混凝土的力學性能

第二二章章混混凝凝土土的的力力學學性性能能混凝凝土土的的變變形形及及破破壞壞機機理理混凝凝土土的的單單軸軸受受力力強強度度混凝凝土土的的多多軸軸強強度度及及變變形形混凝凝土土的的疲疲勞勞性性能能混凝凝土土的的收收縮縮混凝凝土土的的徐徐變變高性性能能混混凝凝土土第一一節(jié)節(jié)混混凝凝土土的的變變形形及及破破壞壞機機理理一、、混混凝凝土土的的力力學學構構成成混凝凝土土系系由由砂砂、、石石、、水水泥泥和和水水按按一一定定比比例例拌拌和和而成成的的復復合合材材料料，，其其力力學學構構成成可可表表達達為為：：上式式中中各各組組分分的的受受力力特特性性分分析析如如下下：：(1)骨料料為為砂砂、、石石的的統(tǒng)統(tǒng)稱稱，，一一般般認認為為不不與與水水泥泥和和水發(fā)發(fā)生生化化學學反反應應。。優(yōu)優(yōu)質(zhì)質(zhì)的的骨骨料料總總表表現(xiàn)現(xiàn)為為彈彈性性的的力力學學行為為，，是是構構成成混混凝凝土土內(nèi)內(nèi)彈彈性性骨骨架架的的組組分分之之一一，，并并具具有較較高高的的強強度度和和彈彈性性模模量量。。(2)水泥泥與與水水作作用用后后生生成成的的水水化化物物可可分分為為兩兩類類。。一類類是是完完全全水水化化的的水水泥泥結結晶晶體體，，具具有有線線彈彈性性性性質(zhì)質(zhì)，，它與與骨骨料料一一起起共共同同構構成成了了混混凝凝土土內(nèi)內(nèi)部部的的彈彈性性骨骨架架；；另一一類類是是未未完完全全水水化化的的水水泥泥凝凝膠膠體體，，在在荷荷載載作作用用下下具有有滯滯性性流流動動的的特特性性，，由由此此產(chǎn)產(chǎn)生生的的變變形形大大部部分分是是不不可恢恢復復的的，，表表現(xiàn)現(xiàn)出出明明顯顯的的塑塑性性。。(3)通常?；旎炷镣猎谠诔谐惺苁芎珊奢d載前前，，其其內(nèi)內(nèi)部部即即存存在在微微裂縫縫（（圖圖2-1），，究究其其原原因因是是：：水泥泥石石在在凝凝結結硬硬化化過過程程中中的的收收縮縮受受到到粗粗骨骨料料約約束而而產(chǎn)產(chǎn)生生的的微微裂裂縫縫。。在粗粗骨骨料料界界面面殘殘存存的的氣氣泡泡形形成成的的界界面面裂裂縫縫。。多余余的的水水分分排排出出體體外外形形成成的的毛毛細細孔孔道道。。在不不同同的的應應力力水水平平下下以以上上三三部部分分產(chǎn)產(chǎn)生生的的變變形形所所占比比例例有有明明顯顯不不同同。。在在應應力力水水平平較較低低時時，，荷荷載載主主要要由骨骨料料和和水水泥泥結結晶晶體體所所構構成成的的彈彈性性骨骨架架承承受受，，此此時時混凝凝土土表表現(xiàn)現(xiàn)出出彈彈性性特特征征；；隨隨著著應應力力水水平平的的增增大大，，由由水泥泥凝凝膠膠體體的的滯滯性性流流動動引引起起的的變變形形逐逐漸漸明明顯顯，，混混凝凝土表表現(xiàn)現(xiàn)出出彈彈塑塑性性特特征征；；當當應應力力水水平平接接近近混混凝凝土土強強度度時，，主主要要由由內(nèi)內(nèi)部部裂裂縫縫的的擴擴展展引引起起的的變變形形急急劇劇增增加加，，體現(xiàn)現(xiàn)了了明明顯顯的的塑塑性性特特征征。。綜上上所所述述，，混混凝凝土土是是一一種種非非勻勻質(zhì)質(zhì)彈彈塑塑性性材材料料，，其材材料料特特性性決決定定了了混混凝凝土土力力學學性性能能的的復復雜雜性性和和離離散散性。。二、、混混凝凝土土的的變變性性及及破破壞壞機機理理下面面結結合合混混凝凝土土單單調(diào)調(diào)受受壓壓時時的的典典型型應應力力—應變變曲線線（（圖圖2-2），分析混凝凝土的變形和和破壞機理。。（1）應力時時曲線近似為直直線，如圖中中OA段。此時混凝凝土的變形主要是骨骨料和水泥結結晶體的彈性性交形。雖然然有些微裂縫的尖尖端因應力集集中而略有發(fā)發(fā)展，也有些些微裂縫和間隙因因受壓而閉合合，但對混凝凝土的宏觀變變形性能無明顯影影響。即使荷荷載多次重復復作用或者持持續(xù)較長時間，微微裂縫也不致致有大發(fā)展，，殘余變形很很小，此時微微裂縫處于相相對穩(wěn)定期。。（2）應力時時應力超過A點后，曲線明明顯偏離直線，應應變增長比應應力增長快，混凝土表表現(xiàn)出明顯的的彈塑性。其原因是：一一方面水泥凝凝膠體的滯性流動變形形逐漸增加；；另一方面，原有的微微裂縫逐漸延延伸和加寬，骨料界面面和水泥砂漿漿內(nèi)部還產(chǎn)生生了少量新的的微裂縫。但這時時微裂縫尚處處于穩(wěn)定發(fā)展展狀態(tài)，若停停止加載，微裂縫縫擴展也就中中止。（3）應力時時超過B點后，曲線漸漸趨水平，表表明混凝土的的應力增量不大，而而塑性變形卻卻相當大。在高應力下，，粗骨料的界界面裂縫突然然加寬和延伸，大量進入入水泥砂漿；；水泥砂漿中中已有裂縫也也加快發(fā)展，并和和相鄰裂縫相相連。連通裂裂縫大致平行行于壓應力方向，，將試件分割割成了數(shù)個小小柱體。若混混凝土中部分粗骨骨料的強度較較低，或有節(jié)節(jié)理和缺陷，，也可能在高應力力下發(fā)生骨料料劈裂。此時時裂縫已進入入不穩(wěn)定發(fā)展階段段，即使應力力維持常值，，裂縫仍將繼繼續(xù)發(fā)展。（4）超過峰值應應力后此時，曲線進進入下降段。。隨著應力的的下降，骨料彈性交形開開始恢復，凝凝膠體的滯性性流動減小，，而裂縫繼續(xù)迅速速傳播發(fā)展，，使變形繼續(xù)續(xù)加大。由于于堅硬骨料顆粒的的存在，在裂裂縫面上產(chǎn)生生剪摩阻力，，以及非連續(xù)接觸觸面間的非彈彈性變化等原原因，試件仍仍能承擔一定荷載載。進入收斂斂段后，曲線線由凹向應變變軸變?yōu)橥瓜驊冏冚S(D點為反彎點)，試件破裂的的許多細塊逐漸擠密，，導致應變進進一步增加，，曲線坡度漸漸趨平緩。