2022年混凝土结构原理混凝土的强度 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第 2 章 混凝土的基本力学性能 2.1 抗压强度 一、试验方法1试件外形与试件尺寸 采纳不同试件的缘由：（1） 考虑尺寸效应的影响（2） 考虑承压板下部摩擦约束的影响（3） 考虑工程中应用的便利性 混凝土抗压试验试件外形北美、日本、欧洲中国中国中国中国圆柱体立方体立方体立方体棱柱体尺寸6 12150 150100 100200 200150 150（mm）（150 300）150 100 200 300强度符号cffcu,fcu, 150fcu, 100fcu,200cf2减摩措施（1） 考虑减摩的必要性 承压板与试件端部的摩擦力使得混凝土试

2、块端部处于（不匀称）三向受压状 态,圣维南效应范畴外的混凝土处于单向受压状态,所测抗压强度与混凝土的实际抗压强度之间没有对应关系,只能反应相对抗压强度大小；（2） 常见减摩措施 不减摩,对于测定混凝土的强度等级（强度相对值）,不需实行减摩措 施；垫层减摩,要求,常用材料有铝、黄油、二硫化钼 E 垫层 E 混凝土试件（MoS2）油膏、异丁橡胶、聚四氟乙烯（Teflon）等1 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 刷形加载板柔性加载板 3加载方向 由于新拌混凝土骨料的沉陷和水泥砂浆的泌水性质,平行浇注方向混凝土的

3、抗 压强度高于垂直于浇注方向的抗压强度,所以要求加载方向垂直于浇注方向；4加载速度 加载速度（应变速率）对混凝土抗压强度影响很大,中国规范规定加载速度 为： 0.30.5N/mm 2 s 二、影响混凝土抗压强度的因素 1组成材料的品质（1） 水泥品种 一般来讲,硅酸盐水泥混凝土强度高于掺加其他矿物料水泥混凝土强度；但高强水泥可能带来后期较大的收缩；（2） 粗骨料品种 弹性模量和抗压强度高的粗骨料,其混凝土强度亦高；（3） 粗骨料外形 砾石混凝土的强度较碎石混凝土抗压强度低（4） 粗骨料尺寸 水灰比相同的情形下,粒径越大,抗压强度越低 水泥用量相同的情形下,水泥用量较低时,粒径越大,抗压强度越

4、高；水泥用量较高时,粒径越大,抗压强度越低；2组成材料的配比（1） 水灰比 一般情形下,混凝土强度与水灰比成反比直线降低关系,水灰比越 高,硬化混凝土内部孔隙越多,抗压强度越低；理论上存在最优水灰比,当水灰比过低时,反而会由于工作度不好而振捣不密实,导致抗压强度下降；（2） 空气含量 随着空气含量的增加,混凝土抗压强度呈直线下降关系；空气含量高,可能会有利于混凝土的抗冻性能；（3） 水泥用量 一般情形下,水泥用量越多,混凝土抗压强度越高,但不是线性增 长关系；当水泥用量高于肯定量后,混凝土抗压强度提高幅度有限；水泥用量过高会导致混凝土收缩和徐变的增长,对后期性能不利；3施工方法（1） 振捣方法

5、 机械振捣的混凝土比人工振捣混凝土抗压强度高；（2） 养护条件 养护温度对混凝土的长期强度影响不大；但养护温度高,前期抗压强度高；养护温度低于 低；0 度会导致混凝土前期受冻,后期强度降养护湿度对混凝土强度有很大影响；环境湿度低,会导致混凝土表 面失水,表面混凝土强度降低；2 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4混凝土的龄期随着水泥的不断水化,龄期越长,混凝土强度越高；前期混凝土强度增长较快,后期强度增长较慢,直至缓慢增长；混凝土强度随龄期增长的规律大致按对数规律增长； Abrams: f t A lg

6、t BACI: f c t tf c 28 , a 0 . 7 4 . 0 , b 0 . 67 1 0.a bt中国：f 28 f 7 n f 7 , 强度单位： kg/cm 2, n 8 11 一般硅酸盐水泥 ,n 5 8 早强硅酸盐水泥 换算成国际单位： 1 kg/cm 20.098 N/mm 2,1 N/mm 210.20 kg/cm 2f 28 f 7 n f 7 , f 28 f 7 0 . 313 n f 7 , 强度单位： N/mm 20 . 098 .0 098 .0 098一般湿养一般混凝土相对强度（CEB-FIP）混凝土龄期（天）3 7 28 90 360 一般硅酸盐水泥

