【2017年整理】混凝土原理(天津大學(xué)復(fù)習(xí))

1、混凝土的組成結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)（水泥石水泥石結(jié)構(gòu)），包括水泥凝膠、晶體骨架、未水化完的水泥顆粒和凝膠孔。亞微觀結(jié)構(gòu)（混凝土中的水泥砂漿水泥砂漿結(jié)構(gòu)）。宏觀結(jié)構(gòu)（砂漿和粗骨料砂漿和粗骨料兩組分體系）。骨料的分布及骨料與基相之間在界面的結(jié)合強(qiáng)度是影響混凝土強(qiáng)度的重要因素；在荷載的作用下，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?；炷恋膹?qiáng)度混凝土結(jié)構(gòu)中，主要是利用它的抗壓強(qiáng)度（混凝土力學(xué)性能中最主要和最基本的指標(biāo)）。影響強(qiáng)度的因素：水泥強(qiáng)

2、度等級(jí)，水灰比，骨料性質(zhì)，級(jí)配；成型方法，硬化環(huán)境，養(yǎng)護(hù)齡期；試件大小、形狀；試驗(yàn)方法、加載速率。強(qiáng)度指標(biāo)1.立方體抗壓強(qiáng)度立方體抗壓強(qiáng)度fcuk定義：邊長(zhǎng)為150mm的立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件（溫度為203℃，濕度≥90%）下養(yǎng)護(hù)28d，按照標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（加載速度0.3~1.0MPas，兩端不涂潤滑劑）測(cè)得的抗壓強(qiáng)度（MPa）。強(qiáng)度等級(jí)具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度，符號(hào)C。根據(jù)強(qiáng)度范圍，從C15~C80共劃分為14個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，級(jí)差

3、為5MPa。影響強(qiáng)度等級(jí)的因素:試驗(yàn)方法（接觸面摩擦）；加載速度——速度越快，強(qiáng)度越高；齡期——隨齡期逐漸增長(zhǎng)2.軸心抗壓強(qiáng)度軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fck定義：按標(biāo)準(zhǔn)方法制作的150l50300mm的棱柱體試件，在溫度為203℃和相對(duì)濕度為90％以上的條件下養(yǎng)護(hù)28d，用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的具有95％保證率的抗壓強(qiáng)度（MPa）。A.對(duì)于同一混凝土，棱柱體抗壓強(qiáng)度恒小于立方體抗壓強(qiáng)度。B.混凝土的棱柱體抗壓強(qiáng)度隨立方體強(qiáng)度單調(diào)增長(zhǎng)。3.軸心抗拉

4、軸心抗拉強(qiáng)度混凝土軸心抗拉強(qiáng)度很小，用于衡量沖切、抗剪強(qiáng)度等；在荷載較小時(shí)，混凝土即開裂，所以混凝土結(jié)構(gòu)一般帶裂縫工作，混凝土軸心抗拉強(qiáng)度不起決定作用。測(cè)定方法：軸心受拉的直接試驗(yàn)方法，圓柱體或立方體的劈裂試驗(yàn)間接測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)試件：邊長(zhǎng)為150mm的立方體或A150x300mm的圓柱體C.對(duì)于同一混凝土，軸心抗拉強(qiáng)度僅為軸心抗壓強(qiáng)度的117~18。D.隨立方體強(qiáng)度單調(diào)增長(zhǎng)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)越高，增長(zhǎng)越慢?；炷恋淖冃位炷恋氖芰ψ冃危阂淮味唐?/p>

5、加載；荷載長(zhǎng)期作用；多次重復(fù)荷載?；炷恋姆鞘芰ψ冃危簻夭钭冃?；濕差變形；收縮變形。單軸(單調(diào))受壓應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系測(cè)定方式：常采用棱柱體試件在普通試驗(yàn)機(jī)上采用等應(yīng)力速度加載等應(yīng)力速度加載，達(dá)到軸心抗壓強(qiáng)度fc時(shí)，試驗(yàn)機(jī)中集聚的彈性應(yīng)變能大于試件所能吸收的應(yīng)變能，會(huì)導(dǎo)致試件產(chǎn)生突然脆性破壞，只能測(cè)得應(yīng)力應(yīng)變曲線的上升段。用等應(yīng)變速度加載等應(yīng)變速度加載，或在試件旁附設(shè)高彈性元件與試件一同受壓，以吸收試驗(yàn)機(jī)內(nèi)集聚的應(yīng)變能，可測(cè)得應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)變曲線

