混凝土基本力学性能(梁兴文)1
第2章 混凝土结构材料的物理力学性能(1).
§2.1 混凝土的物理力学性能§2.1 混凝土的物理力学性能§2.3 混凝土与钢筋的粘结§2.3 混凝土与钢筋的粘结§2.2 钢筋的物理力学性能§2.2 钢筋的物理力学性能第2章材料性能2.1.1第2章材料性能1混凝土的抗压强度2.1.1(1混凝土的立方体抗压强度f cu,k 和强度等级(1混凝土的立方体抗压强度f cu,k 和强度等级立方体抗压强度f cu,k :边长150mm 立方体标准试件,在标准条件下(20±3℃,≥90%湿度养护28天,用标准试验方法(加载速度0.3~0.8N/mm 2/sec ,两端不涂润滑剂测得的具有95%保证率的抗压强度标准值,用符号f cu,k 表示,位:N/mm 2或MPa 。
混凝土结构中,主要是利用它的抗压强度。
因此抗压强度是混凝土力学性能中最主要和最基本的指标。
强度是指结构材料所能承受的某种极限应力。
混凝土强度等级混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的。
尺寸效应、加载速度摩擦力的影响影响因素:美国、日本、加拿大等国家,采用圆柱体(直径150mm划分强度等级,符号记为标准立方体抗压强度的换算关系为轴心抗压强度(标准值:采用棱柱体试件测定所测得的具有保证率的抗压强度,用符号f ck 表示,它比较接近实际构件中混凝土的受压情况。
棱柱体试件高宽比一般为h /b =3~4,我国通常取150mm ×150mm ×450mm 的棱柱体试件(标准试件,也有用100×100×300试件。
(2混凝土的轴心抗压强度(棱柱体抗压强度(2混凝土的轴心抗压强度(棱柱体抗压强度立方抗压与轴心抗压强度的关系2混凝土的轴心抗拉强度由于轴心受拉试验对中困难,也常常采用立方体或圆柱体劈拉试验测定混凝土的抗拉强度f tk与混凝土强度标准值《规范》规定材料强度的标准值立方体强度标准值2.1.1第2章材料性能强度种类轴心抗压强度轴心抗拉强度§2.1第2章材料性能实际结构中,混凝土很少处于单向受力状态。
超高性能混凝土轴心受拉力学性能试验研究
超高性能混凝土轴心受拉力学性能试验研究胡翱翔;梁兴文;于婧;史庆轩;李林【摘要】为了研究钢纤维掺量对超高性能混凝土(UHPC)轴心受拉力学性能的影响,设计、制作了纤维掺量为0％～5％的6组8字型单轴受拉试件,标准养护28 d后进行单轴拉伸试验,得到了不同纤维掺量UHPC单轴受拉应力应变全曲线;分析了钢纤维掺量对UHPC抗拉强度、峰值应变以及受拉韧性的影响.试验结果表明:在不影响UHPC工作性能的前提下,纤维掺量可达到5％,其抗拉强度为8.50 MPa,对应的应变为1619με;随着钢纤维掺量的增加,UHPC的抗拉强度、峰值应变、抗压强度以及受拉韧性均逐渐提高.最后依据试验数据建立了UHPC单轴受拉本构方程.试验结果可为UHPC材料的工程应用提供参考.【期刊名称】《湖南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(045)009【总页数】8页(P30-37)【关键词】单轴拉伸试验;超高性能混凝土;纤维掺量;抗拉强度;本构方程【作者】胡翱翔;梁兴文;于婧;史庆轩;李林【作者单位】西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安 710055;西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安 710055;西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055;西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安 710055;陕西建研结构工程股份有限公司,陕西西安 710082【正文语种】中文【中图分类】TU502.6超高性能混凝土(UHPC)具有强度高、延性好以及耗能能力强等特点，是目前国内外研究较多的土木工程材料之一.UHPC是在水泥砂浆基体中加入纤维，改善混凝土的抗拉强度、延性和耗能能力.如活性粉末混凝土[1-8](RPC)、工程化的水泥基复合材料[9-10](ECC)等，但是这种材料的抗拉强度仍然不高，仅为其抗压强度的1/20～1/25[6]左右.为了进一步提高UHPC的抗拉强度、延性以及耗能能力，学者们提出了不同的解决方案，如采用混杂纤维，充分发挥不同纤维之间的组合作用，提高UHPC的抗拉强度和延性.