1、二、混凝土的強度(p67)1、混凝土的受壓破壞過程(補充）（1）混凝土中的過渡區(qū)(transition zone) 混凝土強度砂漿強度水泥石強度骨料強度 彈性模量則是，水泥石混凝土（砂漿）骨料 從相組成的角度分析，混凝土由骨料相、水泥石相和過渡區(qū)相三相組成。 骨料與水泥石之間的界面形成的過渡區(qū)對混凝土強度起決定作用 過渡區(qū)是指在骨料的表面到水泥石本體之間存在1050m的界面過度薄層。骨料水可見泌水內(nèi)泌水新拌混凝土泌水示意圖過渡區(qū)的形成: 混凝土在凝固之前，由于重力作用骨料下沉，稀水泥漿上浮，它們之間的相對運動使骨料顆粒的周壁形成一層稀漿膜，待混凝土硬化后，這里就形成了過渡區(qū)。過渡區(qū)特征過渡區(qū)體

2、積可達到硬化水泥漿體的20%40%，過渡區(qū)水灰比大，導致氫氧化鈣、鈣礬石等結晶尺寸較大，含量較多，且大多垂直于骨料表面定向生長；過渡區(qū)孔隙只有來自水泥一側的水化產(chǎn)物填充，因此，過渡區(qū)內(nèi)水化硅酸鈣凝膠體的數(shù)量較少，密實度差，孔隙率大，尤其是大孔較多。過渡區(qū)特征由于骨料和水泥凝膠體的變形模量、收縮性能等不一樣，或者過渡區(qū)內(nèi)水蒸發(fā)等原因、過渡區(qū)存在著大量原生微裂縫。 由于以上原因，過渡區(qū)是混凝土中的最薄弱環(huán)節(jié)，嚴重降低了混凝土的強度和耐久性?；炷恋钠茐奶卣魍墙缑嫫茐囊沧C明了這一點。（2）混凝土的受力變形與破壞過程 混凝土在單軸受壓作用下的破壞過程，是其內(nèi)部微裂縫（microcracking）隨

3、荷載增大而延伸、發(fā)展、連通的過程，分為四個階段界面裂縫無明顯變化；界面裂縫增長；出現(xiàn)砂漿裂縫和連續(xù)裂縫；連續(xù)裂縫迅速發(fā)展；裂縫緩慢增長；裂縫迅速增長 圖5.18不同受力階段裂縫示意界面裂縫無明顯變化（30%以內(nèi)應力）；界面裂縫增長（30%-70%應力）；出現(xiàn)砂漿裂縫和連續(xù)裂縫（70%-100%）；連續(xù)裂縫迅速發(fā)展（極限應力以后）；軸向應變（mm)應力MPa普通混凝土高強混凝土0.006120高強混凝土上升區(qū)的線性段增加，下降區(qū)更加陡峭。裂縫擴展的路徑和方向骨料水泥石骨料周圍的過渡區(qū)普通混凝土，斷裂沿骨料表面發(fā)生，過渡區(qū)是最薄弱區(qū)域。高強混凝土，過渡區(qū)得到加強，斷裂有可能穿過骨料發(fā)生。普通混凝土

4、高強混凝土2.混凝土立方體抗壓強度與強度等級普通混凝土力學性能試驗方法（GB/T 50081一2002） 將混凝土拌合物制作成邊長為150mm的立方體試件（test cube），在標準條件（溫度為202，濕度為95%以上，或在溫度為202的不流動的Ca(OH)2飽和溶液中）下，養(yǎng)護到28d齡期，測得的抗壓強度值為混凝土立方體抗壓強度（compressive strength of cube），以cu表示。實驗演示同條件養(yǎng)護，自然養(yǎng)護、蒸汽（壓）養(yǎng)護早期推定混凝土強度試驗方法（JGJ 15）混凝土立方體抗壓強度標準值是指具有95保證率的立方體抗壓強度值，以cu,k表示。混凝土強度等級（stren

5、gth grade of concrete）是按混凝土立方體抗壓強度標準值來劃分的?；炷翉姸鹊燃壊捎梅朇加立方體抗壓強度標準值（MPa）表示。-設計、施工、驗收依據(jù)。普通混凝土劃分為十二個強度等級：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55及C60。如C30混凝土立方體抗壓強度30 MPa的概率在95%以上 不同的建筑工程，不同的部位常采用不同強度等級的混凝土，在我國混凝土工程目前水平情況下，一般選用范圍如下：C10C15用于墊層、基礎、地坪及受力不大的結構。C20C25用于梁、板、柱、樓梯、屋架等普通鋼筋混凝土結構；C25C30用于大跨度結構