7、 0.40 0.65 1.00 1.20 1.35 快硬早强硅酸盐水泥 0.55 0.75 1.00 1.15 1.20 一般认为, 28 天龄期既满意一般施工安全性要求,又具备肯定的安5试验方法全性,通常都用 28 天抗压强度作为划分确定混凝土强度等级的依据；（1） 试件外形 试验说明,圆柱体、立方体和棱柱体试件的抗压强度稍有差别,缘由在于 约束的匀称性和影响范畴不同；（2） 试件尺寸 试件尺寸对于混凝土强度的影响成为尺寸效应 一般情形下尺寸越大,所测强度越低 尺寸效应的缘由在于支座和加载件约束的影响,尺寸越大,圣维南 影响越小,强度越低；Neville 争论结论：ffcu,h0 .560.

8、 697Vdh 1 英寸cu, 150152.4hd,h为试件最小尺寸和高度,V 为试件体积,长度单位为英寸25.4mm ；中国和 CEB-FIP争论结论：3 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 不同尺寸立方体抗压强度转换值混凝土试件200 立方体100 圆柱体（ 6in 12in）C80 边长 /mm强度等级150 C20C40 C50 C60 C70 抗压强度相对值0.95 1.00 1.05 0.80 0.83 0.86 0.875 0.89 不同高厚比棱柱体抗压强度混凝土试件h试件边长b100mmh

9、试件边长b150mm/ b1h/ b2h/ b3/ b1h/ b2h/b3fcfcu1 0.87 0.84 1 0.82 0.81 （3） 加载方向 平行浇注方向加压的强度大于垂直浇注方向加压的强度；（4） 加载速率 加载速度越快,混凝土抗压强度越高 快速加载时,混凝土抗压强度的提高,缘由在于混凝土内部裂缝的 扩展与加压存在滞后；缓慢加载时,混凝土抗压强度的降低在于裂 缝扩展变形的徐变进展；加载速度很快（加载时间很短）,一般成为冲击作用,加载速度很 慢（加载时间很长）,一般成为长期作用 长期加载时,混凝土的抗压强度为一般短期荷载的 70,冲击荷载 下,混凝土抗压强度可以提高 10；快速加载时,

10、混凝土的弹性模型和极限应变均有不同程度的提高；高速加载下混凝土相对强度（陈肇元）加载时间 /ms 300 1.4 抗压强度5 1.27 抗拉强度10 1.46 100 1.14 10 1.24 100 1.21 150 1.28 强度提高系数不同加载速度下混凝土的相对抗压强度（B.Bresler）7 10加载速度 /0.07kg/cm 2/sec 0.1 1.0 10 2 103 104 105 106 10抗压强度相对值0.85 0.90 0.95 0.98 1.10 1.16 1.30 1.42 1.70 三、不同强度指标的关系 1棱柱体抗压强度与立方体抗压强度 中国规范组试验值 棱柱体抗

11、压强度与立方体抗压强度的比值与混凝土抗压强度有关,混凝土 强度越高,比值越大；fc 0 .700 . 92 fcu中国规范组fc0 . 84fcu1 . 62中国规范组简化公式4 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - fc0 . 80fcu德国 Graf fc0 . 85fcufcu172前苏联 fc130fcufcu1453fcu中国规范建议公式fcu50时,fc0 . 76fcu,fcufcu50fcu50时,fc0 . 76fcu0 . 002许锦峰fcu50时,fc0 .76fcu；fcu50时,fc

12、0 .83fcu2园柱体抗压强度与立方体抗压强度LHermit：fcf.0 760 2.ln0 . 051fcufcuCEB-FIP1978 ：c 0.830.85 fcu3棱柱体抗压强度与圆柱体抗压强度 四、争论与工程设计取值 混凝土强度等级： 95保证概率的分位值研 究 取 值 ： 50 保 证 概 率 的 平 均 值 , 变 异 系 数0.20,f c0 .761C1 .645工程设计：fc0 . 67fcu5 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.2 抗拉强度一、试验方法1轴心受拉（1） 试件棱柱

13、体预埋钢筋受拉哑铃形沾胶受拉（2） 抗拉强度ftN A2劈裂受拉（1） 试件150 mm 150 mm 300mm,圆柱体试件 150mm 300mm 立方体试件 150 mm 150 mm 150mm,100 mm 100 mm 100mm （2）劈拉强度 圆柱体水平拉应力t2NDL6 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 竖向压应力c2N1y111DDLDy立方体试件2N水平拉应力ta23弯曲受拉（1） 试件 棱柱体试件 150 mm 150 mm （ 550600）mm,三分点加载（2） 弯曲强度（抗折

