混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能.ppt

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1、§3.1混凝土的物理力學(xué)性能3.1.1混凝土的組成結(jié)構(gòu)由水泥、砂、石材用水拌合硬化后形成的人工石材，簡寫：砼所以具有彈塑性、收縮徐變等特殊性質(zhì)。3.1.2單軸向應(yīng)力狀態(tài)下的砼強度混凝土結(jié)構(gòu)中，主要是利用它的抗壓強度。因此抗壓強度是混凝土力學(xué)性能中最主要和最基本的指標(biāo)?；炷恋膹姸鹊燃壥怯每箟簭姸葋韯澐值碾m然實際工程中的混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件一般處于復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)，但是單軸向受力狀態(tài)下混凝土的強度是復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下強度的基礎(chǔ)和重要參數(shù)?；炷猎嚰拇笮『托螤?、試驗方法和加載速率都影響混凝土強度的試驗果，因此各國對各種單軸向受力下的混

2、凝土強度都規(guī)定了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法。第三章鋼筋和混凝土的材料性能1混凝土的抗壓強度(1)混凝土的立方體抗壓強度fcu,k和強度等級我國《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定以邊長為150mm的立方體為標(biāo)準(zhǔn)試件，標(biāo)準(zhǔn)立方體試件在(20±3)℃的溫度和相對濕度90%以上的潮濕空氣中養(yǎng)護28d，按照標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得的抗壓強度作為混凝土的立方體抗壓強度，單位為“N/mm2”。用上述標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得的具有95%保證率的立方體抗壓強度作為混凝土的強度等級?！痘炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的混凝土強度等級有C15、C20、C25、C30、C35、C40

3、、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80，共14個等級。例如，C30表示立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值為30N/mm2。其中，C50～C80屬高強度混凝土范疇。圖3-1混凝土立方體試塊的破壞情況(a)不涂潤滑劑；(b)涂潤滑劑(2)混凝土的軸心抗壓強度混凝土的抗壓強度與試件的形狀有關(guān),采用棱柱體比立方體能更好地反映混凝土結(jié)構(gòu)的實際抗壓能力。用混凝土棱柱體試件測得的抗壓強度稱為軸心抗壓強度。圖3-2混凝土棱柱體抗壓試驗和破壞情況我國《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50081—2002)規(guī)定以150

4、mm×150mm×300mm的棱柱體作為混凝土軸心抗壓強度試驗的標(biāo)準(zhǔn)試件。《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定以上述棱柱體試件試驗測得的具有95%保證率的抗壓強度為混凝土軸心抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值，用符號fck表示，下標(biāo)c表示受壓，k表示標(biāo)準(zhǔn)值。圖3-3混凝土軸心抗壓強度與立方體抗壓強度的關(guān)系考慮到實際結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作、養(yǎng)護和受力情況等方面與試件的差別，實際構(gòu)件強度與試件強度之間將存在差異，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》基于安全取偏低值，軸心抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值與立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值的關(guān)系按下式確定：為棱柱體抗壓強度與立方體抗壓強度之比，對混凝土強度等級為

5、C50及以下的取0.76，對C80取0.82，兩者之間按直線規(guī)律變化取值。為高強度混凝土的脆性折減系數(shù)，對C40及以下取1.00，對C80取0.87，中間按直線規(guī)律變化取值。0.88為考慮實際構(gòu)件與試件混凝土強度之間的差異而取用的折減系數(shù)。國外常采用混凝土圓柱體試件來確定混凝土軸心抗壓強度。例如美國、日本和歐洲混凝土協(xié)會(CEB)都采用直徑6英寸(152mm)、高12英寸(305mm)的圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試件的抗壓強度作為軸心抗壓強度的指標(biāo)，記作f′c。對C60以下的混凝土，圓柱體抗壓強度f′c和立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k之

6、間的關(guān)系可按下式計算。當(dāng)fcu,k超過60N/mm2后隨著抗壓強度的提高，f′c與fcu,k的比值（即公式中的系數(shù)）也提高。CEB-FIP和MC-90給出：對C60的混凝土，比值為0.833；對C70的混凝土，比值為0.857；對C80的混凝土，比值為0.875。2混凝土的軸心抗拉強度抗拉強度是混凝土的基本力學(xué)指標(biāo)之一，其標(biāo)準(zhǔn)值用ftk表示，下標(biāo)t表示受拉，k表示標(biāo)準(zhǔn)值。混凝土的軸心抗拉強度可以采用直接軸心受拉的試驗方法來測定。圖3-4混凝土軸心抗拉強度和立方體抗壓強度的關(guān)系F——破壞荷載；d——圓柱體直徑或立方體邊長；

7、l——圓柱體長度或立方體邊長。圖3-5混凝土劈裂試驗示意圖(a)用圓柱體進行劈裂試驗；(b)用立方體進行劈裂試驗；(c)劈裂面中水平應(yīng)力分布1—壓力機上壓板；2—弧形墊條及墊層各一條；3—試件；4—澆模頂面；5—澆模底面；6—壓力機下壓板；7—試件破裂線第三章鋼筋和混凝土的材料性能3.1.3復(fù)雜應(yīng)力下混凝土的受力性能◆雙軸應(yīng)力狀態(tài)實際結(jié)構(gòu)中，混凝土很少處于單向受力狀態(tài)。更多的是處于雙向或三向受力狀態(tài)(p52)。雙向受壓強度大于單向受壓強度，最大受壓強度發(fā)生在兩個壓應(yīng)力之比為0.3~0.6之間，約(1.25~1.60)fc

8、。雙軸受壓狀態(tài)下混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系與單軸受壓曲線相似，但峰值應(yīng)變均超過單軸受壓時的峰值應(yīng)變。第三章鋼筋和混凝土的材料性能在一軸受壓一軸受拉狀態(tài)下，任意應(yīng)力比情況下均不超過其相應(yīng)單軸強度。并且抗壓強度或抗拉強度均隨另一方向拉應(yīng)力或壓應(yīng)力的增加而減小?！綦p軸應(yīng)力狀態(tài)3.1混凝土的物理力學(xué)性能在雙軸受拉狀態(tài)下，任意應(yīng)力