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重要内容
尺寸稳定性
包括弹塑性、徐变、体积变形等。
强度
包括抗压、抗拉和握裹强度等。
(一) 混凝土的尺寸稳定性 Dimensional Stability of Concrete
硬化混凝土的变形来自两方面：环境原因(温、湿度变化)和外加荷载原因，因此有：
荷载作用下的变形
弹性变形
非弹性变形
非荷载作用下的变形
收缩变形
膨胀变形
复合作用下的变形
徐变
三问：
多种变形的特征是什么(What)？
这些变形是怎样产生的(How)？
影响这些变形的原因有那些(Which)？
引深思考：怎样减小或消除这些变形的负面影响
1、荷载作用下的变形
单轴受压时的应力－应变行为
混凝土的弹性模量
混凝土弹性模量与构成关系
混凝土弹性模量的重要影响原因；
弹性模量与抗压强度的关系；
(1) 单轴受压时的应力－应变行为
在压应力作用下，骨料是弹性体，水泥石也是弹性体，但由骨料与水泥石构成的混凝土是一种弹塑性体。
特点：混凝土在压应力作用下，既产生弹性变形，也产生塑性变形。
在较低应力(＜极限应力fcp的30%)下，以弹性变形为主；
在较高应力(＞ fcp的30%)下，产生弹塑性变形，应力水平越高，塑性变形量越大；
混凝土强度越低，塑性变形越大。
骨 料
混凝土
水泥石
受压时，骨料、水泥石和混凝土的应力－应变曲线
混凝土受压的应力－应变全曲线
混凝土受压的应力－应变全曲线
重复荷载作用下的应力-应变曲线
塑
弹
问题？
为何骨料和水泥石是弹性体，而两者构成的混凝土是弹塑性体？
原因：
混凝土是一种多物相、多孔性的复合材料，其主体是颗粒堆聚体，存在界面过渡区，且过渡区有原生微裂缝。受力下，界面裂缝的扩展、颗粒间的滑移、孔隙中水的迁移等原因导致产生塑性变形。
混凝土单轴受压下的－曲线可以分为4个阶段：
在极限应力fcp的30%如下，界面过渡区微裂缝是稳定的，因此， －曲线是线形的；
当应力＞ fcp的30%时，伴随应力增长，过渡区的裂缝长度、宽度和数量增长， /比值增长， －曲线偏离直线；假如应力＜ fcp的50%，过渡区的微裂缝稳定体系存在，基体水泥石不会产生微裂缝；
当应力＞ fcp的50~60%时，基体相中产生微裂缝，假如应力深入增长，基体相微裂缝扩展，增多，过渡区微裂缝失稳，导致－曲线弯向横轴
当应力＞ fcp的75~80%时，应变能释放速度达到在持久应力下裂缝自发扩展的水平，应变随应力增长很快，直至裂缝成为联络体系—破坏。
界面过渡区的微裂缝
过渡区裂缝扩展，但基体相没有裂缝
基体相中产生裂缝
裂缝成为连续体系－破坏
(2) 混凝土的弹性模量
弹性模量E：静力弹性模量与动荷载弹性模量
混凝土的应力－应变行为不完全遵照虎克定律， －曲线是非线性的，因此，混凝土的弹性模量不是一种恒定值。
为了工程设计，故常对应力~应变曲线的初始阶段作近似直线处理，有三种处理方式：
原点切线弹性模量 Eo = tan 1；
割线弹性模量 Eh = tan 2；
切线弹性模量 Et = tan 3。
原点切线
1
2
3
割线
切线
难以精确测量，应力水平很低，实用意义小。
我国现行原则指定以应力 =1/3 fcp时的加荷割线弹性模量定义为混凝土的弹性模量Eh——静力弹性模量。
只合用于切点处荷载变化很小的范围内，工程意义也不大
(3)影响混凝土弹性模量的原因
单相匀质材料的弹性模量和密度有直接关系；
混凝土是多物相复合材料，因此，其弹性模量取决于下列原因：
各物相的体积分数；
各物相的密度；
各物相的弹性模量
界面过渡区的特性
混凝土弹性模量影响原因
混凝土是多物相复合材料，因此，其弹性行为取决于各个相的弹性行为：
未水化的水泥颗粒
水化物凝胶
水
粗骨料
细骨料
混凝土的弹性模量取决于下列4个要素：
水泥石的弹性模量Ep；
骨料的弹性模量Ea；
骨料的体积含量(或水泥石的体积含量)Vg。
界面过渡区特性
水泥石
骨 料
基体相
分散相
混凝土弹性行为的复合模型
将混凝土简化为由水泥石和骨料构成的两相复合材料，因而，可建立如下复合材料模型，来预测混凝土的整体行为：
由于：c＝ a＝p，c1＝a Vg+ p (1－Vg)
根据虎克定律： ＝ E
得到： Ec＝EaVg+Ep(1－Vg) (1)
由于：c＝a＝p ， c 1＝ aVg+ p (1－Vg)
根据虎克定律： ＝ E
得到： (1/Ec)＝(Vg/Ea)+ [(1－Vg)/ Ep] (2)
该模型是由上下两层水泥石和中间第一种模型
构成，同理可得：
(1/Ec)＝[(1-Vg1/2)/Ea]+ Vg1/2/{EaVg+[Ep(1-Vg1/2)]} (3)