【正文】 第二章 混凝土結(jié)構(gòu)材料的物理力學(xué)性能 混凝土的物理力學(xué)性能 鋼筋的物理力學(xué)性能 混凝土與鋼筋的粘接 混凝土的物理力學(xué)性能 通常把混凝土的結(jié)構(gòu)分為三種類型： Ａ .微觀結(jié)構(gòu)：也即水泥石結(jié)構(gòu)，包括水泥凝膠、晶體 骨架、未化完的水泥顆粒和凝膠孔。 Ｂ .亞微觀結(jié)構(gòu)：即混凝土中的水泥砂漿結(jié)構(gòu)。 Ｃ .宏觀結(jié)構(gòu)：即砂漿和粗骨料兩組分體系。 注意： 強(qiáng)度是影響混凝土強(qiáng)度的重要因素； ，微裂縫的擴(kuò)展對(duì)混凝土的 力學(xué)性能有著極為重要的影響。 單軸應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土強(qiáng)度 混凝土結(jié)構(gòu)中，主要是利用它的抗壓強(qiáng)度。因此抗壓強(qiáng)度是混凝土力學(xué)性能中最主要和最基本的指標(biāo)。 混凝土的強(qiáng)度等級(jí)是用抗壓強(qiáng)度來劃分的 (1)立方體抗壓強(qiáng)度 fcu (N/mm2) ： 采用標(biāo)準(zhǔn)試塊（規(guī)范規(guī)定邊長(zhǎng)為 150mm的混凝土立方體），在標(biāo)準(zhǔn)條件下 (溫度為 20℃ 177。 2℃ ，相對(duì)濕度在 95%以上 )養(yǎng)護(hù) 28天，按規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法 (中心加載，平均速度為 ～ ，試件上下表面不涂潤(rùn)滑劑 )測(cè)得的抗壓強(qiáng)度稱為混凝土立方體抗壓強(qiáng)度 。 立方體抗壓強(qiáng)度 fcu 承壓板 試塊 摩擦力 不涂潤(rùn)滑劑 涂潤(rùn)滑劑 強(qiáng)度高于 我國(guó)規(guī)范的方法：不涂潤(rùn)滑劑 ?壓力 ?試件 ?裂縫發(fā)展 ?擴(kuò)張 ?整個(gè)體系解體，喪失承載力 ?另影響強(qiáng)度的因素還有：齡期、加載速率、試塊尺寸等 標(biāo)準(zhǔn)試塊： 150 150 150 非標(biāo)準(zhǔn)試塊： 100 100 100 換算系數(shù) 200 200 200 換算系數(shù) 套箍作用 ?我國(guó)規(guī)范混凝土的強(qiáng)度等級(jí) 從 C15~C80共劃分為 14個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，級(jí)差為 5N/mm2。 ?C15， C20， C25， C30， C35， C40， C45， C50， C55，C60， C65， C70， C75， C80 (2)混凝土強(qiáng)度等級(jí) 混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定。立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值系指按標(biāo)準(zhǔn)方法制作、養(yǎng)護(hù)的邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件，在 28d或設(shè)計(jì)規(guī)定齡期以標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的具有 95％保證率的抗壓強(qiáng)度值。 fcu,k(N/mm2) fcu,k=30N/mm2 高強(qiáng)混凝土 (3)混凝土選用 素混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C15； 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20；采用強(qiáng)度等級(jí) 400MPa及以上的鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于 C25。 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于 C40，且不應(yīng)低于 C30。 承受重復(fù)荷載的鋼筋混凝土構(gòu)件，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于 C30。 注意：受壓構(gòu)件可高些，受彎構(gòu)件不宜太高。 棱柱體抗壓強(qiáng)度 標(biāo)準(zhǔn)試塊： 150 150 300 非標(biāo)準(zhǔn)試塊： 100 100 300 換算系數(shù) 200 200 400 換算系數(shù) ?對(duì)國(guó)外（美國(guó)、日本、歐洲混凝土協(xié)會(huì)等）采用的圓柱體試件（ d=6in, h=12in），有 fc’= (C60以下 ) 圓柱體抗壓強(qiáng)度 ?