2.2 混凝土.ppt

1、2.2 混凝土,2.2.1 混凝土的強(qiáng)度 混凝土的抗壓強(qiáng)度 立方體抗壓強(qiáng)度 軸心抗壓強(qiáng)度 混凝土的抗拉強(qiáng)度 混凝土在復(fù)合應(yīng)力作用下的強(qiáng)度,混凝土立方體抗壓強(qiáng)度,以邊長為150mm的立方體在203C的溫度和相對濕度在90%以上的潮濕空氣中養(yǎng)護(hù)28天，依照標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度（以N/mm2計）作為混凝土的強(qiáng)度等級，并用符號,表示混凝土的強(qiáng)度等級一般可劃分為： C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80,混凝土立方體的破壞情況,“箍套”作用,試件尺寸對混凝土fcu,k也有影響。實驗結(jié)果證明，立方體尺寸愈小則試

2、驗測出的抗壓強(qiáng)度愈高，這個現(xiàn)象稱為尺寸效應(yīng)。 混凝士抗壓試驗時加載速度對立方體抗壓強(qiáng)度也有影響，加載速度越快，測得的強(qiáng)度越高。 隨著試驗時混凝土的齡期增長，混凝土的極限抗壓強(qiáng)度逐漸增大，開始時強(qiáng)度增長速度較快，然后逐漸減緩，這個強(qiáng)度增長的過程往往要延續(xù)幾年，在潮濕環(huán)境中延續(xù)的增長時間更長。,(2)軸心抗壓強(qiáng)度fck 由于實際結(jié)構(gòu)和構(gòu)件往往不是立方體，而是棱柱體，所以用棱柱體試件比立方體試件能更好地反映混凝土的實際抗壓能力。 試驗證明，軸心抗壓鋼筋混凝土短柱中的混凝土抗壓強(qiáng)度基本上和棱柱體抗壓強(qiáng)度相同?？梢杂美庵w測得的抗壓強(qiáng)度作為軸心抗壓強(qiáng)度，又稱為棱柱體抗壓強(qiáng)度，用fck表示。 棱柱體試件是

3、在與立方體試件相同的條件下制作的，試件承壓面不涂潤滑劑且高度比立方體試件高，因而受壓時試件中部橫向變形不受端部摩擦力的約束，代表了混凝土處于單向全截面均勻受壓的應(yīng)力狀態(tài)。試驗量測到fck值比fcu,k值小，并且棱柱體試件高寬比(即h/b)越大，它的強(qiáng)度越小。我國采用150mm150 mm300mm棱柱體作為軸心抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)試件。,軸心抗壓強(qiáng)度(棱柱體強(qiáng)度)標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k之間存在以下折算關(guān)系,式中,1棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度的比值，當(dāng)混凝土的強(qiáng) 度等級不大于C50時，1=0.76；當(dāng)混凝土的強(qiáng)度 等級為C80時，1=0.82；當(dāng)混凝土的強(qiáng)度等級為中間值時，在0.

4、76和0.82之間插人； 2混凝土的脆性系數(shù)，當(dāng)混凝土的強(qiáng)度等級不大于 C40時，2=1.0；當(dāng)混凝土的強(qiáng)度等級為 C80時，2=0.87；當(dāng)混凝土的強(qiáng)度等級為中間值時，在 1.0和 0.87之間插入； 0.88考慮結(jié)構(gòu)中的混凝土強(qiáng)度與試塊混凝上強(qiáng)度之間的差異等因素的修正系數(shù)。,混凝土抗拉強(qiáng)度,混凝土的抗拉強(qiáng) 度比抗壓強(qiáng)度低 得多，一般只有 抗壓強(qiáng)度的 5%10%,抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k之間的折算關(guān)系為,式中，系數(shù)0.88和2的意義同式(1-5)。為軸心抗拉強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的折算關(guān)系，而(1-1.645)0.45則反映了試驗離散程度對標(biāo)準(zhǔn)值保證率的影響。 混凝

5、土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值fc和抗拉強(qiáng)度設(shè)計值ft與其對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值的關(guān)系為,式中c混凝土的材料分項系數(shù)，建筑工程取c=1.40，公路橋涵工程取c=1.45。,混凝土在復(fù)合應(yīng)力作用下的強(qiáng)度,混凝土的雙向 受力強(qiáng)度,雙向受拉：強(qiáng)度接近單向 受拉強(qiáng)度,雙向受壓：抗壓強(qiáng)度和極 限壓應(yīng)變均有 所提高,一拉一壓：強(qiáng)度降低,混凝土在正應(yīng)力和剪應(yīng)力作用下的復(fù)合強(qiáng)度,在有剪應(yīng)力作用時，混凝土的抗壓強(qiáng)度將低于單軸抗壓強(qiáng)度,混凝土的三向受壓強(qiáng)度,三向受壓時，混凝土的抗壓強(qiáng)度和極限變形都有較大提高,混凝土在三向受壓的情況下其最大主壓應(yīng)力方向的抗壓強(qiáng)度取決于側(cè)向壓應(yīng)力的約束程度。 圖1-20所示為圓柱體三軸受壓(側(cè)向壓應(yīng)力均為1

