混凝土的物理力学性能_31
混凝土的物理力学参数
引言：混凝土是一种重要的建筑材料，它具有优异的力学性能和耐久性，被广泛应用于各种工程中。
为了深入了解混凝土的物理力学参数，本文将从五个大点进行详细阐述。
这些大点包括混凝土的抗压强度、抗拉强度、弹性模量、抗剪强度和抗冻性。
通过对每个大点的探讨，读者将对混凝土的物理力学参数有更深入的了解。
概述：混凝土的物理力学参数是描述其力学性能的重要指标。
混凝土的力学性能由其组成材料和配比方式决定。
在第一篇文章中，我们已经介绍了混凝土的抗压强度、抗拉强度以及弹性模量。
现在我们将继续介绍混凝土的抗剪强度和抗冻性。
正文内容：一、混凝土的抗剪强度1.混凝土抗剪强度的定义和测定方法2.影响混凝土抗剪强度的因素3.提高混凝土抗剪强度的方法4.混凝土抗剪强度与结构的关系5.混凝土抗剪强度的应用与研究进展二、混凝土的抗冻性1.混凝土的抗冻性的意义和评价方法2.混凝土的冻融损伤机制3.影响混凝土抗冻性的因素4.提高混凝土抗冻性的方法5.混凝土抗冻性在工程中的应用与研究进展三、总结通过对混凝土的物理力学参数的详细阐述，我们了解到混凝土的抗压强度、抗拉强度、弹性模量、抗剪强度和抗冻性是描述混凝土力学性能的重要指标。
在实际工程中，我们需要针对不同的工程要求和环境条件来选择合适的混凝土和相应的改良方法，以确保工程结构的安全和耐久。
在提高混凝土的物理力学参数方面，我们可以通过调整配比、优化材料的选择和加入适当的添加剂等方法来提高混凝土的力学性能。
研究人员也在不断探索新的方法和材料，以改进混凝土的性能。
我们应该重视混凝土的物理力学参数，在实践中加强对混凝土材料和结构的科学研究，以推动建筑工程的发展和进步。
通过不断的研究和实践，我们有信心在混凝土领域取得更大的突破和创新。
混凝土结构材料的物理力学性能
第二章混凝土结构材料的物理力学性能2.1砼的物理力学性能材料的力学性能指标包括：强度指标和变形性能指标。
本节内容一、混凝土的组成结构二、单向受力状态下的混凝土强度（重点）三、复合受力状态下的混凝土强度四、混凝土的变形性能2.1.1 混凝土的组成结构普通混凝土是由水泥、砂子和石子三种材料及水按一定配合比拌合，经过凝固硬化后做成的人工石材。
1、混凝土结构分为三种基本类型：微观结构：即水泥石结构，由水泥凝胶、晶体骨架、未水化完的水泥颗粒和凝胶孔组成，其物理力学性能取决于水泥的化学—矿物成分、粉磨细度、水灰比和硬化条件亚微观结构：即混凝土中的水泥砂浆结构；可看作以水泥石为基相、砂子为分散相的二组分体系，砂子和水泥石的结合面是薄弱面。
对于水泥砂浆结构，除上述决定水泥石结构的因素外，砂浆配合比、砂的颗粒级配与矿物组成、砂粒形状、颗粒表面特性及砂中的杂质含量是重要控制因素宏观结构：即砂浆和粗骨料两组分体系。
与亚微观结构有许多共同点，因为这时可以把水泥砂浆看作基相，粗骨料分布在砂浆中，砂浆与粗骨料的结合面也是薄弱面。
2、混凝土的内部结构特点a)混凝土是一种复杂的多相复合材料。
其组份中的砂、石、水泥胶块中的晶体、未水化的水泥颗粒组成了混凝土中错综复杂的弹性骨架，主要用它来承受外力，并使混凝土具有弹性变形的特点；b)水泥胶块中的凝胶、孔隙和结合界面初始微裂缝等，在外荷载作用下则使混凝土产生塑性变形。
c)混凝土结构中的孔隙、界面微裂缝等先天缺陷，往往是混凝土受力破坏的起源，而微裂缝在受荷时的发展对混凝土的力学性能起着极为重要的影响。
2.1.2、单向受力状态下的混凝土强度用途：是进行钢筋混凝土结构构件强度分析、建立强度理论公式的重要依据。
1、立方体抗压强度 混凝土强度等级立方体抗压强度是最主要和最基本的指标。
混凝土的强度等级是依据混凝土立方体抗压强度标准制f cuk 确定的。
（1）测定方法：以边长150mm 立方体标准试件，在标准条件下（20±3℃，≥90%湿度）养护28天，用标准试验方法（加载速度0.15~0.3N/mm 2/s ，两端不涂润滑剂）测得的具有95%保证率的抗压强度值，用符号C 表示，C30表示f cu,k =30N/mm 2现《规范》根据强度范围，从C15~C60共划分为14个强度等级，级差为5N/mm2。
混凝土结构材料的物理力学性能.