綜上所述，混混凝土受壓破破壞機理可概概括為：隨著應力的增大大，沿粗骨料料界面和砂漿漿內(nèi)部的微裂裂縫逐漸延伸和擴擴展，導致砂砂漿的損傷不不斷積累；裂裂縫貫通后．混凝凝土的連續(xù)性性遭到破壞，，逐漸喪失其其承載力，破壞的的實質(zhì)是由連連續(xù)材料逐步步變成不連續(xù)續(xù)材料的過程。從宏觀來看，，混凝土可看看成是粗骨料料隨機分散在連續(xù)的水泥泥砂漿中。粗粗骨料的強度度遠比混凝土土的高，硬化水泥泥砂漿的強度度也比混凝土土高（表2-1），但由這兩者所所構成的混凝凝土強度卻較較低。這說明明砂漿與骨料界面面是混凝土內(nèi)內(nèi)的薄弱環(huán)節(jié)節(jié)?；炷疗破茐暮?，其中的粗粗骨料一般無無破損的跡象象，裂縫和破破碎都發(fā)生在粗骨骨料表面和水水泥砂漿內(nèi)部部，所以混凝凝土的強度和變形形性能在很大大程度上取決決于水泥砂漿漿的質(zhì)量和密實性性。三、影響應力力—應變曲線形狀狀的因素1．試驗方法的的影響早期的軸壓試試驗所測得的的應力一應變變曲線只有上升段，當應應力達到最大大值時，試件件便突然崩碎碎。混凝土試件突突然破壞的原原因是試驗機機的剛度不足足?，F(xiàn)在的實驗方方法：(1)應用電液伺服服閥控制的剛剛性試驗機直直接進行試件等應變速速度加載。這這類試驗機價價格昂貴，且且加載能力有限，，對于強度較較高、尺寸較較大的試件試試驗仍有困難。(2)在普通液壓試試驗機上附加加剛性元件(如剛性彈簧、千斤頂頂、小鋼柱、、鋼管等)，使試驗裝置置的總體剛度超過試試件下降段的的最大線剛度度，就可防止止混凝土的急速破破壞。這類方方法簡便易行行。采用不同應變變速度加載所所得到的混凝凝土應力—應變曲線形狀狀亦有較大差差別。以不同同的等應變率率加載得到了一組組曲線（圖2-3）。曲線表明明，應變速度度比較快時，不不僅應力峰值值有所提高，，曲線下降坡坡度也較陡；反之之，則下降坡坡度較平坦，，且極限壓應應變也較大，達到到最大應力時時的應變也有有所增加。應應變速率對曲線上上升段的影響響較小。2、混凝土強度度的影響混凝土強度越越高，其曲曲線線的上升段和和下降段均較陡；混混凝土強度較較低時，曲線線較為平坦。。有試驗指出，不不同強度混凝凝土的曲曲線大體上在在以后進入收斂斂階段，并大大體上收斂在在一起（圖2-4）。相應于應力峰峰值的的應變隨隨著混凝土強強度的增高略有增大大，但變化幅幅度不大，基基本上在0.002附近?；炷磷钭罱K破壞時的的極限壓應變變的的變化范圍較大，強度度較低的混凝凝土較較大；強度度高的較小。3、應變梯度的的影響（圖2-5）偏壓構件與軸軸壓構件的不不同之處在于，它它的截面應變變?yōu)榉蔷鶆蚍植?，因而而存在應變梯梯度。偏壓的曲曲線線難以精確確定。各研究究人員根據(jù)各各自的試驗數(shù)據(jù)和計算算研究后得出出結論：混凝凝土應力應變變?nèi)€的形狀與試試件偏心距或或應變梯度無無關，即偏壓壓和軸壓可采用相同同的曲線方程程，只是其應應力峰值和應應變峰值比軸壓要高高。因此在許許多強度理論論中，仍以軸軸壓的曲線為基礎。。4、側向約束的的影響（圖2-6）混凝土單向受受壓時，其側側向會膨脹，，如膨脹不受約束，就稱稱為無側限混混凝土；如果果側向配置了了較密集的箍筋，，側向膨脹受受到約束，稱稱為有側限混混凝土?；炷劣杏袀认蚣s束時時，實際上已已處于三向受受壓的復雜應力狀狀態(tài)，軸向抗抗壓強度及延延性均可提高高。由圖2-6可見，配置螺螺旋箍的混凝凝土強度和延延性隨著箍筋用量量的增加而增增長；而配置置方形箍的混混凝土，配箍的多多少對延性的的影響是非常常明顯的，但但對強度的影響則則較小。螺旋旋箍和方形箍箍相比，螺旋旋箍的約束作用大大得多。四、應力—應變?nèi)€方方程研究者對根據(jù)據(jù)大量試驗得得到的應力—應變曲線進行統(tǒng)計回歸歸分析，就可可建立其應力力—應變方程。Saenz提出以三次拋拋物線方程來來描述混凝土土的應力—應變關系：（2-1）式中：E為彈性模量；；A、B、C、D為常數(shù)，可由由下列基本條件確確定（圖2-7）：（1）（2）（3）（4）（5）由式（2-1）可以看出，，條件（1）自動得到滿滿足，而其余四四個條件用以以確定常數(shù)A、B、C、D。由此得到的公公式為：（2-2）式中，峰值點點的割線模量量如果忽略條件件（5），可得下式式：（2-3）上式只適用于于應力—應變曲線的上上升段，在鋼鋼筋混凝土有限限元分析中，，此式用得相相當廣泛。近近似取N為2，代入式（2-3）可得：（2-4）圖2-8a是目前國內(nèi)外外采用最廣泛泛的應力—應變曲線，其上升升段為拋物線線，下降段為為直線變化。。上升段：（（2-5）下降段：（2-6）圖2-8列出了三種有有代表性的曲曲線。表2-2給出了另外一一些混凝土單單軸受壓時的的應力—應變方程。其其中。。五、重復復加卸載載下混混凝土在重復加卸載下的應力—應變關系，是研究混凝土結構抗震性能、延性和恢復力特性的基礎。清華大學為研究混凝土在應力重復作用下的強度和變形性能，已進行過多種形式的重復荷載試驗，主要包括：A—單調(diào)加載，作為對比試驗，圖2-9a；B—等應變增量的重復完全加卸載，圖2-9b；C—等應變增量的重復加卸載，但卸載至卸載前應力的一半時，立即再加載，圖2-9c；D—等應力循環(huán)加卸載，圖2-9d；E—等應變循環(huán)加卸載，圖2-9e；F—沿首次卸載曲線的循環(huán)加卸載，圖2-9f。根據(jù)試驗驗現(xiàn)象和和對試驗驗結果的的分析，，得到了了混凝土在重重復加卸卸載下的的一些重重要現(xiàn)象象和一般般規(guī)律：：1、混凝土土的卸載載和再加加載曲線線如圖2-10，從混凝凝土受壓壓應力—應變?nèi)€或包絡線上上任一點點A卸載，卸載剛開開始時，，試件應應力下降很快快，而應應變恢復復很少。。隨著應應力的減減小，應應變恢復逐逐漸加快快。這種種變形恢恢復滯后后現(xiàn)象的的主要原原因是：試試件中的的縱向裂裂縫在高高壓應力力下不能能閉合，，其變形不不能恢復復，應力力降低后后裂縫閉閉合速度度加快，，恢復變形形也加快快。