土木工程材料土木工程材料 (16).pdf

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1、第第6章章 混凝土混凝土 6.7 普通普通混凝土混凝土硬化硬化后后的的性能性能强度强度 混凝土的受压变形分为以下四个阶段，各阶段的特征如下：阶段：荷载到达“比例极限”以前、界面裂缝无明显变化，荷载与变形比较接近直线关系。II阶段：荷载超过“比例极限”以后，界面裂缝的数量、长度和宽度都不断增大，界面借摩阻力继续承担荷载，但尚无明显的砂浆裂缝。此时，变形增大的速度超过荷载增大的速度，荷载与变形之间不再为线性关系。III 阶段：荷载超过“临界荷载”以后，界面裂缝继续发展，开始出现砂浆裂缝，并将邻近的界面裂缝连接起来成为连续裂缝。此时，变形增大的速度进一步加快，荷载一变形曲线明显地弯向变形轴方向。IV

2、 阶段：荷载超过极限荷载以后，连续裂缝急速发展，此时，混凝土的承载能力下降，荷载减小而变形迅速增大，以至完全破坏，荷载一变形曲线逐渐下降而最后结束。混凝土立方体抗压强度是衡量混凝土力学性能和评定混凝土施工质量的重要指标。混凝土立方体抗压强度是指按标准方法制作的，标准尺寸为 150mm 的立方体试件，在标准养护条件下（温度 20 2 C，相对湿度为 95%以上的标准养护室），养护到 28d 龄期，以标准试验方法测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度。在混凝土强度质量控制中，除了需考虑所生产的混凝土强度质量的稳定性之外，还必须考虑符合设计要求的强度等级的合格率，此即强度保证率。它是指在混凝土强

3、度总体中，不小于设计要求的强度等级标准值的概率。以边长为 150mm 的立方体标准试件，在标准条件的潮湿空气中养护 28 天，用标准试验方法测得的某混凝土的抗压强度总体中，具有 95%保证率的抗压强度称为立方体抗压强度标准值。按立方体抗压强度标准值将普通混凝土进行划分，采用符号“C”+立方体抗压强度标准值表示，分为 14 个强度等级。混凝土强度等级是混凝土结构设计时强度计算取值、混凝土施工质量控制和工程验收的依据。举例而言，强度等级为C30 的混凝土是指立方体抗压强度标准值介于 3035MPa 的混凝土。混凝土的破坏一般出现在集料与水泥石之间的界面上，而混凝土中集料与水泥石界面过渡区的性能，与

4、水泥的性能、集料的性质有关，也与施工质量、养护条件及龄期有关。因为混凝土的强度主要取决于水泥石的强度及其与集料间的黏结强度，而这两者又取决于水泥的强度等级和水胶比的大小。在相同配合比、成型工艺、养护条件的情况下，水泥强度等级越高，配制的混凝土强度越高。在水泥品种、水泥强度等级不变时，混凝土在振动密实的条件下，水灰胶越小，强度越高，反之亦然。虽然水泥水化的理论需水量约为水泥质量的 23%，但为使混,凝土拌和物获得必要的流动性，通常要加入较多的水，多余的水残留在混凝土内形成水泡或水道，随着混凝土硬化而蒸发成为孔隙，使混凝土的强度下降。但若水胶比过小，拌和物过于干硬，很难将混凝土浇筑和振捣密实，也会

5、使混凝土强度下降。大量试验结果表明，在原材料一定的情况下，混凝土 28d 龄期抗压强度与胶水比之间的关系呈直线，并受水泥实测强度的影响，符合下列经验公式。fcu-混凝土 28d 抗压强度实测值(MPa);fce-水泥 28d 抗压强度实测值(MPa);bcef-水泥强度等级;Kc 水泥强度的富余系数(1.01.13)A,B经验系数,取决于骨料种类（碎石 A=0.53 B=0.20；卵石 A=0.49 B=0.13）。除了上述三个主要因素以外，还有以下这些强度的影响因素。集料本身的强度一般大于水泥石的强度，对混凝土强度的直接影响很小。但集料中有害杂质含量较多、级配不良均不利于混凝土强度的提高。在

6、相同水灰比和坍落度下，混凝土强度随集胶比的增大而提高。对于普通混凝土而言，集料粒径对混凝土强度的直接影响很小。但在高强度混凝土中，由于尺寸效应，混凝土强度随粒径的增大而减小。集料表面粗糙，则与水泥石黏结力较大，但混凝土拌和时候需水量大，混凝土流动性下降。试验证明，水灰比小于 0.4 时，用碎石配制的混凝土比用卵石配制的混凝土强度高 3040%，但随着水灰比增大，两者的差异逐渐减小。混凝土的强度极大地受所处的环境条件影响。混凝土中水泥的水化作用受养护温度的影响极大，养护温度越高，初期的水化作用越快，早期强度也大。温度降低，则水泥水化减慢，早期强度将明显降低。当环境温度低于混凝土中水的冰点时，混凝

7、土就会产生冻结。一旦冻结，水泥就不发生水化作用。混凝土在连续不断地湿润养护下，其强度随着龄期的增长而增长。如果混凝土于燥，水泥的水化作用马上就会停滞。已经硬化的混凝土，在干燥状态下的强度高于潮湿状态下的强度。由于混凝土的强度受温度和湿度影响很大，在工程中，要特别注意对混凝土进行养护。许多混凝土质量事故都是由于养护不当所造成。混凝土的强度随时间而增长。在适宜的环境条件下，混凝土强度增长过程往往延续几年，对应于水泥水化的长期过程。在潮湿环境中强度发展往往延续时间更长。在工程实际中，强度与龄期的关系是很重要的，例如希望尽早知道混凝土能否达到设计强度等级，估计混凝土达到某一强度所需要养护的天数，确定混

8、凝土能否进行拆模、构件起吊、预应力放张等工艺操作等。通常用 28d 强度作为混凝土的强度值，其它龄期的强度或性能也通常与 28d 强度联系起来。实践表明，由中等强度等级的普通水泥配制的混凝土，在标准养护条件下，其强度发展大致与龄期的常用对数成正比。nffnlg28lg28 nf第 n 天混凝土强度；28f第 28 天混凝土强度。试验机上下压板的光滑情况影响测定的强度大小。试件受压时，竖向被压缩、横向要扩张，由于混凝土与压力机垫板的弹性模量与横向变形系数的差异，压力机压板的横向变形明显小于混凝土的试件横向变形，压板通过接触面上的摩擦力对混凝土试块的横向变形产生约束作用，就好像在的上下端加了一个“

9、箍”，故称为“环箍效应”，此效应提高试件的抗压强度；当混凝土达到极限应力时，在竖向压力和横向水平摩擦力的共同作用下，首先沿斜向面破坏，然后四周脱落，试件两个对顶的“角锥体”破坏面。如果压板上有润滑剂，则使压板与试件的摩擦力大大减小，横向变形几乎不受约束，时间沿着与力的作用方向平行地产生几条裂缝而被破坏，此方法测得的强度会较低。有环箍效应时试件受压 无环箍效应时试件受压 可以采取以下措施提高混凝土强度。掺加减水剂，可以降低水灰比，提高强度；采用早强剂可提高早期强度。采用高标号水泥，可以提高界面粘结，配制高强度混凝土。快硬早强类水泥可提高早期强度。采用机械搅拌和振捣，可比人工拌合更均匀，比人工插捣更密实。在机械搅拌和振捣下，混凝土更容易达到“液化”，可以在更低的水灰比下达到成型密实，因而可以提高强度。采用蒸汽养护或蒸压养护，可以提高混凝土的强度。