五混凝土的力学性能PPT学习教案

1、会计学1 五混凝土的力学性能五混凝土的力学性能 第1页/共63页 骨 料 混凝土 水泥石 受压时，骨料、水泥石和混凝土的应 力应变曲线 混凝土受压的应力应变全曲线 混凝土受压的应力应变全曲线 重复荷载作用下的应力-应变曲线 塑弹 第2页/共63页 原点切线 1 2 3 割线 切线 难以准确测量，应力水平 很低，实用意义小。 我国现行标准指定以应力 =1/3 fcp时的加荷割 线弹性模量定义为混凝土的弹性模量Eh静力 弹性模量。 只适用于切点处荷载变化 很小的范围内，工程意义 也不大 第3页/共63页 第4页/共63页 水泥 石 骨 料 基体 相 分散 相 第5页/共63页 第6页/共63页 P

2、 P 水饱和状态下， 混凝土的泊松比 =0.250.3； 干燥状态下， 混凝土的泊松比 =0.2； 一般在0.170.2。 混凝土泊松比随骨料含量的增加 而增加。 混凝土的泊松比 第7页/共63页 第8页/共63页 第9页/共63页 第10页/共63页 第11页/共63页 第12页/共63页 内部相对湿度(%) 龄期(天) 水泥石内部相对湿度随龄期的变化 自收缩测量装置 第13页/共63页 第14页/共63页 第15页/共63页 徐变恢复 加荷后的时间加荷后的时间( (天天) ) 弹性恢复 不可恢复 弹性变形 徐变变形 卸荷 第16页/共63页 加荷后，水泥石首先变形，骨料上的应力 增大，骨料

3、产生弹性变形延后弹性变形 第17页/共63页 吸附水吸附水 吸附水排出吸附水排出 徐变徐变 第18页/共63页 不利： 徐变会引起混凝土构件的预应力损失，据统计，我国 几十年来生产的构件预应力损失达3050%； 混凝土构件会产生随时间变化的挠度或变形。 有利 徐变会使温度或其他收缩变形受约束时产生的应力减 小； 降低结构应力集中区和因基础不均匀沉陷引起局部应 力的结构中的应力峰值。 徐变的影响： 西太平洋Caroline群岛上的一座桥梁(主跨为241m)，由于徐变 使跨中向下挠曲，加铺的桥面板进一步加剧徐变，使该桥在建成 不到20年后坍塌 (1996年)。 第19页/共63页 第20页/共63

4、页 第21页/共63页 延伸性与开裂 Extensibility and Cracking 延伸性的含义： 弹性模量 弹模越小，产生一定量收缩引起 的弹性拉应力越小； 徐变 徐变越大，应力松弛越显著，残余 拉应力就越小； 抗拉强度 抗拉强度越高，拉应力使材料开 裂的危险越小。 第22页/共63页 第23页/共63页 第24页/共63页 第25页/共63页 第26页/共63页 P P P P 第27页/共63页 国家标准规定：制作边长为国家标准规定：制作边长为150mm的立方体的立方体 试件，在标准条件试件，在标准条件(20 2 C，相对湿度，相对湿度95%) 下，养护到下，养护到28天龄期，测

5、得的抗压强度值称天龄期，测得的抗压强度值称 为为混凝土立方体抗压强度混凝土立方体抗压强度，以，以“fcu”表示。表示。 用标准试验方法测得的一组若干个立方体抗用标准试验方法测得的一组若干个立方体抗 压强度值的总体分布中的某一个值，低于该压强度值的总体分布中的某一个值，低于该 值的百分率不超过值的百分率不超过5%,该抗压强度值称为该抗压强度值称为立方立方 体抗压强度标准值体抗压强度标准值。以。以“fcu,k”表示表示 根据混凝土立方体强度标准值根据混凝土立方体强度标准值(MPa)划分的等级，划分的等级， 以符号以符号C+混凝土立方体强度标准值混凝土立方体强度标准值(fcu,k)表示。表示。 将试