第二章混凝土结构材料的物理力学性能教学重点：掌握各种材料性能的特性，钢筋及混凝土各自的应力应变关系，影响材料强度及变形大小的因素，从而为以后学习本课程或使用材料时打下基础。
教学内容：1.钢筋：钢筋的成份、种类和级别，钢筋的应力应变曲线，钢筋的塑性性能，钢筋的冷加工。
2.混凝土：立方体抗压强度，影响混凝土强度的因素，轴心抗压强度，轴心抗拉强度。
混凝土的变形：混凝土在一次短期加载时的应力应变性能，混凝土的变形模量。
混凝土的徐变。
混凝土的收缩。
3.钢筋与混凝土之间的粘结力。
2.1 混凝土的物理力学性能2.1.1 混凝土的组成结构普通混凝土是由水泥、砂、石材料用水拌合硬化后形成的人工石材，是多相复合材料。
混凝土组成结构是一个广泛的综合概念，包括从组成混凝土组分的原子、分子结构到混凝土宏观结构在内的不同层次的材料结构。
通常把混凝土的结构分为三种基本结构类型：微观结构即水泥石结构；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。
微观结构(水泥石结构)由水泥凝胶、晶体骨架，未水化完的水泥颗粒和凝胶孔组成，其物理力学性能取决于水泥的化学矿物成分、粉磨细度、水灰比和凝结硬化条件等。
混凝上的宏观结构与亚微观结构有许多共同点，可以把水泥砂浆看作基相．粗骨料分布在砂浆中，砂浆与粗骨料的界面是结台的薄弱面。
骨料的分布以及骨料与基相之间在界面的结合强度也是重要的影响因素。
浇注混凝上时的泌水作用会引起沉缩，硬化过程中由于水泥浆水化造成的化学收缩和干缩受到骨料的限制，会在不同层次的界面引起结合破坏，形成随机分布的界面裂缝。
混凝土中的砂、石、水泥胶体中的晶体、未水化的水泥颗粒组成了错综复杂的弹性骨架，主要承受外力，并使混凝土具有弹性变形的特点。
而水泥胶体中的凝胶、?L隙和界面初始微裂缝等，在外力作用下使混凝土产生塑性变形。
另一方面，混凝土中的孔隙、界面微裂缝等缺陷又往往是混凝土受力破坏的起源。
在荷载作用下，微裂缝的扩展对混凝土的力学性能有着极为重要的影响。
混凝土结构材料的物理和力学性能2
第2章 混凝土结构材料的物理和力学性能
1.3
第2章 混凝土结构材料的物理和力学性能 本章内容
● ● ● ● ● ● 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 混 凝 土 钢 筋 钢筋与混凝土之间的黏结 钢筋锚固与接头构造 思 考 题 习 题
1.4
第2章 混凝土结构材料的物理和力学性能 2.1 混 凝 土
普通混凝土是由水泥、石子和砂3种材料用水拌和经凝固硬化后形成的 人造石材，是一种多相复合材料。混凝土中的砂、石子、水泥胶体中的晶 体、未水化的水泥颗粒组成了错综复杂的弹性骨架，主要承受外力，并使 混凝土具有弹性变形的特点。水泥胶体中的凝胶、孔隙和界面初始微裂缝 等，在外力作用下使混凝土产生塑性变形。而且混凝土中的孔隙、界面微 裂缝等缺陷又往往是混凝土受力破坏的起源，在荷载作用下，微裂缝的扩 展对混凝土的力学性能有着极为重要的影响。由于水泥胶体的硬化过程需 要多年才能完成，所以混凝土的强度和变形也随时间逐渐增长。
第2章
混凝土结构材料的物理和力学性能
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1.1
第2章 混凝土结构材料的物理和力学性能
教学提示：钢筋与混凝土材料的物理和力学性能是混凝土结构的计算理 论、计算公式建立的基础。本章主要介绍混凝土在各种受力状态下的强度 与变形性能；建筑工程中所用钢筋的品种、级别及其性能；钢筋与混凝土 的黏结机理、钢筋的锚固与连接构造。 教学要求：本章要求学生熟悉混凝土在各种受力状态下的强度与变形性 能；掌握混凝土的选用原则；熟悉建筑工程中所用钢筋的品种、级别及其 性能；掌握建筑工程对钢筋性能的要求及选用原则；了解钢筋与混凝土共 同工作的原理，熟悉保证钢筋结构材料的物理和力学性能
混凝土的物理力学性能_31
5.1 混凝土的物理性能
5.1.2 混凝土的渗透性
混凝土抗渗仪
5.1 混凝土的物理性能
5.1.2 混凝土的渗透性——抗渗等级
徐变
非荷载作用下的变形
收缩变形
塑性收缩
干燥收缩 自收缩 碳化收缩
长期荷载作用 下的变形
5.3 混凝土的变形性能
5.3.1 弹性变形
应力
B
初始切线 a
0
E弹
E
f 应变
混凝土在压力作用下的应力应变曲线
5.3 混凝土的变形性能
5.3.1 弹性变形
模量 初始切线模量 切线模量 割线模量 弦线模量
温度对徐变的影响
5.3 混凝土的变形性能
5.3.3 混凝土的收缩
塑性收缩
定义：由新拌混凝土表面水分蒸发而引起的变形。塑性收 缩在混凝土仍处于塑性状态时发生的。 原因：在暴露面积较大的混凝土工程中，当表面失水的速 率超过了混凝土泌水的上升速率时，会造成毛细管负压， 新拌混凝土的表面会迅速干燥而产生塑性收缩。 影响因素：
