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1、混凝土工艺学第7讲：混凝土力学性能（一）1.混凝土强度的概念及测定方法2.混凝土强度的影响因素3.混凝土的变形章目章目录汉川市帝景壹号院楼盘除建筑被拆除 2021年5月7日2021年4月26日，生产商湖北建基混凝土工程有限公司控料仪器出现故障，现场工作人员处置不当，导致混凝土强度不达标，其浇筑部位为帝景壹号院8号楼第四层墙柱和第五层梁板，面积约500平方米。目前已全部拆除。住建局对湖北建基混凝土工程有限公司下达了停产通知书，对公司及相关责任人进行立案查处，并对其所供商品混凝土项目全部停工，逐一进行检验检测。相关进展情况将及时对外公布。强度是评价水泥混凝土性能的核心指标!水泥混凝土的经历水泥混凝
2、土被应用于各种结构工程，承受着不同类型，不同 大小的荷载。当荷载产生的应力超过混凝土的强度时，结构将产生破坏。混凝土的强度01混凝土的强度01 硬化混凝土是由粗、细集料和硬化水泥浆组成的，而硬化水泥浆由水泥水化物、未水化水泥颗粒、自由水、气孔等组成，并且在集料表面及集料与硬化水泥浆体之间也存在孔隙及裂缝等。孔隙和裂缝在外界荷载作用下，逐步扩展，最终形成宏观开裂。混凝土的强度01破坏形式破坏形式原因原因出出现几率几率水泥石破坏水泥石破坏水泥等水泥等级过低低经常出常出现粘粘结界面破坏界面破坏表面裂表面裂缝产生生经常出常出现粗骨料破坏粗骨料破坏粗骨料粗骨料压碎碎值过低低很少出很少出现表受力破坏形式，
3、原因及可能性分析混凝土的强度01不同的荷载，在混凝土内部产生的应力状态不同，也就对应着不同的强度。普通混凝土力学性能试验方法标准抗压强度 轴心抗压强度劈裂抗拉强度抗折强度混凝土的强度01混凝土的强度反应了混凝土的质量，但混凝土强度的测试结果还与这些因素有关：配合比试件形状试件尺寸养护龄期为了客观反应混凝土的内在质量，必须对相关因素统一的规定。确保强度评价具有一致性客观性。混凝土强度测试方法02混凝土强度测试方法02目前我国国标规定，在进行水泥混凝土强度测试前，应按设计的配合比成型试件，并进行养护。标准养护条件：标准条件：202C，相对湿度95%，养护龄期28d。1.混凝土立方体抗压强度测试标准
4、试件：150mm150mm150mm立方体抗压强度利用压力机，对经过标准养护的立方体混凝土试件表面，按照规定的速度，施加压力，直至试件破坏。混凝土强度测试方法021.混凝土立方体抗压强度测试标准试件：150mm150mm150mm混凝土强度测试方法02试件尺寸(mm)骨料最大粒径(mm)强度换算系数100100100150150150200200200 31.54063 0.9511.05试件越小，换算系数也就越小，需要 测试结果打一定的折扣，此现象称为尺寸效应。或者说，对于同一种材料，试件尺寸越大，测试出的强度越低。混凝土强度测试方法021.混凝土立方体抗压强度测试l立方体抗压强度国家标准规
5、定：制作边长为150mm的立方体试件，在标准条件(202C，相对湿度95%)下，养护到28天龄期，测得的抗压强度值，以“fcu”表示。立方体抗压强度是最常用的混凝土强度，对混凝土强度等级的划分也是依据立方体抗压强度，但是使用的是立方体抗压强度标准值。1.混凝土立方体抗压强度测试混凝土强度测试方法02l立方体强度标准值用标准试验方法测得的一组若干个立方体抗压强度值的总体分布，低于某一值的百分率不超过5%（即具有95%保证率的抗压强度）,该抗压强度值称为立方体抗压强度标准值。以“fcu,k”表示。1.混凝土立方体抗压强度测试混凝土强度测试方法02l强度等级根据混凝土立方体强度标准值(MPa)划分的
6、等级，以符号C+混凝土立方体强度标准值(fcu,k)表示。目前常用混凝土强度等级一般在C10C100，如下所示：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80、C85、C90、C95、C100 C30砼：C:Concrete30：立方体抗压强度标准值为30MPaC60以上称为高强混凝土C100以上称为超高强混凝土1.混凝土立方体抗压强度测试混凝土强度测试方法02高强混凝土和超高强混凝土的应用可以提高结构承载力，有助于修建高层超高层建筑和大跨境桥梁。可以减少构件的尺寸，起到节约材料的作用。越来越受到世界各国的重视，成为水泥混凝土的重
7、要发展方向。1.混凝土立方体抗压强度测试混凝土强度测试方法02问题：如何求得立方体抗压强度标准值？例如：一组试件的立方体抗压强度值分别为32.1,37.5,35.1,38.2,40.2,29.5,43.1,42.3,40.6,30.2,32.5,37.4,38.1,37.4,36.4,33.8,35.8,36.2,37.9,39.2(MPa)，共有20个数据。用比较法可得：其抗压强度标准值是30.2MPa；因为20个数据中，小于30.2MPa的只有一个29.5MPa，百分率为5。混凝土立方体抗压强度测试时，测试的是三个试件抗压强度结果的平均值，作为混凝土的抗压强度。其平均值仅有50%的保证率，