2、裂縫和和破壞過過程所有試件件都是在在超過應應力峰值值后出現(xiàn)現(xiàn)第一條條可見裂縫。。裂縫細細而短，，平行于于壓應力力方向。。繼續(xù)加加卸載，相相繼出現(xiàn)現(xiàn)多條縱縱向短裂裂縫。若若荷載重重復加卸卸多次而總總應變值值并不增增大，裂裂縫無明明顯發(fā)展展。當試試件的總應應變較大大時，相相鄰裂縫縫延伸并并連接，，形成貫貫通的斜向向裂縫。。應變再再增大，，斜裂縫縫的破壞壞帶逐漸漸加寬，仍仍保有少少量殘余余承載力力。這一一過程也也與試件件一次單調(diào)調(diào)加載的的現(xiàn)象相相同。3、包絡線線沿著重復復荷載下下混凝土土應力—應變曲線的外外輪廓描繪所所得的光光滑曲線線稱為包包絡線EV。各種重重復荷載（圖2-9b～f）下的包絡絡線都與與單調(diào)加加載的全全曲線a十分接近近。包絡絡線上的的峰值點點給出的的棱柱體體抗壓強強度和應變變峰值也也與單調(diào)調(diào)加載的的相應值值無明顯顯差別。。4、共同點點軌跡線線圖2-9中CM即表示共同點軌軌跡線。。由圖可可見，再加載曲曲線過了了共同點點以后斜斜率顯著著減小，，也即試試件的縱向向應變超超過原卸卸載應變變而迅速速增長，，橫向應應變也突然然增大。。這表明明已有縱縱向裂縫縫的擴張張，新的的裂縫產(chǎn)生生，混凝凝土損傷傷積累加加大。分析各種種重復荷荷載下的的共同點點軌跡線線，顯然然與相應的包包絡線或或單調(diào)加加載曲線線的形狀狀相似。。5、穩(wěn)定點點軌跡線線重復荷載載試驗E、F中，在預預定的應應變值下下經(jīng)過多次加卸卸載，混混凝土的的應力不不再下降降，殘余余應變不不再增大，，卸載—再加載曲曲線成為為一穩(wěn)定定的閉合合環(huán)，環(huán)的兩端端稱為穩(wěn)穩(wěn)定點。。將各次次循環(huán)所所得的穩(wěn)穩(wěn)定點連連以光滑曲曲線，即即為穩(wěn)定定點軌跡跡線ST。ST實質(zhì)上就就是混凝土低低周疲勞勞的極限限包線。。達到穩(wěn)定定點所需需的荷載載循環(huán)次次數(shù)，取取決于卸卸載時的應變變。經(jīng)觀察對對比，穩(wěn)穩(wěn)定點軌軌跡線的的形狀也也與相應應的包絡線和和單調(diào)加加載曲線線相似。。綜上所述述，可得得到如下下結論：：不同重重復荷載載作用下，混混凝土試試件的力力學反應應都與一一次單調(diào)調(diào)加載過過程的反應應無顯著著差異；；各種重重復荷載載作用下下的應力力—應變包絡絡線都可可采用混混凝土單單調(diào)荷載載下的應應力—應變?nèi)€方程程。六、混凝凝土受拉拉應力—應變?nèi)€混凝土作作為一種種脆性材材料，抗抗拉強度度低，極極限變形小．．破壞很很突然，，所以要要得到混混凝土受受拉應力力—應變?nèi)€十分分困難。。隨著試試驗技術術的改進進，已能測得混混凝土受受拉應力力—應變?nèi)€。圖圖2-11為清華大學實實測的受受拉應力力—應變曲線線，曲線線上的四四個特征點A、C、D、E標志受拉拉性能的的不同階階段。第二節(jié)混混凝土土的單軸軸受力強強度一、單軸軸受壓強強度混凝土的的單軸受受壓強度度包括立立方體抗抗壓強度度、棱柱體抗抗壓強度度。混凝土的的立方體體抗壓強強度是混混凝土最最基本的的強度指標，，它是用用來確定定混凝土土強度等等級、評評定和比比較混凝土土強度和和質(zhì)量的的最主要要指標，，也是推推算其它它力學性能能指標的的基礎。。立方體標標準試件件的尺寸寸規(guī)定各各不相同同。當采采用的試件形形狀和尺尺寸不同同時，由由于加載載時端面面的約束束影響范圍圍和程度度的不同同，以及及混凝土土材性不不均勻等等原因，得得到的抗抗壓強度度值有所所不同。。對比試試驗給出出的不同試試件抗壓壓強度的的換算關關系如表表2-3。棱柱體抗抗壓強度度是為了了消除立立方體試試件兩端端局部應力和和約束變變形的影影響，改改用棱柱柱體試件件進行抗抗壓試驗測測得的。?；炷镣恋睦庵w抗壓壓強度比比立方體體強度低，，約為0.76倍?；炷量箍箟簭姸榷仁苤T多多因素影影響，如如構件的的形狀和尺寸寸、組成成材料品品種、組組成材料料配比、、混凝土土齡期、加加載速度度、施工工養(yǎng)護條條件、環(huán)環(huán)境條件件等等。。因此，作作為混凝凝土在某某一特定定條件下下的試驗驗結果，，立方體強強度或棱棱柱體強強度均不不能代表表實際工工程中混混凝土受壓壓的真實實強度，，但它們們都是衡衡量混凝凝土強度度和質(zhì)量的的主要指指標。二、抗拉拉強度混凝土的的抗拉強強度可由由中心受受拉試驗驗、劈裂裂試驗和抗折折試驗三三種方式式測得（（圖2-12）。這三種種方法得到的的抗拉強強度值有有所不同同。1、軸心抗抗拉強度度采用棱柱柱體試件件做中心心受拉試試驗，可可得到混混凝土的軸心心抗拉強強度（如如圖2-12a）（2-8）中心受拉拉試驗的的試驗方方法簡單單、直接接，但受受對中困難、、混凝土土材性不不均勻等等的影響響，實測測結果相相當離散。?；炷镣恋妮S心心抗拉強強度值隨隨立方體體抗壓強強度單調(diào)增增長，但但增長幅幅度逐漸漸降低。。通過實實測數(shù)據(jù)據(jù)回歸分析析，可得得到計算算二者間間關系的的經(jīng)驗公公式：（2-9）2、劈拉強強度劈拉試驗驗結果離離散程度度小．且且可采用用標準的的立方體試件件，試驗驗方法比較簡單單所以用用得比較較廣泛。。根據(jù)彈性性力學公公式，在在圖2-12b中：（2-10）我國給出出的劈拉拉強度隨隨立方體體強度變變化的經(jīng)經(jīng)驗公式為：：（2-11）劈拉強度度值與軸軸心抗拉拉強度值值比較接接近：（2-12）3、抗折強強度國外常采采用矩形形小梁抗抗折試驗驗來間接接測定混混凝土的抗拉拉強度。。