混杂纤维包括两种方式：一种是钢纤维和有机纤维组合[11]，这种方式可以提高UHPC抗拉强度和延性，但是抗压强度较低；另一种是采用不同尺度钢纤维组合[12]，这种方式同样可以提高UHPC的抗拉强度、延性以及耗能能力，但是大尺度钢纤维搅拌时容易结团，影响UHPC的工作性能，所以纤维掺量一般较低，提高作用有限.另外一种方案是采用大掺量短细钢纤维，这种方法不仅可以提高UHPC抗拉强度、延性以及耗能能力，同时不影响UHPC的工作性能.相关研究[13]表明：纤维掺量较大时可以提高钢筋与混凝土之间的黏结性能.关于这种大掺量短细钢纤维UHPC，国外已有相关的研究和应用.1988年Bache[13]发明了密实增强复合材料(CRC)，它是由水泥砂浆基体加上短细钢纤维组成，钢纤维的体积掺量通常在6%左右，长度不超过6 mm，直径≤0.2mm.CRC材料的开裂强度高，短纤维在混凝土受拉过程中可以有效地限制微观裂缝的产生和开展，延迟混凝土开裂；CRC强度高(高温养护条件下强度超过150 MPa)、硅灰和纤维掺量大的特性，极大地提高了CRC材料的黏结强度[14]，故将CRC材料运用于结构中时，可以减小保护层厚度和钢筋间距，保护层厚度通常取10～15 mm[14-15]；CRC材料构件能够配置大量的钢筋以改善结构的延性.CRC可应用于桥梁结构构件、装配式构件之间的连接材料，可制作预制楼梯、预制阳台，以及抗冲击、抗爆等结构[14, 16] .但是国内外关于CRC材料的受拉力学性能鲜有报道.关于混凝土轴心受拉试验，国内外并没有统一的标准试件，轴心受拉试件形状主要有8字型、薄板型、切口或不切口的棱柱体或圆柱体试件等， Wille等[17]详细列出了国内外轴心受拉试验采用的试件形状及其试件尺寸，并且根据混凝土轴心受拉性能的不同，文中给出了建议的试件形状.本文依据Wille等的建议将试件形状定为8字型.国内对UHPC的单轴受拉力学性能研究相对较少，杨志慧[5]和原海燕[6]自行设计8字型试件，采用加大试件端头两端提拉的方法研究了钢纤维体积掺量从0增加至2%时，对RPC的单轴受拉力学性能的影响，试验测得RPC受拉应力-应变全曲线并建立了RPC单轴受拉本构方程.李莉[4]采用在RPC中插入钢筋的方法研究了一组钢纤维掺量为2%的RPC单轴受拉力学性能等.罗百福[7]通过单轴拉伸试验研究了RPC在不同温度下的单轴受拉力学性能，建立了RPC抗拉强度与温度的关系.本文拟研究单掺短细钢纤维UHPC的轴心受拉力学性能.通过单轴拉伸试验，研究钢纤维掺量对 UHPC抗拉强度、峰值应变和受拉韧性的影响，建立UHPC抗拉强度与立方体抗压强度之间的关系，并根据试验结果建立UHPC单轴受拉本构方程.1 试验概况1.1 试件设计由于UHPC材料的单轴拉伸试验没有相关规范，试件尺寸也没有统一的标准，本文在参考国内相关文献后，自行设计“8”字型试件及夹具，采用加大端头两端提拉的方法，对不同纤维掺量UHPC材料的轴拉力学性能进行试验，试件正面尺寸如图1所示，试件厚度为130 mm.关于试件尺寸对试验结果的影响， Nguyen等[18]研究了量测长度、截面面积、试件体积和厚度对UHPC轴心受拉力学性能试验结果的影响，试验结果表明：峰值应变、耗能等对尺寸效应比较敏感，但是尺寸效应对抗拉强度影响不大.本文所用UHPC与Nguyen等类似，尺寸效应的影响是相似的.图1 试块尺寸Fig.1 Measurement of the specimen1.2 配合比及试件制作根据前期UHPC材料性能试验结果，综合考虑其抗压强度和工作性能两项指标，确定的配合比(质量比)为：水泥∶水∶硅灰∶石英砂∶减水剂=1.00∶0.23∶0.26∶1.26∶0.03，钢纤维体积掺量为0%～5%，对应的编号为1～6，共6组试验.试验所用钢纤维长度为7 mm，等效长径比为39，表面镀黄铜的圆柱形直钢纤维，纤维抗拉强度为2 850 MPa.每组制作3个8字型受拉试件，并预留3个100 mm×100 mm×100 mm立方体受压试块.UHPC搅拌完成之后先进行坍落度试验，检验UHPC的工作性能；随后装进预先刷好脱模剂的试模中，并在振动台上振捣2 min，振动频率为50 Hz.试件成型时为水平浇筑，为模拟实际结构中钢纤维的随机取向状态，浇筑时完全按照实际施工流程进行，未对纤维取向进行专门研究.试块制作完成之后用湿布覆盖UHPC表面，室温养护36 h之后脱模.随后放进标准养护室(温度20±5 ℃，相对湿度≥95%)养护至28 d龄期取出，放置室内自然养护直至试验.1.3 试验加载装置及加载过程试验在100 kN微机控制电子万能试验机(CMT 5105)上进行.本文根据试件形状自主设计了夹具，夹具应保证几何对中，防止偏心.夹具上、下两端采用销钉与试验机相连，夹头与连接杆之间采用铰接方式连接.