6、件在实际工程的温湿度条件下养护将试件在实际工程的温湿度条件下养护28天，测得的天，测得的 立方体试件强度，作为混凝土施工质量控制和验收依据立方体试件强度，作为混凝土施工质量控制和验收依据 。 v轴心抗压强度 国家规范规定：用尺寸为150 mm 150 mm 300mm的 标准棱柱体试件，按规定方法成型、标准条件下养护 28天，测得的抗压强度为轴心抗压强度，以fcp表示； 工程结构设计的依据； 轴心抗压强度与立方体抗压强度的关系： fcp = (0.70.8)fcu 换算系数与混凝土强度有关，强度越高，系数越小。 第28页/共63页 第29页/共63页 P P fd = P/A 横截面积为 A

7、轴心直拉试验 Tension Testing 混凝土受拉伸 直拉试 验 劈裂抗拉 四点弯曲拉伸 第30页/共63页 第31页/共63页 劈裂抗拉试验 Splitting Test fs 劈拉强度计算： fts = 2P/ a2 = 0.637( (P/ a2) ) a：立方体试件的边长 ; 150 mm 150 mm 150mm的立方体试件 P P a 受 拉 fs 第32页/共63页 弯拉试验 Flexural Test/Modules of Rupture P L/3 L/3 L/3 fb 拉 压 v用尺寸为150 mm 150 mm 550mm的梁式试件，标准条件 下养护28天，采用三分

8、点加荷方式试验，直至试件断裂。 v根据材料力学理论合线弹性应力应变分析，试件断裂是 的最大拉伸应力为： fb = PL / bd2 (bd= 试件的截面积) 称为断裂模量 modulus of rupture 第33页/共63页 混凝土试件受压时 内部裂缝扩展情形 第34页/共63页 普通混凝土普通混凝土 剪切粘结破坏 混凝土试件单轴受压 第35页/共63页 混凝土受压破坏机理 a. 受压破坏，或者在较低应力水平上拉伸破坏， 都是因为多裂缝的相互作用所导致，而不是单 一裂缝扩展的结果； b. 硬化水泥浆或混凝土中裂缝的扩展不沿直线， 而是绕过水泥石或骨料颗粒边缘，沿着弯曲的 路径延伸，在此过程

9、裂缝发生畸变与挫钝。 c. 混凝土是硬化水泥浆、过渡区和骨料的复合体 ，三者各有其本身的断裂韧性(Kc)，很难测定 。 美国混凝土学会美国混凝土学会 第36页/共63页 v过渡区特征 过渡区以厚度约为10-15 m的薄壳存在于粗骨料的周围 ； 过渡区比混凝土中其它两相硬化水泥浆和骨料都弱 ，是混凝土中最薄弱的组份，所以虽然尺寸小，但对混 凝土的力学行为影响很大； 在混凝土浇灌好后，在粗骨料周围形成一层水膜，导致 粗骨料周围的水灰比大于整体水泥浆，所以界面过渡区 多孔，且钙矾石和羟钙石都呈取向性大晶体颗粒。 裂缝扩展的 路径和方向 骨 料 水泥石 骨料 周围 的界 面区 普通混凝土 的微结构 裂

10、缝沿界 面区扩展 第37页/共63页 第38页/共63页 第39页/共63页 第40页/共63页 第41页/共63页 水灰比(W/C) fc K1 / K2w/c K1、K2 是常数，取决于混凝土的龄期、组成材料及 测定方法等因素。 第42页/共63页 第43页/共63页 第44页/共63页 第45页/共63页 混凝土抗压强度设计公式 第46页/共63页 第47页/共63页 第48页/共63页 第49页/共63页 2) 浇灌与养护条件的影响 新拌混凝土 的和易性 捣实程度与 养护条件 硬化混凝土的 微结构 硬化混凝土 的强度 第50页/共63页 第51页/共63页 第52页/共63页 v养护温度越低，强度越低； v养护温度比浇灌温度更重要! v冬天施工的混凝土必须采取措施保暖一段时间。 v微观研究表明：较低温度的养护可以使得水泥石 的结构致密、均匀。为什么？ 第53页/共63页 第54页/共63页 上述因素影响强度试验值，而不是实际 混凝土强度！ 第55页/共63页 试件尺寸越大，混凝土强度测试值越偏低； 试件尺寸越小，混凝土强度测试值越偏高； 其原因： 环箍效应，尺寸小，环箍效应明显 缺陷概率，尺寸大，缺陷概率大 第56页