該方法法采用三三分點加加載，同同樣是以以彈性理論論為基礎礎，即假假定截面面應力為為線性分分布，根根據(jù)材料力力學公式式：（2-13）由于混凝凝土在受受彎開裂裂時已發(fā)發(fā)生塑性性應變，，因此按上式式求出的的強度值值并不是是混凝土土的真實實抗拉強強度，而只是是一個代表表性指標。?？拐蹚姸榷缺容S拉或或劈拉強度值高高。定義抗抗折強度與與軸拉強度度之比為塑塑性系數(shù)，，則則：（2-14）該系數(shù)與截截面應變梯梯度、混凝凝土強度、、截面形狀狀和尺寸等因因素有關。。美國ACI209委員會曾建建議對普通通混凝土，，抗折強度與圓柱柱體抗壓強強度的關系系采用：（2-15）CEB也曾建議取?。海?-16）三、抗剪強強度在實際結構構中雖很少少有受純剪剪的情況，，但會出現(xiàn)一些剪切切破壞現(xiàn)象象。當純剪剪力作用時時，構件中中會產(chǎn)生主拉應應力，由于于混凝土抗抗拉強度小小于抗剪強強度，從而出出現(xiàn)拉裂破破壞。由抗抗剪試驗情情況可知，，剪切破壞往往往是突然產(chǎn)產(chǎn)生的，帶帶有脆性破破壞性質(zhì)，，在破壞前沒有有明顯預兆兆。目前測定混混凝土抗剪剪強度的試試驗方法已已有多種，所采用用的試件形形狀和加載載方法差別別很大，其其測得的抗剪強強度值相差差懸殊。最最早也是最最常用的試試驗方法是矩形形短梁直接接剪切法（（圖2-13a），它直觀觀而簡單。試驗驗得到的混混凝土抗剪剪強度值最最高可達：：（2-17）圖2-13b類試驗方法法與圖2-13a類似，剪切切面上的剪應力分分布不均勻勻，且存在在的正應力力值數(shù)倍于于平均剪應力，，與純剪應應力狀態(tài)相相差甚遠，，故給出的的抗剪強度值較較高。圖2-13c類試驗中，，AB截面中部的的剪應力分分布均勻，而水水平、豎向向正應力數(shù)數(shù)值都很小小，接近純純剪應力狀態(tài)。。圖2-13d、e兩類試件接接近理想的的純剪應力力狀態(tài)試驗所得抗抗剪強度，，但但是必須具具備技術復復雜的專用試試驗設備，，一般實驗驗室不易實實現(xiàn)。結合到混凝凝土的實際際受剪破壞壞，應把抗抗剪強度分為純剪強強度和剪摩摩強度兩種種。沿一平平面上的剪剪摩強度除與純純剪強度有有關外，還還與該剪切切面上的正正應力和摩擦系系數(shù)值有關關。就混凝凝土的摩擦擦系數(shù)來說說，其值隨組成成骨料品種種性質(zhì)和平平面的粗糙糙程度而定定。對整澆混凝凝土內(nèi)的摩摩擦系數(shù)常常定為1.4，當混凝土新新澆在已結硬硬混凝土平平面上時，，其摩擦系系數(shù)常定為為1.0。第三節(jié)混混凝凝土的多軸軸強度及變變形一、概述實際工程結結構中，構構件的受力力多為復雜雜受力情況。混凝土土在多軸應應力狀態(tài)下下的性能較較為復雜。。各國學者對混混凝土多軸軸性能進行行了大量的的系統(tǒng)性試試驗和理論研究究，提出了了多種強度度破壞準則則和多軸本本構關系的理論論和經(jīng)驗公公式．取得得的研究成成果有的已已經(jīng)納入有關設設計規(guī)范。。但在實際際應用中，，目前大多多仍采用以試驗驗結果為依依據(jù)的經(jīng)驗驗公式?；炷炼噍S軸試驗裝置置主要分為為兩大類：：常規(guī)三軸試試驗機——一般利用已已有的大型型材料試驗機，配配備一個帶帶活塞的高高壓油缸和和獨立的油油泵及油路系統(tǒng)統(tǒng)（圖2-14a）。真三軸試驗驗裝置——其特點是在在三個相互互垂直的方向都設設有獨立的的活塞、液液壓油缸、、供油管路路和控制系統(tǒng)。?；炷恋膹蛷碗s應力狀狀態(tài)由于沒沒有統(tǒng)一的的試驗標準，試驗結結果都比較較離散。下下面引用某某些試驗結結果來說明復雜雜應力下混混凝土強度度和變形的的一般規(guī)律律。討論中應力力及應變均均以拉為正正、壓為負負。二、二軸應應力狀態(tài)混凝土在二二軸應力不不同組合下下的強度試試驗結果如圖2-15。1、二軸受壓壓（C/C）混凝土的二二軸抗壓強強度均超過過其單軸抗抗壓強度，即：（（2-18）原因是一方方壓應力作作用下的橫橫向變形受受另一方壓應力的約約束，其內(nèi)內(nèi)部微裂縫縫的開展受受到了抑制制，使得其抗壓壓強度提高高。由圖2-15中的第三象象限二軸受受壓的實測測結果可知，二軸受受壓極限強強度與應力力比有有關。。二軸受壓時時混凝土的的應力——應變曲線如如圖2-16a。最大壓應應力方向的的應變峰值值見圖2-16b。2、二軸拉/壓（T/C）混凝土二軸拉/壓時（圖2-15a第二象限）），抗壓強度隨隨另一方向向拉應力的的增大而降降低。即使使很小的拉應力力，也可導導致較大的的抗壓強度度降低。另另一方面，抗拉拉強度也也隨壓應力力的增大而而降低。這這一現(xiàn)象也可以以用混凝土土的破壞機機理來說明明：一方應應力作用下混凝凝土內(nèi)部微微裂縫會逐逐漸延伸擴擴展，而另另一方向的應力力作用加劇劇了這種擴擴展，導致致強度降低低。在任意應力力比下下，混混凝土的二軸拉/壓強度均低于其其單軸強度度，即：（2-19）二軸拉/壓時混凝土土的應力—應變曲線如如圖2-17所示，兩個個受力方向向的應變峰峰值均隨應應力比的增增大而迅速減小小。3、二軸受拉拉（T/T）在工程實踐踐中，二軸軸受拉的情情況較少。。試驗結果表明（圖圖2-15第一象限）），不論應應力比如何何，混凝土的二軸軸抗拉強度度均與其單單軸抗拉強強度接近。。二軸受拉時時混凝土應應力—應變曲線（（圖2-18）與單軸受拉拉曲線形狀狀相同，變變形值和曲曲率都很小小，破壞形態(tài)同同為拉斷。。由于橫向變變形的影響響，隨應力力比由0到1增大，峰值應變減減小。三、三軸應應力狀態(tài)1、常規(guī)三軸軸受壓（））由于側向壓壓力的限制制，混凝土土內(nèi)部微裂裂縫的產(chǎn)生和傳播發(fā)發(fā)展受到阻阻礙而被延延緩或推遲遲。這種阻阻礙的程度隨側側向壓力的的大小而定定，側向壓壓力值越大大，對裂縫傳播播開展所起起的限制作作用也越大大。因此，，當三軸受壓的的側向壓力力增大時，，縱軸向抗抗壓強度和和極限壓應變變也也相應增增大。