建筑材料课件-混凝土强度

§5.4混凝土强度混凝土质量荷载下的变形和破坏过程强度的定义普通混凝土的强度等级其它类型的强度强度影响因素提高强度的方法途径混凝土的质量通过下述值进行评定：强度耐久性体积稳定性Back混凝土质量硬化的混凝土必须有足够的外力以承受结构荷载所造成的应力。由于拌合物的多样性，混凝土必须达到足够高的强度。强度Back混凝土质量耐久性混凝土必须能够承受各种劣化作用如：

冻融循环

干湿交替腐蚀和化学侵蚀由于外部荷载和混凝土自身的化学反应作用，合格的混凝土应该有最小的收缩或膨胀。体积稳定性Back混凝土质量

受力变形和破坏过程：受压破坏过程初始裂纹单轴静力受压破坏Back受力变形和破坏过程混凝土受压破坏形式破坏形式原因可能性水泥石破坏水泥等级低造成经常出现粘结面(界面)破坏由于表面裂缝经常出现粗骨料破坏正常情况下，

f岩石>fcu,很少出现表4.4.1受力破坏形式，原因及可能性分析

在压力作用下混凝土破坏有三种破坏形式：破坏类型，原因和可能性分析如表4.4.1和图4.4.1所示，

受力作用破坏类型图4.4.1受力作用下的破坏类型Back由于混凝土界面初始裂纹的存在，界面破坏经常发生。初始裂纹是指混凝土受力前，粗骨料与砂浆界面等部位已有裂纹。

初始裂纹示意图如图4.4.2.所示初始裂纹图4.4.2初始裂纹示意图初始裂纹类型干缩冷缩体积减缩沉缩塑性收缩泌水通道Back单轴静力受压破坏过程

机理混凝土在外力作用下,内部产生变形，变形增大,裂纹扩展,连通,使结构破坏。方法变形/破坏与内部裂纹变化通过力学试验、显微镜观察研究。混凝土破坏过程与内部裂纹变化关系阶段荷载σ～ε内部裂缝Ⅰ-OA比例极限(30%极限荷载)σ=ε无明显变化Ⅱ-AB临界荷载(70%-90%的极限荷载)σ<ε产生裂纹,限于界面(尺寸,数量增加)Ⅲ-BC极限荷载σ<<ε裂纹扩至砂浆内部,形成连续裂纹Ⅳ-CD达到极限荷载后ε增大连续裂纹发展,混凝土破坏表4.4.2混凝土破坏过程与内部裂纹变化关系表4.4.2说明了混凝土破坏过程与内部裂纹变化关系关于强度有三个重要的概念：混凝土立方体抗压强度混凝土强度保证率混凝土立方体抗压强度标准值强度定义Back混凝土抗压强度图4.4.3混凝土抗压强度试验仪器概念边长为150mm的立方体试件，标准方法成型，标准条件养护，28d龄期的抗压强度。标准条件温度=20℃±3℃，湿度﹥90%标准条件养护试验仪器设备如图4.4.4.所示混凝土立方体抗压强度－fcu图4.4.4强度试验仪器混凝土强度保证率P%

混凝土强度保证率P%是指混凝土强度总体中大于设计强度等级的概率。

图4.4.5混凝土强度保证率P%

示意图P（t）＝90%t0tψ(l)

混凝土立方体抗压强度标准值是指具有95%以上强度保证率的立方体抗压强度。

fcuP=95%+fcu,k混凝土立方体抗压强度标准值－fcu,kfcu,k

是结构设计强度取值的依据，fcu,k

被用于质量控制，fcu,k被用于工程验收，例如.非统计法验收混凝土:平均值

≥1.15fcu,k,最小值fcu,min

≥0.95fcu,k

说明：混凝土立方体抗压强度标准值－fcu,kBack普通混凝土强度等级根据fcu,k.划分普通混凝土强度等级的普通混凝土的十二个等级如下图所示：GradesC60C7.5C10C55C50C35C15C20C25C30C45C40C25concretefcu,kBack

轴心抗压强度fcp以150×150×300mm的棱柱体为标准试件,其它条件与立方体抗压强度相同.与抗压强度关系:

fcp=0.7～0.8fcu其它强度Back抗拉强度—劈裂抗拉强度原理在试件的两个相对的表面素线上作用着均匀分布的压应力，这样就能够在外力作用的竖向平面内产生均布拉伸应力。该力可据弹性理论计算得出。公式P—破坏荷载,NA—试件的劈裂面面积,mm²图4.4.6

劈裂抗拉试验示意图抗折强度抗折强度通过三分点加荷试验测试。图4.4.7是混凝土抗折试验示意图试件：150×150×600(550)mm梁型试件图4.4.7混凝土抗折强度试验示意图公式Back

