混凝土的物理力学性能共56页
第2章 混凝土结构材料的物理力学性能(1).
§2.1 混凝土的物理力学性能§2.1 混凝土的物理力学性能§2.3 混凝土与钢筋的粘结§2.3 混凝土与钢筋的粘结§2.2 钢筋的物理力学性能§2.2 钢筋的物理力学性能第2章材料性能2.1.1第2章材料性能1混凝土的抗压强度2.1.1(1混凝土的立方体抗压强度f cu,k 和强度等级(1混凝土的立方体抗压强度f cu,k 和强度等级立方体抗压强度f cu,k :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0.3~0.8N/mm 2/sec ,两端不涂润滑剂测得的具有95%保证率的抗压强度标准值,用符号f cu,k 表示,位:N/mm 2或MPa 。
混凝土结构中,主要是利用它的抗压强度。
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。
强度是指结构材料所能承受的某种极限应力。
混凝土强度等级混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的。
尺寸效应、加载速度摩擦力的影响影响因素:美国、日本、加拿大等国家,采用圆柱体(直径150mm划分强度等级,符号记为标准立方体抗压强度的换算关系为轴心抗压强度(标准值:采用棱柱体试件测定所测得的具有保证率的抗压强度,用符号f ck 表示,它比较接近实际构件中混凝土的受压情况。
棱柱体试件高宽比一般为h /b =3~4,我国通常取150mm ×150mm ×450mm 的棱柱体试件(标准试件,也有用100×100×300试件。
(2混凝土的轴心抗压强度(棱柱体抗压强度(2混凝土的轴心抗压强度(棱柱体抗压强度立方抗压与轴心抗压强度的关系2混凝土的轴心抗拉强度由于轴心受拉试验对中困难,也常常采用立方体或圆柱体劈拉试验测定混凝土的抗拉强度f tk与混凝土强度标准值《规范》规定材料强度的标准值立方体强度标准值2.1.1第2章材料性能强度种类轴心抗压强度轴心抗拉强度§2.1第2章材料性能实际结构中,混凝土很少处于单向受力状态。
混凝土结构材料的力学性能
02 混凝土的力学性能
抗压性能
抗压强度
混凝土抗压强度是衡量其抵抗压 力的能力，通常以MPa（兆帕）
为单位表示。
抗压弹性模量
混凝土的抗压弹性模量反映了 其抵抗压力变形的能力，是结 构设计中的重要参数。
抗压韧性
混凝土的抗压韧性是指在承受 压力时抵抗破裂的能力，与材 料的微观结构和制作工艺有关 。
抗压疲劳性能
水工建筑
水工建筑主要包括水库、水电站、堤坝等水利设施，需要承 受较大的水压力和冲刷力。
混凝土结构材料具有较好的抗渗性能和耐久性，能够满足水 工建筑的要求，提高水利设施的稳定性和安全性。
05 混凝土的未来发展
高性能混凝土
总结词
具有高强度、高耐久性和高工作性能 的混凝土材料。
详细描述
高性能混凝土通过优化原材料、配合 比和制备工艺，显著提高了混凝土的 力学性能、耐久性和工作性能，能够 满足各种复杂工程结构的需要。
混凝土在反复承受压力作用下 抵抗疲劳破坏的能力，对于长 期承受动态载荷的结构非常重
要。
抗拉性能
抗拉强度
混凝土的抗拉强度是指其抵抗拉伸应 力的能力，通常远低于抗压强度。
抗拉弹性模量
混凝土的抗拉弹性模量反映了其抵抗 拉伸变形的能力，是结构设计中的重 要参数。
抗拉韧性
混凝土的抗拉韧性是指在承受拉伸应 力时抵抗开裂和断裂的能力。
智能混凝土
总结词
具有自感知、自适应和自修复功能的混凝土材料。
详细描述
智能混凝土通过在混凝土中添加智能纤维、传感器和特殊添加剂，使其具备感 知外部应力的能力，并能够根据应力变化自适应调整内部结构，同时具有自修 复损伤的能力，提高了混凝土结构的智能化水平。
再生混凝土
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
混凝土结构材料的物理力学性能PPT教学课件
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主要内容
1、混凝土的物理力学性能 2、钢筋的物理力学性能 3、混凝土和钢筋的粘结
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2.1 混凝土的物理力学性能
混凝土的组份：
水泥、石、砂、水按一定的配合比制成不 同等级的砼。
骨料 水泥结晶体
弹性变形的基础
水泥凝胶体 塑性变形的基础
1.混凝土的立方体抗压强度fcu,k 和强度等级
我国将立方体抗压强度值作为混凝土强度的基 本指标，并作为评定砼强度等级的标准。
标准试验条件：边长、温度、湿度、养护时间
混凝土强度等级：
是按立方体抗压强度标准值确定的 共14级，用C表示：C15, C20, …C50,…C75,C80。
例如 C20, 表示为 fcu,k＝20N/mm2
C0.点00—2。—混凝土棱柱体抗压强度fc，对应的应变
