第5章混凝土(二)2007

(3)劈裂抗拉强度（ (3)劈裂抗拉强度（fts） 劈裂抗拉强度
我国现行标准规定，采用标准试件150ｍｍ立方 我国现行标准规定，采用标准试件150ｍｍ立方 150ｍｍ 体，按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强度为劈 裂抗拉强度，简称劈拉强度f 裂抗拉强度，简称劈拉强度fts 混凝土劈裂抗拉强度应按下式计算： 混凝土劈裂抗拉强度应按下式计算：
f cu， = α a f ce C / W − α b） （ 0
混凝土28天抗压强度, ＭＰa 28天抗压强度 fcu,0—混凝土28天抗压强度, ＭＰa； 水泥的实际强度,ＭＰa fce—水泥的实际强度,ＭＰa； Ｃ／Ｗ—灰水比； Ｃ／Ｗ—灰水比； 每立方米混凝土中水泥用量, Ｃ—每立方米混凝土中水泥用量, kg 每立方米混凝土中用水量, ｗ—每立方米混凝土中用水量, kg 为回归系数，与骨料品种、 αa,αb为回归系数，与骨料品种、水 泥品种有关， 泥品种有关，其数值可通过试验求 普通混凝土配合比设计规程》 得。《普通混凝土配合比设计规程》 JGJ55—2000）提供的α （JGJ55—2000）提供的αa 、αb 经验 值为： 值为： 采用碎石： αb＝0.07 采用碎石：αa=0.46 采用卵石： 采用卵石：αa=0.48 αb =0.33
2F F f ts = = 0.637 πA A
式中f ——混凝土劈裂抗拉强度 MPa； 混凝土劈裂抗拉强度， 式中fts——混凝土劈裂抗拉强度，MPa； ——破坏荷载 破坏荷载，Ｎ； F——破坏荷载，Ｎ； ——试件劈裂面面积 试件劈裂面面积， Ａ——试件劈裂面面积，mm2。
混凝土抗弯强度( (4) 混凝土抗弯强度( fcf )
f 7 = 13.8 × 0.95 = 13.1MPa
２８ｄ龄期时： ２８ ｄ 龄期时 ：
concret
(2)轴心抗压强度（ (2)轴心抗压强度（fcp） 轴心抗压强度
为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实 际情况，在钢筋混凝土结构计算中， 际情况，在钢筋混凝土结构计算中，计算轴心受 压构件（例如柱子、衍架的腹杆等） 压构件（例如柱子、衍架的腹杆等）时，都是采 用混凝土的轴心抗压强度作为依据。 用混凝土的轴心抗压强度作为依据。 我国现行标准（ＧＢ/T50081—2002）规定，测 我国现行标准（ＧＢ/T50081—2002）规定， （ＧＢ/T50081 １５０× １５０× 定轴心抗压强度采用 １５０× １５０× ３００ ｍｍ棱柱体作为标准试件 试验证明， 棱柱体作为标准试件。 ｍｍ棱柱体作为标准试件。试验证明，棱柱体强 度与立方体强度的比值为0.7 0.8。 0.7～ 度与立方体强度的比值为0.7～0.8。
fn =
lg 28
式中 fn—nd龄期混凝土的抗压程度, MPa； nd龄期混凝土的抗压程度 MPa； 龄期混凝土的抗压程度, 28ｄ龄期混凝土的抗压强度, MPa； ｆ28—28ｄ龄期混凝土的抗压强度, MPa； lgｎ、 28—ｎ（ｎ不小于 lgｎ、lg 28—ｎ（ｎ不小于3）和28的常用对数。 ｎ、lg 不小于3 28的常用对数。 的常用对数
（2）养护的温度和湿度
混凝土强度的增长，是水泥的水化、 混凝土强度的增长，是水泥的水化、凝结和硬化 的过程，必须在一定的温度和湿度条件下进行。 的过程，必须在一定的温度和湿度条件下进行。在 保证足够湿度情况下，不同养护温度， 保证足够湿度情况下，不同养护温度，其结果也不 相同。温度高，水泥凝结硬化速度快，早期强度高， 相同。温度高，水泥凝结硬化速度快，早期强度高， 所以在混凝土制品厂常采用蒸汽养护的方法提高构 件的早期强度，以提高模板和场地周转率。 件的早期强度，以提高模板和场地周转率。