水泥强度等级水灰比混凝土强度公式骨料的影响养护条件试验条件Back强度影响因素水泥强度等级水泥等级提高水泥石强度提高混凝土强度提高与骨料的粘结强度提高水泥强度等级对混凝土强度是很重要的一个因素。配合比相同时，水泥强度等级提高，水泥石本身的强度及与骨料的粘结强度高，混凝土的强度高。Back上述规律的前提条件是混凝土密实成型。强度降低过大的孔隙率水泥用量过低水泥强度等级过高Back水泥强度等级水灰比

水泥品种及强度等级均相同的情况下，混凝土的强度取决于W/C。

I．W/C在一定范围内(混凝土密实成型)，W/C降低，

抗压强度增大。II.当W/C过小(不能密实成型)W/C降低，孔隙率升高，强度降低。IIIw/c

过小W/C在一定范围内W/C强度W/C强度人工振捣f28W/C机械振捣图4.4.7f28

与W/C关系水灰比f28

与W/C关系如图4.4.7所示

正常水泥水化仅需水泥用量23%的水量(W/C=0.23)。为了使混凝土拌合物有较好的流动性，加入的拌合水量一般为水泥量的40～70%。(W/C=0.4～0.7)多余的水分在混凝土中留下了许多孔隙，使混凝土的实际受力面积下降。形成应力集中。混凝土强度降低。水灰比说明：水灰比彻底排气减少拌和用水量密实度强度﹢目前合理的方法是减少拌合用水并同时彻底排气，使混凝土密实度提高，提高混凝土的强度。目前，工程中采用下述的施工技术高速搅拌声波搅拌高频振幅多频振幅水灰比提高施工技术Back混凝土强度公式fcu—混凝土28d抗压强度（Mpa)fce—水泥的实际强度；fceb

－水泥28d的抗压强度Kc—水泥的富裕系数=1.13AB—经验系数,与骨料的种类有关公式适用范围：塑性和低塑性混凝土AB碎石0.460.07卵石0.480.33骨料的影响骨料的影响表面特征粒径粗骨料强度粗骨料的强度、粒径及级配等是影响混凝土强度的重要因素.Back粗骨料的强度裂纹扩展至骨料时绕界面而过骨料强度高混凝土强度高Factorsofaggregate当骨料强度高时，裂纹扩展至骨料时绕界面而过，混凝土强度高。Dmax对普通混凝土的影响小对于高强混凝土,Dmax

提高，则

强度降低。(尺寸效应)粒径DmaxDmax强度尺寸效应粒径无影响W/C＞0.65fcu

碎石=1.38fcu卵石W/C＜0.4W/C＞0.65,表面特征对强度没有影响。W/C＜0.4fcu

碎石=1.38fcu

卵石

Back表面特征养护条件混凝土强度受到水泥水化程度和速度的影响，而这又受到湿度和温度的影响。温度越高，水泥的水花速度越快，混凝土强度越高。湿度越大，水泥水化程度越高。温度水泥水化速度混凝土强度温度水泥水化速度混凝土强度Back养护条件湿度水泥水化速度混凝土强度湿度水泥水化速度混凝土强度温度对强度的影响fcu203040100龄期没有冻结增长1天后冻结增长7天后冻结养护条件9365龄期(d)200406080100120140长期保持潮湿保持潮湿14天保持潮湿7天保持潮湿3天保持潮湿1天图4.4.9强度和混凝土养护时间之间的关系f28(%)养护混凝土成型后一段时间内维持一定的温度和相对湿度，保证混凝土强度等性能的正常发展。这个过程叫做养护。

有三种类型的养护：自然养护，蒸汽养护和蒸压养护。A．自然养护B．蒸汽养护C.蒸压养护A．自然养护

自然温度和温度条件下养护

P.Ⅰ、P.Ⅱ、P.O、P.S养护7d；

P.P及P.F养护14d；高铝水泥养护3d。B．蒸汽养护蒸汽养护压力=1个标准大气压温度>100℃蒸汽养护可使掺混合材料水泥的28d提高10～40%.P.Ⅰ、P.Ⅱ及P.O降低10～15%.C.压力≮8个标准大气压

温度>174.5℃场所:高压釜中蒸压养护龄期适用范围对数公式f28=fn

×(lg28/lgn)fn—

混凝土n天的强度f28—

混凝土28天强度标准条件养护32.5—42.5级的P.O(n>3)Back试验条件混凝土强度影响因素操作试验设备试件表面形状尺寸Back试验条件环箍效应尺寸效应试验条件环箍效应混凝土试件受轴向压力作用压力机压板横向变形小于混凝土横向变形故混凝土试件在与压板的接触面上受到向内的约束力此力在范围内有效使混凝土强度提高。试件被破坏后上、下部各呈一个较完整的棱锥体。骨料Dmax（mm）试件尺寸（mm）环箍效应强度换算系数≤60≤40≤31.5200150100弱偏低

强偏高1.051.000.95试件尺寸≮3Dmax尺寸效应