下降分枝/裂缝扩展
应 变
收敛分枝/已开裂截 断间的摩擦及啮合
上升分枝
约0.004的Leabharlann 变混凝土全应力应变曲线的三个分枝
5.2 混凝土的强度
抗压强度
定义 抵抗外力不受破坏的能力，而破坏有时等同于出现裂缝。
混凝土受力破坏的过程，实际是混凝土裂缝的发生及发展的过程。
5.2 混凝土的强度
抗压强度
混
土
2-混凝土结构材料的物理力学性能
2.1 混凝土
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
采用等应变速度加载， 采用等应变速度加载，在试件旁附设高弹性元件 等应变速度加载 与试件一同受压，以吸收试验机内集聚的应变能， 与试件一同受压，以吸收试验机内集聚的应变能，可 以测得曲线的下降段 下降段。 以测得曲线的下降段。 （2）测定混凝土应力-应变全曲线的试验装置 测定混凝土应力-
fck = 0.88αc1αc2 fcu,k
结构混凝土强度 与试块混凝土强 度的比值 棱柱体强度 与立方体强 度之比值 脆性影响 系数
2.1 混凝土
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
的取值 αc1 和 αc2 的取值
混凝土 ≤ C45 强度 C40 等级 αc1 αc2 0.76 0.76 C50 0.76 C55 0.77 C60 0.78 C65 0.79 C70 0.80 C75 0.81 C80 0.82
混凝土抗拉强度
100× 100× × × 500
2.1 混凝土
第二章 钢筋和混凝土的材料性能
2.1 混凝土 一、混凝土的强度
1、立方体抗压强度fcu，立方体抗压强度标准值fcu,k 立方体抗压强度f 立方体抗压强度标准值f
（混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度。因此抗压强 混凝土结构中，主要是利用它的抗压强度。 抗压强度 度是混凝土力学性能中最主要 最基本的指标） 最主要和 度是混凝土力学性能中最主要和最基本的指标）
（1）立方体抗压强度标准值：边长 立方体抗压强度标准值：边长150mm立方体标准 立方体标准 试件，在标准条件下（ ± ℃ 湿度） 试件，在标准条件下（20±3℃，≥90%湿度）养护 湿度 养护28 用标准试验方法（加载速度0.15~0.3N/mm2/sec， 天，用标准试验方法（加载速度 ， 两端不涂润滑剂）测得的具有 具有95%保证率的立方体抗 保证率的立方体抗 两端不涂润滑剂）测得的具有 保证率 压强度。 。 压强度。 fcu,k= fcu,m(1-1.645δ)。
混凝土的力学性能
第二章
普通混凝土力学性能试验
试件的形状
1）抗压强度和劈裂抗拉强度试件应符合下列规定:
边长为150mm的立方体试件是标准试件。 边长为100mm和200mm的立方体试件是非标准试件。 在特殊情况下，可采用Φ150mm×300mm的圆柱体标
准
试件或Φ 100mm×200mm和Φ200mm×400mm的圆柱 体非标准试件。
有关规定；试模内表面应涂一薄层矿物油或其他不与混凝土 发生反应的脱模剂。 在试验室拌制混凝土时，其材料用量应以质量计，称量的精 度：水泥、掺合料、水和外加剂为±0.5％；骨料为±l％。 取样或试验室拌制的混凝土应在拌制后尽短的时间内成型， 一般不宜超过15min。
第四章
试件的制作和养护
根据混凝土拌合物的稠度确定混凝土成型方法，坍 落度不大于70mm的混凝土宜用振动振实；大于 70mm的宜用捣棒人工捣实；检验现浇混凝土或预 制构件的混凝土，试件成型方法宜与实际采用的方 法相同。
第四章
试件的制作和养护
2）混凝土试件制作步骤： 取样或拌制好的混凝土拌合物应至少用铁锨再来回拌合
三次。 按规定选择试件的成型方法。
A．用振动台振实制作试件应按下述方法进行：
➢将混凝土拌合物一次装入试模，装料时应用抹刀沿各试 模壁插捣，并使混凝土拌合物高出试模；
➢试模应附着或固定在符合标准要求的振动台上，振动时 试模不得有任何跳动，振动应持续到表面出浆为止；不得 过振。
第二章
试件的尺寸、形状和公差
2）轴心抗压强度和静力受压弹性模量试件应符合下列规 定： 边长为150mm×150mm×300mm的棱柱体试件是标准
试件。 边长为100mm×100mm×300mm和
200mm×200mm×400mm的棱柱体试件是非标准试件。 在特殊情况下，可采用Φ150mm×300mm的圆柱体标
混凝土的力学性能