6、、要求耐久性高的結構、預制構件等；C40C45用于預應力鋼筋混凝土構件、吊車梁及特種結構等，用于2530層；C50C60用于30層至60層以上高層建筑；C60C80用于高層建筑，采用高性能混凝土； C80C120采用超高強混凝土于高層建筑。將來可能推廣使用高達C130以上的混凝土。3.混凝土的軸心抗壓強度(又稱棱柱體強度）為了符合工程實際，在結構設計中混凝土受壓構件的計算采用混凝土的軸心抗壓強度cp（axial compressive strength of concrete）標準試件:150mm150mm300mm。在立方抗壓強度cu=1055MPa的范圍內(nèi)，軸心抗壓強度cp與同截面的立方體

7、抗壓強度cu之比約為0.70.8。4.混凝土的抗拉強度(tensile strength）抗拉強度/抗壓強度=1/101/20，且隨著混凝土強度等級的提高，比值降低。 通常1.27-3.11MPa 設計規(guī)范混凝土在工作時一般不依靠其抗拉強度。但在結構設計中抗拉強度是確定混凝土抗裂能力的重要指標。也可用它間接衡量混凝土與鋼筋的粘結強度等?；炷量估瓘姸韧ǔ２捎昧⒎襟w劈裂抗拉試驗來測定，稱為劈裂抗拉強度ts（splitting tensile strength）?；炷凛S心抗拉強度t（axial tensile strength）ft =（0.9-1.24）fts ft = 0.26 fcu2/3

8、5.混凝土的抗折強度（或抗彎拉強度bending strength） 150*150*550mm的試件，標養(yǎng)28天，三分點加荷。 對于道路路面和機場路面等的水泥混凝土以抗折強度為主要強度指標，抗壓強度為參考強度指標，二者有一定的相關性。（特重和重交通量fcf 5.0 、中交通量4.5 、輕交通量4.0 MPa ） 6.影響混凝土抗壓強度的因素混凝土強度由骨料、水泥石、過渡區(qū)三者強度決定由于骨料強度足夠高，而過渡區(qū)為混凝土的薄弱環(huán)節(jié)，混凝土受力破壞一般出現(xiàn)在界面上。當水泥石強度較低時，水泥石本身也會破壞。所以混凝土的強度主要決定于水泥石強度及其與骨料表面的粘結強度，二者孔隙率為混凝土強度的決定性

9、因素。影響抗壓強度的因素主要有以下幾個方面影響抗壓強度的因素有以下幾個方面：（1）原材料因素 （2）生產(chǎn)工藝因素-包括施工（攪拌、搗實）、養(yǎng)護條件、養(yǎng)護時間等因素 （3）實驗因素（1）原材料因素1）水泥強度 配比相同時，水泥強度等級越高，界面與水泥石致密，混凝土強度提高。2）水灰比（water-cement ratio） 在水泥品種及水泥強度相同的情況下，水灰比越小，水泥石與界面結構改善，混凝土強度提高。 但水灰比太小，拌合物過于干硬，在一定的搗實成型條件下，無法保證密實成型，混凝土中將出現(xiàn)較多的蜂窩、孔洞，強度也將下降。混凝土強度，隨水灰比的增大而降低，呈曲線關系；而混凝土強度和灰水比呈直線

10、關系?；炷翉姸扰c水灰比、水泥強度等級關系（鮑羅米公式）： cu混凝土28d抗壓強度，MPa； C/W灰水比，fce水泥的28d抗壓強度實測值，MPa； fce = cfce,ka、b回歸系數(shù)，與骨料的品種、水泥品種等因素有關。當不具備試驗統(tǒng)計資料時，其回歸系數(shù)可按下表采用?；炷翉姸冉?jīng)驗公式具有實用意義： 可以根據(jù)所用水泥的強度等級和水灰比來估計混凝土的強度，也可根據(jù)混凝土的強度要求來估計水灰比。3）骨料的種類、質量和數(shù)量 （補充） f碎石f卵石（w/c=0.65相同，0.45時，碎石高20-35%），f石灰石f砂巖。當粗骨料級配良好，砂率適當，能組成密實的骨架使薄弱的過渡區(qū)和水泥漿數(shù)量相對

11、減小混凝土強度提高。骨料最大粒徑對混凝土強度的影響與水灰比有關。骨料最大粒徑對混凝土強度的影響與水灰比有關。因此在配制高強混凝土時，不應采用較大粒徑的粗骨料。（即低水灰比時界面為決定因素；高水灰比時水泥石為決定因素）骨料最大粒徑 ( Dmax )混凝土類型 Dmax（mm )大壩混凝土 150普通混凝土 40高強混凝土 25（碎石） 15（卵石）活性粉末混凝土 0.64）外加劑和摻合料（補充）混凝土中加入外加劑可按要求改變混凝土的強度及強度發(fā)展規(guī)律，如摻入減水劑可減少拌合用水量，提高混凝土強度；摻入早強劑可提高混凝土早期強度，但對其后期強度發(fā)展無明顯影響。超細的摻合料可配制高性能、超高強度混凝