试验时先将上、下夹具安装就位，然后将试件放进夹具夹头之间，保证试件处于中心位置，防止加载过程中试件产生偏心；同时在试件前、后面各安装一个电子引伸计测量试件的竖向变形，取两个引伸计的平均值计算试件的竖向变形以减小可能产生的偏心影响.试验全程采用位移控制加载，加载速率为0.05 mm/min.加载装置如图2所示.图2 单轴拉伸试验加载装置Fig.2 Apparatus for the uniaxial tensile test为了反映试验过程中偏心的影响，分别用试件前后两个电子引伸计读数作应力-应变曲线，峰值荷载前试件的应力-应变曲线如图3所示.从图3中可知：试件刚开始加载阶段两个引伸计读数几乎一样，说明试件偏心很小；在试件开裂之后两者读数差值变大，但仍较小，说明这种试验方法可以使试件基本处于轴心受拉状态.με图3 峰值前两个引伸计应力-应变曲线Fig.3 Pre-peak stress-strain curvesfor two extensions1.4 试验破坏过程根据纤维掺量的不同，试件破坏过程分为3种情况：不掺纤维、纤维掺量为1%以及纤维掺量大于1%．下面分别就这3种情况说明试验破坏过程.纤维掺量为0%时，试件开始受力后，应力-应变曲线近似呈线性增长；达到峰值荷载时，承载力突然下降到零，并伴随“砰”的一声巨响，试件从变截面处断裂成上、下两截，加载过程结束.试验机仅记录到应力-应变曲线的上升段，试件呈现明显的脆性破坏特性.纤维掺量为1%时，在峰值荷载之前和不掺纤维的UHPC现象类似，应力-应变曲线近似呈线性增长；超过峰值荷载后，承载力突然下降至峰值荷载的40%～50%，并保持这个承载力不变，同时试件表面开始出现一条宏观裂缝，裂缝宽度约1 mm；随着加载过程的继续，纤维不断被拔出，并发出“哧哧”的声音，试件裂缝两侧在钢纤维的桥接作用下，荷载稳定在峰值承载力的40%～50%，一直到裂缝即将贯穿整个截面；最后由于试件变形过大，停止加载.试件在刚过峰值荷载时呈现脆性破坏趋势，但是随着加载的继续，纤维逐渐发挥作用，试件承载能力保持稳定，峰值荷载过后试件呈明显的韧性破坏特征.纤维掺量为2%～5%的试件受力和变形破坏过程较为相似，均呈现明显的韧性破坏特征，这里仅以纤维掺量为2%的试件为例进行说明.纤维掺量为2%时，在峰值荷载之前，应力-应变曲线近似呈线性增长，试件变形较小；峰值荷载之后，试件表面开始出现宏观裂缝，由于裂缝截面处纤维的桥接作用使试件承载力没有迅速下降；随着钢纤维逐渐被拔出，并发出“哧哧”的声音，试件承载力缓慢下降，但是试件变形增长较快，直至试件承载力下降至峰值荷载的30%左右或者裂缝即将贯穿整个截面时停止加载，试件呈明显的韧性破坏特征.各组试件最后的破坏状态如图4所示.从图4中裂缝的形状来看，不掺纤维以及纤维掺量较小时，试件破坏时，裂缝截面基本呈一条平整的直线；随着纤维掺量的增加裂缝逐渐变成折线状，这也从侧面反映出纤维掺量的增加极大地改善了UHPC 的受拉韧性.图4 试件最后破坏形态Fig.4 Failure mode of the uniaxial tensile test1.5 试验结果表1列出了各组试验实测的坍落度值、抗拉强度平均值、峰值拉应变平均值以及抗压强度平均值.从表1中可以看出：1)随着纤维掺量的增加，抗拉强度和峰值应变都明显提高．即纤维掺量从0%增加到5%时，抗拉强度和峰值应变分别增加79%和1 090%，纤维对抗拉强度、延性的增强效果显著.2)随着纤维掺量的增加，UHPC坍落度值逐渐降低．即纤维掺量从0%增加到5%，坍落度值仅降低18%，表明这种UHPC可以在不影响工作性能的前提下实现纤维大掺量.3)随着纤维掺量的增加，UHPC抗压强度逐渐提高，纤维掺量从0%增加到5%，抗压强度提高了31%.表1 单轴拉伸试验试验结果Tab．1 Results of the uniaxial tensile test编号纤维掺量/%坍落度/mm抗拉强度/MPa峰值应变/με抗压强度/MPa102754.484.864.954.76136100.18212705.285.255.595.37188113.6232 2635.875.735.215.60235115.51432556.286.516.306.37356122.49542477.63—7.457.54500127.3365225—8.448.578.501 619131.272 试验结果分析2.1 纤维掺量对抗拉强度影响分析根据上述试验结果，在纤维掺量-抗拉强度坐标系中绘制数据点，如图5(a)所示.由图5可见，UHPC的抗拉强度与纤维掺量之间近似呈线性关系，故采用线性关系模拟二者之间的关系.根据本文以及国内外文献[5-7]、[11]中的35组数据(文献[5-7]、[11]中钢纤维的长径比分别为：55、65、59和60)进行统计回归分析，可得抗拉强度与纤维掺量之间的关系式为：ftu=ft0(1+4.746×(1)式中：ftu为UHPC抗拉强度(MPa)；ft0为不掺纤维UHPC抗拉强度(MPa)；lf、df分别为钢纤维长度和直径；Vf为钢纤维体积掺量.