混凝土的力学性能无机071班马迪20070150191．影响混凝土强度的因素影响混凝土强度的主要因素有：（1）水泥强度与水灰比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，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，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，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，常需用较多的水（约占水泥重量的４０～７０％）。
混凝土硬化后，多余的水分蒸发或残存在混凝土中，形成毛细管、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，使混凝土强度下降。
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，拌合物过于干涩，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，也将显著降低混凝土的强度和耐久性。
（2）集料的性质与数量集料的性质包括集料的几何性质、集料的力学性质，以及集料与水泥水化产物的亲和性。
只有具有一定数量的品质优良的且能与水泥较好粘结的集料，才能配制出具有较高强度的混凝土（3）养护的温度和湿度混凝土强度的增长，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。
在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，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。
低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0°Ｃ以下时，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，混凝土浇筑完毕后，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。
(3) 龄期在正常养护条件下，混凝土强度的增长遵循水泥水化历程规律，即随着龄期时间的延长，强度也随之增长。
最初７～１４ｄ内，强度增长较快，２８ｄ以后增长较慢。
钢筋混凝土 各章选择题
第一章 混凝土结构材料的物理力学性能单项选择题1. 水工钢筋混凝土结构中常用受力钢筋是（ ）。
A. HRB400和HRB335级钢筋B. HPB235和RRB400级钢筋C. HRB335和HPB235级钢筋D. HRB400和RRB400级钢筋2. 热轧钢筋的含碳量越高，则（ ）。
A. 屈服台阶越长，伸长率越大，塑性越好，强度越高B. 屈服台阶越短，伸长率越小，塑性越差，强度越低C. 屈服台阶越短，伸长率越小，塑性越差，强度越高D. 屈服台阶越长，伸长率越大，塑性越好，强度越低3. 硬钢的协定流限是指（ ）。
A. 钢筋应变为0.2%时的应力B. 由此应力卸载到钢筋应力为零时的残余应变为0.2%C. 钢筋弹性应变为0.2%时的应力4. 设计中软钢的抗拉强度取值标准为（ ）。
A. 协定流限B. 屈服强度C. 极限强度5. 混凝土的强度等级是根据混凝土的（ ）确定的。
A. 立方体抗压强度设计值B. 立方体抗压强度标准值C. 立方体抗压强度平均值D. 具有90%保证率的立方体抗压强度△6. 混凝土强度等级相同的两试件在图1-1所示受力条件下，破坏时抗拉强度t1f 和t2f 的关系是（ ）。
A. t1f ＞t2fB. t1f =t2fC. t1f ＜t2f(a)薄壁空心混凝土管受扭 （b ）混凝土试件轴心受拉图1-1 两组试件受力条件△7. 图1-2所示受力条件下的三个混凝土强度等级相同的单元体，破坏时1σ,2σ,3σ绝对值的大小顺序为（ ）。
A. 1σ＞2σ＞3σB.1σ＞3σ＞2σC. 2σ＞1σ＞3σD. 2σ.＞3σ＞1σ图1-2 单元体受力条件△8. 柱受轴向压力的同时又受有水平剪力，此时混凝土的抗压强度（ ）。
A. 随水平剪力的增大而增大B. 随水平剪力的增大而减小C. 不随水平剪力的变动而变化9. 混凝土强度等级越高，则其σ-ε曲线的下降段（ ）。
A. 越陡峭B. 越平缓C. 无明显变化10. 混凝土极限压应变值cu ε随混凝土强度等级的提高而（ ）。
2.3混凝土物理力学性能
四、抗压强度试验
混凝土强度等级＜C60时，用非标准试件测得强度 值均应乘以尺寸换算系数，其值为对 200mm×200mm×200mm试件为1.05；对 100mm×100mm×100mm试件为0.95。当混凝土强度 等级≥60时，宜采用标准试件；使用非标准试件 时，尺寸换算系数应由试验确定。
五、轴心抗压强度试验
f
ts
七、劈裂抗拉强度试验
三、试件尺寸、形状和公差