工程程實踐中，，密間距螺螺旋鋼箍柱、、鋼管混凝凝土中的核核心混凝土土即處于這這種應力狀態(tài)下下?；炷恋某３Ｒ?guī)三軸抗抗壓強度隨隨側壓力的的加大而成倍地增增長（圖2-19a）。雖然不不同試驗結結果有一些差異，但但變化規(guī)律律基本相同同，可用下下列強度關關系式表示：（2-21）式中，。。K值與值值的大大小有關。。一般情況下，K值在3.0～4.0內(nèi)變化。常規(guī)三軸受受壓時的應應力—應變曲線如如圖2-19b。由于側向壓壓力約束了了混凝土的的橫向膨脹脹，阻滯縱縱向裂縫的出現(xiàn)現(xiàn)和開展，，在提高極極限強度的的同時，塑塑性變形有很大大發(fā)展。應應力—應變曲線平平緩地上升升。過了強度峰點點，曲線緩緩慢下降。。2、真三軸受受壓（））實際結構中中的混凝土土多處于復復雜受力情情況，有些可以簡化化為二軸或或單軸受力力工況，有有些則不能能，因而研究一一般三軸應應力下混凝凝土的受力力性能很有有必要。圖2-20是清華大學學的試驗結結果。3、三軸拉/壓（T/C/C，T/T/C）該試驗技術術難度大，，已有試驗驗數(shù)據(jù)少且且離散度大。其一般般規(guī)律為：：混凝土三三軸拉或壓壓強度分別別不超過其單軸軸強度；隨隨受拉軸主主拉應力的的增大，混混凝土的第三軸軸抗壓強度度很快降低低。4、三軸受拉拉（T/T/T）第四節(jié)混混凝凝土的疲勞勞性能混凝土在低低于靜載強強度的應力力多次重復復作用下，可能發(fā)發(fā)生突然的的脆性破壞壞，即疲勞勞破壞?；旎炷廉a(chǎn)生疲勞勞破壞的原原因是其內(nèi)內(nèi)部存在微微裂縫、孔孔隙、低強界界面等缺陷陷，在荷載載作用下缺缺陷附近產(chǎn)產(chǎn)生應力集中現(xiàn)現(xiàn)象，經(jīng)過過荷載的多多次重復加加卸，缺陷陷附近出現(xiàn)損傷傷，并不斷斷地積累和和擴展，最最后導致材材料的突然破壞壞。一、重復荷荷載作用下下混凝土的的應力—應變關系混凝土棱柱柱體試件在在不同壓應應力重復作作用下的應力—應變曲線如如圖2-22。當壓應力低低于混凝土土的疲勞強強度時，每每次卸載和再加載的的曲線都形形成一封閉閉的滯回環(huán)環(huán)，滯回環(huán)環(huán)的面積隨荷載載重復次數(shù)數(shù)n的增多而減減小。當重重復到一定定次數(shù)后，加加卸載的應應力應變關關系漸近于于一直線，，殘余應變不再再增大，表表明混凝土土內(nèi)部材料料組織的變變形已趨穩(wěn)定，，繼續(xù)重復復加卸載其其應力應變變關系仍維維持直線，為彈彈性工作，，不致因變變形積累過過大而破壞壞。當混凝土的的壓應力超超過疲勞強強度后，開開始重復加載時，滯滯回環(huán)的面面積逐漸變變小，加卸卸載曲線漸漸近于一直線但但這是暫時時的穩(wěn)定變變形狀態(tài)。。因為應力力值較大，每次次加載都會會引起混凝凝土內(nèi)微裂裂縫不斷出出現(xiàn)和發(fā)展。如如繼續(xù)施加加重復荷載載，加卸載載曲線就由由凸向應力軸轉轉變?yōu)橥瓜蛳驊冚S，，加卸載曲曲線不再能能形成封閉的滯滯回環(huán)，試試件的變形形逐漸增大大，曲線的的斜率減小。當當重復次數(shù)數(shù)超過疲勞勞壽命后，，混凝土因因內(nèi)部損傷積累累，裂縫發(fā)發(fā)展相連，，使變形加加快增長以以致發(fā)散，最終終引發(fā)混凝凝土的破壞壞。混凝土的疲疲勞強度的的定義為：：構件混凝凝土在給定的重復荷荷裁次數(shù)N作用下，所所能耐受的的最大應力力值。各國對對不同的結結構N的取值是不不一樣的。。我國公路橋梁取取N＝200萬次疲勞試試驗的結果果作為疲勞勞強度。二、影響疲疲勞強度的的主要因素素疲勞壽命N——根據(jù)試驗結結果，可得得到表示材材料疲勞強度度的S-N圖（圖2-24）。由于混混凝土材性性的不均勻等原原因，疲勞勞試驗結果果的離散性性較大，可可按試件的疲勞勞破壞概率率P作出等值線線，即S-N-P圖。由圖可見，疲疲勞壽命越越大，疲勞勞強度就越越小。疲勞強度與與疲勞壽命命的關系可可用下式表表達：（2-22）式中，A、B為經(jīng)驗系數(shù)數(shù)，可由試試驗確定。。應力梯梯度——用不同同偏心心距e的棱柱柱體試試件重重復加卸載載試驗驗獲得得的S-N關系如如圖2-25。它表表明混混凝土土的疲勞勞強度度隨應應力梯梯度的的增大大而提提高。。應力力梯度度為零即均均勻受受壓試試件，，全截截面都都處于于高應應力狀狀態(tài)，，混凝土較較早出出現(xiàn)損損傷的的概率率大，，疲勞勞強度度理應應偏低低。應力變變化幅幅度——應力變變化幅幅度對對疲勞勞強度度的影響可可見圖圖2-26b，疲勞勞壽命命N一定時時，如如應力力變化化幅度S較大．．疲勞勞強度度就較較小；；縮小小應力力變化化幅度度S，可以以相應應地提提高疲疲勞強強度。。加載頻頻率——試驗時時的加加載頻頻率在在100次／min-900次／min之間，，對混混凝土土疲勞勞強度度無明明顯影影響。。加裁速速度很很慢時時，混混凝土土內(nèi)部部微裂裂縫有有相對對較充充裕的時間間發(fā)展展，徐徐變作作用大大，則則疲勞勞強度度會降降低。。受拉疲疲勞強強度——試驗結結果表表明，，無論論是軸軸心受拉、、劈拉拉和彎彎曲受受拉的的混凝凝土，，抗拉拉疲勞勞強度度相對值都都與其其抗壓壓疲勞勞強度度相一一致。。但是是，在在拉—壓應力反反復作作用下下的混混凝土土疲勞勞強度度低于于重復復受拉拉的混凝土土疲勞勞強度度。為了驗驗算結結構中中混凝凝土的的疲勞勞強度度或壽壽命，，各國給出出了多多種形形式的的簡化化計算算式或或圖表表（圖2-26）疲勞強強度值值一般般偏低低（偏偏安全全）。。第五節(jié)節(jié)混混凝凝土的的收縮縮一、產(chǎn)產(chǎn)生收收縮的的原因因收縮是是混凝凝土在在非荷荷載因因素下下體積積變化化而產(chǎn)產(chǎn)生的變形形。