第章混凝土结构材料的物理力学性能.ppt

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） 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 B.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。 C.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。 B.关于 的讨论 a.高宽比：随着高宽比的增加， 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。 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。 2.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。 四.混凝土的变形 变形的分类：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，上升段中仅有一小段直线； b.应力峰值对应的应变约为0.002（基本与等级无关）； c.混凝土强度高时其延性越差。 （2）混凝土单轴向受压应力-应变曲线的数学模型 A.美国E.Hognestad模型（上升段为二次抛物线，下降 段为斜直线）用于美国ACI规范；（图2-11） B.德国R?sch 模型（上升段为二次抛物线，下降段采 用水平线）被欧盟和中国国家规范参考。（图2-12） （3）三向受压状态下混凝土的变形特点 A.变形特点：侧压力约大，变形能力约好（强度也高）； B.工程意义：设置密排箍筋间接产生侧压力。 参见图2-13和图2-14。 （4）混凝土的变形摸量 由于混凝土的弹塑性性质，其模量是一个变数，