拟合曲线如图5(a)所示，式(1)的计算值与试验值对比如图5(b)所示，计算值与试验值之比的平均值为0.90，变异系数为0.22.纤维体积掺量/%(a)试验值试验值/MPa(b)计算值与试验值对比图5 抗拉强度与纤维掺量之间的关系Fig.5 Relationship of the uniaxial tensile strength versus fiber content采用式(1)对本文6组试验分别计算抗拉强度，并与试验值进行对比，见表2．计算值与试验值之比的平均值为1.02，变异系数为0.05.由表2可见按照式(1)的计算结果与本文试验结果较为接近.表2 抗拉强度计算值与试验值比较Tab．2 Comparison of calculation results and test results编号试验值/MPa计算值/MPa计算值/试验值14.764.761.0025.375.441.0135.606.121.0946.376.801.0757.547.470.9968.50 8.150.962.2 峰值应变与抗拉强度的关系根据上述试验结果，在抗拉强度-峰值应变坐标系中绘制数据点，如图6(a)所示.由图6可见，UHPC的峰值应变与抗拉强度之间近似呈幂函数关系，故采用幂函数关系模拟二者之间的关系.根据本文试验数据进行统计回归分析，可得峰值应变与抗拉强度的关系式如下：εtp=(3.01×(2)式中：εtp表示峰值应变；ftu表示抗拉强度(MPa).拟合曲线如图6(a)所示，式(2)计算值与试验值对比如图6(b)所示.峰值应变计算值与试验值之比的平均值为1.00，变异系数为0.28.抗拉强度/MPa(a)试验值试验值ε/10-6 (b)计算值与试验值对比图6 峰值应变与抗拉强度之间的关系Fig.6 Relationship between the peak tensile strain and tensile strength2.3 各组试件的受拉韧性图7所示为各组试验的平均应力-应变曲线(应变值固定，取每组3个试件应力平均值得到).从曲线中可以看出：随着纤维掺量的增加，UHPC抗拉强度逐渐增加，应力-应变曲线下包围的面积逐渐增大，表明UHPC抗拉韧性增大，试件由脆性破坏转化为韧性破坏.高丹盈等[19]建议韧性的大小可以从应力-应变曲线达到最大荷载以前的面积反映，或者从达到某一规定的挠度值以前的面积求得，这个挠度值取决于使用中允许的开裂程度.《混凝土结构设计规范》[20]中规定，在正常使用极限状态下，一般受弯构件的裂缝宽度限值为0.2 mm.本次试验量测标距为80 mm，对应应变为0.25×10-2，本文以此为依据计算各组试件平均应力-应变曲线下包围的面积，分析纤维掺量对UHPC受拉韧性的影响，计算结果如图8所示.ε/%图7 各组试验平均应力-应变曲线Fig.7 Average curves of the uniaxialtensile test纤维掺量/%图8 各组试验韧性分析Fig.8 Toughness analysis of the uniaxial tensile test从图8中可以看出：随着纤维掺量的增加，应力-应变曲线下包围的面积逐渐增大，即试件的受拉韧性逐渐增大.其中纤维掺量为0%时试验没有得到曲线下降段，所以计算面积与实际面积相比较小；纤维掺量从1%逐渐增加到5%，曲线包围面积的增长率分别为134%、14%、20%和14%.3 单轴受拉本构模型本文采用在峰值点连续的两个方程分别描述受拉应力-应变曲线的上升段和下降段，以第5组试验为例分析试件上升段和下降段曲线形状.图9为第5组试件归一化的平均应力-应变全曲线.试验上升段曲线向下凸，是因为试件和仪器之间的空隙，理论上试验曲线应是向上凸，所以本文采用如图所示的曲线形式进行模拟，图中粗实线为拟合曲线，细实线为试验曲线，在分析和比较之后，采用下列方程分别表示上升段和下降段：(3)式中：,εtp表示峰值应变；ftu表示抗拉强度.x(a)上升段曲线x(b)下降段曲线图9 第5组归一化平均应力-应变曲线Fig.9 Normalized average stress-strain curve of the 5th group3.1 升段方程系数的确定由式(3)的第1式，求导得:(4)上升段满足下列边界条件：1)曲线通过原点，即x=0时，y=0；2)曲线在原点的斜率等于初始弹性模量，即;3)曲线通过峰值点且有极大值，即x=1时，y=1，同时满足由上述4个边界条件求得：，B=A-1,式中：Ec、E0分别表示初始弹性模量和峰值点割线模量，根据试验数据得：.604所以上升段表达式为：(5)3.2 降段方程系数的确定由式(3)的第2式，求导得：(6)下降段方程自然满足如下边界条件：x=1时，y=1，x→∞时，y→0，→0考虑到与普通混凝土拉伸应力-应变曲线方程的协调问题，对于钢纤维混凝土，参数β参考过镇海[21]研究结果取1.7.