高等混凝土第二章混凝土材料

2混凝土材料的性能2-1混凝土的抗压强度和变形2.1.1概述抗压强度：立方体抗压强度、棱柱体抗压强度功能：划分强度等级的标准；检验产品质量的标准。立方体抗压强度、棱柱体抗压强度都不能准确地反映结构的实际性能，两种试件并存也是不必要的。第二章混凝土的材料性能2.1.2试件尺寸及形状的影响欧洲混凝土协会：CEB建议换算表试件形状尺寸mm系数变化范围取值Ф150Х30011圆柱体Ф100Х2000.94-1.00.97Ф250Х5001-1.11.05立方体100Х100Х1000.7-0.90.8150Х150Х1500.7-0.90.8200Х200Х2000.75-0.90.83300Х300Х3000.8-1.00.9棱柱体150Х150Х4500.9-1.21.05200Х200Х6000.9-1.21.05第二章混凝土的材料性能尺寸越大，强度越低。原因：内部缺陷的几率大，破坏由内部缺陷引起。cucff8.0第二章混凝土的材料性能对于普通混凝土我国标准：cucff760.''...cccfff95080760第二章混凝土的材料性能2.2混凝土《规范》考虑到试件与实际结构的差异（工作状态、加载速度、形状尺寸）以及高强混凝土的脆性特征，对轴心抗压强度和轴心抗拉强度，还采用了以下两个折减系数：⑴结构中混凝土强度与混凝土试件强度的比值，取0.88；⑵脆性折减系数k2，对C40取1.0，对C80取0.87，中间按线性规律变化。cucfkkf2188.0《规范》对小于C50级的混凝土取k1=0.76，对C80取k1=0.82，其间按线性插值cucfkf1欧洲混凝土规范强度:圆柱体抗压强度fck(150*300mm)，立方体抗压强度fck,cube，抗压强度平均值fcm：简化公式回归公式----2261217218ckcubeckckcubeckckcmffMPaffMPaff.)(.)(,,强度等级C12/15C16/20C20/25C25/30C30/37C35/45C40/50C45/55C50/60C55/67C60/75C70/85C80/95C90/105柱体强度1216202530354045505560708090立方强度152025303745505560677585951052024283338434853586368788898cmf美国规范ACI318—05将设计中采用的混凝土强度称为规定的强度，用fc’表示，具有91%保证率。混凝土强度保证率为95%时的保证率系数为1.645,91%保证率时的保证系数为1.28，将91%保证率的fc’换算为95%保证率的fcu,k的公式为',..*.cffkcuffcucu281164511251第二章混凝土的材料性能cucff80.'.ccuff251美国混凝土强度与我国混凝土强度的大致关系第二章混凝土的材料性能ACI318-05，fc’3000psi（20.7MPa)4000psi（27.6MPa)5000psi（34.5MPa)6000psi（41.4MPa)GB50010-2002,fcu,k24.5MPa32.7MPa40.9MPa49.1MPa中美欧混凝土强度的标准值、规定值和特征值（PMa)第二章混凝土的材料性能规范混凝土强度等级（立方体）C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80GB,fck10.013.416.720.123.426.829.632.435.538.541.544.547.450.2ACI,fc’--21.125.329.533.738.042.2------EN,fck12162025303735404550555760-美欧接近，大于我国规范，原因是美欧强度直接由试件得到，未考虑试件与构件的差别（0.88系数）。2.1.3加载速度的影响两种加载速度等应力加载：单位时间增加的应力相等。等应变加载：单位时间增加的应变相等。我国标准采用等应力加载。加载速度快强度高，长期加载可能是标准强度的80%。v2.1.4混凝土应力应变关系1.应力应变曲线的关键点第二章混凝土的材料性能02468102030(MPa)×10-3BACED不同强度混凝土的应力-应变关系曲线强度等级越高，线弹性段越长，峰值应变也有所增大。但高强混凝土中，砂浆与骨料的粘结很强，密实性好，微裂缝很少，最后的破坏往往是骨料破坏，破坏时脆性越显著，下降段越陡。第二章混凝土的材料性能第二章混凝土的材料性能0102030(MPa)×10-3AC轻混普混2.2混凝土第二章钢筋和混凝土的材料性能2.几种以设计强度表示的典型曲线◆◆Hognestad建议的应力-应变曲线uuccff000020015.010200.0020.0038fc0.15fc0u'ccfE46018000第二章混凝土的材料性能2.几种以设计强度表示的典型曲线◆◆CEB建议ucf0002000200.0020.00350u0ckf8500.cfE6000第二章混凝土的材料性能2.几种以设计强度表示的典型曲线◆◆英国BS8110同CEBucf0002000200.0020.00350u0材料安全系数）mmckf(/.6700为混凝土密度）mcummmkNfE)(/(.255第二章混凝土的材料性能2.