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。

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

2.1.2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(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。

2.1 混凝土 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：

f ck 0.88k1 k2 f cu,k2.1 混凝土的物理力学性能

f ck 0.88k1 k2 f cu,k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。 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

a

拉 压

2F f sp 2 a

F劈拉试验2.1 混凝土的物理力学性能

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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 立方体抗压强度标准值的换算关系为：

ftk 0.88 0.395 f

0.55 cu , k

1 1.645

0.45

2

2.1 混凝土的物理力学性能

(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 cc f c (4.5 7.0) fl式中

f cc ——被约束混凝土的轴心抗压强度；

f c ——非约束混凝土的轴心抗压强度；fl ——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。

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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 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 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。

2.1 混凝土的物理力学性能

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构件受剪或受扭时常遇到剪应力t 和正应力s 共同作用下的 复合受力情况。

混凝土的抗剪强度：随拉应力增大而减小 随压应力增大而增大 当压应力在0.6fc左右时，抗剪强度达到最大， 压应力继续增大，则由于内裂缝发展明显，抗剪强度将随压应 力的增大而减小。2.1 混凝土的物理力学性能

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◆三轴应力状态 三轴应力状态有多种组合，实际工程遇到较多的螺旋箍筋柱和 钢管混凝土柱中的混凝土为三向受压状态。三向受压试验一般 采用圆柱体在等侧压条件进行。由试验得到的经验公式为:

f cc f c (4.5 7.0) fl式中

f cc ——被约束混凝土的轴心 …… 此处隐藏：1569字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……