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
第二章钢筋和混凝土的材料性能 2.1混凝土的物理力学性能 211混凝士的组成结构 通常把混凝土的结构分为三种类型: A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。 B.亚微观结构:即混凝土中的水泥砂浆结构。 C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; 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。 2.1混凝土的物理力学性能
第二章 钢筋和混凝土的材料性能 2.1 混凝土的物理力学性能 2.1 混凝土的物理力学性能 2.1.1混凝土的组成结构 通常把混凝土的结构分为三种类型： Ａ.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。 Ｂ.亚微观结构：即混凝土中的水泥砂浆结构。 Ｃ.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； 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
第二章钢筋和混凝土的材料性能 212单轴应力状态下的混凝土强度 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。 混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的 (1)单向受力状态下混凝土的强度 1)立方体抗压强度:边长为150mm的混凝土立方 体试件,在标准条件下(温度为20±3℃,湿度>90%) 养护28天,用标准试验方法(加载速度0.150.3N/mm2/s, 两端不涂洶滑剂)测得的具有95%保证率的抗压强度, 用符号C表示。 《规范》根据强度范围,从C15~C80共划分为14个强 度等级,级差为5N/mm2 2.1混凝土的物理力学性能
第二章 钢筋和混凝土的材料性能 2.1 混凝土 2.1.2单轴应力状态下的混凝土强度 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。 混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的 2.1 混凝土的物理力学性能 （1）单向受力状态下混凝土的强度 1）立方体抗压强度：边长为150mm的混凝土立方 体试件，在标准条件下（温度为20±3℃，湿度≥90%） 养护28天，用标准试验方法（加载速度0.15~0.3N/mm2 /s， 两端不涂润滑剂）测得的具有95%保证率的抗压强度， 用符号C表示。 《规范》根据强度范围，从C15~C80共划分为14个强 度等级，级差为5N/mm2
2)轴心抗压强度 按标准方法制作的150mm×150mm×300mm的棱柱 体试件,在温度为20土3℃和相对湿度为90%以上的条件 下养护28d,用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗 压强度。对于同一混凝土,棱柱体抗压强度小于立方体 抗压强度。 考虑到实际结构构件制作、养护和受力情况,实际构 件强度与试件强度之间存在差异,《规范》基于安全取 丶偏低值,规定轴心抗压强度标准值和立方体抗压强度标 准值的换算关系为: fk=0.88k1·k2·f。 cu, k 2.1混凝土的物理力学性能
2）轴心抗压强度 按标准方法制作的150mm×l50mm× 300mm的棱柱 体试件，在温度为20土3℃和相对湿度为90％以上的条件 下养护28d，用标准试验方法测得的具有95％保证率的抗 压强度 。对于同一混凝土，棱柱体抗压强度小于立方体 抗压强度。 考虑到实际结构构件制作、养护和受力情况，实际构 件强度与试件强度之间存在差异，《规范》基于安全取 偏低值，规定轴心抗压强度标准值和立方体抗压强度标 准值的换算关系为： 2.1 混凝土的物理力学性能 ck cu k f k k f 88 1 2 , = 0.
=0.88k2,/fak 式中:k1为棱柱体强度与立方体强度之比,对不大 于C50级的混凝土取0.76,对C80取0.82,其间按线性插 值。k2为高强混凝士的脆性折减系数,对C40取10,对 C80取0.87,中间按直线规律变化取值。088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。 f立方体强度标准值即为混凝士强度等级u 2.1混凝土的物理力学性能