低温时 水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0 水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0°Ｃ以下 硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。 时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。水泥 的水化必须在有水的条件下进行，因此， 的水化必须在有水的条件下进行，因此，混凝土浇 筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和湿度， 筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和湿度， 以保证混凝土不断地凝结硬化。 以保证混凝土水比的关系 （ａ）强度与水灰比的关系 强度与水灰比的关系； （ａ）强度与水灰比的关系； （ｂ）强度与灰水比的关系 （ｂ）强度与灰水比的关系
水泥石与骨料的粘结情况与 骨料种类和骨料表面性质有 关，表面粗糙的碎石比表面 光滑的卵石（砾石） 光滑的卵石（砾石）的粘结 力大， 力大，硅质集料与钙质集料 也有分别。 也有分别。在其他条件相同 的情况下， 的情况下，碎石混凝土的强 度比卵石混凝土的强度高。 度比卵石混凝土的强度高。 根据大量试验建立的混凝土 强度公式: 强度公式:
测定混凝土立方体试件抗压 强度， 强度，也可以按粗骨料最大 粒径的尺寸而选用不同的试 件尺寸。 件尺寸。但在计算其抗压强 度时，应乘以换算系数， 度时，应乘以换算系数，以 得到相当于标准试件的试验 结果。 结果。 100ｍｍ ｍｍ的立方 （对于边长为 100ｍｍ的立方 体试件，换算系数为0.95 0.95； 体试件，换算系数为0.95；边 长为200ｍｍ的立方体试件 200ｍｍ的立方体试件， 长为200ｍｍ的立方体试件， 换算系数为1.05 1.05）。 换算系数为1.05）。
道路路面或机场跑道用混凝土，是以抗弯强度（ 道路路面或机场跑道用混凝土，是以抗弯强度（或称抗折强 为主要设计指标。 度）为主要设计指标。 水泥混凝土的抗弯强度试验是以标准 方法制备成150mm 150mm×550mm的梁形试件 150mm× 的梁形试件， 方法制备成150mm×150mm×550mm的梁形试件，在标准条 件下养护２８ ２８ｄ 按三分点加荷，测定其抗弯强度（ 件下养护２８ｄ后，按三分点加荷，测定其抗弯强度（fcf ）， 按下式计算： 按下式计算：
F fcc = A
②立方体试件抗压强度标准值（fcu，k） 立方体试件抗压强度标准值（ cu， 立方体抗压强度（ 立方体抗压强度（fcu）只是一组混凝土试件 抗压强度的算术平均值， 抗压强度的算术平均值，并未涉及数理统计和 保证率的概念。而立方体抗压强度标准值（ 保证率的概念。而立方体抗压强度标准值（fcu,,k） 是按数理统计方法确定，具有不低于９５ ９５％ 是按数理统计方法确定，具有不低于９５％保 证率的立方体抗压强度。 证率的立方体抗压强度。
配制混凝土时，制作１０cm×10cm×10cm １０cm 例 4-1．配制混凝土时 ，制作１０cm×10cm×10cm 立方体试件 140kN、 ３ 块， 在标准条件下养护 7d 后， 测得破坏荷载分别为 140kN、 135kN、 的标准立方体抗压强度。 135kN 、 140kN 试估算该混凝土 28d 的标准立方体抗压强度。 解 龄期时： 7 ｄ 龄期时： １０ｃｍ混凝土立方体的平均强度为： ｃｍ混凝土立方体的平均强度为 １０ ｃｍ 混凝土立方体的平均强度为 ： 140 + 135 + 140 f = = 13.8MPa 100 × 100 × 3 换算为标准立方体抗压强度： 换算为标准立方体抗压强度 ：
第五章 混凝土 CONCRETE Part 2
张伟勤 副教授 主讲