6、的試驗 隨著側(cè)向壓應(yīng)力的增加、微裂縫的發(fā)展受到了極大的限制 ，大大地提高了混凝土縱向抗壓強(qiáng)度，此時混凝土的變形性能接近理想的彈塑性體。 我國規(guī)范規(guī)定在三軸受壓應(yīng)力狀態(tài)下，混凝土的抗壓強(qiáng)度(f3)可根據(jù)應(yīng)力比2/3，按圖1-21插值確定，其最高強(qiáng)度值不宜超過單軸抗壓強(qiáng)度的5倍。,2.2.2 混凝土的變形,混凝土的變形分為兩類： 混凝土的受力變形 混凝土的非受力變形,混凝土的受力變形,受壓混凝土一次短期加荷的應(yīng)力應(yīng)變曲線,混凝土的變形模量,混凝土的彈性模量測定,混凝土的徐變在荷載保持不變的情況下隨時間而增長的變形,影響徐變因素及減小徐變措施,產(chǎn)生徐變的原因： a.水泥石由結(jié)晶體荷凝膠體組成，在外力

7、長期持續(xù)作用下，凝膠體具有粘性流動的特性，產(chǎn)生持續(xù)變形； b.混凝土內(nèi)部的微裂縫在外力的作用下不斷擴(kuò)展，導(dǎo)致應(yīng)變的增加。 影響徐變的因素： a.混凝土應(yīng)力條件是影響徐變的非常重要因素 b.加荷時混凝土的齡期 c.混凝土的組成和配合比 d.骨料 e.構(gòu)件形狀及尺寸 f.養(yǎng)護(hù)及使用條件下的溫濕度,徐變對混凝土結(jié)構(gòu)的影響： a.使鋼筋與混凝土產(chǎn)生應(yīng)力重分布，引起超靜定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力松弛（因為超靜定結(jié)構(gòu)的變形受到約束，混凝土的應(yīng)力隨時間的增長而降低，即產(chǎn)生應(yīng)力松弛）可緩解應(yīng)力集中、調(diào)節(jié)溫度應(yīng)力、調(diào)節(jié)由支座不均勻沉降產(chǎn)生的附加應(yīng)力。 b.造成結(jié)構(gòu)應(yīng)力變大對結(jié)構(gòu)不利 c.引起預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力損失對于

8、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)建立有效預(yù)應(yīng)力不利 減小徐變的措施： 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)、減小水泥用量及水灰比、增加混凝土的密實度等,混凝土的非受力變形,混凝土的收縮與膨脹 混凝土在水中或處于飽和濕度情況下硬結(jié)時體積增大的現(xiàn)象稱為膨脹 混凝土在空氣中結(jié)硬時體積減小的現(xiàn)象稱為收縮,(1)混凝土的收縮與膨脹 收縮混凝土在空氣中結(jié)硬時，體積減小的現(xiàn)象，易造成混凝土表面開裂。 膨脹混凝土在水中或處于飽和濕度情況下結(jié)硬時體積增大的現(xiàn)象。 一般情況下混凝土的收縮值比膨脹值大很多，所以分析研究收縮和膨脹的現(xiàn)象以收縮為主。 收縮的特點(diǎn)：由收縮試驗結(jié)果如圖1-30可以看出：混凝土的收縮是隨時間而增長的變形，結(jié)硬初期收縮較快1個月大約可完成1/

9、2的收縮，3個月后增長緩慢，一般2年后趨于穩(wěn)定，最終收縮應(yīng)變大約為(25)10-4，一般取收縮應(yīng)變值為：310-4。,引起收縮的主要原因：干燥失水是引起收縮的重要因素。使用環(huán)境的溫度越高、濕度超低，收縮越大.蒸汽養(yǎng)護(hù)的收縮值要小于常溫養(yǎng)護(hù)的收縮值，這是因為高溫高溫可加快水化作用減少混凝士的自由水分加速了凝結(jié)與硬化的時間。 通過試驗還表明，水泥用量越多、水灰比越大，收縮越大；骨料的級配好、彈性模量大，收縮越小；構(gòu)件的體積與表面積比值大時，收縮小。,對于養(yǎng)護(hù)不好的混凝土構(gòu)件，表面在受荷前可能產(chǎn)生收縮裂縫。需要說明，混凝土的收縮對處于完全自由狀態(tài)的構(gòu)件只會引起構(gòu)件的縮短而不開裂。對于周邊有約束而不能自由變形的構(gòu)件， 收縮會引起構(gòu)件內(nèi)混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至?xí)辛芽p產(chǎn)生。 在不受約束的混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋和混凝土由于粘接力的作用，相互之間變形是協(xié)調(diào)的?；炷辆哂惺湛s的性質(zhì)。而鋼筋并沒有這種性質(zhì)，鋼筋的存在限制了混凝土的自由收縮 使混凝土受拉、鋼筋受壓，如果截面的配筋率較高時會導(dǎo)致混凝土開裂。,(2)混凝土的溫度變形 當(dāng)溫度變化時，混凝土的體積同樣也有熱脹冷縮的性質(zhì)。 當(dāng)溫度變形受到外界的約束而不能自由發(fā)生時，將在構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生溫度應(yīng)力。 在大體積混凝土中 ，由于混凝土表面較內(nèi)部的收縮