参数α是与UHPC基体性能和钢纤维掺量相关的参数，由于没有UHPC材料相关的经验值可供参考，本文通过不同α取值下的曲线与试验平均应力-应变曲线对比确定.图10为α=0.025时拟合曲线与试验第1～6组归一化平均应力-应变曲线对比图，粗实线为拟合曲线，细实线为试验归一化的平均应力-应变曲线.第1组为素混凝土组，由于试验机刚度不足，未能测得应力-应变曲线的下降段；第2组纤维掺量为1%，由于试验机刚度不足以及试验加载速率较大，峰值过后荷载突然下降，没有测得下降段初始阶段；纤维掺量超过1%后可以测得完整的应力-应变曲线.从图中对比曲线可见，α=0.025时拟合曲线与试验曲线吻合程度较高.3.3 本构方程综上所述，UHPC单轴受拉本构关系如下：(7)x图10 各组本构曲线拟合Fig.10 Fitting curves of the constitutive curves4 结论1)单轴拉伸试验结果表明：在保证工作性能的前提下，UHPC纤维掺量可以达到5%，坍落度值为225 mm，随着钢纤维掺量的增加，UHPC的抗拉强度、峰值应变以及韧性都得到提高.2)依据相关试验数据建立了UHPC抗拉强度与纤维掺量、峰值应变与抗拉强度之间的关系，并分析了纤维掺量对受拉韧性的影响.3)根据试验结果采用分段函数的形式建立了UHPC单轴受拉本构关系.参考文献【相关文献】[1] 何峰，黄政宇. 200～300 MPa活性粉末混凝土(RPC)的配制技术研究[J]. 混凝土与水泥制品，2000(4)：3-7.HE F, HUANG Z Y. 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混凝土的力学性能测试
混凝土的力学性能测试混凝土的力学性能测试分析与应用混凝土作为一种重要的建筑材料，在现代社会建设中起着不可或缺的作用。
为了确保混凝土结构的安全性和可靠性，对混凝土的力学性能进行测试是至关重要的。
本文将探讨混凝土的力学性能测试方法及其在实际工程中的应用。
一、混凝土的力学性能测试方法混凝土的力学性能测试主要包括强度测试、抗裂性能测试和变形性能测试。
下面将分别介绍这三种测试方法。
1. 强度测试强度是评价混凝土品质的重要指标之一。
强度测试常用的方法有抗压强度测试和抗折强度测试。
抗压强度测试是通过对混凝土试块施加压力来测定其抗压强度。
测试时，从施工现场随机采集混凝土试块，根据标准尺寸制作成试块，然后在特定的试验设备中施加压力，测定试块的破坏荷载，进而计算出抗压强度。
抗折强度测试是通过对混凝土梁或板进行弯曲加载来测定其抗折强度。
测试时，制作一定尺寸的混凝土梁或板，然后在弯曲试验机上施加载荷，测定其破坏荷载，进而计算出抗折强度。
2. 抗裂性能测试混凝土在使用过程中容易出现开裂现象，因此抗裂性能测试对于评估混凝土结构的耐久性至关重要。
常用的抗裂性能测试方法有拉伸试验和弯曲试验。
拉伸试验是通过对混凝土试块施加拉力来测定其抗拉强度。
测试时，根据标准尺寸制作试块，在拉力试验机上施加拉力，测定试块的破坏荷载，进而计算出抗拉强度。
弯曲试验是通过对混凝土梁或板进行弯曲加载来测定其抗裂性能。
测试时，根据标准尺寸制作混凝土梁或板，在弯曲试验机上施加加载，观察裂缝的形成和扩展情况，评估混凝土的抗裂性能。
3. 变形性能测试混凝土在受到外力作用下会发生变形，因此变形性能测试可以用于评估混凝土的变形能力。
常用的变形性能测试方法有收缩性能测试和徐变性能测试。
收缩性能测试是通过测量混凝土在硬化过程中的收缩量来评估其收缩性能。
测试时，制作标准尺寸的试块，通过测量试块的长度变化来计算收缩量。
徐变性能测试是通过施加恒定应力后，测量混凝土的应变随时间的变化，评估其徐变性能。
混凝土基本性能 ppt课件
30s～21s
V2
20s～11s
V3
10s～5s
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混凝土施工时坍落度的选择
混凝土拌合物坍落度的选择，应根据施 工条件、构件截面尺寸、配筋情况、施工方法 等来确定。 见下表。
结构种类
基础或地面等的垫层，无配筋的大体 积结构（挡土墙、基础等）或配筋稀 疏的结构
板、梁和大型及中型截面的柱子等
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二、维勃稠度法
