混凝土的力学性能及变形

用比较法可得：其抗压强度标准值是30.2MPa；
因为20个数据中，小于30.2MPa的只有一个29.5MPa，百分率
为5％。
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4.1.2 混凝土的抗压强度
混凝土立方体抗压强度及强度等级
P
强 度
—
概
率
95%
分
布
曲
线
fcu,k
μfcU
混凝土立方体抗压强度标准值示意图
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强度换算系数 0.95 1 1.05
试件的养护条件
➢ 标准条件： 202C，相对湿度＞95%； ➢ 工程现场条件。
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4.1.2 混凝土的抗压强度
试件形状示意图
a
a 2a
立方体（英、德、中）
圆柱体（美、法、抗日压）试验
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4.1.2 混凝土的抗压强度
➢ 工程结构设计的依据； ➢ 轴心抗压强度与立方体抗压强度的关系：
fcp = (0.7~0.8)fcu
换算系数与混凝土强度有关，强度越高，系数越小。
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4.1.2 混凝土的抗压强度 问题？如何求得立方体抗压强度标准值的？
例如：一组试件的立方体抗压强度值分别为32.1, 37.5, 35.1, 38.2, 40.2 , 29.5, 43.1, 42.3, 40.6, 30.2, 32.5, 37.4, 38.1, 37.4, 36.4, 33.8, 35.8, 36.2, 37.9, 39.2(MPa) ，共有20个数据。
混凝土工艺学
原材料
配合比
拌合物性能
搅拌
力学性能
输送 成型
耐久性能
养护
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外观弊病
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第4章 混凝土的力学性能及变形
抗压强度
抗拉强度
抗折强度
混凝土与钢筋的黏结强度
混凝土强度早期推定
混凝土在非荷载作用下的变形
混凝土在荷载作用下的变形
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4.1 抗压强度
2 几个基本概念
立方体抗压强度 国家标准规定：制作边长为150mm的立方体试件，在标准条件(202C， 相对湿度＞95%)下，养护到28天龄期，测得的抗压强度值称为混凝土立 方体抗压强度，以“fcu”表示。
立方体强度标准值 用标准试验方法测得的一组若干个立方体抗压强度值的总体分布中的
某一个值，低于该值的百分率不超过5%,该抗压强度值称为立方体抗压强 度标准值。以“fcu,k”表示 强度等级
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4.1.1 混凝土的受压破坏理论
Griffith理论： 混凝土中存在许多微裂缝，在受到外力作用时，会
产生应力在微裂缝尖端集中现象。随着荷载的增大，微裂 缝尖端材料的局部拉应力可能增长到某种水平以至于变形 能的减小恒大于表面能的增加，此时裂缝即成为能够不断 扩展的不稳定裂缝，导致材料的破坏。
在一部分交接点上固体与固体直接紧密接触，
其间范德华力是如此巨大，可与化学键相比。但
是一旦接触脱开，即不再能够重新接续。这种相
互作用可以称为固体键，交接点可以称为固接点。
在另一部分交接点上，可能存在着微薄的液体中
介层，范德华力通过液体作用，受力源自可能发生某种缓慢的滑移。这一部分交接点可以称为非固
接点。
根据混凝土立方体强度标准值(MPa)划分的等级，以符号C+混凝土立 方体强度标准值(fcu,k)表示。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
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4.1.2 混凝土的抗压强度
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4.1.1 混凝土的受压破坏理论
极限荷载，%
100
Ⅴ
Ⅵ
Ⅲ
C
Ⅰ—界面裂缝无明显变化； Ⅳ Ⅱ—界面裂缝增长；
70-
90
B Ⅱ
Ⅲ—出现砂浆裂缝和连续裂缝； Ⅳ—连续裂缝迅速发展；
30
A
Ⅰ
变形
0 混凝土受压变形曲线
Ⅴ—裂缝缓慢增长； Ⅵ—裂缝迅速增长。
未加荷载 Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
不同受力阶段裂缝示意
混凝土的强度归根结底来源于水泥石。水泥 水化物质生成后，将不是一粒一粒地离开水泥颗 粒母体向着液体游动，而是立即互相交织粘结起 来，成为立体网结构，这种具有强度而仍有变形 能力的网构状的物质，以固体键在交接点上联结， 这才形成了赋予水泥浆强度的基本单元―凝胶。
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4.1 抗压强度
2 几个基本概念
实际强度
将试件在实际工程的温湿度条件下养护28天，测得的立方体试件强 度，作为混凝土施工质量控制和验收依据
轴心抗压强度
➢ 国家规范规定：用尺寸为150 mm 150 mm 300mm的标准棱 柱体试件，按规定方法成型、标准条件下养护28天，测得的抗 压强度为轴心抗压强度，以fcp表示；
四点弯拉试验
➢ 试件：150×150×600(或550)mm3的梁式试件 ➢ 按三分点加荷进行弯曲试验，在试件下方产生拉伸应力
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4.2 抗拉强度
单轴拉伸作用下混凝土的行为
混凝土的应力-应变曲线、弹性模量和泊松 比均与单轴受压作用条件下的类似，但是因为 在这种应力状态下抑制裂缝发展的可能性小得 多，裂缝从扩展开始到失稳的过程短暂，呈现 十分明显的脆性断裂。
fcu
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4.2 抗拉强度
1 抗拉强度试验
直接轴心抗拉试验——很困难
➢ 荷载作用线难以与试件轴线保持重合，发生偏心； ➢ 难以保证试件在受拉区断裂。
劈裂抗拉试验
➢ 试件：边长为150mm的立方体试件或圆柱体试件 ➢ 原理：在试件的相对的表面素线上作用均匀分布的压应力，从
而在竖向平面内产生均匀拉伸应力
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4.1.2 混凝土的抗压强度
1 抗压强度试验
混凝土试件
➢ 几何形状有立方体、棱柱体和圆柱体 ➢ 立方体试件的边长有100mm、150mm、200mm三种
试件尺寸(mm ) 100×100×100 150×150×150 200×200×200
骨料最大粒径(mm) 31.5 40 63
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4.1 抗压强度
凝胶可看作是一种交接点没有充分焊接牢固 的空间钢构架。在荷载作用下，杆件（凝胶纤细 微粒）产生足以支持荷载的应力，只发生一定的 变形，而构架的破坏则归因于交接点的失效。对 交接点施加拉力，可以使它失效（断开），反之， 如果施加压力，则不论大小如何，都不能造成破 坏。