水泥混凝土抗折強度與抗壓強度的關(guān)系

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1、普通混凝土的技術(shù)性質(zhì)(中篇)二、硬化混凝土的性能(一)混凝土的強度強度是硬化混凝土最重要的性質(zhì),混凝土的其他性能與強度均有密切關(guān)系,混凝土的強度也是配合比設(shè)計、施工控制和質(zhì)量檢驗評定的主要技術(shù)指標(biāo)。混凝土的強度主要有抗壓強度、抗折強度、抗拉強度和抗剪強度等。其中抗壓強度值最大,也是最主要的強度指標(biāo)。1.混凝土的立方體抗壓強度和強度等級。根據(jù)我國《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》(GBJ81—85)規(guī)定,立方體試件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為150mm×150mm×150mm;標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件為溫度20±3℃,相對濕度90%以上;標(biāo)準(zhǔn)齡期為28天。在上述條件下測得的抗壓強度值稱為

2、混凝土立方體抗壓強度,以表示。其測試和計算方法詳見試驗部分。根據(jù) 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2002),混凝土的強度等級應(yīng)按立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值確定,混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值系指標(biāo)準(zhǔn)方法制作養(yǎng)護的邊長為150mm的立方體試件,在28天齡期用標(biāo)準(zhǔn)方法測得的具有95%保證率的抗壓強度。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用混凝土分為C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80共14個等級。根據(jù)《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB50164-1992)的規(guī)定,強度等級采用符號C和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值表示,普通混凝土劃

3、分為C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60共12個強度等級。如C30表示立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值為30MPa,亦即混凝土立方體抗壓強度≥30MPa的概率要求95%以上?;炷翉姸鹊燃壍膭澐种饕菫榱朔奖阍O(shè)計、施工驗收等。強度等級的選擇主要根據(jù)建筑物的重要性、結(jié)構(gòu)部位和荷載情況確定。一般可按下列原則初步選擇:(1)普通建筑物的墊層、基礎(chǔ)、地坪及受力不大的結(jié)構(gòu)或非永久性建筑選用C7.5~C15。(2)普通建筑物的梁、板、柱、樓梯、屋架等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)選用C20~C30。(3)高層建筑、大跨度結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混

4、凝土及特種結(jié)構(gòu)宜選用C30以上混凝土。2.軸心抗壓強度。軸心抗壓強度也稱為棱柱體抗壓強度。由于實際結(jié)構(gòu)物(如梁、柱)多為棱柱體構(gòu)件,因此采用棱柱體試件強度更有實際意義。它是采用150mm×150mm×(300~450)mm的棱柱體試件,經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護到28天測試而得。同一材料的軸心抗壓強度小于立方體強度,其比值大約為=0.7~0.8。這是因為抗壓強度試驗時,試件在上下兩塊鋼壓板的摩擦力約束下,側(cè)向變形受到限制,即“環(huán)箍效應(yīng)”其影響高度大約為試件邊長的0.866倍,如圖4-8。因此立方體試件整體受到環(huán)箍效應(yīng)的限制,測得的強度相對較高。而棱柱體試件的中間區(qū)域未受

5、到“環(huán)箍效應(yīng)”的影響,屬純壓區(qū),測得的強度相對較低。當(dāng)鋼壓板與試件之間涂上潤滑劑后,摩擦阻力減小,環(huán)箍效應(yīng)減弱,立方體抗壓強度與棱柱體抗壓強度趨于相等。圖4-8鋼壓板對試件的約束作用3.抗拉強度?;炷恋目估瓘姸群苄?,只有抗壓強度的1/10~1/20,混凝土強度等級越高,其比值越小。為此,在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中,一般不考慮承受拉力,而是通過配置鋼筋,由鋼筋來承擔(dān)結(jié)構(gòu)的拉力。但抗拉強度對混凝土的抗裂性具有重要作用,它是結(jié)構(gòu)設(shè)計中裂逢寬度和裂縫間距計算控制的主要指標(biāo),也是抵抗由于收縮和溫度變形而導(dǎo)致開裂的主要指標(biāo)。用軸向拉伸試驗測定混凝土的抗拉強度,由于荷載

6、不易對準(zhǔn)軸線而產(chǎn)生偏拉,且夾具處由于應(yīng)力集中常發(fā)生局部破壞,因此試驗測試非常困難,測試值的準(zhǔn)確度也較低,故國內(nèi)外普遍采用劈裂法間接測定混凝土的抗拉強度,即劈裂抗拉強度。劈拉試驗的標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸為邊長150mm的立方體,在上下兩相對面的中心線上施加均布線荷載,使試件內(nèi)豎向平面上產(chǎn)生均布拉應(yīng)力,如圖4-9。圖4-9劈裂抗拉試驗裝置示意圖此拉應(yīng)力可通過彈性理論計算得出,計算式如下:(4-8)式中:——混凝土劈裂抗拉強度(MPa);P——破壞荷載(N);A——試件劈裂面積(mm2)。劈拉法不但大大簡化了試驗過程,而且能較準(zhǔn)確地反應(yīng)混凝土的抗拉強度。試驗研究表明,軸

7、拉強度低于劈拉強度,兩者的比值約為0.8~0.9。在無試驗資料時,劈拉強度也可通過立方體抗壓強度由下式估算:(4-9)4.抗折強度。道路路面或機場道面用水泥混凝土通常以抗折強度為主要強度指標(biāo),抗壓強度僅作為參考指標(biāo)。根據(jù)我國《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTJ012—94)規(guī)定,不同交通量分級的水泥混凝土計算抗折強度如表4-14。道路水泥混凝土抗折強度與抗壓強度的換算關(guān)系如表4-15。表4-14路面水泥混凝土計算抗折強度交通量分級特重重中等輕混凝土計算抗折強度(MPa)5.05.04.54.0表4-15道路水泥混凝土抗折強度與抗壓強度的關(guān)系抗折強度(M

8、Pa)4.04.55.05.5抗壓強度(MPa)25.030.035.540.0

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