第2章混凝土结构材料的物理力学性能 本章提要 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。本章讲述钢筋与混凝土的主 要物理力学性能以及混凝土与钢筋的粘结。 2.1混凝土的物理力学性能 2.1.1混凝土的组成结构 普通混凝土是由水泥、砂、石材料用水拌合硬化后形成的人工石材，是多相复 合材料。通常把混凝土的结构分为三种基本类型：微观结构即水泥石结构：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。 微观结构（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分、粉磨细度、水灰比和凝结硬 化条件等。混凝土的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。 浇注混凝土时的泌水作用会引起沉缩，硬化过程中由于水泥浆水化造成的化学 收缩和干缩受到骨料的限制，会在不同层次的界面引起结合破坏，形成随机分布的 界面裂缝。 混凝土中的砂、石、水泥胶体组成了弹性骨架，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。 由于水泥胶体的硬化过程需要多年才能完成，所以混凝土的强度和变形也随时 间逐渐增长。 2.1.2单轴向应力状态下的混凝土强度 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 66 第 2 章 混凝土结构材料的物理力学性能 本 章 提 要 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。本章讲述钢筋与混凝土的主 要物理力学性能以及混凝土与钢筋的粘结。 2.1 混凝土的物理力学性能 2.1.1 混凝土的组成结构 普通混凝土是由水泥、砂、石材料用水拌合硬化后形成的人工石材，是多相复 合材料。通常把混凝土的结构分为三种基本类型：微观结构即水泥石结构；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。 微观结构（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分、粉磨细度、水灰比和凝结硬 化条件等。混凝土的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。 浇注混凝土时的泌水作用会引起沉缩，硬化过程中由于水泥浆水化造成的化学 收缩和干缩受到骨料的限制，会在不同层次的界面引起结合破坏，形成随机分布的 界面裂缝。 混凝土中的砂、石、水泥胶体组成了弹性骨架，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。 由于水泥胶体的硬化过程需要多年才能完成，所以混凝土的强度和变形也随时 间逐渐增长。 2.1.2 单轴向应力状态下的混凝土强度 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