2 混凝土的强度 2.1混凝土的强度与强度等级 2.1混凝土的强度与强度等级
（１）抗压强度标准和强度等级值 ①立方体抗压强度（fcu） 立方体抗压强度（ 按照标准的制作方法制成边长为150ｍｍ的正 150ｍｍ 按照标准的制作方法制成边长为150ｍｍ的正 立方体试件，在标准养护条件（温度２０ ２０士 立方体试件，在标准养护条件（温度２０士 Ｃ，相对湿度90％以上） 相对湿度90 养护至28 28ｄ 3°Ｃ，相对湿度90％以上）下，养护至28ｄ龄 按照标准的测定方法测定其抗压强度值， 期，按照标准的测定方法测定其抗压强度值， 表示, 称为“混凝土立方体抗压强度” 称为“混凝土立方体抗压强度”（以fcu表示, 以Ｎ／ｍｍ2即 ＭＰa） ＭＰa
FL f cf = 2 bh
式中f ——混凝土抗弯强度 混凝土抗弯强度，ＭＰ； 式中fcf——混凝土抗弯强度，ＭＰ； ——破坏荷载 破坏荷载，Ｎ； F——破坏荷载，Ｎ； ——支座间距 mm； 支座间距， Ｌ——支座间距，mm； ——试件截面宽度 mm； 试件截面宽度， ｂ——试件截面宽度，mm； ——试件截面高度 mm； 试件截面高度， ｈ——试件截面高度，mm； 如为跨中单点加荷得到的抗折强度， 如为跨中单点加荷得到的抗折强度，按断裂力学推导应乘 以折算系数0.85 0.85。 以折算系数0.85。
在保证施工质量的条件下，水灰比愈小， 在保证施工质量的条件下，水灰比愈小，混凝 土的强度就愈高。但是，如果水灰比太小， 土的强度就愈高。但是，如果水灰比太小，拌合 物过于干涩，在一定的施工条件下， 物过于干涩，在一定的施工条件下，无法保证浇 灌质量，混凝土中将出现较多的蜂窝、孔洞， 灌质量，混凝土中将出现较多的蜂窝、孔洞，也 将显著降低混凝土的强度和耐久性。试验证明， 将显著降低混凝土的强度和耐久性。试验证明， 混凝土强度，随水灰比增大而降低，呈曲线关系， 混凝土强度，随水灰比增大而降低，呈曲线关系， 而混凝土强度与灰水比呈直线关系（ 而混凝土强度与灰水比呈直线关系（图4－3）。
concrete
③强度等级 混凝土的“强度等级”是根据“ 混凝土的“强度等级”是根据“立方体抗压强 度标准值”来确定的。 度标准值”来确定的。我国现行规范 GB/T50081——2002）规定， ——2002 （GB/T50081——2002）规定，普通混凝土按立 方体抗压强度标准值划分为：Ｃ10、Ｃ15、C20、 ：Ｃ10、Ｃ15 方体抗压强度标准值划分为：Ｃ10、Ｃ15、C20、 C25、C30、C40、C45、C50、C55等强度等级 等强度等级。 C25、C30、C40、C45、C50、C55等强度等级。
2.2影响混凝土强度的因素 2.2影响混凝土强度的因素 （1）水泥强度与水灰比 水泥是混凝土中的活性组分， 水泥是混凝土中的活性组分，其强度大小直接 影响着混凝土强度的高低。在配合比相同的条件下， 影响着混凝土强度的高低。在配合比相同的条件下， 所用的水泥标号越高，制成的混凝土强度也越高。 所用的水泥标号越高，制成的混凝土强度也越高。 当用同一品种同一标号的水泥时， 当用同一品种同一标号的水泥时，混凝土的强度主 要取决于水灰比。因为水泥水化时所需的结合水， 要取决于水灰比。因为水泥水化时所需的结合水， 一般只占水泥重量的２３ 左右， ２３％ 一般只占水泥重量的２３％左右，但在拌制混凝土 混合物时，为了获得必要的流动性， 混合物时，为了获得必要的流动性，常需用较多的 约占水泥重量的４０ ７０％）。 ４０～ ％）。混凝土硬化 水（约占水泥重量的４０～７０％）。混凝土硬化 多余的水分蒸发或残存在混凝土中， 后，多余的水分蒸发或残存在混凝土中，形成毛细 气孔或水泡，它们减少了混凝土的有效断面， 管、气孔或水泡，它们减少了混凝土的有效断面， 并可能在受力时于气孔或水泡周围产生应力集中， 并可能在受力时于气孔或水泡周围产生应力集中， 使混凝土强度下降。 使混凝土强度下降。