下降段（CE）:
缓慢卸荷，裂缝继续扩展、贯通，变形增大。
收敛点E——应变约0.003～0.004
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。
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砼试件大小和形状、荷载的性质和受 力条件，均影响混凝土的强度
单向应力状态下的强度
立方体抗压强度 轴心抗压强度 轴心抗拉强度
复合应力状态下的强度
双向受力强度 三向受压强度
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一、单轴向应力状态下的砼强度
0.88——考虑实际构件与试件混凝土之间 的差异而取的折减系数。
不同国家试验形状及尺寸有差异。
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3.混凝土的轴心抗拉强度ftk、ft
【土木建筑】02混凝土结构材料的物理和力学性能
第2章 混凝土结构材料的物理和力学性能 2.1 混 凝 土
4) 单轴正应力和剪应力共同作用时的强度 图2.8所示为法向正应力和剪应力组合受力时的混凝土强度曲线，图中面积可分为3
个区域，Ⅰ区为拉剪状态，随 的加大，抗拉强度下降；随着 增大，抗剪强
度下降；Ⅱ区为压剪状态，随 增大抗剪强度增加，这是因为压应力在剪切面产
般为立方体强度的1/18～1/10，所以，准确测定抗拉强度是很困难的。因此，
国内外常采用间接的方法来测定混凝土轴心抗拉强度，按图2.5所示的圆柱体
或立方体的劈裂试验来间接测定混凝土的轴心抗拉强度。根据弹性理论，劈裂
试验的水平拉应力即为混凝土的轴心抗拉强度ftk，可按下式计算：
f t,s
2 Pu πd 2
三轴受压时，混凝土的强度及变形能力均有较大的提高。在实际工程中，常利用此
特性来提高混凝土构件的抗压强度和变形能力。例如采用螺旋箍筋、加密箍筋等。
3) 局部受压强度
当构件的承压面积A大于荷载的局部传力面积Ac时(如图2.7所示)，承压混凝土局部
受力，周围混凝土对核心混凝土受压后产生的侧向变形有约束作用，所以，局部承
以下混凝土取 性规律取值；
c1
=0.76，对C80混凝土取 c 1
=0.82，中间按线
c 2 ——高强度混凝土的脆性折减系数，对C40及以下取 c 2
=1.00，对C80取 c 2 =0.87，中间按线性规律取值。
0.88——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。
1.12
2) 棱柱体轴心抗压强度 实际工程中的混凝土构件高度通常比截面边长大很多，因此，采用棱柱体比立方体能更
好地反映混凝土结构的实际抗压能力。GB 50010—2002规定棱柱体试件试验测得的 具有95%保证率的抗压强度为混凝土轴心抗压强度标准值，用符号fck表示。 棱柱体试件与立方体试件的制作条件相同，试件上下表面不涂润滑剂。棱柱体的抗压试 验及试件破坏情况如图2.3所示。棱柱体试件的高度越大，试验机压板与试件之间 摩擦力对试件高度中部的横向变形的约束影响越小，所以棱柱体试件的抗压强度比 立方体的强度值小，棱柱体试件高宽比越大，强度越小，但当高宽比达到一定值后 棱柱体抗压强度变化很小，因此，试件的高宽比一般取为3～4。《普通混凝土力学 性能试验方法标准》(GB/T 50081—2002)规定以150mm×150mm×300mm的棱柱体作 为混凝土轴心抗压强度试验的标准试件，试件制作、养护和加载试验方法同立方体 试件。
第二章 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钢筋与混凝土的物理力学性能以及共同工作的特性直接影响混凝土结构和构件的性能，也是混凝土结构计算理论和设计方法的基础。
§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、水泥、砂子和石子及掺和料与各种外加剂按一定的比例搅拌在一起，经凝结和硬化形成的人工石材，是一种多相复合材料。
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。
通常把混凝土的组成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份、粉磨细度、水灰比和凝结硬化条件等。
亚微观结构即水泥砂浆结构；宏观结构即砂浆和粗骨料两组分体系。
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合的薄弱面。
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。
混凝土中的砂、石、水泥凝胶体中的晶体、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、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。