混凝土试件尺寸选用表
骨料最大粒径 劈裂抗拉 其他 20 31.5 100×100 40 40 150×150 63 200×200 注：骨料最大粒径指符合《普通混凝土用碎石 或卵石质量标准及检验方法》（JGJ53-92）中 规定的圆孔筛的孔径。 试件截面尺寸
三、试件尺寸、形状和公差
1、目的及适用范围 测定混凝土棱柱体试件的轴心抗压强度，检验其是否符 合结构设计要求。 2、仪器设备 同立方体抗压强度 3、试验步骤 同立方体抗压强度 4、数据处理与结果判定 （1）计算同立方体抗压强度
五、轴心抗压强度试验
（2）评定 三个试件测值的算术平均值作为该组试件的强度 值（精确至0.1 MPa）； 三个测值中的最大值或最小值中如有一个与中间 值的差值超过中间的15%时，则把最大及最小值一 并舍除，取中间值作为该组试件的抗压强度值； 如最大值和最小值与中间值的差均超过中间值的 15%，则该组试件的试验结果无效。
c用插入式振动棒振实制作试件： 将混凝土拌合物一次装入试模，装料时应用抹刀 沿各试模壁插捣，并使混凝土拌合物高出试模口； 宜用直径为Φ25mm的插入式振捣棒，插入试模振 捣时，振捣棒距试模底板10～20mm且不得触及底 板，振动应持续到表面出浆为止，且应避免过振， 以防止混凝土离析；一般振捣时间为20s。振捣棒 拔出时要缓慢，拨出后不得留有孔洞。 ③刮除试模上口多余的混凝土，待混凝土临近初凝 时，用抹刀抹平。
混凝土的力学性能
1、混凝土的力学性能？答：混凝土的力学性能包括：立方体抗压强度，轴心抗压强度，弹性模量，劈拉强度，抗折强度，2、混凝土配合比的设计原则和基本要求?答:1，满足施工所要求的混凝土拌合物的。
2，满足混那你给他设计的强度等级。
3，满足耐久性要求。
4,节约水泥，降低产本。
3、混凝土的长期性和耐久性？答：混凝土的长期性和耐久性：抗冻性，抗渗性，抗氯离子渗透性，早期抗裂性，收缩性，抗碳化性，抗硫酸侵蚀性，抗钢筋锈蚀性等。
3、混凝土配合比设计的定义及基本参数答:定义：确定胶凝材料（水泥、矿物参合料）细骨料、粗骨料、水和外加剂基本组成材料用量之间的比例关系。
基本参数：水胶比、砂率和单位用水量。
4、砌筑砂浆宜采用M2.5、M5、M7.5、M10、M15、M20。
水泥砂浆拌合物的密度不宜小于1900kg/ M3水泥混合砂浆拌合物的密度不宜小于1800 kg/ M3砌筑砂浆的稠度按砌体的种类而定（30~90）5、沥青的特点？答：形状：在常温下是粘稠状、半固体或固体颜色：呈辉亮褐色以至黑色具有良好的不透水性、粘接性、塑性和韧性好大气稳定性（抗老化性）较差能溶解于二氧化碳、苯等有机溶液6、沥青的塑性用延度表示，延度愈大，塑性愈好。
7、沥青粘性和塑性的大小都与温度的高低有很大关系，随着温度的升高,粘性降低，塑性增加，称温度敏感性。
8、SBS防水卷材的特点：1.厚度较厚。
具有较好的耐穿刺，耐撕裂、耐疲劳性能：2.优良的弹性延伸和较高的承受基础裂缝的能力，有一定的弥合裂缝的自愈力‘3.在低温下仍保持优良的性能，即使在寒冷气候时也可以施工：4.可热熔搭接，接缝密封保持可靠5.温度敏感性大，大坡度斜屋面不宜采用9、APP改性沥青防水卷材的特点：1.厚度较厚。
具有较好的耐穿刺，耐撕裂、耐疲劳性能：2.该防水卷材具有-15~30摄氏度适用范围3.耐高温性好，在130摄氏度高温时无滑动，流淌，滴落。
4.可热熔搭接，接缝密封保持可靠5.温度敏感性大，大坡度斜屋面不宜采用10、含水率：材料中所含水的质量与干燥状态下材料的质量比11、吸水率：当材料吸水饱和时，其含水率称吸水率。
混凝土结构材料的物理力学性能
第二章混凝土结构材料的物理力学性能教学重点：掌握各种材料性能的特性，钢筋及混凝土各自的应力应变关系，影响材料强度及变形大小的因素，从而为以后学习本课程或使用材料时打下基础。
教学内容：1.钢筋：钢筋的成份、种类和级别，钢筋的应力应变曲线，钢筋的塑性性能，钢筋的冷加工。
2.混凝土：立方体抗压强度，影响混凝土强度的因素，轴心抗压强度，轴心抗拉强度。
混凝土的变形：混凝土在一次短期加载时的应力应变性能，混凝土的变形模量。
混凝土的徐变。
混凝土的收缩。
3.钢筋与混凝土之间的粘结力。
2.1 混凝土的物理力学性能2.1.1 混凝土的组成结构普通混凝土是由水泥、砂、石材料用水拌合硬化后形成的人工石材，是多相复合材料。
混凝土组成结构是一个广泛的综合概念，包括从组成混凝土组分的原子、分子结构到混凝土宏观结构在内的不同层次的材料结构。
通常把混凝土的结构分为三种基本结构类型：微观结构即水泥石结构；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。
微观结构(水泥石结构)由水泥凝胶、晶体骨架，未水化完的水泥颗粒和凝胶孔组成，其物理力学性能取决于水泥的化学矿物成分、粉磨细度、水灰比和凝结硬化条件等。