适用范围
• 粗骨料最大粒径不大于 40mm；
• 坍落度小于10mm，维勃 稠度在5s～30s之间的干 硬性混凝土。
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维勃稠度试验示意图
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混凝土拌合物按流动性的分类
按《混凝土质量控制标准》（GB50164）的规定，塑性混凝 土、干硬性混凝土分别按坍落度 、维勃稠度分为四级。见下表。
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(一)、骨料最大粒径(Dmax)
1.定义: 粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大立径
2.最大粒级径的大小表示骨料的粗细程度,粗骨 料粒径增大时,骨料的总表面积件小,因而可使 水泥浆用量减小,这不仅能节约水泥,而且有助 于提高混凝土的密实度,件小发热量及混凝土 的收缩,因此在条件允许的情况下,当配置中等 强度等级以下的混凝土时,应尽量采用最大粒 径大粗骨料.
（广义上：流动性是固、液体混合物，即分散系统 中克服内阻力而产生变形的性能，其大小取决于 固、液相的比例）。
流动性的大小，反映混凝土拌和物的稀稠，直接影 响着浇捣施工的难易和混凝土的质量。
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(三).保 水 性
保水性——是指混凝土拌和物具有一定的保持内部 水份的能力，在施工过程中不致产生严重的泌水 现象.
混凝土的材料力学性能分析
混凝土的材料力学性能分析混凝土是建筑工程中最常用的材料之一，其特性在很大程度上决定了建筑物的结构和安全性。
混凝土的材料力学性能分析是研究混凝土在力学上的特性和行为，以便更好地设计和建造建筑结构。
本文将详细介绍混凝土的材料力学性能分析原理。
一、混凝土的组成和特性混凝土是由水泥、水、骨料和掺合料混合而成的材料。
其中，水泥是混凝土的胶凝材料，主要起到粘结作用；水是混凝土中的溶剂，用于调节混凝土的流动性；骨料是混凝土的骨架材料，主要承受混凝土的压缩力和剪切力；掺合料是混凝土中的辅助材料，主要用于改善混凝土的性能。
混凝土具有许多特性，包括强度、韧性、耐久性和可塑性等。
其中，强度是混凝土最重要的特性之一，通常通过抗压强度和抗拉强度来衡量。
韧性是混凝土的抗裂性能，可以通过延性指标来评价。
耐久性是混凝土的抗氧化和抗渗性能，主要与混凝土的化学成分和孔隙结构有关。
可塑性是混凝土的流动性能，可以通过工作性、流动度和坍落度等指标来评价。
二、混凝土的力学性能分析原理混凝土的力学性能分析主要包括强度分析、变形分析和破坏分析三个方面。
1. 强度分析混凝土的强度是指混凝土承受外力时的抵抗能力。
强度分析是混凝土力学性能分析中最基本的部分。
混凝土的强度分析涉及到混凝土的抗压强度、抗拉强度、剪切强度和抗弯强度等多个方面。
抗压强度是混凝土在受到垂直于其表面的力时的抗力能力，是评价混凝土强度的最主要指标。
抗压强度的大小受多种因素影响，包括混凝土的配合比、骨料种类和水泥品种等因素。
抗拉强度是混凝土在受到垂直于其表面的拉力时的抗裂能力，通常比抗压强度低一个数量级。
剪切强度是混凝土在受到平行于其表面的剪切力时的抗力能力，通常比抗压强度低一个数量级。
抗弯强度是混凝土在受到弯曲力时的抗力能力，通常比抗压强度低一个数量级。
2. 变形分析混凝土在受力时会发生变形，变形分析是混凝土力学性能分析的另一个重要部分。
混凝土的变形包括拉伸变形、压缩变形和剪切变形等多个方面。
第1章钢筋和混凝土的力学性能
第1章 钢筋和混凝土的力学性能、判断题1 •混凝土立方体试块的尺寸越大，强度越高。
（ ） 2•混凝土在三向压力作用下的强度可以提高。
（） 3•普通热轧钢筋受压时的屈服强度与受拉时基本相同。
（ ）4 •钢筋经冷拉后，强度和塑性均可提高。
（ ）5 •冷拉钢筋不宜用作受压钢筋。
（ ）6. C20 表示 f cu =20N/mm 。
（）7•混凝土受压破坏是由于内部微裂缝扩展的结果。
（） &混凝土抗拉强度随着混凝土强度等级提高而增大。
（）9•混凝土在剪应力和法向应力双向作用下，抗剪强度随拉应力的增大而增大。
（ ）10.混凝土受拉时的弹性模量与受压时相同。
（ ）11.线性徐变是指压应力较小时， 徐变与应力成正比，而非线性徐变是指混凝土应力较大时, 徐变增长与应力不成正比。
（）12•混凝土强度等级愈高，胶结力也愈大（ ） 13•混凝土收缩、徐变与时间有关，且互相影响。