8、也即有一半的试件强度高于平均值，另有一半试件的强度低于平均值。1.混凝土立方体抗压强度测试混凝土强度测试方法02而抗压强度标准值，是通过对实验结果的统计计算获得的，具有95%的保证率，也即小于抗压强度标准值的概率不大于5%。同一个混凝土，其抗压强度标准值要低于抗压强度。以抗压强度标准值进行结构设计，具有更高的安全性。1.混凝土立方体抗压强度测试混凝土强度测试方法02国家规范规定：用尺寸为150 mm 150 mm 300mm的标准棱柱体试件，按规定方法成型、标准条件下养护28天，测得的抗压强度为轴心抗压强度，以fcp表示；2.混凝土轴心抗压强度测试混凝土强度测试方法02轴心抗压强度更接近于柱子
9、等构件的实际受力状态。工程结构设计的依据；轴心抗压强度与立方体抗压强度的关系：fcp=(0.70.8)fcu换算系数与混凝土强度有关，强度越高，系数越小。2.混凝土轴心抗压强度测试混凝土强度测试方法02混凝土的抗拉强度很低，通常只有抗压强度的1/101/20,因此，混凝土在工作时一般不依靠其抗拉强度，如果有抗拉要求，一般需配制钢筋。PPft=P/A横截面积为A直接轴心抗拉试验直拉试验3.混凝土抗拉强度测试混凝土强度测试方法02抗拉强度对于控制结构开裂现象有重要意义，在结构设计中抗拉强度是确定混凝土抗裂度的重要指标。由于混凝土直接抗拉强度试验很难进行，所以一般采用劈裂抗拉强度来表示。3.混凝土抗
10、拉强度测试混凝土强度测试方法02在立方体试件上下表面放置弧形钢制垫块和木质垫条，形成局部施压状态，试件内部产生拉应力，由于混凝土的抗拉强度远低于抗压强度，试件最终是由于拉应力过大产生破坏。因此，劈裂试验是对混凝土抗拉强度的反应。劈裂抗拉试验3.混凝土抗拉强度测试劈裂抗拉试验混凝土强度测试方法02也能反应混凝土的抗拉强度，因此也称为弯拉强度。l用尺寸为150 mm 150 mm 550mm的梁式试件，标准条件下养护28天，按三等分加载方式进行测试，l三分点加载是指两个加载点和两个支撑点（四点弯拉试验），将件沿长度方向三等分，通常三等分的间距为150mm。F3.混凝土抗拉强度测试抗折试验混凝土强度
11、测试方法02抗折试验施加的是弯拉荷载，这与结构中的混凝土梁的受力状态非常接近，因此弯拉强度也是混凝土强度的重要表征。在很多情况下，甚至是主要强度控制标准。如图，在弯拉荷载作用下，混凝土试件底部将形成受拉区，并形成裂缝，最终导致试件破坏。3.混凝土抗拉强度测试抗折试验混凝土强度测试方法02在水泥混凝土路面，虽然汽车荷载施加的是向下压力，在混凝土内部产生的主要是弯拉应力。在水泥混凝土路面设计中，是以弯拉强度做为强度指标。而抗压强度仅作为参考指标。3.混凝土抗拉强度测试抗折试验混凝土强度测试方法02混凝土不同的结构中，应根据结构的受力特点，采用不同的强度标准，也会根据不同的受力大小，采用不同的强度等
12、级，实际工程中，需要根据混凝土的强度指标和强度等级的要求来制备不同的混凝土。这就需要充分了解混凝土强度的影响因素，以及控制方法。迪拜摩天大楼（828米）民宿（57米）小区（2025米）影响混凝土强度的因素34 原材料控制水泥骨料外加剂掺合料水混凝土强度影响因素内在因素l水泥用量l水泥的强度等级l水泥细度l水泥矿物组成l标准稠度需水量l骨料最大粒径和级配l骨料矿物组成l骨料的形状和表面特征l骨料的含泥量和泥块含量l减水剂l缓凝剂l早强剂l引气剂l延缓强度发展l与水化产物反应l水胶比l孔结构l界面过渡区混凝土的影响因素02混凝土的影响因素021.水胶比混凝土的影响因素021.水胶比骨料的强度比混凝
13、土中基体和界面过渡区的强度高出几倍。除强度外，骨料的其他特征，如粒径和级配、矿物成分、形状、表面结构和泥粉含量都会在不同程度上影响界面过渡区的特征，从而影响到混凝土的强度。混凝土的影响因素022.骨料从经济上来讲，我们应尽可能的选用大粒径的粗骨料，从而节约水泥用量。但是，粒径较大的骨料会使界面过渡区有更多的微裂缝，影响混凝土强度；另外，级配良好的骨料，在达到同样工作性能时用水量较低。水洗后的砂石配制的混凝土强度高于未水泥的砂石配制的混凝土。骨料中有机物含量越高，混凝土强度越低。混凝土的影响因素022.骨料减水剂通过降低水灰比、减少用水量，从而改善混凝土密实性和均质性，提高混凝土强度。缓凝剂或早
14、强剂通过影响水泥石强度及其发展，调节水化放热速度，从而改变其强度增长规律。混凝土的影响因素023.外加剂减水剂？外加剂？会增加基体的孔隙率，从而对强度产生负面影响。从另一方面来说，引气剂引入微小的闭气孔，可以，从而提高混凝土的强度。特别是在低水泥用量的混凝土拌合物中，引气伴随用水量的大幅度降低，对基体强度的负面效应则被它对界面过渡区增强的效应所补偿。混凝土的影响因素023.外加剂引气剂？矿物掺合料替代部分水泥，通常会延缓混凝土早期强度的发展，如粉煤灰。但是，矿物掺合料在常温下能与水泥浆中的氢氧化钙发生反应，产生大量的水化硅酸钙，使基体和界面过渡区的孔隙率显著降低。因而，掺入矿物掺合料可以提高混凝土的后期强度和密实性。混凝土的影响因素024.矿物掺合料