砼结构第2章混凝土结构材料的物理力学性能课件.ppt

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1、第2章混凝土结构材料的物理力学性能§2.1混凝土的物理力学性能一.混凝土的组成结构1.组成：混凝土=水泥+细骨料（砂）+粗骨料（碎石或鹅卵石）+水+外加剂2.基本力学性质：（1）弹塑性、各向异性（2）水泥+细骨料+水凝胶体（塑性）（3）粗骨料（弹性）1普通砼是由水泥、砂、石用水拌和硬化后形成的人工石材。通常把混凝土的结构分为三种类型：Ａ.微观结构：也即水泥石结构，包括水泥凝胶、晶体骨架、未水化完的水泥颗粒和凝胶孔组成。Ｂ.亚微观结构：即混凝土中的水泥砂浆结构。Ｃ.宏观结构：即砂浆和粗骨料两组分体系。砂浆与粗骨料的界面是结合的薄弱面几个

2、重要的概念：界面裂缝弹性骨架塑性变形水泥石砂与碎石界面水泥晶体、未熟化水泥颗粒及砂石凝胶孔、裂缝凝胶承受外力及产生弹性变形产生塑性变形2二.单轴向应力状态下的混凝土强度混凝土构件一般处于多轴向应力状态下，为分析问题方便，先讨论单轴向应力状态下的混凝土强度。由于混凝土的各向异性性质，其各项强度是不一样的，必须分别讨论。1.混凝土的抗压强度（1）混凝土的立方体抗压强度和强度等级A.立方体抗压强度的物理意义：混凝土强度的基本指标和评定混凝土强度等级的标准3B.确定混凝土立方体抗压强度的标准方法a.标准试件：150mm150mm150mm

3、的立方体；（边长为100mm，乘0.95尺寸效应系数，边长为200mm，乘1.05尺寸效应系数。）b.标准制作条件：在温度（20±3）C和相对湿度90%以上的环境下，养护28天；c.标准试验方法：试件表面不涂润滑剂、均匀加载和匀速加“静”载；（加载速度0.3~0.8N/mm2/s）d.单位：N/mm²。4C.强度等级a.确定方法：采用混凝土的立方体抗压强度；b.数值确定：具有95%的保证率；c.工程符号：（N/mm²），简写形式为C；d.“规范”的等级范围：C15~C80，共14级；e.应用范围：C15~C45为普通混凝土，适用

4、于一般的混凝土结构；C50~C80为高强混凝土，适用于预应力混凝土构件。5D.试验方法对立方体抗压强度的影响a.试件表面是否涂润滑剂：不涂时强度高；涂后强度低，其主要原因是由于“套箍”作用；且破坏形态不一样（见图2-1）；b.加载速度：速度快强度高，速度慢强度低（2）混凝土的轴心抗压强度A.确定混凝土轴心抗压强度的标准方法a.标准试件：150mm150mm300mm的棱柱体；b.其余同混凝土立方体抗压强度的标准方法；c.工程符号：（N/mm²），见图2-1150mm150mm150mm6B.关于的讨论a.高宽比：随着高宽比的增加，

5、会降低，但高宽比为3时，会稳定；b.混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度的关系：α1—轴心抗压强度与立方体抗压强度比值α2—高强混凝土脆性折减系数0.88—经验折减系数c.国外用圆柱体试件确定混凝土轴心抗压强度。（2-1）72.混凝土的轴心抗拉强度（1）确定方法：轴心受拉试验和劈裂试验；（2）由图2-6可知，混凝土轴心抗拉强度约为立方体抗压强度的1/17~1/8；（3）在荷载较小时，混凝土即开裂，所以混凝土结构一般带裂缝工作，混凝土轴心抗拉强度不起决定作用。8劈拉试验FaF混凝土的轴心抗拉强度可以采用直接轴心受拉的试验方法来测定，但由于

6、试验比较困难，目前国内外主要采用圆柱体或立方体的劈裂试验来间接测试混凝土的轴心抗拉强度。拉压压9三.复合应力状态下混凝土的强度1.关于双向应力状态下的强度变化规律根据图2-7和图2-8可得到如下基本结论：（1）双向受压时，混凝土抗压强度大于单向；（2）双向受拉时，混凝土抗拉强度接近于单向；（3）一向受压和一向受拉时，其抗拉（抗压）强度均低于相应的单向强度；（4）由于剪应力的存在，混凝土抗压强度低于单向；（5）由于压应力的存在，混凝土抗剪强度有限增加。10图2-711当压应力不太高时，其存在可提高混凝土的抗剪强度，拉应力的存在会降低混凝

7、土的抗剪强度。剪应力的存在降低混凝土的抗压和抗拉强度。构件受剪或受扭时常遇到剪应力t和正应力s共同作用下的复合受力情况。混凝土的抗剪强度：随拉应力增大而减小随压应力增大而增大当压应力在0.6fc左右时，抗剪强度达到最大，压应力继续增大，则由于内裂缝发展明显，抗剪强度将随压应力的增大而减小。图2-8122.关于三向受压状态下的强度变化规律结论：三向受压状态下的混凝土抗压强度大于双向和单向。3.关于实际工程运用（1）目前“规范”尚无定量计算公式；（2）实际工程中均采用单向强度，但要考虑复合应力情况，从构造上加以调整。13四.混凝土的变形变

8、形的分类：受力变形—荷载产生的；体积变形—收缩、温差即湿差产生的。1.一次短期加载下混凝土的变形性能（1）混凝土受压时的应力-应变关系实际试验曲线如图2-9和图2-10，其规律为：a.应力-应变关系为曲线，上升段中仅有一