12、土。（2）生產(chǎn)工藝因素-包括施工（攪拌、搗實）、養(yǎng)護條件、養(yǎng)護時間等因素。澆注 ( Placing)新拌混凝土的工作度搗實程度硬化混凝土的孔隙率強度 （2）生產(chǎn)工藝因素 1）施工(construction)條件攪拌與振搗（補充）采用機械攪拌比人工攪拌的拌合物更均勻，采用機械搗實比人工搗實的混凝土更密實。改進施工工藝可提高混凝土強度，如采用分次投料攪拌工藝；采用高速攪拌工藝；采用高頻或多頻振搗器；采用二次振搗工藝等都會有效地提高混凝土強度。3020水化速率加快1倍40水化速率加快2.4倍水化溫度-10水化停止2）養(yǎng)護條件為保證混凝土正常硬化需要的溫、濕度環(huán)境所采取的措施。2）養(yǎng)護(curing)

13、條件溫度和濕度環(huán)境溫度高，水泥早期水化速度快，混凝土早期強度也高；但對后期強度的發(fā)展不利。反之，低溫下混凝土強度發(fā)展相應緩慢，應當特別防止混凝土早期受凍。養(yǎng)護溫度對強度的影響硅酸鹽水泥 W/C=0.4養(yǎng)護方式養(yǎng)護溫度：膠凝材料的水化反應速度隨溫度升高而加大。 反應速度過快，形成的漿體結構不均勻且較為疏松，后期強度可能下降。 養(yǎng)護類別（表4-17) 標準養(yǎng)護實驗室自然養(yǎng)護混凝土在自然條件下的養(yǎng)護。 自然養(yǎng)護的溫度隨氣溫變化，為保證混凝土所需的濕度，則應在澆注完畢后即進行表面覆蓋、澆水、噴涂養(yǎng)護劑等措施，保持混凝土表面有一定量的水，并且可防止其早期的塑性收縮和干縮。使用硅酸鹽水泥、普通水泥和礦渣水

14、泥時，混凝土保濕不少于7d；使用火山灰水泥和粉煤灰水泥或在施工中摻用緩凝型外加劑或有抗?jié)B要求時，應不少于14d； 為提高混凝土強度，可采用濕熱養(yǎng)護的方法，分蒸氣養(yǎng)護和蒸壓養(yǎng)護兩種：蒸汽養(yǎng)護(steam curing)預制構件 將混凝土放在溫度不高于100的常壓蒸汽中進行養(yǎng)護。一般混凝土經(jīng)過16h左右蒸汽養(yǎng)護后，其強度可達到正常條件下養(yǎng)護28d強度的70%80。蒸壓養(yǎng)護(autoclave curing)硅酸鹽制品 將混凝土放在高溫飽和水蒸汽（175、8個大氣壓）的蒸壓釜內(nèi)進行養(yǎng)護。 3）養(yǎng)護時間（齡期-age of hardening）齡期是指混凝土在正常養(yǎng)護條件下所經(jīng)歷的時間。在正常養(yǎng)護條件

15、下，混凝土強度隨著齡期的增長而增長。最初714d內(nèi)，強度增長較快，以后逐漸緩慢，可持續(xù)若干年。普通水泥制成的混凝土，在標準條件養(yǎng)護下，齡期不小于3d的混凝土強度發(fā)展大致與其齡期的對數(shù)成正比關系。養(yǎng)護時間齡期(天)1728150180水化深度(微米)0.432.65.378.910養(yǎng)護時間養(yǎng)護應努力作到對混凝土在空間和時間上的均勻一致恒溫、恒濕溫度/（td）0；濕度/（td）0；適宜的養(yǎng)護溫度(避免高溫和冬季施工），較大的濕度或水中(避免大風施工）；即時養(yǎng)護及盡量長時間的養(yǎng)護，注重早期養(yǎng)護和長期的檢測、保養(yǎng)。（工程應追求順勢而為，天人合一例：熱天澆水養(yǎng)護，早晚溫差大時的養(yǎng)護）（3）實驗因素在進行混凝土強度試驗時，試件尺寸、形狀、表面狀態(tài)、含水率以及加荷速度等實驗因素都會影響到混凝土強度的測試結果（氣干比飽水試件高20-25%，承壓面偏1度，相差10-30%，2度，相差45-50%）。 需要說明的是：實際工程中，混凝土強度的檢驗、評定和驗收通常采用標準試件在標準養(yǎng)護條件下的試驗結果 為保證工程質量起見，有時需要