混混凝土土失水水時收收縮，，浸水水時膨膨脹。。混凝土土在空空氣中中凝固固和硬硬化，，收縮縮變形形是不不可避免的的。其其主要要原因因有如如下三三個方方面：：1、水泥水化化生成物物的體積積小于原原物料的的體積（化學性性收縮））。2、干燥收縮縮（物理理性收縮縮）。3、碳化收縮縮。上述原因因決定了了混凝土土的收縮縮是個長長期過程程。現(xiàn)有資料料的混凝凝土收縮縮試驗記記錄曾持持續(xù)到28年?？疾?0年的收縮縮量隨時時間的發(fā)發(fā)展如表表2-6。試驗表表明，收縮變形形在混凝凝土開始始干燥時時發(fā)展較較快，以以后逐漸漸減慢，大大部分收收縮在齡齡期3個月內(nèi)出出現(xiàn)，但但齡期超超過20年后收縮縮變形仍仍未終止止。圖2-27為我國鐵鐵道部科科學研究究院所做做的混凝凝土自由收縮縮的試驗驗結果。。二、影響響收縮的的主要因因素1、水泥的品品種和用用量混凝土中中發(fā)生收收縮的主主要組分分是水泥泥石，減減少水泥石相相對含量量可以減減少混凝凝土的收收縮。故故水泥用用量和水灰灰比越大大，收縮縮量越大大。因此此一般要要求水泥泥用量不宜宜大于500kg/m3，水灰比比不大于于0.6。另外不同品種種和質(zhì)量量的水泥泥，收縮縮變形值值不等，，如早強強水泥比普普通水泥泥的收縮縮約大10%。2、骨料的的性質(zhì)、、粒徑和和含量骨料對水水泥石的的收縮起起著約束束作用，，其數(shù)量量和彈性模量量都對混混凝土的的收縮有有很大影影響。骨骨料含量量大、彈性性模量高高者，收收縮量小小；粒徑徑大者，，對水泥泥漿體收縮縮的約束束大，且且達到相相同稠度度所需的的用水量量少，收縮縮量也小小。3、養(yǎng)護條條件完善和及及時的養(yǎng)養(yǎng)護、高高溫濕養(yǎng)養(yǎng)護、蒸蒸汽養(yǎng)護護等工藝可加加速水泥泥的水化化作用，，減小收收縮量。。養(yǎng)護不不完善，存存放期的的環(huán)境干干燥會加加大收縮縮。4、使用期期的環(huán)境境條件構件所處處的環(huán)境境溫度高高、濕度度低，會會加速水水分的蒸發(fā)，，收縮量量增大。。5、構件的的形狀和和尺寸三、收縮縮值的估估算混凝土的的收縮變變形影響響因素多多，變化化幅度大大，一般難以以準確定定量。對對于普通通的中小小型構件件，收縮縮變形能促促生表面面裂縫，，但由此此所引起起的結構構反應一一般不至于于造成安安全度的的明顯降降低。所所以，構構件計算算中不考慮慮收縮的的影響，，只采取取一些附附加構造造措施，，如增設鋼鋼筋或鋼鋼筋網(wǎng)作作為補償償。對于一些些重要的的大型結結構，需需要對混混凝土收收縮變形值進進行定量量分析時時，有條條件的應應進行混混凝土試試件的短期期收縮試試驗，用用測定值值推算其其極限收收縮值，，否則可按按有關設設計規(guī)范范提供的的公式和和參數(shù)值值進行計計算。課本43至44頁介紹了了模式規(guī)規(guī)范CEB––FIPMC90和美國《AASHTOLRFD橋梁設計計規(guī)范》的收縮值值估算方法法。第六節(jié)混混凝土土的徐變變對混凝土土在齡期期時施加加荷載，，除了加加載后立立即產(chǎn)生瞬時時應變外外，還在在荷載的的持續(xù)作作用下，，產(chǎn)生隨隨時間增長長而不斷斷增加的的應變，，即所謂謂徐變，，如圖2-30?；炷镣恋男熳冏冊谇?-6個月發(fā)展展最快，，然后逐逐漸減慢，，2-3年后的變變化已不不大，但但其增長長可延續(xù)續(xù)數(shù)十年，參參閱表2-8。最終的的收斂值值稱為極極限徐變變。在應力持持續(xù)作用用多時后后卸載至至零，混混凝土試試件有一瞬時時恢復應應變（其其值小于于加載時時瞬時應應變）。。隨時間的的延長，，還有少少量滯后后的徐變變恢復緩緩緩出現(xiàn)，稱為為彈性后后效。一、徐變變試驗通過如下下試驗可可以測定定混凝土土試件在在恒溫條條件下壓力不不變時的的徐變值值。1、試件制制作徐變試驗驗可采用用棱柱體體試件或或圓柱體體試件，，其形狀尺寸寸主要由由骨料大大小、徐徐變儀加加載能力力和現(xiàn)有有試模決定定。當研究某某一混凝凝土的徐徐變特性性時，應應至少制制備4組徐變試試件。參參考的加加載齡期期可取7d、14d、28d、90d。2、試驗設備（1）徐變儀其基本形式如如圖2-31所示。（2）加荷裝置包括加荷架、、千斤頂及測測力裝置。（3）變形測量裝裝置（4）恒溫恒濕室室3、試驗步驟先對同條件養(yǎng)養(yǎng)護的棱柱體體抗壓試件加加載，測得混凝土的棱柱柱體抗壓強度度。一般取徐徐變應力為棱棱柱體抗壓強度的的30%-40%。徐變試驗時，，把徐變試件件放在徐變儀儀的下壓板上，此時應保保證試件、加加荷千斤頂，，測力計及徐徐變儀的軸線重合合。按下列試試驗周期（由由試件加荷時時起算）測定混凝凝土試件的變變形值：1、3、7、14、28、45、60、90、120、150、180、360d。應當注意的的是，在測測讀徐變變變形的同時時，應測定同條件放放置的收縮縮試件的收收縮值。混凝土的徐徐變值應按按下式計算算：（2-30）式中：——加荷天后的的混凝土徐徐變值；——加荷t天后混凝土土的總變形形值；——加荷t天后混凝土土初始變形形值；——測量標距；；——同齡期混凝凝土的收縮縮值。二、徐變機機理徐變是在應應力作用下下產(chǎn)生的，，而收縮的的產(chǎn)生則與應力無關關。收縮、、徐變的機機理都與混混凝土中水水泥石的特性相相關。一般認為，，混凝土在在承受應力力后的瞬時時變形，主要是骨料料和水泥砂砂漿的彈性性變形；徐徐變則主要要是水泥凝膠體體的粘性流流動，以及及骨料界面面和砂漿內(nèi)內(nèi)部微裂縫發(fā)展展的結果。。內(nèi)部水分分的蒸發(fā)也也產(chǎn)生附加加的干縮徐變。。與此類類似，混凝凝土卸載后后的瞬時和和滯后恢復變形，，有著相應應而相反的的作用。與徐變相平平行的現(xiàn)象象是松弛。。當混凝土土在齡期時，施加荷荷載后產(chǎn)生生應變。。