第2章混凝土结构材料的物理力学性能 §2.1混凝土的物理力学性能 一混凝土的组成结构 1.组成：混凝土=水泥+细骨料（砂）+粗骨料 (碎石或鹅卵石)+水+外加剂 2基本力学性质： (1)弹塑性、各向异性 (2)水泥+细骨料+水→凝胶体（塑性》 (3)粗骨料（弹性》
1 第2章混凝土结构材料的物理力学性能 §2.1混凝土的物理力学性能 一.混凝土的组成结构 1.组成：混凝土=水泥+细骨料（砂）+粗骨料 （碎石或鹅卵石）+水+外加剂 2.基本力学性质： （1）弹塑性、各向异性 （2）水泥+细骨料+水 凝胶体（塑性） （3）粗骨料（弹性）
二.单轴向应力状态下的混凝土强度 混凝土构件一般处于多轴向应力状态下， 为分析问题方便，先讨论单轴向应力状态下的 混凝土强度。由于混凝土的各向异性性质，其 各项强度是不一样的，必须分别讨论。 1.混凝土的抗压强度 (1)混凝土的立方体抗压强度和强度等级 A.立方体抗压强度的物理意义：混凝土强度的 基本指标和评定混凝土强度等级的标准 2
2 二.单轴向应力状态下的混凝土强度 混凝土构件一般处于多轴向应力状态下， 为分析问题方便，先讨论单轴向应力状态下的 混凝土强度。由于混凝土的各向异性性质，其 各项强度是不一样的，必须分别讨论。 1.混凝土的抗压强度 （1）混凝土的立方体抗压强度和强度等级 A. 立方体抗压强度的物理意义：混凝土强度的 基本指标和评定混凝土强度等级的标准
B.确定混凝土立方体抗压强度的标准方法 a.标准试件：150mm×150mmx150mm的立方体： b.标准制作条件：在温度(20士3)C和相对湿 度90%以上的坏境下，养护28天； C.标准试验方法：试件表面不涂润滑剂、均匀加载 和匀速加“静”载； d.单位：N/mm。 3
3 B.确定混凝土立方体抗压强度的标准方法 a.标准试件：150mm 150mm150mm的立方体； b.标准制作条件：在温度（20±3）C和相对湿 度90%以上的环境下，养护28天； c.标准试验方法：试件表面不涂润滑剂、均匀加载 和匀速加“静”载； d.单位：N/mm²
C强度等级 a.确定方法：采用混凝土的立方体抗压强度； b.数值确定：具有95%的保证率； c.工程符号：∫k(Nmm),简写形式为C××: d.“规范”的等级范围：C15~C80,共14级； e.应用范围：C15~C45为普通混凝土，适用于一般的 混凝土结构； C50~C80为高强混凝土，适用于预应力 混凝土构件。 4
4 C.强度等级 a.确定方法：采用混凝土的立方体抗压强度； b.数值确定：具有95%的保证率； c.工程符号： （ N/mm² ），简写形式为C ； d .“规范”的等级范围：C15~C80，共14级； e.应用范围：C15~C45为普通混凝土，适用于一般的 混凝土结构； C50~C80为高强混凝土，适用于预应力 混凝土构件。 cu,k f
D.试验方法对立方体抗压强度的影响 a.试件表面是否涂润滑剂：不涂时强度高；涂后 强度底，其主要原因是由于“套箍”作用；且破坏形 态不一样（见图2-1）： b.加载速度：速度快强度高，速度满强度底 (2)混凝土的轴心抗压强度 A确定混凝土轴心抗压强度的标准方法 a.标准试件：150mm×150mmx300mm的棱柱体； b.其余同混凝土立方体抗压强度的标准方法： C.工程符号： k N/mm2), 5
5 D.试验方法对立方体抗压强度的影响 a.试件表面是否涂润滑剂：不涂时强度高；涂后 强度底，其主要原因是由于“套箍”作用；且破坏形 态不一样（见图2-1）； b.加载速度：速度快强度高，速度满强度底 （2）混凝土的轴心抗压强度 A.确定混凝土轴心抗压强度的标准方法 a. 标准试件： 150mm 150mm300mm的棱柱体； b. 其余同混凝土立方体抗压强度的标准方法； c. 工程符号： f ck （ N/mm² ）