二、单选题1. 混凝土若处于三向应力作用下，当（ A. 横向受拉，纵向受压，可提高抗压强度； 度；C.三向受压会降低抗压强度； 2 •混凝土的弹性模量是指（ ）。
A.原点弹性模量；B.切线模量；C 3.混凝土强度等级由 150mm 立方体抗压试验,A.平均值 J fcu ；B. %u - 1.645匚；C. %u - 2~ ；D."⑹一二； 4•规范规定的受拉钢筋锚固长度 l a 为（ ）。
A •随混凝土强度等级的提高而增大；C .随混凝土等级提咼而减少，随钢筋等级提咼而增大； 减小； 5•属于有明显屈服点的钢筋有（）。
（ ））。
B.横向受压，纵向受拉，可提高抗压强D.三向受压能提高抗压强度；.割线模量；D.变形模量； 按（）确定。
B •随钢筋等级提高而降低；D •随混凝土及钢筋等级提高而 D .钢绞线。
A •冷拉钢筋；B •钢丝；C.热处理钢筋;A •屈服台阶越短，伸长率也越短，塑性越差; 越好；9.混凝土强度等级是由（ ）确定的。
第1章力学性能
第1章钢筋混凝土材料的主要力学性能1．1 混凝土1．1．1混凝土强度混凝土的强度是混凝土受力性能的一个基本标志。
在工程中根据荷载和构件受力条件的不同, 混凝土的强度分为立方体抗压强度、轴心抗压强度、轴心抗拉强度。
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立方体试件的强度比较稳定，所以我国把立方体强度值作为混凝土强度的基本指标，并把立方体抗压强度作为评定混凝土强度等级的标准。
我国国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》（GBJ81-85）规定以边长为150mm的立方体为标准试件，标准立方体试件在（20士3）℃的温度和相对湿度90％以上的潮湿空气中养护28d，试块表面不涂润滑剂,全截面受力,加荷速度为0.3～0.8 N／mm2.s,试块压坏测得的抗压强度作为混凝土的立方体抗压强度，单位为 N／mm2。
《混凝土结构设计规范》规定混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定，用符号ƒcu,k表示。
即用上述标准试验方法测得的具有95％保证率的立方体抗压强度作为混凝土的强度等级。
《混凝土设计规范》规定的混凝土强度等级有C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80，共14个等级。
例如，C30表示立方体抗压强度标准值为 30N／mm2。
其中，C50～C80属高强度混凝土范畴。
《混凝土设计规范》规定，钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15；当采用 HRB335级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于 C20；当采用 HRB400和RRB400级钢筋以及承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不得低于C20。
预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C30；当采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。
试验方法对混凝土的立方体抗压强度有较大影响。
试件在试验机上单向受压时，竖向缩短，横向扩张，由于混凝土与压力机垫板弹性模量与横向变形系数不同，压力机垫板的横向变形明显小于混凝土的横向变形，所以垫板通过接触面上的摩擦力约束混凝土试块的横向变形，就象在试件上下端各加了一个套箍，致使混凝土破坏时形成两个对顶的角锥形破坏面，抗压强度比没有约束的情况要高。
混凝土有哪些性质
混凝土有哪些性质正文：混凝土是一种由水泥、骨料、粗骨料和水等原料按一定比例混合而成的人工石材。
混凝土具有以下几种性质：1. 力学性能混凝土的力学性能是指其在外力作用下的抗压、抗拉、抗弯、抗剪等性能。
具体有以下几个方面：(1) 抗压强度：混凝土在受到垂直于其表面的压力时的抵抗能力。
(2) 抗拉强度：混凝土在受到拉力时的抵抗能力。
(3) 抗弯强度：混凝土在受到弯曲力矩时的抵抗能力。
(4) 抗剪强度：混凝土在受到剪切力时的抵抗能力。
(5) 抗冻融性：混凝土在冻融循环作用下的性能稳定性。
2. 物理性能混凝土的物理性能包括密度、吸水性、干缩性等。
(1) 密度：混凝土的质量与体积的比值。
(2) 吸水性：混凝土对水的吸收能力。
(3) 干缩性：混凝土在干燥过程中发生的收缩现象。
3. 耐久性能混凝土的耐久性能是指其在不同环境条件下的长期使用性能。
