2.2 混凝土.ppt

1、2.2 混凝土,2.2.1 混凝土的強(qiáng)度 混凝土的抗壓強(qiáng)度 立方體抗壓強(qiáng)度 軸心抗壓強(qiáng)度 混凝土的抗拉強(qiáng)度 混凝土在復(fù)合應(yīng)力作用下的強(qiáng)度,混凝土立方體抗壓強(qiáng)度,以邊長(zhǎng)為150mm的立方體在203C的溫度和相對(duì)濕度在90%以上的潮濕空氣中養(yǎng)護(hù)28天，依照標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度（以N/mm2計(jì)）作為混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，并用符號(hào),表示混凝土的強(qiáng)度等級(jí)一般可劃分為： C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80,混凝土立方體的破壞情況,“箍套”作用,試件尺寸對(duì)混凝土fcu,k也有影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，立方體尺寸愈小則試

2、驗(yàn)測(cè)出的抗壓強(qiáng)度愈高，這個(gè)現(xiàn)象稱為尺寸效應(yīng)。 混凝士抗壓試驗(yàn)時(shí)加載速度對(duì)立方體抗壓強(qiáng)度也有影響，加載速度越快，測(cè)得的強(qiáng)度越高。 隨著試驗(yàn)時(shí)混凝土的齡期增長(zhǎng)，混凝土的極限抗壓強(qiáng)度逐漸增大，開始時(shí)強(qiáng)度增長(zhǎng)速度較快，然后逐漸減緩，這個(gè)強(qiáng)度增長(zhǎng)的過程往往要延續(xù)幾年，在潮濕環(huán)境中延續(xù)的增長(zhǎng)時(shí)間更長(zhǎng)。,(2)軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)ck 由于實(shí)際結(jié)構(gòu)和構(gòu)件往往不是立方體，而是棱柱體，所以用棱柱體試件比立方體試件能更好地反映混凝土的實(shí)際抗壓能力。 試驗(yàn)證明，軸心抗壓鋼筋混凝土短柱中的混凝土抗壓強(qiáng)度基本上和棱柱體抗壓強(qiáng)度相同?？梢杂美庵w測(cè)得的抗壓強(qiáng)度作為軸心抗壓強(qiáng)度，又稱為棱柱體抗壓強(qiáng)度，用fck表示。 棱柱體試件是

3、在與立方體試件相同的條件下制作的，試件承壓面不涂潤(rùn)滑劑且高度比立方體試件高，因而受壓時(shí)試件中部橫向變形不受端部摩擦力的約束，代表了混凝土處于單向全截面均勻受壓的應(yīng)力狀態(tài)。試驗(yàn)量測(cè)到fck值比f(wàn)cu,k值小，并且棱柱體試件高寬比(即h/b)越大，它的強(qiáng)度越小。我國(guó)采用150mm150 mm300mm棱柱體作為軸心抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)試件。,軸心抗壓強(qiáng)度(棱柱體強(qiáng)度)標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k之間存在以下折算關(guān)系,式中,1棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度的比值，當(dāng)混凝土的強(qiáng) 度等級(jí)不大于C50時(shí)，1=0.76；當(dāng)混凝土的強(qiáng)度 等級(jí)為C80時(shí)，1=0.82；當(dāng)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為中間值時(shí)，在0.

4、76和0.82之間插人； 2混凝土的脆性系數(shù)，當(dāng)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不大于 C40時(shí)，2=1.0；當(dāng)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為 C80時(shí)，2=0.87；當(dāng)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為中間值時(shí)，在 1.0和 0.87之間插入； 0.88考慮結(jié)構(gòu)中的混凝土強(qiáng)度與試塊混凝上強(qiáng)度之間的差異等因素的修正系數(shù)。,混凝土抗拉強(qiáng)度,混凝土的抗拉強(qiáng) 度比抗壓強(qiáng)度低 得多，一般只有 抗壓強(qiáng)度的 5%10%,抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcu,k之間的折算關(guān)系為,式中，系數(shù)0.88和2的意義同式(1-5)。為軸心抗拉強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的折算關(guān)系，而(1-1.645)0.45則反映了試驗(yàn)離散程度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值保證率的影響。 混凝

5、土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc和抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft與其對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值的關(guān)系為,式中c混凝土的材料分項(xiàng)系數(shù)，建筑工程取c=1.40，公路橋涵工程取c=1.45。,混凝土在復(fù)合應(yīng)力作用下的強(qiáng)度,混凝土的雙向 受力強(qiáng)度,雙向受拉：強(qiáng)度接近單向 受拉強(qiáng)度,雙向受壓：抗壓強(qiáng)度和極 限壓應(yīng)變均有 所提高,一拉一壓：強(qiáng)度降低,混凝土在正應(yīng)力和剪應(yīng)力作用下的復(fù)合強(qiáng)度,在有剪應(yīng)力作用時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度將低于單軸抗壓強(qiáng)度,混凝土的三向受壓強(qiáng)度,三向受壓時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度和極限變形都有較大提高,混凝土在三向受壓的情況下其最大主壓應(yīng)力方向的抗壓強(qiáng)度取決于側(cè)向壓應(yīng)力的約束程度。 圖1-20所示為圓柱體三軸受壓(側(cè)向壓應(yīng)力均為1

