文档介绍：混凝土的强度
Strength of
Concrete
第二节混凝土的强度
区混凝土强度的形成
区混凝土硬化结构的特点
区混凝土的破坏理论
区混凝土的受力变形及破坏过程;
ⅵ混凝土的抗压强度;
区混凝土的抗拉强度;
区影响混凝土强度的因素;
区提高混凝土强度和促进混凝土强度发展的措施。
混凝土强度的形成
混凝土的强度归根结底来源于水泥石
水泥水化物质生成后,将不是一粒一粒地
离开水泥颗粒母体向着液体游动,而是立
即互相交织粘结起来,成为立体网结构,
这种具有强度而仍有变形能力的网构状的
物质,以固体键在交接点上联结,这才形
成了赋予水泥浆强度的基本单元一凝胶
在一部分交接点上固体与固体直接
紧密接触,其间范德华力是如此巨大,
可与化学键相比。但是一旦接触脱开,
即不再能够重新接续。这种相互作用
可以称为固体键,交接点可以称为固
接点。在另一部分交接点上,可能存
在着微薄的液体中介层,范德华力通
过液体作用,受力时可能发生某种缓
慢的滑移。这一部分交接点可以称为
非固接点。
凝胶可看作是一种交接点没有充分
焊接牢固的空间钢构架。在荷载作用
下,杆件(凝胶纤细微粒)产生足以
支持荷载的应力,只发生一定的变形,
而构架的破坏则归因于交接点的失效。
对交接点施加拉力,可以使它失效
(断开),反之,如果施加压力,则
不论大小如何,都不能造成破坏。
在水化凝胶体对强度产生根本影响的
同时,不要忽略一个重要因素,这就
是颗粒的密实填充,填满空间对于形
成高强度一样很重要。
混凝土硬化结构的特点
硬化混凝土是一种多相(气、液、
固三相兼而有之)、多孔的复合材料,
具有高度不均匀性和复杂的内部结构。
混凝土的微观结构与硬化水泥浆
基相及单一骨料相微观结构的最大差
别在于第三相一水泥石-骨料界面过渡
区。过渡区的微观与系统中水泥石或
水泥砂浆(骨料)的结构有着明显的
区别。
混凝土的非均一复杂特点体现于以下三个
方面:
(1)过渡区是围绕骨料(特别是大骨料)周
围的一层薄壳,厚度一般为10-15μm,通常
比混凝土另两个主要相薄弱。
(2)三相中任一相本身,本质上都是多相的
非均一复杂结构。例如在任何一相中都含有不
同类型和不同数量的固体相、孔和微裂缝。
(3)混凝土中的水泥石和过渡区这两个相是
不稳定的,即它们的结构随时间、环境温度和
湿度的变化而变化。
过渡区的强度
过渡区的强度比水泥石本体要低,是三相
中最薄弱的环节,原因有三:
(1)在水化的早期由于过渡区的水灰比大,
所以它的孔体积与孔径均比水泥石或砂浆基体
大,这种情况只有在长龄期才会有所改善。
(2)过渡区内的氢氧化钙结晶体大,因此表
面积减少,相应的范德华引力也变弱,且取向
生长,有利于裂缝形成
(3)过渡区裂缝的存在
混凝土的破坏理论
对于理想材料而言,强度大约应该是
弹性模量的十分之一。混凝土的弹性模量
大约在几万兆帕,混凝土如果是理想结构,
强度应该是几千兆帕,而实际上只有几十
帕。这是为什么呢? Griffith理论得到
广泛认可。混凝土中存在许多微裂缝,在
受到外力作用时,会产生应力在微裂缝尖
端集中现象。随着荷载的增大,微裂缝尖
端材料的局部拉应力可能增长到某种水平
以至于变形能的减小恒大于表面能的增加
此时裂缝即成为能够不断扩展的不稳定裂
缝,导致材料的破坏。