
龄期
温度对强度的影响
140 120 100 f28(%) 80 60 40 20
混凝土强度测定
混凝土强度
混凝土质量 荷载下的变形和破坏过程 强度的定义 普通混凝土的强度等级 其它类型的强度
强度影响因素
提高强度的方法途径
混凝土质量
混凝土的质量通过下述值进行评定：
强度 耐久性 体积稳定性
Back-1
强 度
混凝土质量
硬化的混凝土必须有足够的外力以承受结构荷载所 造成的应力。 由于拌合物的多样性，混凝土必须达到足够高的强 度。
尺寸效应 Dmax 强度
Back-3
表面特征
W/C＞0.65, 表面特征对强度没有影响。 W/C＜0.4 fcu 碎石=1.38fcu 卵石
W/C＞0.65 W/C＜0.4
Back-3
无影响
fcu 碎石=1.38fcu 卵石
养护条件
混凝土强度受到水泥水化程度和速度的影响，而 这又受到湿度和温度的影响。 温度越高，水泥的水花速度越快，混凝土强度越 高。 湿度越大，水泥水化程度越高。
强度
水灰比
f28 与W/C 关系如图 7所示
f28 机械振捣 人工振捣
W/C
图 7 f28 与 W/C 关系
水灰比
正常水泥水化仅需水泥用量23%的水量 ( W/C=0.23 )。 为了使混凝土拌合物有较好的流动性，加入 的拌合水量一般为水泥量的40～70%。 (W/C=0.4～0.7) 多余的水分在混凝土中留下了许多孔隙，使 混凝土的实际受力面积下降。 形成应力集中。 混凝土强度降低。