6、的下降段應(yīng)變曲線的下降段。圖線及解釋見P11個(gè)月可達(dá)最終徐變的70~80%如在時(shí)間t卸載，則會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)彈性恢復(fù)應(yīng)變?chǔ)與e。由于混凝土彈性模量隨時(shí)間增大，故彈性恢復(fù)應(yīng)變?chǔ)與e小于加載時(shí)的瞬時(shí)彈性應(yīng)變?chǔ)與e經(jīng)過一段時(shí)間后，還有一部分應(yīng)變?chǔ)與e可以恢復(fù)，稱為彈性后效或徐變恢復(fù)，但仍有不可恢復(fù)的殘留永久應(yīng)變?chǔ)與r徐變的性質(zhì)線性徐變：初應(yīng)力σ≦0.5fc，徐變與初應(yīng)力呈正比非線性徐變:σ0.5fc徐變與初應(yīng)力不再呈正比（徐變快于應(yīng)力增長(zhǎng)）當(dāng)σ0.

7、8fc，徐變發(fā)展最終導(dǎo)致破壞。0.8fc作為混凝土的長(zhǎng)期抗壓強(qiáng)度作為混凝土的長(zhǎng)期抗壓強(qiáng)度。影響混凝土徐變的因素內(nèi)在因素：混凝土級(jí)配、水灰比、水泥用量、構(gòu)件形狀、尺寸骨料的剛度（彈性模量）越大，徐變就越?。凰冶仍酱?，徐變就越大水灰比越大，徐變就越大；水泥用量越大，水泥用量越大，徐變就越大徐變就越大。尺寸越大，徐變就越小尺寸越大，徐變就越??；配筋越多，徐變就越小。環(huán)境影響初始加載齡期、養(yǎng)護(hù)條件、應(yīng)力因素受荷前養(yǎng)護(hù)養(yǎng)護(hù)的溫濕度越高，水泥水化

8、作用越充分，徐變就越小水泥水化作用越充分，徐變就越小。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可使徐變減少20~35%。受荷后構(gòu)件所處的環(huán)境溫度越高，相對(duì)濕度越小，徐變就越大。初應(yīng)力越大，徐變就越大。徐變對(duì)砼結(jié)構(gòu)的影響由于混凝土的徐變，會(huì)使構(gòu)件的變形增加；在鋼筋混凝土截面中引起應(yīng)力重分布；在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中會(huì)造成預(yù)應(yīng)力的損失一般情況下，最終收縮應(yīng)變值約為(2~5)104混凝土開裂應(yīng)變?yōu)?0.5~2.7)104混凝土的收縮定義：混凝土在空氣中硬化時(shí)體積會(huì)縮小空氣中

9、硬化時(shí)體積會(huì)縮小，這種現(xiàn)象稱為混凝土的收縮。收縮是混凝土在不受外力不受外力情況下體積變化產(chǎn)生的變形。自由收縮一般不會(huì)引起拉應(yīng)力，故不會(huì)開裂；約束收縮產(chǎn)生收縮應(yīng)力甚至使混凝土開裂，使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失影響收縮的因素：P19（水泥標(biāo)號(hào)越高標(biāo)號(hào)越高、水灰比越大水灰比越大、體積比表面積比值越小體積比表面積比值越小，收縮越大）混凝土的疲勞變形疲勞破壞的特征：裂縫小而變形大裂縫小而變形大疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)試件：150150300或1501

10、50450mm的棱柱體循環(huán)荷載次數(shù)：200萬次鋼材指標(biāo)屈服強(qiáng)度：是鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計(jì)依據(jù)，因?yàn)殇摻钋髮l(fā)生很大的塑性變形，且卸載時(shí)這部分變形不可恢復(fù)，這會(huì)使鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生很大的變形和不可閉合的裂縫。屈服上限與加載速度有關(guān)，不太穩(wěn)定，一般取屈服下限作為屈服強(qiáng)度。有明顯屈服臺(tái)階：取屈服強(qiáng)度fy作為強(qiáng)度設(shè)計(jì)依據(jù)。無明顯屈服臺(tái)階：取條件屈服強(qiáng)度σ0.2作為強(qiáng)度設(shè)計(jì)依據(jù)。即相應(yīng)于殘余應(yīng)變?chǔ)?0.2%時(shí)的應(yīng)力σ0.2作為名義屈服點(diǎn)。常取σ0.2