《第2章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、第2章混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能本章提要鋼筋與混凝土的物理力學(xué)性能以及共同工作的特性直接影響混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的性能，也是混凝土結(jié)構(gòu)計算理論和設(shè)計方法的基礎(chǔ)。本章講述鋼筋與混凝土的主要物理力學(xué)性能以及混凝土與鋼筋的粘結(jié)。2.1混凝土的物理力學(xué)性能2.1.1混凝土的組成結(jié)構(gòu)普通混凝土是由水泥、砂、石材料用水拌合硬化后形成的人工石材，是多相復(fù)合材料。通常把混凝土的結(jié)構(gòu)分為三種基本類型：微觀結(jié)構(gòu)即水泥石結(jié)構(gòu)；亞微觀結(jié)構(gòu)即混凝土中的水泥砂漿結(jié)構(gòu)；宏觀結(jié)構(gòu)即砂漿和粗骨料兩組分體系。微觀結(jié)構(gòu)（水泥石結(jié)構(gòu)）由水泥凝膠、晶體骨架、未水化完的水泥顆粒和凝膠孔組成，其物理力學(xué)性能取決于水泥的化學(xué)礦物成分、粉磨細(xì)

2、度、水灰比和凝結(jié)硬化條件等?；炷恋暮暧^結(jié)構(gòu)與亞微觀結(jié)構(gòu)有許多共同點，可以把水泥砂漿看作基相，粗骨料分布在砂漿中，砂漿與粗骨料的界面是結(jié)合的薄弱面。骨料的分布以及骨料與基相之間在界面的結(jié)合強度也是重要的影響因素。澆注混凝土?xí)r的泌水作用會引起沉縮，硬化過程中由于水泥漿水化造成的化學(xué)收縮和干縮受到骨料的限制，會在不同層次的界面引起結(jié)合破壞，形成隨機(jī)分布的界面裂縫?；炷林械纳啊⑹?、水泥膠體組成了彈性骨架，主要承受外力，并使混凝土具有彈性變形的特點。而水泥膠體中的凝膠、孔隙和界面初始微裂縫等，在外力作用下使混凝土產(chǎn)生塑性變形。另一方面，混凝土中的孔隙、界面微裂縫等缺陷又往往是混凝土受力破壞的起源。

3、由于水泥膠體的硬化過程需要多年才能完成，所以混凝土的強度和變形也隨時間逐漸增長。2.1.2單軸向應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強度混凝土的強度與水泥強度等級、水灰比有很大關(guān)系；骨料的性質(zhì)、混凝土的級配、混凝土成型方法、硬化時的環(huán)境條件及混凝土的齡期等也不同程度地影響混凝土的強度；試件的大小和形狀、試驗方法和加載速率也影響混凝土強度的試驗結(jié)果。因此各國對各種單向受力下的混凝土強度都規(guī)定了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法。1.混凝土的抗壓強度(1)混凝土的立方體抗壓強度和強度等級22立方體試件的強度比較穩(wěn)定，所以我國把立方體強度值作為混凝土強度的基本指標(biāo)，并把立方體抗壓強度作為評定混凝土強度等級的標(biāo)準(zhǔn)。1)測定的方法我國

4、國家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》(GBJ81-85)規(guī)定以邊長為150mm的立方體為標(biāo)準(zhǔn)試件，標(biāo)準(zhǔn)立方體試件在(20±3)℃的溫度和相對濕度90％以上的潮濕空氣中養(yǎng)護(hù)28d，按照標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得的抗壓強度作為混凝土的立方體抗壓強度，單位為N/mm2。2)立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定用上述標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得的具有95％保證率的立方體抗壓強度作為混凝土的立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值，用符號fcu,k表示。3)強度等級的劃分及有關(guān)規(guī)定《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定混凝土強度等級應(yīng)按立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k確定?；炷翉姸鹊燃墑澐钟蠧15、C20、C25、C30、C35、C

5、40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80，共14個等級。例如，C30表示立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值為30N/mm2。其中，C50～C80屬高強度混凝土范疇?！痘炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級不應(yīng)低于C15；當(dāng)采用HRB335級鋼筋時，混凝土強度等級不宜低于C20；當(dāng)采用HRB400和RRB400級鋼筋以及承受重復(fù)荷載的構(gòu)件，混凝土強度等級不得低于C20。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級不應(yīng)低于C30；當(dāng)采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預(yù)應(yīng)力鋼筋時，混凝土強度等級不宜低于C40o4)試驗方法對立方體抗壓強度的影響圖2-1試件在試驗機(jī)上單向受壓時，豎向

6、縮短，橫向擴(kuò)張，由于混凝土與壓力機(jī)墊板彈性模量與橫向變形系數(shù)不同，壓力機(jī)墊板的橫向變形明顯小于混凝土的橫向變形，所以墊板通過接觸面上的摩擦力約束混凝土試塊的橫向變形，就象在試件上下端各加了一個套箍，致使混凝土破壞時形成兩個對頂?shù)慕清F形破壞面，抗壓強度比沒有約束的情況要高。如果在試件上下表面涂一些潤滑劑，這時試件與壓力機(jī)墊板間的摩擦力大大減小，其橫向變形幾乎不受約束，受壓時沒有“套箍”作用的影響，試件將沿著平行于力的作用方向產(chǎn)生幾條裂縫而破壞，測得的抗壓強度就低。我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法是不涂潤滑劑的。5)加載速度對立方體強度的影響22加載速度越快，測得的強度越高。通常規(guī)定加載速度為：混凝土強度

7、等級低于C30時，取每秒鐘0.3～0.5N/mm2；混凝土強度等級高于或等于C30時，取每秒鐘0.5～0.8N/mm2。6)齡期對立方體強度的影響圖2-2混凝土的立方體抗壓強度隨著成型后混凝土的齡期逐漸增長，增長速度開始較快，后來逐漸緩慢，強度增長過程往往要延續(xù)幾年，在潮濕環(huán)境中往往延續(xù)更長。7)幾點說明①施工單位按圖紙規(guī)定的強度等級制作混凝土,現(xiàn)場用同樣的混凝土制作一定量的試塊,以檢驗其立方體抗壓強度是否滿