此后，若若保持此應變值不不變，則混混凝土的應應力將隨時時間的增長長而逐漸減?。ǎ▓D2-32），這就是是應力松弛弛。三、影響混混凝土徐變變的主要因因素歸納起來可可分為內(nèi)部部因素和外外部因素兩兩類。1、原材料和和配合比（1）混凝土中中水泥用量量大或水泥泥漿含量大大，則水泥凝膠體體在混凝土土組分中所所占比例越越大，徐變變也就越大。（2）不同品種種的水泥在在同一齡期期加荷時，，水泥的水化程度度（即成熟熟度）越大大，水泥石石的結構越越密實，徐變就就越小。所所以早強水水泥的徐變變比普通水水泥小。（3）骨料對水泥泥石的變形形起約束作作用，約束束程度取決于骨骨料的硬度度（彈性模模量）和含含量。骨料料的彈性模量越越小，或骨骨料含量越越小，則徐徐變越大。。（4）混凝土水水灰比是影影響徐變的的主要因素素。水灰比大的混混凝土，水水泥顆粒間間距大、孔孔隙多、毛毛細管孔徑大、、質(zhì)松、強強度低，徐徐變就較大大。2、應力水平平混凝土的徐徐變與應力力水平有有關（（圖2-33）：（1）時時為線線性徐變，，即徐變與與應力成正比，，且應力長長期作用下下徐變收斂斂，此時徐徐變主要由水泥泥凝膠體的的滯性流動動引起。（2）時為非線性性徐變，即徐變較應應力增大得得快，此時時除了凝膠膠體的滯性性流動外，另有有微裂縫的的發(fā)生和發(fā)發(fā)展，致使使變形不斷斷增大，但微裂裂縫基本處處于穩(wěn)定擴擴展階段，，徐變有極極限值。（3）時，混凝土土在高應力力持續(xù)作用下，一段段時間后會會因徐變發(fā)發(fā)散而發(fā)生生破壞，因因為此時徐變主主因是微裂裂縫的擴展展和逐步貫貫通，故混混凝土的長期抗抗壓強度約約為。。3、加荷時的的齡期混凝土徐變變隨加荷齡齡期的增長長而減小。。在早齡期，由于水水泥水化正正在進行，，強度很低低，故徐變變較大。隨著齡齡期的增長長，水泥不不斷水化，，水泥凝膠膠體所占比例越越來越小，，強度也不不斷提高，，故加載時時混凝土的齡期期較大，徐徐變就較小小（圖2-34）。4、制作和養(yǎng)養(yǎng)護條件混凝土振搗搗密實，養(yǎng)養(yǎng)護條件好好，特別是是蒸汽養(yǎng)護后成熟快快，則徐變變減小。5、使用期的的環(huán)境條件件圖2-35a表示環(huán)境相相對濕度對對徐變的影影響。構件件周圍環(huán)境的的相對濕度度越低，因因水分蒸發(fā)發(fā)的干縮徐徐變就越大。圖2-35b是A.M.Nevilles試驗實測溫溫度對徐變變的影響。6、構件的尺尺寸構件的尺寸寸越小，或或體表比越越小，混凝凝土水分蒸發(fā)快，徐徐變就越大大。處于密密封狀態(tài)的的混凝土，，水分不會蒸發(fā)發(fā)，構件尺尺寸不影響響徐變值。。四、徐變值值的估算混凝土的徐徐變因為影影響因素多多，變化幅幅度大，試驗數(shù)據(jù)離離散，不易易準確地計計算，一般般情況下可可根據(jù)設計規(guī)范范推薦的近近似計算方方法考慮。。對于一些些重要的和復雜雜的結構，，要求有比比較準確的的混凝土徐徐變值及其隨齡齡期的變化化規(guī)律，比比較可靠的的辦法是用用相同的混凝土土制作試件件，直接進進行徐變試試驗和量測測，或者用短期期的量測數(shù)數(shù)據(jù)推算長長期徐變值值。在缺乏乏試驗條件的情情況下，一一般采用擬擬合已有試試驗數(shù)據(jù)的的經(jīng)驗計算式。。課本中簡要要介紹了模模式規(guī)范CEB––FIPMC90和美國《AASHTOLRFD橋梁設計規(guī)規(guī)范》的徐變值估估算方法。見見課本49頁。一般徐變變變形比瞬時時彈性變形形大1～3倍，因此在結構設計計中徐變是是一個不可可忽略的重重要因素。。徐變對結構的的影響有有有利方面，，也有不利利方面。概概括如下：（1）大跨度構構件的受壓壓區(qū)徐變會會增大其撓撓度。（2）徐變會增增大偏壓柱柱的撓曲，，使偏心距距增大，降低柱柱的承載力力。（3）預應力混混凝土構件件中，徐變變會導致預預應力損失。（4）在結構應應力集中區(qū)區(qū)，徐變能能使截面上上應力重分布，減減小應力集集中程度。。（5）對于超靜靜定結構，，徐變將導導致內(nèi)力重重分布，即引起起結構的次次內(nèi)力。要計算徐變變對結構的的影響，一一般需選用用合適的徐變計算理理論和力學學公式，并并結合實際際施工過程程，借助計算機機進行分析析。第七節(jié)高高性性能混凝土土前面各節(jié)介介紹的混凝凝土強度和和變形性能能，主要針對常用的的普通結構構混凝土。。普通混混凝土自重重大，易開裂，是是其一大缺缺點。隨著科學技技術的進步步和生產(chǎn)的的發(fā)展，一一方面，混凝土結構構工程向更更高建筑、、更大跨度度和更大負負載能力的方向向發(fā)展；另另一方面，，對各種在在嚴酷環(huán)境境下使用的特種結結構，如海上上采油平臺、、核反應堆等等的需求也在不斷斷增加。這些些混凝土工程程的施工難度度大，耐久性要求高高，一旦出現(xiàn)現(xiàn)事故，后果果十分嚴重。。因此高性能混凝凝土的研制和和應用勢在必必然。目前國國際上已廣泛認識識到，高性能能混凝土具備備足夠的耐久久性、工作性和和強度，并且且能在經(jīng)濟合合理的條件下下制備，其優(yōu)越的的性能大大地地擴展了混凝凝土在工程中中的應用范圍，已已經(jīng)成為今后后混凝土技術術的發(fā)展方向向。本節(jié)將簡要介介紹高性能混混凝土的性能能要求、技術途徑、力學學性能及其應應用和發(fā)展。。一、對高性能能混凝土性能能的要求高性能混凝土土（HPC）為具有特定定性能要求的的勻質(zhì)混凝土，，其高性能包包括：易澆搗搗而不離析，，力學性能穩(wěn)定，，早期強度高高，韌性高和和體積穩(wěn)定性性好，在惡劣的的環(huán)境中使用用壽命長。各各國對高性能能混凝土的理解和和要求不完全全一樣，但新新拌混凝土的的工作性、硬化混混凝土的強度度和耐久性，，這三者是構構成高性能混凝土土的基本要素素。