具体有以下几个方面：(1) 抗化学侵蚀：混凝土对酸碱、氯离子等腐蚀物的抵抗能力。
(2) 抗渗透性：混凝土对水和气体的渗透能力。
(3) 抗碳化性：混凝土对二氧化碳的抵抗能力。
(4) 抗裂性：混凝土在受到荷载作用时的裂缝抵抗能力。
附件：本文档涉及的附件包括：1. 混凝土配合比表格2. 混凝土试验报告法律名词及注释：1. 混凝土：指由水泥、骨料、粗骨料和助凝剂等组成的人工石材。
2. 抗冻融性：指混凝土在冻融循环作用下的性能稳定性。
3. 干缩性：指混凝土在干燥过程中发生的收缩现象。
4. 抗化学侵蚀：指混凝土对酸碱、氯离子等腐蚀物的抵抗能力。
5. 抗渗透性：指混凝土对水和气体的渗透能力。
6. 抗碳化性：指混凝土对二氧化碳的抵抗能力。
7. 抗裂性：指混凝土在受到荷载作用时的裂缝抵抗能力。
正文：混凝土是一种由水泥、骨料、粗骨料和水等原料按一定比例混合而成的人工石材。
混凝土具有以下几种性质：1. 力学性能1.1 抗压强度混凝土在受到垂直于其表面的压力时的抵抗能力。
可根据不同的强度等级进行分类。
混凝土力学性能PPT课件
（1）(集料）骨料 分为细骨料、粗骨料
细骨料：天然砂和人工砂，颗粒粒径 9.5mm 粗骨料：卵石或碎石。粒径1.18~150mm 之间。常
用粗骨料最大粒径是19~25mm （2）水泥浆： 胶凝材料——水泥、化学外加剂、
辅助胶凝材料如粉煤硅灰、石膏等 水 残留的空第1气页/共或48有页 意引入的气泡组成。
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1 混凝土力学性能
水泥种类对混凝土强度增长影响很大，但对后期强度影响不大 （2）温度
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1 混凝土力学性能
（3）蒸汽养护 ① 可使砼早期强度增长快，但后期硬化却很小。因此，相同配合 比时，蒸汽养护的砼试块的后期强度比正常硬化试块后期强度低 10%。 ② 构件在高蒸汽压力下养护很快就硬化，并可提高后期强度。 （4）再捣实 在第一次捣实后大约15~45min,用外部振捣器再捣实可明显提高 砼强度。
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五、抗剪强度—纯剪下强度及变形
1、试验方法 （1）矩形短梁直剪
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（2）z型单剪面试件 See“ Shear transfer in reinforced concrete"
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基本力学性能
1.3.1试验方法
在棱柱体抗压试验时，若应用普通液压式材料试验机加载，可毫无困难 地获得应力应变曲线的上升段．但试件在达到最大承载力后急速破裂，量测 不到有效的下降段曲线。 要获得稳定的应力-应变全曲线，主要是曲线的下降段，必须控制混凝土试件 缓慢地变形和破坏。有两类试验方法：
1.1.3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ力破坏的一般机理
由于混凝土材料组成的复杂性，混凝土在不同的应力状态 下发生的破坏过程和形态差别显著。混凝土在结构中主要用作 受压材料，最简单的单轴受压状态下的破坏过程最有代表性。
混凝土微裂缝的扩展及破坏，可分作3个阶段：
粘 结 裂 缝 σ=0 σ=0.85σmax 用X光观测的混凝土单轴受压的裂缝过程 σ=0.65σmax σmax
孔隙、微裂缝等原因造成。 由于水泥石中的氢氧化钙存在，混凝土偏碱性。
PH值：
由于水泥凝胶体的硬化过程需要若干年才能完成，所 以，混凝土的强度、变形也会在较长时间内发生变化，
强度逐渐增长，变形逐渐加大。
由于混凝土材料的非均匀微构造、局部缺陷和离散性较大 而极难获得精确的计算结果。因此，主要讨论混凝土结构的 宏观力学反应，即混凝土结构在一定尺度范围内的平均值。 宏观结构中混凝土的两个基本构成部分，即粗骨料和水泥砂 浆的随机分布，以及两者的物理和力学性能的差异是其非匀 质、不等向性质的根本原因。
从结构工程的观点出发，将一定尺度，（例如≥70mm或3～4倍 粗骨料粒径）的混凝土体积作为单元，看成是连续的、匀质的 和等向的材料，取其平均的强度、变形值和宏观的破坏形态等 作为研究的标准，可以有相对稳定的力学性能．并且用同样尺 度的标准试件测定各项性能指标，经过总结、统计和分析后建 立的破坏（强度）准则和本构关系，在实际工程中应用，一般 情况下其具有足够的准确性。