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。
由于水泥凝胶体需要较长时间才能完成硬化，故混凝土的强度和变形也随时间逐渐增长。
混凝土内部微裂缝发展过程2.1.2 单轴向应力状态下的混凝土强度实际工程中的混凝土构件和结构一般处于复合应力状态，但是单向受力状态下混凝土的强度是复合应力状态下强度的基础和重要参数。
混凝土的强度与水泥强度等级、水灰比有很大关系，骨料的性质、混凝土的级配、混凝土成型方法、硬化时的环境条件及混凝土的龄期等也不同程度地影响混凝土的强度。
混凝土力学性能PPT课件
（1）(集料）骨料 分为细骨料、粗骨料
细骨料：天然砂和人工砂，颗粒粒径 9.5mm 粗骨料：卵石或碎石。粒径1.18~150mm 之间。常
用粗骨料最大粒径是19~25mm （2）水泥浆： 胶凝材料——水泥、化学外加剂、
辅助胶凝材料如粉煤硅灰、石膏等 水 残留的空第1气页/共或48有页 意引入的气泡组成。
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1 混凝土力学性能
水泥种类对混凝土强度增长影响很大，但对后期强度影响不大 （2）温度
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1 混凝土力学性能
（3）蒸汽养护 ① 可使砼早期强度增长快，但后期硬化却很小。因此，相同配合 比时，蒸汽养护的砼试块的后期强度比正常硬化试块后期强度低 10%。 ② 构件在高蒸汽压力下养护很快就硬化，并可提高后期强度。 （4）再捣实 在第一次捣实后大约15~45min,用外部振捣器再捣实可明显提高 砼强度。
4.13
直线
0.5
7.01
-8.85
0
0
1
f
/ c
0.10.6 2
7.86(
f
/ c
)
8.46(
f
/ c
)2
2
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五、抗剪强度—纯剪下强度及变形
1、试验方法 （1）矩形短梁直剪
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（2）z型单剪面试件 See“ Shear transfer in reinforced concrete"
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1 混凝土力学性能
02-混凝土结构材料的物理力学性能课件
p e
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第三十七页，共63页。
混凝土的疲劳强度与重复作用时应力 变化的幅度有关
相同重复次数下，随疲劳应力比值的减小
而增大。
f c
f c,min
f c,max
式 混凝中土：最cf,m小in ，应力cf,m和ax 最表大示应截力面。同一纤维上的
38
第三十八页，共63页。
混凝土的选用原则：
一次短期加载作用
长期荷载作用
重复荷载作用
收缩、膨胀
2. 混凝土的体积变形 温度
湿度
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1.一次短期加载下砼的变形
（1）受压时应力－应变曲线 采用棱柱体试件来测定全曲线，包括：
上升段 下降段（非普通试验机，需伺服控制）
其形状和特征是砼内部结构的力学标志
通过应力—应变曲线，可以了解混凝土各阶 段的强度和变形
塑性变形的基础
混凝土的强度及变形随时间、随环境 的变化而变化。
3
第三页，共63页。
通常把混凝土的结构分为三种类型：
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。
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。 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；
C点——混凝土棱柱体抗压强度fc，对应的应变0.002。
下降段（CE）:
缓慢卸荷，裂缝继续扩展、贯通，变形增大。
收敛点E——应变约0.003～0.004
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特点：
1）混凝土的应力 应变图形是一曲线，
说明混凝土是一种 弹塑性材料，只有 压应力很小时，才 可视为弹性材料。
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。
混凝土的物理力学性能共56页文档
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