14、强度）弯曲拉应力：fMP2l 2 63PlWbhbh2二、影响因素 1混凝土强度等级（抗压强度）（1） 抗压强度越高,混凝土的抗拉强度越高（2） 抗拉强度随抗压强度的增长为非比例关系,抗压强度越高,相对抗 拉强度越低 2试验方法（1） 不同的试验方法得到不同的抗拉强度值；（2） 抗折试验中,混凝土为有梯度受拉,抗拉强度最高；轴心受拉为均 匀受拉强度次之；劈裂试验,混凝土为拉压组合,劈裂强度最低（国内外试验结果结论不一样,一般分析为试验方法的差异所 致）；（3） 试件尺寸越大,抗拉强度越低（大试件轴心受拉强度为小试件的 5064,）；中国试验结果：ft,4500 . 50.064,平均值 0.5

15、7 ft, 100fts, 1000 . 95.1 19,平均值 1.12fts, 150三、不同抗拉强度及其比较 1轴心抗拉强度（1） 中国的争论结论ft0.26f2 cu3（抗拉试件 100 mm 100 mm 500mm）（2） CEB-FIP MC90 的结论ft1 . 4fc10232劈拉强度 （请转换为 SI 单位）（1） 中国的争论结论 立方体劈拉试验7 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 劈拉强度与试件尺寸（ 70mm,100mm）的关系不明显 劈拉强度ft,s0 . 32f.0765（单位

16、： kg/cm 2）cut,s34（单位： kg/cm 2）f0 . 35fcuft,s0 . 19f34（单位： N/mm2）cu（2） 国外争论结论（滕教材）ft,s.0 29fc0.643抗折强度 （请转换为 SI 单位）单位转换关系：1 lb/in 2=0.006895MPa,1kg/cm 2=0.098MPa （1）M.Fintel 争论结果ff 810 fc（单位：磅 /平方英寸）（2）ACI 结论ff 7 .512 fc（单位：磅 /平方英寸）（3）CEB 结论ff9 5.fc（单位：磅 /平方英寸）（4）简化公式ff0 . 15fcu15（f cu170290kgcm2单位：k

17、g2 cm）4不同强度的比较 （画出曲线）（1） 轴心抗拉强度与抗压强度比ft.0 26f23.0 342f13cufc0 . 76fcucu（2） 轴心抗拉强度与劈拉强度比 国内结论fts.0 26f231 . 368f112cuft,.0 19f34cucu国外结论ft1 . 4fc10.231 .04fc.003（推导）ft,s0 . 29fc064ft0 9.（CEB-FIP MC90）ft,s（3） 抗折强度与轴心抗拉强度比8 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 截面塑性系数的概念截面弹性抗弯强度

18、：MeftWMpff截面塑性抗弯强度：MpffW截面塑性系数（截面抗击矩塑性影响系数）：Meft截面塑性系数统计值 中国大连工学院结论：1.2710（单位 cm）8.3 节）hh21.2701000（单位 mm）hh2进一步争论见素混凝土开裂弯矩（9 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.3 抗剪强度一、试验方法混凝土抗剪强度试验方法与一般结论试验方法争论者剪应力公式2应力分布特点pp试验结论fc矩形短梁直接剪切Morsch P（1）水平正应力较小；0 5.fcft（2）顶部竖向压应力很大；0 . 170

19、 . 25A（ 3）剪应力分布严峻不匀称,上部大、下部1 5.2 . 5ft小；单剪面 Z 形试件Mottock H. V（1） 水平正应力较小,近乎匀称受拉；pp0 . 12fc（2） 竖向压应力较大,中间小、两端大；A（3） 剪应力分布接近匀称pft（1） 正应力都很小,约为剪应力的12缺口梁四点受力Iosipescu N. V25；A（2） 缺口处剪应力分布匀称；0 . 8fcft（3） 应力集中打算了试验进度Bresler B. 2 T薄壁圆筒受扭壁厚很薄时为抱负、匀称、纯剪应力状态tDd二轴拉 / 压Guo 1（1） 抱负、匀称、纯剪应力状态pft（2） 试验复杂等高变宽度梁四点受力Guo 1 .2V防止了缺口梁四点受力方案的应力集中问题A10 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 二、混凝土抗剪强度p.038f0.571.,fp.1131 . 04（C20C50）cup1. 514fcu0ftt11 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 11 页