混凝上的宏观结构与亚微观结构有许多共同点，可以把水泥砂浆看作基相．粗骨料分布在砂浆中，砂浆与粗骨料的界面是结台的薄弱面。
骨料的分布以及骨料与基相之间在界面的结合强度也是重要的影响因素。
浇注混凝上时的泌水作用会引起沉缩，硬化过程中由于水泥浆水化造成的化学收缩和干缩受到骨料的限制，会在不同层次的界面引起结合破坏，形成随机分布的界面裂缝。
混凝土中的砂、石、水泥胶体中的晶体、未水化的水泥颗粒组成了错综复杂的弹性骨架，主要承受外力，并使混凝土具有弹性变形的特点。
而水泥胶体中的凝胶、?L隙和界面初始微裂缝等，在外力作用下使混凝土产生塑性变形。
另一方面，混凝土中的孔隙、界面微裂缝等缺陷又往往是混凝土受力破坏的起源。
在荷载作用下，微裂缝的扩展对混凝土的力学性能有着极为重要的影响。
混凝土的物理力学参数
混凝土的物理力学参数
混凝土是一种常见的建筑材料，具有良好的物理力学性能。
以下是混凝土的一些物理力学参数：
1. 弹性模量：混凝土的弹性模量是衡量其刚度和变形能力的参数。
一般情况下，混凝土的弹性模量在20-40 GPa之间。
2. 抗拉强度：混凝土的抗拉强度是衡量其抵抗拉伸力的能力。
一般情况下，混凝土的抗拉强度在2-5 MPa之间。
3. 抗压强度：混凝土的抗压强度是衡量其抵抗压缩力的能力。
一般情况下，混凝土的抗压强度在20-40 MPa之间。
4. 弯曲强度：混凝土的弯曲强度是衡量其抵抗弯曲力的能力。
一般情况下，混凝土的弯曲强度在3-6 MPa之间。
5. 剪切强度：混凝土的剪切强度是衡量其抵抗剪切力的能力。
一般情况下，混凝土的剪切强度在2-4 MPa之间。
6. 密度：混凝土的密度是其单位体积的质量。
一般情况下，混凝土的密度在
2200-2500 kg/m³之间。
7. 硬度：混凝土的硬度是其抵抗外界力量和磨损的能力。
一般情况下，混凝土的硬度在1-4级之间。
这些参数是设计和工程实践中常用的混凝土力学参数，可以根据具体项目的需求进行调整和优化。
混凝土的主要力学性能
钢筋的主要力学性能
级别及品种： 我国建筑工程中采 用的钢筋，国产普通钢筋 有以下4级： ①热轧光面235级②热轧 带肋335级
σ(Mpa)
高强钢丝 HRB400 HRB335 HPB235
0
图
ε
③HRB400(20MnSiV 、 20MnSiNb 、 20MnTi): 热 轧 带 肋 400 级 ④ RRB400(K20MnSi):余热处理钢筋400级（用HRB335(20MnSi) 穿水 热处理而成），各级别 性能见图1-4
R
符号 φ
d(mm) 8~20
6~50 6~50 8~40
fyk 235
335 400 400
fy 210
300 360 360
fy＇ 210
300 360 360
注：1.当d大于40mm时，应有可靠的工程经验。 2. fyk钢筋的标准强度，具有95%以上的保证 率，由屈服极限确定。 3. fy钢筋的抗拉强度设计值，fy＇钢筋的 抗压强度设计值。
消除应 力钢丝
光 面 螺旋肋
刻 痕
ΦP ΦH ΦI ΦHT
1770 1670 1570 1570 1470
40Si2Mn
热处理钢筋 48Si2Mn 45Si2Cr
钢筋的主要力学性能
表1-4钢筋 弹性模量（×105N/mm2）
种 HPB235 热处理钢筋 类 Es 2.1 2.0
注：必要时钢铰线可采用实测的弹性模量 消除应力钢丝（光面钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝） 2.05
(2)冷拔 冷拔是将Φ 6～Φ 8的HPB235级钢筋，用强力从直径较小的 硬质合金拔丝模拔出使它产生塑性变形，拔成较细直径的钢丝， 以提高其强度的冷加工方法。冷拔后钢筋的强度得到了较大的提 高，但塑性却有较大的降低。经过冷拔加工的低碳钢丝，须逐盘 检验，分为甲、乙两级，甲级用作预应力钢筋，乙级用作非预应 力钢筋。
混凝土的物理力学性能
§1-1混凝土的物理力学性能一、混凝土的强度（一）混凝土的抗压强度1、立方体抗压强度标准值f cu ,kf cu ,k =μf150s (1−1.645δf150) 平均值（1-1.645变异系数）（δf150=σf150/μf150s ） 变异系数=均差/平均值2、柱体或轴心（高宽比≥3）抗压强度标准值f ck柱体抗压强度的平均值=α倍的立方体抗压强度平均值 即：μfc s =α×μf150sα：与混凝土强度等级有关，对C 50及以下混凝土取α=0.76；C 55~C 80混凝土取α=0.77~0.82假定构件混凝土柱体抗压强度变异系数与立方体抗压强度变异系数相同，侧:构件混凝土柱体抗压强度标准值=构试件抗压强度平均换算系数（GB/T50283-1999条文说明建议值0.88）×混凝土强度等级系数α×混凝土脆性系数β（C 