式中： k１为棱柱体强度与立方体强度之比，对不大 于C50级的混凝土取0.76，对C80取0.82，其间按线性插 值。k2为高强混凝土的脆性折减系数，对C40取1.0，对 C80取0.87，中间按直线规律变化取值。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。 ck cu k f k k f 88 1 2 , = 0. fcu,k立方体强度标准值即为混凝土强度等级fcu。 2.1 混凝土的物理力学性能
3)轴心抗拉强度 混凝土的轴心抗拉强度可以采用直接轴心受拉的试验 方法来测定,但由于试验比较困难,目前国内外主要采 用圆柱体或立方体的劈裂试验来间接测试混凝土的轴心 抗拉强度。 F 压 士 2F 拉 ·C 压 F 劈拉试验 2.1混凝土的物理力学性能
3）轴心抗拉强度 混凝土的轴心抗拉强度可以采用直接轴心受拉的试验 方法来测定，但由于试验比较困难，目前国内外主要采 用圆柱体或立方体的劈裂试验来间接测试混凝土的轴心 抗拉强度。 2.1 混凝土的物理力学性能 劈拉试验 F a F 拉 压 压 2 2 a F f sp =
第二章钢筋和混凝土的材料性能 安区太登 100110120 fo, (N/mm) 混凝土轴心抗拉强度与立方体抗压强度的关系 《混凝土结构设计规范》规定轴心抗拉强度标准值与 方体抗压强度标准值的换算关系为: =0.88039590(16456) 0.45 C 2.1混凝土的物理力学性能
第二章 钢筋和混凝土的材料性能 2.1 混凝土的物理力学性能 《混凝土结构设计规范》规定轴心抗拉强度标准值与 立方体抗压强度标准值的换算关系为： ( ) 0.45 0.55 , 2 0.88 0.395 1 1.645 tk cu k f f = − 混凝土轴心抗拉强度与立方体抗压强度的关系
(3)复合受力状态下混凝土的强度 在平面应力状态下,当两方向应力均为压应力时 抗压强度相互提高,最大可增加27%,而当一方向为压 应力,另一方向为拉应力时,强度相互降低。 当压应力不太高时,其存在可提高混凝土的抗剪强 度,拉应力的存在会降低混凝土的抗剪强度。剪应力的 存在降低混凝土的抗压和抗拉强度 侧向压应力的存在可提高混凝土的抗压强度,关系为 f=f+(4.5-70) 式中—被约束混凝士的轴心抗压强度; f(1—非约束混凝土的轴心抗压强度 刀侧向约束压应力 侧向压应力的存在还可提高混凝土的延性
在平面应力状态下，当两方向应力均为压应力时， 抗压强度相互提高，最大可增加27％，而当一方向为压 应力，另一方向为拉应力时，强度相互降低。 当压应力不太高时，其存在可提高混凝土的抗剪强 度，拉应力的存在会降低混凝土的抗剪强度。剪应力的 存在降低混凝土的抗压和抗拉强度。 侧向压应力的存在可提高混凝土的抗压强度，关系为: 式中 ——被约束混凝土的轴心抗压强度； ——非约束混凝土的轴心抗压强度； ——侧向约束压应力。 侧向压应力的存在还可提高混凝土的延性。 (4.5 7.0) cc c l f f f = + cc f c f l f （3）复合受力状态下混凝土的强度
第二章钢筋和混凝土的材料性能 2.1.3复杂应力下混凝土的受力性能 实际结构中,混凝土很少处于单向受力状态。更多的是处于双 向或三向受力状态。 ◆双轴应力状态 双向受压强度大于单向受 0.2 压强度,最大受压强度发 0-0.80.6-0.4 生在两个压应力之比为0.3 0.6之间,约(125-1.60 0.4 双轴受压状态下混凝土的 -06 应力应变关系与单轴受压 曲线相似,但峰值应变均 -0.81 超过单轴受压时的峰值应 变 12 a 2.1混凝土的物理力学性能
第二章 钢筋和混凝土的材料性能 2.1.3复杂应力下混凝土的受力性能 ◆双轴应力状态 实际结构中，混凝土很少处于单向受力状态。更多的是处于双 向或三向受力状态。 双向受压强度大于单向受 压强度，最大受压强度发 生在两个压应力之比为0.3 ~0.6之间，约(1.25~1.60 )fc。 双轴受压状态下混凝土的 应力-应变关系与单轴受压 曲线相似，但峰值应变均 超过单轴受压时的峰值应 变。 2.1 混凝土的物理力学性能
第二章钢筋和混凝土的材料性能 2.1.3复杂应力下混凝土的受力性能 实际结构中,混凝土很少处于单向受力状态。更多的是处于双 向或三向受力状态。 ◆双轴应力状态 0.2 在一轴受压一轴受拉状态 10-0.80.6-0.4 下,任意应力比情况下均 不超过其相应单轴强度 0.4 并且抗压强度或抗拉强度 -06 均随另一方向拉应力或压 -0.81 应力的增加而减小 12 a 2.1混凝土的物理力学性能
第二章 钢筋和混凝土的材料性能 在一轴受压一轴受拉状态 下，任意应力比情况下均 不超过其相应单轴强度。 并且抗压强度或抗拉强度 均随另一方向拉应力或压 应力的增加而减小。 ◆双轴应力状态 2.1 混凝土的物理力学性能 实际结构中，混凝土很少处于单向受力状态。更多的是处于双 向或三向受力状态。 2.1.3复杂应力下混凝土的受力性能