普通混凝土的强度

普通混凝土的强度一混凝土的主要强度二混凝土的破坏过程三影响混凝土强度的主要因素一混凝土的主要强度抗压强度抗拉强度抗弯强度黏结强度抗压强度定义：混凝土的抗压强度是指其标准试件在压力作用下直到破坏的单位面积所能承受的最大应力。常作为评定混凝土质量的指标，并作为确定强度等级的依据。1、立方体抗压强度（fcu）按照标准的制作方法制成边长为150mm的正立方体试件，在标准养护条件（温度20±3℃，相对湿度90%以上）下，养护至28d龄期，按照标准的测定方法测定其抗压强度值，称为“混凝土立方体试件抗压强度”（简称“立方抗压强度”以fcu表示），以MPa计。混凝土试模混凝土试模混凝土装模混凝土装模立方体试件立方体试件立方体试件受压立方体试件受压2、立方体抗压强度标准值（fcu，k）按照标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期，用标准试验测定的抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%（即具有95%保证率的抗压强度），以N/mm2即MPa计。当骨料最大粒径较大或较小时，允许采用非标准尺寸的试件，但应将其抗压强度换算乘以换算系数，换算成标准试件尺寸的抗压强度。（图51）3、强度等级混凝土强度等级是根据立方体抗压强度标准值来确定的。它的表示方法是用“C”和“立方体抗压强度标准值”两项内容表示，如：“C30”即表示混凝土立方体抗压强度标准值fcu，k=30MPa。我国现行规范（GBJ10—89）规定，普通混凝土按立方抗压强度标准值划分为：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等16个强度等级。用途：C7.5～C15：用于垫层、基础、地坪及受力不大的结构；C15～C25：用于普通砼结构的梁、板、柱、楼梯及屋架；C25～C30：用于大跨度结构、耐久性要求较高的结构、预制构件等；C30以上：用于预应力钢筋混凝土结构、吊车梁及特种构件等。4、轴心抗压强度（fcp）轴心抗压强度采用150mm×150mm×300mm的棱柱体作为标准试件，如有必要，也可采用非标准尺寸的棱柱体试件，但其高宽比（h/a）应在2～3的范围。在钢筋混凝土结构计算中，计算轴心受压构件时，都采用混凝土的轴心抗压强度fcp作为设计依据。fcp比同截面的fcu小，且h/a越大，fcp越小。在立方体抗压强度为10～55Mpa范围内时，fcp≈（0.70～0.80）fcu。抗拉强度劈裂试验测得劈裂抗拉强度。混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1/10～1/20，故在结构设计中，不考虑混凝土承受拉力，而是在混凝土中配以钢筋，由钢筋来承受拉力。但确定抗裂度时，须考虑抗拉强度，它是结构设计中确定混凝土抗裂度的主要指标。试验方法：劈裂法，测出强度为劈裂抗拉强度fts。劈裂抗拉强度等于0.637倍的抗压强度(P/A).混凝土的劈裂抗拉强度与混凝土标准立方体抗压强度之间的关系，可用经验公式表达如下：劈裂抗拉试验劈裂抗拉试验劈裂法测抗拉强度装置抗弯强度定义：混凝土材料在承受弯曲时，达到破坏前单位面积上的最大应力，称混凝土的抗弯强度，又称抗折强度。实验方法：三等分加荷法和中心点加荷法，中国主要采用前者。标准试块尺寸：150mm×150mm×600mm中国专用由于加荷点位于跨中1/3处，因此而得名！！！混凝土的抗弯强度约为抗压强度的10%~20%，约为劈裂抗拉强度的1.5~3.0倍。混凝土的抗弯强度可通过下式计算，如图三等分加荷所得的抗弯强度值约为中心点加荷实验值的0.75~0.8，而且实验值的偏差小。这是由于混凝土是不均匀的，三等分加荷时两个加荷点之间断面承受同样的最大弯矩，在最弱断面处发生破坏，中心点加荷则在中心弯矩最大处强制破坏。因而，三等分加荷的实验值较中心点加荷小。中心点加荷黏结强度来源于混凝土与钢筋之间的摩擦力、钢筋与水泥石之间的黏结力。影响因素：混凝土性质、钢筋的尺寸、变形钢筋的种类、钢筋在混凝土中德位置（水平钢筋或垂直钢筋）、加载类型（受拉钢筋或受压钢筋）以及干湿变化、温度变化等。