6、的試驗(yàn) 隨著側(cè)向壓應(yīng)力的增加、微裂縫的發(fā)展受到了極大的限制 ，大大地提高了混凝土縱向抗壓強(qiáng)度，此時(shí)混凝土的變形性能接近理想的彈塑性體。 我國(guó)規(guī)范規(guī)定在三軸受壓應(yīng)力狀態(tài)下，混凝土的抗壓強(qiáng)度(f3)可根據(jù)應(yīng)力比2/3，按圖1-21插值確定，其最高強(qiáng)度值不宜超過單軸抗壓強(qiáng)度的5倍。,2.2.2 混凝土的變形,混凝土的變形分為兩類： 混凝土的受力變形 混凝土的非受力變形,混凝土的受力變形,受壓混凝土一次短期加荷的應(yīng)力應(yīng)變曲線,混凝土的變形模量,混凝土的彈性模量測(cè)定,混凝土的徐變?cè)诤奢d保持不變的情況下隨時(shí)間而增長(zhǎng)的變形,影響徐變因素及減小徐變措施,產(chǎn)生徐變的原因： a.水泥石由結(jié)晶體荷凝膠體組成，在外力

7、長(zhǎng)期持續(xù)作用下，凝膠體具有粘性流動(dòng)的特性，產(chǎn)生持續(xù)變形； b.混凝土內(nèi)部的微裂縫在外力的作用下不斷擴(kuò)展，導(dǎo)致應(yīng)變的增加。 影響徐變的因素： a.混凝土應(yīng)力條件是影響徐變的非常重要因素 b.加荷時(shí)混凝土的齡期 c.混凝土的組成和配合比 d.骨料 e.構(gòu)件形狀及尺寸 f.養(yǎng)護(hù)及使用條件下的溫濕度,徐變對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的影響： a.使鋼筋與混凝土產(chǎn)生應(yīng)力重分布，引起超靜定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力松弛（因?yàn)槌o定結(jié)構(gòu)的變形受到約束，混凝土的應(yīng)力隨時(shí)間的增長(zhǎng)而降低，即產(chǎn)生應(yīng)力松弛）可緩解應(yīng)力集中、調(diào)節(jié)溫度應(yīng)力、調(diào)節(jié)由支座不均勻沉降產(chǎn)生的附加應(yīng)力。 b.造成結(jié)構(gòu)應(yīng)力變大對(duì)結(jié)構(gòu)不利 c.引起預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力損失對(duì)于

8、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)建立有效預(yù)應(yīng)力不利 減小徐變的措施： 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)、減小水泥用量及水灰比、增加混凝土的密實(shí)度等,混凝土的非受力變形,混凝土的收縮與膨脹 混凝土在水中或處于飽和濕度情況下硬結(jié)時(shí)體積增大的現(xiàn)象稱為膨脹 混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)體積減小的現(xiàn)象稱為收縮,(1)混凝土的收縮與膨脹 收縮混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí)，體積減小的現(xiàn)象，易造成混凝土表面開裂。 膨脹混凝土在水中或處于飽和濕度情況下結(jié)硬時(shí)體積增大的現(xiàn)象。 一般情況下混凝土的收縮值比膨脹值大很多，所以分析研究收縮和膨脹的現(xiàn)象以收縮為主。 收縮的特點(diǎn)：由收縮試驗(yàn)結(jié)果如圖1-30可以看出：混凝土的收縮是隨時(shí)間而增長(zhǎng)的變形，結(jié)硬初期收縮較快1個(gè)月大約可完成1/

9、2的收縮，3個(gè)月后增長(zhǎng)緩慢，一般2年后趨于穩(wěn)定，最終收縮應(yīng)變大約為(25)10-4，一般取收縮應(yīng)變值為：310-4。,引起收縮的主要原因：干燥失水是引起收縮的重要因素。使用環(huán)境的溫度越高、濕度超低，收縮越大.蒸汽養(yǎng)護(hù)的收縮值要小于常溫養(yǎng)護(hù)的收縮值，這是因?yàn)楦邷馗邷乜杉涌焖饔脺p少混凝士的自由水分加速了凝結(jié)與硬化的時(shí)間。 通過試驗(yàn)還表明，水泥用量越多、水灰比越大，收縮越大；骨料的級(jí)配好、彈性模量大，收縮越小；構(gòu)件的體積與表面積比值大時(shí)，收縮小。,對(duì)于養(yǎng)護(hù)不好的混凝土構(gòu)件，表面在受荷前可能產(chǎn)生收縮裂縫。需要說明，混凝土的收縮對(duì)處于完全自由狀態(tài)的構(gòu)件只會(huì)引起構(gòu)件的縮短而不開裂。對(duì)于周邊有約束而不能自由變形的構(gòu)件， 收縮會(huì)引起構(gòu)件內(nèi)混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚至?xí)辛芽p產(chǎn)生。 在不受約束的混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋和混凝土由于粘接力的作用，相互之間變形是協(xié)調(diào)的?；炷辆哂惺湛s的性質(zhì)。而鋼筋并沒有這種性質(zhì)，鋼筋的存在限制了混凝土的自由收縮 使混凝土受拉、鋼筋受壓，如果截面的配筋率較高時(shí)會(huì)導(dǎo)致混凝土開裂。,(2)混凝土的溫度變形 當(dāng)溫度變化時(shí)，混凝土的體積同樣也有熱脹冷縮的性質(zhì)。 當(dāng)溫度變形受到外界的約束而不能自由發(fā)生時(shí)，將在構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生溫度應(yīng)力。 在大體積混凝土中 ，由于混凝土表面較內(nèi)部的收縮