几种以设计强度表示的典型曲线◆◆德国DIN1045同CEB式中au75.00035.0a压应力较小边的应变,受压时取负值002.00035.00.uuaua时，当时，当ua第二章混凝土的材料性能0.00350.0020.00135cc2.几种以设计强度表示的典型曲线◆◆CEB简化第二章混凝土的材料性能2.几种以设计强度表示的典型曲线◆◆日本梅村建议0/c0/c112000218.1exp()812.0exp(75.6/ccc第二章混凝土的材料性能2.几种以设计强度表示的典型曲线◆◆苏联ABRYWSUM建议（1）一次短期加载010010023sin)418(2sin)438(/ccc)24.21.0(/34cccccccffEE（2）等应变加载cc00u025.0第二章混凝土的材料性能◆◆我国规范给定的应力应变曲线1)1(1)2()23(232xxxaxxxaxaxaydaaa。相应的混凝土峰值应变与混凝土单轴抗压强度（上升段、下降段的参数单轴受压应力应变曲线、***),,,cccmcckcdaccfffffaafyx第二章混凝土的材料性能1520253035404550556013701470156016401720179018501920198020302.212.152.092.031.961.901.841.781.711.650.410.741.061.361.651.942.212.482.743.004.23.02.62.32.12.01.91.91.81.8*cf)10(6caadacu/第二章钢筋和混凝土的材料性能◆◆《规范》承载力计算时应力-应变关系上升段：])1(1[0ncccf0下降段：ccfu066010)50(0033.010)50(5.0002.0)50(6012cuucucufffn《规范》混凝土应力-应变曲线参数fcu≤C50C60C70C80n21.831.671.500.0020.002050.00210.00215u0.00330.00320.00310.0032.2混凝土00.0010.0020.0030.00410203040506070C80C60C40C20欧洲规范EN1992-1-1:2004非线性分析应力应变曲线8270000213101112..)()(.cmcccmcccmcffkkf下式计算；峰值应力处的应变，按；混凝土抗压强度平均值cmccmfEk111.003501.cu对于普通混凝土1c2cccmfc欧洲规范正截面设计时规范采用的应力应变曲线上升段：])1(1[0ncccf0下降段：ccfu0343235302410100903562003501050085000205010090423415002)(..)(..)(....ckcucuckcckckckffMPaffMPafn欧洲规范简化应力应变关系ckfcdf2c2cuccckfcdf3c3cucc0013503.c欧洲混凝土规范强度:圆柱体抗压强度fck(150*300mm)，立方体抗压强度fck,cube，抗压强度平均值fcm：ckcubeckckcubeckckcmffMPaffMPaff2261217218.)(.)(,,强度等级C12/15C16/20C20/25C25/30C30/37C35/45C40/50C45/55C50/60C55/67C60/75C70/85C80/95C90/105柱体强度1216202530354045505560708090立方强度152025303745505560677585951052024283338434853586368788898cmf2.1.5混凝土的弹性模量测量方法：静力法；音频振动法（动力学弹模）Ed相互关系第二章混凝土的材料性能gEd重力加速度容重，g5010)2172.0803.0(dEE各国弹性模量通式混凝土强度容重cmcnffE,0,第二章混凝土的材料性能)()(.),(:''''.MPafPsifEfPsifEACIcccc473957000450033021510或普通混凝土强度：割线的斜率至应变曲线应力美国圆柱体抗压强度平均值混凝土弹性模量连线的斜率为与取应力应变曲线欧洲规范cmcmcmcmfGPafEfEN)()(:.301022040200411199230040cfE.:苏联第二章钢筋和混凝土的材料性能◆◆弹性模量测定方法)N/mm(74.342.21025cucfE2.2混凝土2.1.6混凝土的徐变1.徐变的机理模型弹性材料第二章混凝土的材料性能E粘滞流动材料dtd应力与应变变化成正比，η粘滞系数粘滞流动材料模型:弹性材料模型:对水泥胶凝体：第二章混凝土的材料性能ETeEdtdETt其中),(100弹簧：水泥石结晶；活塞：胶凝体：t0elelshcrel’el’’cr’t2211ETeEETt其中),(对混凝土：机理变形：2.徐变系数徐变计算理论：有效模量法、老化理论（徐变率法）、弹性徐变理论（叠加法），弹性老化理论（流动率法），继续流动理论等。第二章混凝土的材料性能elcrtttt),(),(001）CEB-FIP模式规范（1990）第二章混凝土的材料性能发展系数。与加荷持续时间有关的系数；混凝土加荷时龄期修正混凝土强度修正系数；时的徐变系数；环境湿度为徐变系数；，（；天时的混凝土弹性模量时的混凝土应力；龄期为时刻的徐变：)()()();()()(),())(),()(