棱柱體抗壓強(qiáng)度小于立方體抗壓強(qiáng)度。套箍作用，尺寸效應(yīng) 接近直線關(guān)系 ?軸心抗壓強(qiáng)度由棱柱體試件測(cè)得的抗壓強(qiáng)度確定。 ?按標(biāo)準(zhǔn)方法制作的 150mm l50mm 300mm的棱柱體試件。 ?考慮到實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作、養(yǎng)護(hù)和受力情況，實(shí)際構(gòu)件強(qiáng)度與試件強(qiáng)度之間存在差異， 《 規(guī)范 》 基于安全取偏低值，規(guī)定軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的換算關(guān)系為： kcuccck fααf , ???脆性折減系數(shù) 強(qiáng)度比 ckf 式中： 為棱柱體強(qiáng)度與立方體強(qiáng)度之比，對(duì)不大于 C50級(jí)的混凝土取 ，對(duì) C80取 ，其間按線性插值。 為高強(qiáng)混凝土的脆性折減系數(shù)，對(duì) C40及以下取，對(duì) C80取 ，中間按直線規(guī)律變化取值。 考慮實(shí)際構(gòu)件與試件混凝土強(qiáng)度之間的差異而取用的折減系數(shù)。 kcuccck fααf , ???1cα2cα 混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度可以采用直接軸心受拉的試驗(yàn)方法來測(cè)定，但由于試驗(yàn)比較困難，目前國(guó)內(nèi)外主要采用圓柱體或立方體的劈裂試驗(yàn)來間接測(cè)試混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度。 劈拉試驗(yàn) F d F 拉 壓 壓 dlFfst ?? ?2,鋼筋 鋼筋??拉 壓+????? ? 《 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 規(guī)定軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的換算關(guān)系為： ? ? 0 . 4 50 . 5 5,20 .8 8 0 .3 9 5 1 1 .6 4 5tk c u kff ??? ? ? ? ?混凝土軸心抗拉強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度的關(guān)系 結(jié)果： 軸心抗拉強(qiáng)度只有立方體抗壓強(qiáng)度的 1/17～ 1/8；混凝土強(qiáng)度等級(jí)越高比值越小。一般認(rèn)為 1/10。 不是直線關(guān)系 ◆ 雙軸應(yīng)力狀態(tài) 實(shí)際結(jié)構(gòu)中，混凝土很少處于單向受力狀態(tài)。更多的是處于雙向或三向受力狀態(tài)。 在平面應(yīng)力狀態(tài)下，當(dāng)兩方向應(yīng)力均為壓應(yīng)力時(shí)，抗壓強(qiáng)度相互提高，最大可增加27％，而當(dāng)一方向?yàn)閴簯?yīng)力，另一方向?yàn)槔瓚?yīng)力時(shí)，強(qiáng)度相互降低，雙向受拉影響不大。 壓 拉－壓 拉 拉－壓 構(gòu)件受剪或受扭時(shí)常遇到剪應(yīng)力 ? 和正應(yīng)力 ? 共同作用下的復(fù)合受力情況。 混凝土的抗剪強(qiáng)度：隨拉應(yīng)力增大而減小 隨壓應(yīng)力增大而增大 當(dāng)壓應(yīng)力在 ，抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大， 壓應(yīng)力繼續(xù)增大，則由于內(nèi)裂縫發(fā)展明顯，抗剪強(qiáng)度將隨壓應(yīng)力的增大而減小。 ◆ 三軸應(yīng)力狀態(tài) 三軸應(yīng)力狀態(tài)有多種組合，三向受壓試驗(yàn)一般采用圓柱體在等側(cè)壓條件進(jìn)行。 側(cè)向壓應(yīng)力的存在還可提高混凝土的延性。 由試驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)公式為 : 式中 —— 被約束混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度； —— 非約束混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度； —— 側(cè)向約束壓應(yīng)力。 ccf?cf?lflccc fff )~(39。39。 ??實(shí)際工程遇到較多的螺旋箍筋柱和鋼管混凝土柱中的混凝土為三向受壓狀態(tài)。 被動(dòng)約束 混凝土的變形 混凝土的變形可分為兩類： （ 1）荷載作用下的受力變形，如單調(diào)短期加載的