52混凝土的力学性能.ppt

第五章 混凝土的性能Properties of concrete 5.2 混凝土的力学性能 组成材料对混凝土强度有下列几个方面的影响：水泥石的性能、骨料的性能、水泥石与骨料之间的界面结合能力以及他们的相对体积含量。 长期以来研究混凝土力学理论的基本观念，都是把水泥石性能作为主要影响因素，并建立一系列的说明水泥孔隙率或密实度与混凝土强度之间关系的计算公式。 2、作用 混凝土的一个重要物理量，在计算钢筋混凝土的变形、裂缝开展、大体积混凝土的温度应力以及进行结构物应力观测时，均需了解混凝土的弹性模量。 对混凝土结构的影响：弹性模量高时，虽然在外荷载作用下的变形小；但混凝土的变形受约束时，弹性模量越高，产生的应力则越大。 4、影响混凝土弹性模量的因素 注意： 在实际工程上，混凝土的徐变往往与干缩同时并存，而很多实验资料也往往是在混凝土的徐变和干缩同时存在的时候取得的。为了方便起见，常假定徐变与干缩具有叠加的性质。 裂纹贯穿骨料 裂纹贯穿骨料 5.2.3 混凝土在不同应力状态下的力学行为 单轴受压作用下混凝土的行为 2．单轴拉伸作用下混凝土的行为 1、定义 初始切线弹性模量：是应力-应变曲线原点上切线的斜率，不宜测准，在实用上的重要性较小。 切线弹性模量：是应力-应变曲线任一点的切线的斜率，他仅适用于很小的载荷变化范围。 割线弹性模量：是应力-应变曲线上任一点与原点的连接线的斜率，他表示所选择点的实际变形，并且较易测准，在工程上常被采用。 5.2.4 弹性模量 Elastic Modulus 3、混凝土的弹性模量的特点 不是常数。受许多因素影响，如骨料品种、用量和混凝土干湿状态等； 随时间（混凝土的龄期）会不断增长； 水泥凝胶 毛细管孔腔 水泥石 基本相 粒子相 复合材料 砂浆 粗集料 混凝土 水泥石 砂 砂浆 水泥石 粗细集料 混凝土 利用二相分布模型，进行弹性模量的细观力学分析，推导出二相复合材料的弹性模量与构成相的弹性模量及体积率之间的函数关系。 影响因素： （1）混凝土的弹性模量与孔隙率关系密切，因此影响强度的各种因素，也同样影响它的弹性模量。 （2）混凝土的弹性模量受骨料和水泥石比例的影响，在很大程度上取决于占其主要体积组分的骨料的弹性模量。 5、弹性模量测定方法 混凝土的强度与弹性模量之间的关系 2.1 混凝土 5.2.5 混凝土的徐变 Creep 1、定义： 徐变是材料在长期荷载作用下随着时间而增加的变形。 2、对混凝土的影响： 徐变对混凝土结构和构件的性能有很大影响。由于混凝土的徐变，会使构件的变形增加，在钢筋混凝土截面中引起应力重分布，在预应力混凝土结构中会造成预应力的损失。 在应力（≤0.5fc）作用瞬间，首先产生瞬时弹性应变eel（= si/Ec(t0)，t0加荷时的龄期）。 随荷载作用时间的延续，变形不断增长，前4个月徐变增长较快，6个月可达最终徐变的（70~80）%，以后增长逐渐缓慢，2~3年后趋于稳定。 3、混凝土的徐变特性： 主要与时间参数有关。 如在时间t 卸载，则会产生瞬时弹性恢复应变eel。由于混凝土弹性模量随时间增大，故弹性恢复应变eel小于加载时的瞬时弹性应变 eel。再经过一段时间后，还有一部分应变eel可以恢复，称为弹性后效或徐变恢复，但仍有不可恢复的残留永久应变ecr 4、徐变产生的原因：渗出假说 凝胶粒子的吸附水和层间水的迁移 还可能由于凝胶粒子的粘性流动或滑移的原因引起 water Creep * * 1）作为一种结构工程材料，混凝土的承载力备受关注，因此强度通常总是首先要评价的性质； 2）易于评价； 3）与其它性能有密切关系。 强度：混凝土抵抗外力作用而不受破坏的能力。 在混凝土的所有性能中，为什么总是首先关心其强度？ 5.2.1强度 一、强度-孔隙率关系 对于匀质材料： S0 S = strength of the material which has a given porosity p S0 = intrinsic strength at zero porosity k = constant 二、混凝土的强度类别 混凝土强度的种类 混凝土强度 抗拉强度 抗剪强度 抗压强度 握裹强度 轴心抗压强度 立方体抗压强度 钢筋与混凝土的粘结强度 三、 抗压强度及其影响因素 compressive strength and factors affecting it 材料的特性与配比 Characteristics and Proportions of Materials 1）水灰比（Water/Cement ratio ） fc ? K1 / K2w/c K1、k2 是常数，取决混凝土的龄期、组成材