40~C 80分别取1.0~0.87）×混凝土立方体抗压强度标准值f cu,k 即f ck =0.88×α×β×f cu,k（二）混凝土的抗拉强度f t s混凝土轴心抗拉强度f t s 的平均值μft s =立方体抗压强度平均值μf150s 的0.55次方×0.395即 μft s =0.395(μf150s )0.55 构件混凝土轴心抗拉强度平均值μft =0.88×0.395(μf150s )0.55 假定构件混凝土轴心抗拉强度变异系数与立方体抗压强度变异系数相同，侧:构件混凝土轴心抗拉强度标准值f t k =0.88×0.395 μf150s0.55(1−1.645)δf150×β（三）混凝土的抗剪强度f v s混凝土抗剪强度f v s 与立方体抗压强度f cu s 的关系：f v s = 0.38~0.42 (f cu s )0.57混凝土抗剪强度f v s 与混凝土抗拉强度f t s 的关系：f v s =（1.13~1.04）f t s二、混凝土的变形性能。
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西太平洋Caroline群岛上的一座桥梁（主跨为241m）由于徐 变使跨中向下挠曲，加铺的桥面板进一步加剧徐变，使该桥在建 成不到20年后坍塌 （1996年）。
5.3 混凝土的变形性能
5.3.2 徐变
影响徐变的因素
水泥和水灰比 集料 混凝土外加剂和掺合料 尺寸效应 应力状态 湿度 温度
水灰比
渗透性—水灰比关系存在临界区域
混凝土水灰比对抗渗性起决定性作用。
5.1 混凝土的物理性能
5.1.2 混凝土的渗透性——影响因素
集料
水灰比、集料粒径对混凝土渗透性的影响
集料的尺寸越大，集料的级配越差，水灰比越大，混凝土的渗透
越高。
5.1 混凝土的物理性能
5.1.2 混凝土的渗透性——影响因素
混凝土受压过程中出现裂纹的依据
v (12)
v
v1 v
1(121)
v2 v
2(122)
依据
v1v2 v
(22)1(212)
5.2 混凝土的强度
5.2.2 混凝土受力后的破坏过程
在应力状态下混凝土的力学行为
集料
应 力
水泥浆体
混凝土
应变 混凝土与硬化水泥浆体的典型应力应变曲线
下降分枝/裂缝扩展
应 变
收敛分枝/已开裂截 断间的摩擦及啮合
上升分枝
约0.004的应变
混凝土全应力应变曲线的三个分枝
5.2 混凝土的强度
抗压强度
定义 抵抗外力不受破坏的能力，而破坏有时等同于出现裂缝。
混凝土受力破坏的过程，实际是混凝土裂缝的发生及发展的过程。
5.2 混凝土的强度
抗压强度
温度对徐变的影响
5.3 混凝土的变形性能
5.3.3 混凝土的收缩
塑性收缩
定义：由新拌混凝土表面水分蒸发而引起的变形。塑性收 缩在混凝土仍处于塑性状态时发生的。 原因：在暴露面积较大的混凝土工程中，当表面失水的速 率超过了混凝土泌水的上升速率时，会造成毛细管负压， 新拌混凝土的表面会迅速干燥而产生塑性收缩。 影响因素：
影响混凝土弹性模量的主要因素 混凝土的强度 混凝土水泥用量与水灰比 集料的弹性模量与集料的质量 养护和测试时的湿度 引气混凝土的弹性模量较非引气的混凝土低20％～30％
5.3 混凝土的变形性能
5.3.2 徐变
定义 硬化后的混凝土在恒定荷载的长期作用下随时间而增加的变形。
混凝土的抗渗等级以每组6个试件中4个未出现 渗水时的最大水压力(MPa)计算。混凝土抗渗等级 分为P2、P4、P6、P8、P10、P12 ，其计算公式为：
P1H 01
式中: P——抗渗等级； H——六个试件中三个试件渗水时的水压
力(MPa)。
5.1 混凝土的物理性能
5.1.2 混凝土的渗透性——影响因素
5.3 混凝土的变形性能
5.3.3 混凝土的收缩
自收缩
定义：密封的混凝土内部相对湿度随水泥水化的进展而 降低。
于吸附水和毛细孔水的蒸 弯
发，使毛细孔中形成负压， 月 随着空气湿度的降低负压 面
凝 胶 孔
逐渐增大，产生收缩力，
导致混凝土收缩。同时，
凝胶体颗粒的凝胶水也发
生部分蒸发，凝胶体因失
水而产生紧缩。
干湿变形机理示意图
5.1 新拌混凝土流变学
5.1.3 混凝土的干缩与湿胀
危害 混凝土的湿胀变形很小，一般无破坏作用。混凝的干
fcecfce,k （γ c ＝1.13）
式中：α a、α b——经验系数； 碎石 α a=0.46; α b=0.07 卵石 α a=0.48; α b=0.33
5.2 混凝土的强度
5.2.3 抗压强度的影响因素
水泥等级与水灰比 公式的适用范围:
只适用于流动性混凝土及低流动性混凝土，对于干硬性混凝土则不适 用。 混凝土强度公式的应用:
可根据所用的水泥强度等级和水灰比来估计所配制混凝土的强度； 可根据水泥强度等级和要求的混凝土强度等级来计算应采用的水灰比
