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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3.3,混凝土的强度与破坏,Strength and Failure of Concrete,问 题：,强度高的混凝土有哪些优点？有哪些用途？,什么样的结构（什么时候）要求混凝土强度迅速增长？强度发展过快可能会产生什么弊病,龄期,强度,t,强度发展快,强度发展慢,1）,作为一种结构工程材料，承载力备受关注，因此混凝土的强度通常总是首先要评价的性质。,2）易于评价。,3）,与其它性能有密切关系。,在混凝土的所有性能中，为什么总是首先关心其强度？,3.3.1,强度孔隙率关系,对于匀质材料：,f=f,0,e,-kp,f,0,3.3.2,混凝土的破坏模式,Failure modes in concrete,Griffith,理论可大致描述混凝土这种准脆性材料的破坏过程。,混凝土内部存在形状、尺寸不同的孔隙、微裂纹；浆体与骨料间存在薄弱的过渡区。混凝土的破坏过程是很复杂的。,随着荷载的增长，混凝土体中裂缝逐步地扩展，最后相互连通起来导致破坏。,第一阶段：荷载小于混凝土极限荷载的30，应力-应变成线性（称“比例极限”）；,第二阶段：过渡区的裂缝开始扩展，变形增大的速率与应力的增长（50%以内）不再成直线关系；,第三阶段：荷载达到50%75时，裂缝由过渡区向硬化水泥浆体延伸，应力-应变曲线趋向水平；,第四阶段：裂缝扩展释放的能量超过需要的能量，在临界应力持续作用下，裂缝自发扩展，速率加快，逐渐连通，使系统趋于不稳定而破坏。,。,轴向应变（mm),应力,MPa,普通混凝土,高强混凝土,0.006,120,高强混凝土上升区的线性段增加，下降区更加陡峭。,裂缝扩展的路径和方向,骨料,水泥石,骨料周围的过渡区,普通混凝土，断裂沿骨料表面发生，过渡区是最薄弱区域。,高强混凝土，过渡区得到加强，断裂有可能穿过骨料发生。,普通混凝土,高强混凝土,3.3.3,抗压强度及其影响因素,compressive strength and factors affecting it,材料的特性与配比,Characteristics and Proportions of Materials,1,）,水灰比,（,Water/Cement ratio,）,f,c,K,1,/,K,2,w/c,K,1、,k,2,是常数，取决混凝土的龄期、组成材料及测定方法等因素,。,Abrams定则,龄期与水灰比对混凝土强度的影响,W/C在一定范围内Abrams定则成立,水泥品种 混凝土的抗压强度,2）水泥品种和等级,(,Cement type and grade,),1 day 7day 28day 90day,ASTM (%of type,cement concrete),普通 100 100 100 100,中等水化热 75 85 90 100,早强 190 120 110 100,低水化热 55 65 75 100,抗硫酸盐 65 75 85 100,水泥强度对混凝土强度有影响，但不是决定性的。,f,cu.k,=,A,f,ce,(,C/W B),f,cu.k,混凝土配制强度,f,ce,水泥标号,C/W,灰水比,A，B经验常数,水泥的强度等级与混凝土强度的关系：,对碎石混凝土：A0.46，B0.07,对卵石混凝土：A0.48，B0.33,3）骨料,1）颗粒强度；,骨料强度 1.5倍混凝土强度，对普通混凝土的强度影响不大。,2）最大粒径；,3）粒形、,级配,（颗粒分布）；,4）骨料表面构造（粗糙度 ）。,骨料最大粒径,(D,max,),混凝土类型,D,max（mm,),大坝混凝土 150,普通混凝土 40,高强混凝土 25（碎石）,15（卵石）,活性粉末混凝土 0.6,4）拌和水,5,）化学外加剂：,减水剂,速凝剂,引气剂,6,）矿物掺和料（辅助胶凝材料）,由于混凝土技术的发展，在20多年里：,水灰比（水胶比）从,0.5,降低到,0.150.30,；,素混凝土28天抗压强度从,30MPa,提高到,100,MPa,！,2.,浇注,(,Placing),新拌混凝土,的工作度,捣实程度,硬化混凝土的孔隙率,强度,养护,在混凝土硬化过程中，人为地改变混凝土体周围环境的温度与湿度条件，使其微结构和性能达到所需要的结果，称为对混凝土的养护。,胶凝材料的水化反应是缓慢的化学反应，需要较长时间。,养护时间：,毛细管阻断所需时间与水灰比的关系,W/C,毛细管阻断所需时间,0.40 3 d,0.45 7 d,0.50 14 d,0.60 6 months,0.70 1 year,over 0.70 impossible,养护湿度：,胶凝材料的水化反应需要水分的参与，如果没有充分的水分供应，水化反应将很快停止。特别是在水化初期，湿养护非常重要。,养护温度：,胶凝材料的水化反应速度随温度升高而加大。,反应速度过快，形成的浆体结构较为疏松，后期强度可能下降。,养护温度对强度的影响,硅酸盐水泥 W/C=0.4,养护,方式,Why?,与实验室内标准状态下养护的试件相比，实际结构内的混凝土常表现出较高的早期强度和较低的后期强度。,4.,试验参数,1）试件形状；,2）试件尺寸；,3）表面处理；,4）加载时间；,5）试验机的刚度等。,影响强度试验值，而不是实际,混凝土强度,！,3.3.4,混凝土在不同应力状态下的力学行为,单轴受压作用下混凝土的行为,(1),混凝土单轴受压,(2),抗压强度等级,2,单轴拉伸作用下混凝土的行为,思考题,1.运用前面所学的知识解释混凝土抗压强度高而抗拉强度低，而钢材抗拉性能很好的原因。,2.是否水灰比（W/C）越小，配制混凝土强度就越高？为什么？,3.试根据基本知识解释当浇注温度和养护温度高时，混凝土早期强度高，而后期强度就相对低的道理。,
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