徐变对混凝土的影响

2.1.2 单轴向应力状态下的混凝土强度

虽然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。

1、混凝土的立方体抗压强度和强度等级

立方体试件的强度比较稳定．所以我国把立方体强度值作为混凝土强度的基本指标，并把立方体抗压强度作为评定混凝土强度等级的标准。我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》(GBJ81 — 85) 规定以边长为150mm 的立方体为标准试件．标准立方体试件在(20 ± 3) ℃的温度和相对湿度90 ％以上的潮湿空气中养护28d ，按照标准试验方法测得的抗压强度作为混凝土的立方体抗压强度，用符号f cu表示．单位为N／mm2。

强度影响因素：

1. 水灰比：f cu随着水灰比的增加而降低。

2. 温度：f cu随着温度的增加而增加。规定(20 ± 3) ℃

3. 湿度：f cu随着湿度的增加而增加。规定相对湿度90 ％以上

4. 试验方法：不涂润滑剂比涂润滑剂测得的抗压强度高。

5. 加载速度：加载速度越快，测得的强度越高; 通常规定：混凝土强度等级低于C30 时，取每秒钟0.3 ～0.5N ／mm2；强度等级高于或等于C30 时，取每秒钟(0.5 ～0.8) N／mm2。

6. 试件尺寸。

混凝土立方体强度还与成型后的龄期

有关，抗压强度随成型后混凝土的龄期

逐渐增长，增长速度开始较快，后来逐

渐缓慢。如右图所示。

《混凝土结构设计规范》规定的混凝土

强度等级有C15--C80 ，共14 个等

级，级差为5N/mm2。字母C 后面的

数字表示以5N/mm2为单位的立方体抗压强度标准值，用符号f cu,k表示。例如，C30 表示立方体抗压强度标准值为30N／mm2。C50 ～C80 属高强度混凝土范畴。<> 钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15 ；

<> 当采用HRB335 级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C20 ；

<> 当采用HRB400 和RRB400 级钢筋以及承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不得低于C20 ；

<> 预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C30 ；

<> 当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40 。

2、混凝土轴心抗压强度

用混凝土棱柱体试件测得的抗压强度称轴心抗压强度用f c表示。我国《普通混凝土力学性能试验方法》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。棱柱体试件与立方体试件的制作条件相同，试件表面不涂润滑剂。《混凝土结构设计规范》规定以上述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f ck表示。对于同一混凝土，f c＜f cu。棱柱

体抗压强度和立方体抗压强度的换算关系为

为棱柱体强度与立方体强度之比，对小于C50 级的混凝土取=0.76 ，对C80 取=0.82 ，其间按线性插值。为高强度混凝土的脆性折减系数，C40 以下取

=1.00 ，C80 取=0.87, 其间按线性插值。0.88 为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。

3、轴心抗拉强度f t

轴心抗拉强度是立方抗压强度的1/17 ～1/8 ，混凝土强度等级愈高，这个比值愈小。《混凝土结构设计规范》取轴心抗拉强度标准值f tk为

( δ为变异系数，0.88 的意义和a2取值与上式相同。)

2.1.3 复合应力状态下混凝土的强度

1、双向应力状态

第一象限：双向受拉，双向受拉强度均接近于单向抗拉强度f t；

第三象限：双向受压，比单向受压强度提高约27 ％，最大强度发生在ζ1／ζ2约等于2或0.5时。

第二、四象限：一向受压，一向受拉，混凝土的强度均低于单向受力（压或拉）的强度。

2、剪压或剪拉复合应力状态

剪应力存在，砼的抗拉强度、抗压强度低于相应的单向强度。

3、三向受压

三向受压试验一般采用圆柱体在等侧压条件进行。

由于侧向压力的约束，轴心抗压强度又较大程度的增长。试验经验公式为：

式中：f cc'——有侧向压力约束的轴心抗压强度；

f c'——无侧向压力约束的轴心抗压强度；

f L——侧向约束压应力。f L前系数平均值为5.6 ，侧压力低时的到的系数较高。

2.1.4 混凝土的变形

1. 一次短期加载下混凝土的变形性能

(1) 混凝土受压时的应力—应变关系是混凝土最基本的力学性能之一。一次短期加载是指荷载从零开始单调增加至试件破坏，也称单调加载。

(2)应力- 应变关

系（《规范》）

(3)三向压力下砼变形特点：侧压力增加，强度、延性显著提高。

(4)混凝土的变形模量与弹性材料不同，混凝土受压应力—应变关系是一条曲线，在不同的应力阶段．应力与应变之比的变形模量是一个变数。混凝土的变形模量有如下三种

表示方法。

1) 混凝土的弹性模量〔即原点模量）

如图2-15所示，混凝土棱柱体受压时，在应力—应变

曲线的原点（图中的O点）作一切线其斜率为混凝土

的原点模量,称为弹性模量, 以Ec 表示．Ec =tgα0式

中α0为混凝土应力一应变曲线在原点处的切线与横

坐标的夹角．

2)混凝土变形模量

连接图2-15中O点至曲线任一点应力为ζc处割线的

斜率，称为任意点割线模量或称变形模量。表达式为E c'＝tgαL

3)混凝土的切线模量

在混凝土应力-应变曲线上某一应力ζc处作一切线，其应力增量与应变增量之比值称为相应于应力ζc时视凝土的切线模量．E c'' = tga

2、荷载长期作用下砼的变形性能——徐变

徐变——混凝土在荷载的长期作用下，其变

形随时间而不断增长的现象。

（1）曲线如图2—17 所示。

（2）产生徐变的原因：

A 、水泥胶凝体粘性流动；

B 、微裂缝扩展、增加

（3）影响徐变的因素：

A 、应力因素：应力越大，徐变越大

应力较小时（σ＜0.5f c) ，为线性徐变，徐变在2 年以后可趋于稳定，最终的φ =2-4 。应力较大时（σ＞0.5f c ) ，为非线性徐变，非稳定徐变，0.8f c为界限强度，成为砼长期抗压强度，为荷载长期作用时设计的依据。

B 、内在因素：是混凝土的组成和配比。