B.关于f的讨论 a高宽比：随着高宽比的增加，才k会降低， 但高宽比为3时，会稳定； b.混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度的关 系： fok =0.88a o2feuk (2-1) 上式中各系数的物理意义见书上说明。 c.国外用圆柱体试件确定混凝土轴心抗压强度。 6
6 B.关于 的讨论 a.高宽比：随着高宽比的增加， 会降低， 但高宽比为3时，会稳定； b.混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度的关 系： 上式中各系数的物理意义见书上说明。 c.国外用圆柱体试件确定混凝土轴心抗压强度。 ck f ck f c k 1 2 c u,k f = 0.88 f （2-1）
2.混凝土的轴心抗拉强度 (1)确定方法：轴心受拉试验和劈裂试验； (2)由图2-6可知，混凝土轴心抗拉强度约为 立方体抗压强度的1/17~1/8； (3)在荷载较小时，混凝土即开裂，所以混 凝土结构一般带裂缝工作，混凝土轴心 抗拉强度不起决定作用。 7
7 2.混凝土的轴心抗拉强度 （1）确定方法：轴心受拉试验和劈裂试验； （2）由图2-6可知，混凝土轴心抗拉强度约为 立方体抗压强度的1/17~1/8； （3）在荷载较小时，混凝土即开裂，所以混 凝土结构一般带裂缝工作，混凝土轴心 抗拉强度不起决定作用
三.复合应力状态下混凝土的强度 1.关于双向应力状态下的强度变化规律 根据图2-7和图2-8可得到如下基本结论： (1)双向受压时，混凝土抗压强度大于单向： (2)双向受拉时，混凝土抗拉强度接近于单向： (3)一向受压和一向受拉时，其抗拉（抗压）强度 均低于相应的单向强度； (4)由于剪应力的存在，混凝土抗压强度低于单向： (5)由于压应力的存在，混凝土抗剪强度有限增加。 8
8 三.复合应力状态下混凝土的强度 1.关于双向应力状态下的强度变化规律 根据图2-7和图2-8可得到如下基本结论： （1）双向受压时，混凝土抗压强度大于单向； （2）双向受拉时，混凝土抗拉强度接近于单向； （3）一向受压和一向受拉时，其抗拉（抗压）强度 均低于相应的单向强度； （4）由于剪应力的存在，混凝土抗压强度低于单向； （5）由于压应力的存在，混凝土抗剪强度有限增加
2.关于三向受压状态下的强度变化规律 结论：三向受压状态下的混凝土抗压强度大 于双向和单向。 3.关于实际工程运用 (1)目前“规范”尚无定量计算公式： (2)实际工程中均采用单向强度，但要考虑 复合应力情况，从构造上加以调整。 9
9 2.关于三向受压状态下的强度变化规律 结论：三向受压状态下的混凝土抗压强度大 于双向和单向。 3.关于实际工程运用 （1）目前“规范”尚无定量计算公式； （2）实际工程中均采用单向强度，但要考虑 复合应力情况，从构造上加以调整
四.混凝土的变形 变形的分类：受力变形一荷载产生的： 体积变形一收缩、温差即湿差产生的。 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 实际试验曲线如图2-9和图2-10，其规律为： a.应力-应变关系为曲线，上升段中仅有一小段直线； b.应力峰值对应的应变约为0.002（基本与等级无关）； c.混凝土强度高时其延性越差。 10
10 四.混凝土的变形 变形的分类：受力变形—荷载产生的； 体积变形—收缩、温差即湿差产生的。 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 实际试验曲线如图2-9和图2-10，其规律为： a.应力-应变关系为曲线，上升段中仅有一小段直线； b.应力峰值对应的应变约为0.002（基本与等级无关）； c.混凝土强度高时其延性越差