其中優(yōu)良良的耐久性是是其首要的技術指指標。1、新拌混凝土土的工作性新拌混凝土的的工作性是指指拌和物在攪攪拌、運輸、澆注等過過程中都能均均勻、密實而而不分層離析析的性能。它包括括流動性、粘粘聚性、保水水性三個方面面。流動性大，則則拌和物易于于均勻密實地地填滿模型、、便于施工，以坍坍落度來評價價；粘聚性好好，則拌和物物不易產(chǎn)生離析分分層，能保持持整體均勻；；保水性好，，則拌和物具有保保持一定水分分并不使其泌泌出的能力。。為使高性能混混凝土便于施施工，要求新新拌混凝土具有高流動性性，目前工程程中采用的泵泵送混凝土和和免振搗自密實混混凝土都屬高高流態(tài)混凝土土。但是流動動性好、坍落度大大的混凝土，，很容易產(chǎn)生生離析、泌水水，失去均勻性和和穩(wěn)定性。要要解決這一矛矛盾，需要使使用高效減水劑、、超塑化劑、、增粘劑等外外加劑和礦物物質(zhì)超細粉等摻合合料，使新拌拌混凝土的塑塑性、粘性、、流動性、抗離析析性達到協(xié)調(diào)調(diào)的統(tǒng)一。另另外，在能滿滿足施工操作的工工作度條件下下，應盡可能能降低坍落度度。按照日本規(guī)范JASS5規(guī)定，高性能能混凝土的塌塌落度一般為18cm～21cm。2、高性能混凝凝土的強度在高層建筑底底層柱和大跨跨度橋梁等允允許減小斷面的構件部位位，應盡量采采用強度高的的混凝土。資資料顯示，混凝土土強度等級從從C40提高到C80時，造價約增加50%，而承載能力力可提高1倍左右。由于于具有減小斷面、降低低結構物自重重等優(yōu)勢，高高強混凝土在在國內(nèi)外發(fā)展很快快。出于耐久久性的考慮，，高強混凝土土又逐漸發(fā)展成高高強度的高性性能混凝土。。目前國內(nèi)外多多數(shù)研究者認認為高性能混混凝土必須是高強混凝土土（C50以上），而高高強混凝土未未必是高性能混凝土土。劃分高強混凝凝土的年標準準，是與各國國的混凝土工程技術水平平相關的。我我國將強度度等級為C50及以上的混凝土劃劃分為高強混混凝土。3、高性能混凝凝土的耐久性性長期以來，混混凝土一直被被看成堅固耐耐久的材料，但實踐證證明普通混凝凝土并不總是是耐久的?；炷猎谑褂糜闷陂g，由于于環(huán)境中的水水、氣體和有害介質(zhì)浸入入，產(chǎn)生物理理化學反應而而逐漸劣化。?；炷恋哪途眯孕约吹挚惯@種種劣化的能力力，主要包括括：抗?jié)B性、抗侵侵蝕性、抗凍凍性、耐磨性性、抗碳化性性、抗堿—骨料反應等。。產(chǎn)生這些劣化化的內(nèi)因是混混凝土的化學學成分和結構；外因是環(huán)環(huán)境中侵蝕性性介質(zhì)和水的的存在；必要要條件是侵蝕性介介質(zhì)和水能逐逐漸浸入混凝凝土內(nèi)部。所所以要保證混凝土土的耐久性，，就必須使混混凝土密實度度高且不產(chǎn)生原生生裂縫；硬化化后體積穩(wěn)定定而不產(chǎn)生收收縮裂縫；同時減減少混凝土內(nèi)內(nèi)部產(chǎn)生侵蝕蝕的組分。高性能混凝土土是一種耐久久性優(yōu)異的混混凝土，耐久性可達百年年以上，是普普通混凝土的的3～10倍。二、獲得高性性能混凝土的的技術途徑要獲得高性能能混凝土，最最重要的技術術手段是使用新型高效減減水劑和超細細礦物質(zhì)摻合合料。另外，，選擇原材料的品品種和質(zhì)量、、采用合理工工藝參數(shù)和控控制施工工藝也是是使混凝土具具有高性能的的重要保證。。1、水膠比所謂水膠比即即水與膠凝材材料的質(zhì)量之之比。通常水泥充分水化化所需的水膠膠比約為0.2。但是，為為了使新拌混凝土滿滿足施工和易易性（或坍落落度）要求，，常采用更大的水水膠比。由于于用水量的增增加，使水泥泥石結構中形成過過多的孔隙，，從而降低混混凝土的強度度及耐久性。因此，配制高高性能混凝土土的重要措施施是減小水膠比，，使混混凝土土密實實性提提高，，其強強度和和耐久久性可可顯著增長長。一一般水水膠比比選擇擇在0.4以下。。2、高效效減水水劑水灰比比越小小，混混凝土土強度度越高高，但但其流流動性性越差。這這就是是為什什么早早期的的高強強混凝凝土都都是干干硬性性、施工困困難的的原因因。高高效減減水劑劑的問問世，，才使使混凝凝土的高強強和高高流態(tài)態(tài)變得得相當當容易易，使使高強強混凝凝土的的廣泛應用用成為為可能能。高效減減水劑劑是表表面活活性劑劑，在在攪拌拌混凝凝土時時摻入，吸吸附在在水泥泥顆粒粒的表表面，，可使使顆粒粒分散散，大大大提高水水泥漿漿的流流動性性，使使得低低水灰灰比配配制的的混凝凝土具有高高坍落落度。。高效減減水劑劑賦予予混凝凝土高高密實實度即即高強強度、、高耐久性性，同同時具具有優(yōu)優(yōu)異的的施工工性能能。3、礦物物質(zhì)超超細粉粉礦物質(zhì)質(zhì)超細細粉是是HPC中不可可缺少少的組組分之之一。。它在膠膠凝材材料中中可填填充空空隙和和參與與化學學反應應，使使水泥石具具有致致密的的微觀觀和細細觀結結構。。混凝凝土密密實度度提高，則則其強強度與與耐久久性均均得到到提高高。常用的的礦物物質(zhì)超超細粉粉包括括硅粉粉、粉粉煤灰灰、超超細礦渣、、天然然沸石石與石石灰石石超細細粉等等。粉煤灰灰具有有三項項比較較公認認的基基本效效應，，即形形態(tài)效應、、活性性效應應、微微集料料效應應。它它使粉粉煤灰灰混凝凝土成為一一種優(yōu)優(yōu)質(zhì)高高性能能混凝凝土：：大大大提高高新拌拌混凝凝土的工作作性能能；明明顯降降低混混凝土土硬化化階段段的水水化熱熱；提高混混凝土土強度度，特特別是是后期期強度度；提提高混混凝土土的抗?jié)B性性、抗抗侵蝕蝕性、、耐磨磨性等等耐久久性。。另一一方面面，利用粉粉煤灰灰能節(jié)節(jié)約資資源、、變廢廢為寶寶、減減少污污染、、保護環(huán)境境，因因此粉粉煤灰灰混凝凝土又又被稱稱為綠綠色高高性能能混凝土（（GHPC）。4、