文档介绍：第二章混凝土结构材料的物理
力学性能
混凝土的物理力学性能

通常把混凝土的结构分为三种类型:
:也即水泥石结构,包括水泥凝胶、晶体骨架、未水化完的水泥颗粒和凝胶孔组成。
:即混凝土中的水泥砂浆结构。
:即砂浆和粗骨料两组分体系。
注意:;
,微裂缝的扩展对混凝土的力学性能有着极为重要的影响。

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。
混凝土的强度等级是用抗压强度来划分的
(1)单向受力状态下混凝土的强度
1)立方体抗压强度:边长为150mm的混凝土立方体试件,在标准条件下(温度为20±3℃,湿度≥90%)养护28天,用标准试验方法(~,两端不涂润滑剂)测得的具有95%保证率的抗压强度,用符号C表示。
《规范》根据强度范围,从C15~C80共划分为14个强度等级,级差为5N/mm2。
2)轴心抗压强度
按标准方法制作的150mm×l50mm× 300mm的棱柱体试件,在温度为20土3℃和相对湿度为90%以上的条件下养护28d,用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。对于同一混凝土,棱柱体抗压强度小于立方体抗压强度。
考虑到实际结构构件制作、养护和受力情况,实际构件强度与试件强度之间存在差异,《规范》基于安全取偏低值,规定轴心抗压强度标准值和立方体抗压强度标准值的换算关系为:
式中: k1为棱柱体强度与立方体强度之比,,,其间按线性插值。k2为高强混凝土的脆性折减系数,,,中间按直线规律变化取值。。
fcu,k立方体强度标准值即为混凝土强度等级fcu。
3)轴心抗拉强度
混凝土的轴心抗拉强度可以采用直接轴心受拉的试验方法来测定,但由于试验比较困难,目前国内外主要采用圆柱体或立方体的劈裂试验来间接测试混凝土的轴心抗拉强度。
劈拉试验
F
a
F
拉
压
压
《混凝土结构设计规范》规定轴心抗拉强度标准值与立方体抗压强度标准值的换算关系为:
混凝土轴心抗拉强度与立方体抗压强度的关系
在平面应力状态下,当两方向应力均为压应力时,抗压强度相互提高,最大可增加27%,而当一方向为压应力,另一方向为拉应力时,强度相互降低。
当压应力不太高时,其存在可提高混凝土的抗剪强度,拉应力的存在会降低混凝土的抗剪强度。剪应力的存在降低混凝土的抗压和抗拉强度。
侧向压应力的存在可提高混凝土的抗压强度,关系为:

式中——被约束混凝土的轴心抗压强度;
——非约束混凝土的轴心抗压强度;
——侧向约束压应力。
侧向压应力的存在还可提高混凝土的延性。
(3)复合受力状态下混凝土的强度

◆双轴应力状态
实际结构中,混凝土很少处于单向受力状态。更多的是处于双向或三向受力状态。
双向受压强度大于单向受压强度, ~,约(~ )fc。双轴受压状态下混凝土的应力-应变关系与单轴受压曲线相似,但峰值应变均超过单轴受压时的峰值应变。
在一轴受压一轴受拉状态下,任意应力比情况下均不超过其相应单轴强度。并且抗压强度或抗拉强度均随另一方向拉应力或压应力的增加而减小。
◆双轴应力状态
实际结构中,混凝土很少处于单向受力状态。更多的是处于双向或三向受力状态。