试验方法见书53水泥黏结强度的第二段钢筋的黏结强度随混凝土抗压强度增加而提高。二混凝土的破坏过程在混凝土中分散存在着孔隙、水隙和微裂缝。通常把这些孔隙和微裂缝称为混凝土的结构缺陷。结构缺陷越多，混凝土的强度就越低。（1）混凝土的破坏过程是渐变过程，在压应力作用下，加荷初期混凝土的一些微裂缝会由于荷载作用而闭合。（2）在加荷初期，微裂缝的产生和扩展包对混凝土的破坏是局部性的，试件尚能承受荷载的增加。（3）在荷载作用下，混凝土的裂缝扩展会发生在如下几个地方：水泥石与骨料的界面上、水泥石或砂浆中、骨料颗粒内部。（4）通常普通混凝土的破坏与轻骨料混凝土有显著的不同：对于普通混凝土，骨料强度一般大于水泥石或砂浆强度，在荷载作用下，裂缝的扩展一般在水泥石或砂浆中进行而绕过骨料。三影响混凝土强度的主要因素水泥强度等级与水灰比骨料搅拌运输振捣养护龄期外加剂与矿物搀合物水泥强度等级与水灰比水泥是混凝土中的活性组成，在水灰比不变时，水泥强度等级愈高，则硬化水泥石的强度愈大，对骨料的胶结力就愈强，配制成的混凝土强度也就愈高。如常用的塑性混凝土，其水灰比均在0．4～0．8之间。当混凝土硬化后，多余的水分就残留在混凝土中或蒸发后形成气孔或通道，大大减小了混凝土抵抗荷载的有效断面，而且可能在孔隙周围引起应力集中。因此，在水泥强度等级相同的情况下，水灰比愈小，水泥石的强度愈高，与骨料粘结力愈大，混凝土强度也愈高。但是，如果水灰比过小，拌合物过于干稠，在一定的施工振捣条件下，混凝土不能被振捣密实，出现较多的蜂窝、孔洞，将导致混凝土强度严重下降。参见图３—１。图３—１混凝土强度与水灰比的关系a)强度与水灰比的关系b)强度与灰水比的关系骨料的影响当骨料级配良好、砂率适当时，由于组成了坚强密实的骨架，有利于混凝土强度的提高。如果混凝土骨料中有害杂质较多，品质低，级配不好时，会降低混凝土的强度。由于碎石表面粗糙有棱角，提高了骨料与水泥砂浆之间的机械啮合力和粘结力，所以在原材料、坍落度相同的条件下，用碎石拌制的混凝土比用卵石拌制的混凝土的强度要高。骨料的强度影响混凝土的强度。一般骨料强度越高，所配制的混凝土强度越高，这在低水灰比和配制高强度混凝土时，特别明显。骨料粒形以三维长度相等或相近的球形或立方体形为好，若含有较多扁平或细长的颗粒，会增加混凝土的孔隙率，扩大混凝土中骨料的表面积，增加混凝土的薄弱环节，导致混凝土强度下降。振捣密实对混凝土强度的影响振捣是配制混凝土的一个重要的工艺过程。振捣的目的是施加某种外力,抵消混凝土混合物的内聚力,强制各种材料互相贴近渗透,排除空气,使之形成均匀密实的混凝土构件或构筑物,以期达到最高的强度。养护所谓混凝土养护,就是使混凝土在一定的温度、湿度条件下,保证凝结硬化的正常进行。有自然养护,湿热养护,干湿热养护,电热养护和红外线养护等,养护经历的时间称为养护周期。混凝土强度是一个渐进发展的过程，其发展的程度和速度取决于水泥的水化状况，而温度和湿度是影响水泥水化速度和程度的重要因素。因此，混凝土成型后，必须在一定时间内保持适当的温度和足够的湿度，以使水泥充分水化，这就是混凝土的养护。养护温度高，水泥水化速度加快，混凝土的强度发展也快；反之，在低温下混凝土强度发展迟缓。当温度降至冰点以下时，则由于混凝土中的水分大部分结冰，不但水泥停止水化，强度停止发展，而且由于混凝土孔隙中的水结冰，产生体积膨胀(约9％)，而对孔壁产生相当大的压应力(可达100MPa)，从而使硬化中的混凝土结构遭到破坏，导致混凝土已获得的强度受到损失。还应注意的是，混凝土早期强度低，更容易冻坏。总之，因为水是水泥水化反应的必要条件，只有周围环境湿度适当，水泥水化反应才能顺利进行，使混凝土强度得到充分发展。如果湿度不够，水泥水化反应不能正常进行，甚至停止水化，会严重降低混凝土强度。龄期在正常养护条件下，强度随着龄期的增加而增长，强度与其龄期的常用对数成正比关：2828lglgnnff混凝土强度与保湿养护时间的关系外加剂与矿物搀合物一般可使混凝土强度提高10%~30%左右。加入早强剂或缓凝剂可加速或延缓水泥的水化，但过快的水化速度可能影响混凝土后期强度的提高。加入矿物掺合料可以改善硬化水泥浆体的结构。完