混凝土力學(xué)性能1100

混凝土的強(qiáng)度混凝土的立方體抗壓強(qiáng)（fcu）度及強(qiáng)度等級(jí)

混凝土結(jié)構(gòu)中，主要是利用它的抗壓強(qiáng)度。因此抗壓強(qiáng)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?qiáng)度等級(jí)是用抗壓強(qiáng)度來劃分的混凝土強(qiáng)度等級(jí)：邊長150mm立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下（20±3℃，≥90%濕度）養(yǎng)護(hù)28天，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（加載速度0.15~0.3N/mm2/sec，兩端不涂潤滑劑）測(cè)得的具有95%保證率的立方體抗壓強(qiáng)度，用符號(hào)C表示，C30表示fcu,k=30N/mm2，fcu,k混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，注意：fcu與fcu,k的區(qū)別在于是否具有95%的保證率根據(jù)《規(guī)范》強(qiáng)度范圍，從C15~C80共劃分為14個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，級(jí)差為5N/mm2。與原《規(guī)范GBJ10-89》相比，混凝土強(qiáng)度等級(jí)范圍由C60提高到C80，C50以上為高強(qiáng)混凝土。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C15；當(dāng)采用HRB335級(jí)鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20；當(dāng)采用HRB400和RRB400級(jí)鋼筋以及的對(duì)承受重復(fù)荷載的構(gòu)件，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C20。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30；當(dāng)采用預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋作預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40。混凝土軸心抗壓強(qiáng)度實(shí)際工程中，一般的受壓構(gòu)件不是立方體而是棱柱體，即構(gòu)件的高度要比截面的尺寸大。一般用h/b=3～4的棱柱體抗壓強(qiáng)度來代表混凝土單向均勻受壓時(shí)的抗壓強(qiáng)度。軸心抗壓強(qiáng)度采用棱柱體試件測(cè)定，用符號(hào)fc表示，它比較接近實(shí)際構(gòu)件中混凝土的受壓情況，我國通常取150mm×150mm×450mm的棱柱體試件，也常用100×100×300試件。對(duì)于同一混凝土，棱柱體抗壓強(qiáng)度小于立方體抗壓強(qiáng)度。棱柱體抗壓強(qiáng)度和立方體抗壓強(qiáng)度的換算關(guān)系為：混凝土軸心抗拉強(qiáng)度混凝土軸心抗拉強(qiáng)度ft是采用100mm×100mm×500mm的棱柱體，兩端設(shè)有螺紋鋼筋，在實(shí)驗(yàn)機(jī)上受拉來測(cè)定的。當(dāng)試件拉裂時(shí)測(cè)得的平均拉應(yīng)力即為混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)表明，混凝土的抗拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度低得多，混凝土軸心抗拉強(qiáng)度只是混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的1/17～1/8倍,而且隨混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高而減小。通過實(shí)驗(yàn)，新規(guī)范按下式計(jì)算：圖：1-9

強(qiáng)度等級(jí)越高，線彈性段越長，峰值應(yīng)變也有所增大。但高強(qiáng)混凝土中，砂漿與骨料的粘結(jié)很強(qiáng)，密實(shí)性好，微裂縫很少，最后的破壞往往是骨料破壞，破壞時(shí)脆性越顯著，下降段越陡。峰值應(yīng)力fc所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變?chǔ)?約為0.002左右，應(yīng)力小于0.3fc時(shí)混凝土處于彈性階段，混凝土內(nèi)部幾乎沒有裂縫，0.3～0.8fc之間，混凝土內(nèi)部裂縫發(fā)展，但能保持穩(wěn)定，大于0.8fc混凝土內(nèi)部裂縫發(fā)展很快，塑性變形顯著增大，體積應(yīng)變逐漸由壓縮轉(zhuǎn)為擴(kuò)張。ε0圖1-10不同強(qiáng)度混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線fc0.3fc不涂潤滑劑涂潤滑劑>≈混凝土破壞機(jī)理fc<fcu

?混凝土的變形混凝土的變形可分為兩類：一類是受力引起的變形；另一類是收縮和溫度變化引起的變形。疲勞變形都是在荷載重復(fù)作用下產(chǎn)生的。混凝土的徐變混凝土在荷載的長期作用下，其變形隨時(shí)間而不斷增長的現(xiàn)象稱為徐變。徐變會(huì)使結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的（撓度）變形增大，引起預(yù)應(yīng)力損失，在長期高應(yīng)力作用下，甚至?xí)?dǎo)致破壞。

不過，徐變有利于結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)（應(yīng)）力重分布，降低結(jié)構(gòu)的受力（如支座不均勻沉降），減小大體積混凝土內(nèi)的溫度應(yīng)力，受拉徐變可延緩收縮裂縫的出現(xiàn)。與混凝土的收縮一樣，徐變與時(shí)間有關(guān)。因此，在測(cè)定混凝土的徐變時(shí)，應(yīng)同批澆筑同樣尺寸不受荷的試件，在同樣環(huán)境下同時(shí)量測(cè)混凝土的收縮變形，從徐變?cè)嚰淖冃沃锌鄢龑?duì)比的收縮試件的變形，才可得到徐變變形。影響徐變得因素內(nèi)在因素是混凝土的組成和配比。骨料的剛度（彈性模量）越大，體積比越大，徐變就越小。水灰比越小，徐變也越小。環(huán)境影響包括養(yǎng)護(hù)和使用條件。受荷前養(yǎng)護(hù)的溫濕度越高，水泥水化作用越充分，徐變就越小。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可使徐變減少（20~35）%。受荷后構(gòu)件所處的環(huán)境溫度越高，相對(duì)濕度越小，徐變就越大?；炷恋氖湛s變形混凝土在空氣中硬化時(shí)體積會(huì)縮小，這種現(xiàn)象稱為混凝土的收縮。影響因素混凝土的收縮受結(jié)構(gòu)周圍的溫度、濕度、構(gòu)件斷面形狀及尺寸、配合比、骨料性質(zhì)、水泥性質(zhì)、混凝土澆筑質(zhì)量及養(yǎng)護(hù)條件等許多因素有關(guān)。水泥用量多、水灰比越大，收縮越大。骨料彈性模量高、級(jí)配好，收縮就小。干燥失水及高溫環(huán)境，收縮大。小尺寸構(gòu)件收縮大，大尺寸構(gòu)件收縮小。高強(qiáng)混凝土收縮大。影響收縮的因素多且復(fù)雜，要精確計(jì)算尚有一定的困難。在實(shí)際工程中，要采取一定措施減小收縮應(yīng)力的不利影響——施工縫。鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)

筋和混凝土接觸面上的粘結(jié)——化學(xué)吸附力，亦稱膠結(jié)力。這來源于澆注時(shí)水泥漿體向鋼筋表面氧化層的滲透和養(yǎng)護(hù)過程中水泥晶體的生長和硬化，從而使水泥膠體與鋼筋表面產(chǎn)生吸附膠著作用。這種化學(xué)吸附力只能在鋼筋和混凝土的界面處于原生狀態(tài)時(shí)才存在，—旦發(fā)生滑移，它就失去作用，其值很小，不起明顯作用。鋼筋與混凝土之間的摩阻力。由于混凝土凝固時(shí)收縮．使鋼筋與混凝土接觸面上產(chǎn)生正應(yīng)力，因此，當(dāng)鋼筋和混凝土產(chǎn)生相對(duì)滑移時(shí)(或有相對(duì)滑移的趨勢(shì)時(shí))，在鋼筋和混凝土的界面上將產(chǎn)生摩阻力。光面鋼筋與混凝土的粘結(jié)力主要靠