； 可根据混凝土强度等级和采用的水灰比确定所用水泥的强度等级。
5.2 混凝土的强度
5.2.3 抗压强度的影响因素
集料的品种、规格与质量
水灰比小时，界面粘结是主要矛盾，碎石混凝土强度高； 水灰比大时，水泥石强度是主要矛盾，卵石混凝土强度高； 泥含量以及杂质含量少、级配好的集料，混凝土强度高。
抗压强度
压力试验机
5.2 混凝土的强度
抗压强度
立方体抗压强度标准值 指在28d龄期用标准试验方法测得的具有95％保证率的抗压强度，
以fcu,k表示。
强P 度
—
概
率
分
布 曲
95%
线
fcu,k
μfCU
fcu
混凝土立方体抗压强度标准值示意图
5.2 混凝土的强度
抗压强度
混凝土强度等级 我国现行规范（GB50010—2002）规定，普通混凝土按立方体抗压
强度标准值划分。
普通混凝土划分为十四个强度等级： C15、C20、C25、C30、C35、
C40、C45、C50 、C55、C60、 C65 、C70、C75和 C80。
强度换算系数(GB/T 50081—2002)
5.2 混凝土的强度
5.2.3 抗压强度的影响因素
水泥等级与水灰比
充分密实的混凝
5.2 混凝土的强度
5.2.2 混凝土受力后的破坏过程
在应力状态下混凝土的力学行为
100 基材裂缝快速生长
75 基材裂缝缓慢生长＋粘结裂缝
50 粘结裂缝缓慢生长
30 可忽略不计的粘结裂缝
应变 不同应力情况下的裂缝扩展图
5.2 混凝土的强度
5.2.2 混凝土受力后的破坏过程
在应力状态下混凝土的力学行为
5.3 混凝土的变形性能
5.3.2 徐变
环境相对湿度对徐变的影响
5.3 混凝土的变形性能
5.3.2 徐变
蒸发
荷 载
P
变
P
干
形
缩
基
本
徐
干
变
燥
徐
变
60%RH
P 100%RH
P 60%RH
60%湿度、不加载 100%湿度、加载 60%湿度、加载
干缩
基本徐变
干燥徐变
干缩
5.3 混凝土的变形性能
5.3.2 徐变
孔隙率对强度的影响
一般均质材料强度与孔隙率关系：
s s0ekp
水泥浆体28d抗压强度和固空比之间的相互关系式 ：
R=ax3
混凝土由水泥浆体、粗、细集合料组成，为非均质材料，故以上
关系式子不适合混凝土。
5.2 混凝土的强度
5.2.3 抗压强度的影响因素
养护温度、湿度
养护温度对混凝土强度的影响
新内部因素 ：风速、环境温度和相对湿度等； 外部因素 ：水灰比、矿物细掺料、浆集比、混凝土的
温度和凝结时间等。
5.3 混凝土的变形性能
5.3.3 混凝土的收缩
干燥收缩
定义：混凝土停止养护后，在不饱和的空气中失去内部毛细孔和凝
胶孔的吸附水而发生的不可逆收缩。
影响因素： 水灰比和水化程度 水泥的组成和水泥用量 矿物细掺料和外加剂 集料的品种和用量
水泥细度与品种 水泥的水化程度 其它因素
ห้องสมุดไป่ตู้.1 混凝土的物理性能
5.1.2 混凝土的渗透性——改善措施
选择渗透性小的集料； 减小水灰比，提高强度； 在保证相同强度的条件下，掺加适量掺合料； 适量引入细空气泡； 加强养护，避免在施工期干湿交替。
5.1 混凝土的物理性能
5.2 混凝土的强度
5.2.3 抗压强度的影响因素
养护温度、湿度
粉煤灰混凝土
纯水泥混凝土
养护温度对不同掺合料混凝土强度的影响
5.2 混凝土的强度
5.2.3 抗压强度的影响因素
养护温度、湿度
湿度对混凝土强度的影响
5.2 混凝土的强度
5.2.3抗压强度的影响因素
龄期 混凝土在正常养护条件下所经历的时间，最初的1～14d发展较快，
外加剂和掺合料的掺入。
5.2 混凝土的强度
提高混凝土强度的措施
采用高等级水泥； 采用低水灰比的干硬性混凝土； 采用湿热处理养护混凝土； 采用机械搅拌、机械振捣； 掺入混凝土外加剂、掺合料等。
5.3 混凝土的变形性能
概述
短期荷载作 用下的变形
变形性能
弹性变形
荷载作用下的变形
基本理论
细观力学理论 宏观力学理论
混凝土材料设 计的主要依据
混凝土结构设 计的重要依据
多孔固体材料抗压强度模型
5.2 混凝土的强度
5.2.2 混凝土受力后的破坏过程
混凝土的破坏机理 混凝土在压力作用下．产生纵向与横向变形。当荷载增大到一定
程度以后，试件中部的横向变形达到混凝土的极限值时，则产生 纵向裂纹，继续增加荷载，裂纹进一步扩大和延伸，同时产生新 的纵向裂纹，最后混凝土丧失承载能力而被破坏。
缩变形对混凝土的危害较大。干缩可使混凝土的表面 产生较大的拉应力而引起开裂，从而使混凝土的抗渗 性、抗冻性、抗侵蚀性等降低。
影响因素 水泥用量、细度、品种 水灰比 集料的规格与质量 养护条件
5.1 混凝土的物理性能
5.1.4 混凝土的热性能
混凝土的热膨胀性能
混凝土的比热 混凝土的导热性能 混凝土的导温性能
28d以后增长缓慢。
抗
压
lg n
强
fn f28 lg 28