第十四讲 硬化混凝土的性能

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1、土木工程材料第十四讲硬化混凝土的性能华南理工大学土木工程系杨医博020-87111568yangyibo@scut.edu.cn本讲主要内容一．混凝土的微观结构二．混凝土的力学性能三．混凝土的变形性能四．混凝土的耐久性能一.混凝土的微观结构一.混凝土的微观结构骨料：稳定物质水泥石：非均质体过渡区：薄弱环节缺陷：孔隙与裂缝水泥石的结构-非均相C-S-H的结构°层间水：RH<11%时失去，引起收缩。°物理吸附水：RH为30%失去，引起收缩。°毛细孔水：孔径为5～50nm中的水影响干缩；50nm～50μm的影响强度和渗透性。过渡区示意图混凝土中的缺陷

2、°混凝土在未受荷载之前，在混凝土结构内部已存在孔缝系统。•混凝土内水分的泌水、蒸发形成的毛细孔；•温度变化引起的温度裂缝；•湿度变化引起的干缩裂缝；•砂浆和粗骨料之间的不一致体积变化产生的界面裂缝等。°这些缺陷是影响硬化混凝土的各种性能（强度、耐久性等）的重要因素。二.混凝土的力学性能°混凝土的强度理论•宏观力学理论：假定混凝土为宏观匀质且各同向性的材料，研究混凝土在复杂应力作用下的普适化破坏条件。用于混凝土结构设计。•细观力学理论：根据混凝土细观非匀质性的特征，研究组成材料对混凝土强度所起的作用。用于混凝土材料设计。°为什么混凝土主要用来承受

3、压力？°抗压强度、抗拉强度、抗折强度°混凝土受压破坏的机理是什么？°影响混凝土强度的因素有哪些？°如何使混凝土获得所需要的强度？1.混凝土抗压强度°混凝土的抗压强度是指标准试件在压力作用下直到破坏的单位面积所能承受的最大应力（亦称极限强度）。°按试件形状，抗压强度分为：•立方体抗压强度；•圆柱体抗压强度；•轴心抗压强度。（1）立方体与圆柱体抗压强度a试件意件形状示意图a2aa圆柱体立方体°立方体抗压强度：边长为150mm的立方体试件，在标准条件下（20±2℃，RH>95%）下，养护到28d龄期，测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度，用f表

4、示。cu试件尺寸（mm）换算系数100×100×1000950.95150×150×1501.00200×200×2001051.05Φ100×2000.95Φ150×3001.00Φ200×4001.05注：换算系数仅适用于小于C60的混凝土。混凝土强度等级°混凝土强度等级我国按立方体抗压强度标准值确定，美国采用圆柱体抗压强度。•立方体抗压强度标准值是指按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度，以f表示。cu，k°普通混凝土分为14个强度等级：C15、C20、C25、C30

5、、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。立方体与圆柱体强度等级关系强度强度标准值强度强度标准值等级（MPa）等级（MPa）圆柱体立方体圆柱体立方体C6/75C6/7.56757.5C30/353035C8/10810C35/403540C12/151215C40/454045C16/201620C45/504550C20/252025C50/555055C25/302530C55/605560混凝土强度等级的应用°钢筋混凝土结构中的混凝土强度等级不应低于C15。垫层混凝土可采用C10。°当采用HRB33

6、5级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C20。当采用HRB400和RRB400级钢筋以及承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不得低于C20。°预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C30；当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。混凝土标号°文献中有混凝土标号的提法。°混凝土标号/10-2＝混凝土强度等级300号混凝土＝C28°产生差别的原因：•标准试件尺寸不同（由200mm改为150mm）。•保证率不同（由85％改为95％）。（2）混凝土轴心抗压强度（f）c°《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081

7、GB/T50081-2002）。°150×150×300mm的棱柱体试件为标准试件，养护28d后测定强度。°非标准试件：100×100×300mm和200×200×400mm棱柱体试件。°在立方体抗压强度为10～55MPa范内范围内，f＝（0.7～0.8）f。ccu2.混凝土抗拉强度°混凝土的抗拉强度很低，约为抗压强度的1/10～1/20。随混凝土强度等级提高，混凝土的拉压比降低。°混凝土受拉时呈脆性断裂，破坏时无明显残余变形。°在钢筋混凝土设计时，不考虑混凝土的抗拉强度，拉力由钢筋承受。°抗拉强度是评定混凝土抗裂能力的重要指标。（1）抗拉强度

8、的测定°直接拉伸强度°劈裂抗拉强度（f）ts•GB/T50081GB/T50081-2002。•150mm的立方体试件为标准试件。•强度等级小于C60