高等混凝土第二章混凝土材料.pdf
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1、2 混凝土材料的性能 混凝土材料的性能 2-1 混凝土的抗压强度和变形 混凝土的抗压强度和变形 2.1.1概述 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。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
2、范围取值150300 11圆柱体1002000.94-1.00.972505001-1.11.05立方体100100100 0.7-0.90.8150150150 0.7-0.90.8200200200 0.75-0.90.83300300300 0.8-1.00.9棱柱体150150450 0.9-1.21.052002006000.9-1.21.05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。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:对于普通混凝土我国标
3、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规范考虑到试件与实际结构的差异(工作状态、加 与实际结构的差异(工作状态、加 载速度、形状尺寸)载速度、形状尺寸)以及以及高强混凝土的脆性特征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,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折减系数:结构中混凝土强度与混凝土试件强度的比值,取:结构中混凝土强度与混凝土试件强度的比值,取0.88;脆性折减系数;脆性折减系数k2,对,对C40取取1.0,对,对C80取取0.87,中间按线性 规律变化。,中间按线性 规律
4、变化。cucfkkf2188.0规范对小于规范对小于C50级的混凝土取级的混凝土取k1=0.76,对,对C80取 取 k1=0.82,其间按线性插值其间按线性插值cucfkf1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
5、/105柱体 强度1216202530354045505560708090立方 强度152025303745505560677585951052024283338434853586368788898cmf美国规范美国规范ACI31805将设计中采用的混凝土强 度称为规定的强度,用将设计中采用的混凝土强 度称为规定的强度,用fc 表示,具有表示,具有91%保证 率。混凝土强度保证率为保证 率。混凝土强度保证率为95%时的保证率系数为 时的保证率系数为 1.645,91%保证率时的保证系数为保证率时的保证系数为1.28,将,将91%保证率的保证率的fc 换算为换算为95%保证率的保证率的fcu,k
6、 的公式为的公式为,.*.cffkcuffcucu281164511251 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(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
7、性能规范混凝土强度等级(立方体)C15C20C25C3 0C35C4 0C45C50C55C60C65C70C75C80GB,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(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)。系 数)。2.1.3 加载速度的影响 加载速度的
8、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 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 混凝土应力应变关系 1.应力应变曲线的关键点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
9、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。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几种以设计强度表示的典型曲线Hognestad建议的应力建议的应力-应变曲线应变曲线uuccff0000200 15.0
10、10 200.0020.0038 fc0.15 fc0uccfE46018000 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几种以设计强度表示的典型曲线CEB建议建议ucf000200 0 200.0020.00350u0ckf8500.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几种以设计强度表示的典型曲线英国英国BS8110同同CEBucf000200 0 200.0020.00350u0材料安全系数)材料安全系数)mmckf(/.6700 为混凝土密度)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
11、表示的典型曲线几种以设计强度表示的典型曲线德国德国DIN1045 同同CEB式中au75.00035.0a压应力较小边的应变,受压时取负值002.00035.00.uuaua时,当时,当ua第二章 混凝土的材料性能0.00350.0020.00135cc2.几种以设计强度表示的典型曲线几种以设计强度表示的典型曲线CEB简化简化第二章 混凝土的材料性能2.几种以设计强度表示的典型曲线几种以设计强度表示的典型曲线日本梅村建议日本梅村建议0/c0/c112000218.1exp()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几种以设计强度表示的典型曲线苏
12、联苏联ABRYWSUM建议(建议(1)一次短期加载)一次短期加载010010023sin)418(2sin)438(/ccc)24.21.0(/34cccccccffEE(2)等应变加载)等应变加载cc00u025.0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15202530354045505560137014701560164017201
13、79018501920198020302.212.152.092.031.961.901.841.781.711.650.410.741.061.361.651.942.212.482.743.004.23.02.62.32.12.01.91.91.81.8*cf)10(6caadacu/第二章 钢筋和混凝土的材料性能规范承载力计算时应力规范承载力计算时应力-应 变关系应 变关系上升段:)1(1 0ncccf0下降段:ccfu066010)50(0033.010)50(5.0002.0)50(6012cuucucufffn规范混凝土应力-应变曲线参数fcuC50C60C70C80n21.831
14、.671.500.0020.002050.00210.00215u0.00330.00320.00310.0032.2 混凝土00.0010.0020.0030.00410203040506070C80C60C40C20欧洲规范欧洲规范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对于普通混凝土对于普通混凝土1c2cccmfc欧洲规范正截面设计时规范采用的应力应变曲线
15、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 0ncccf0下降段:ccfu0343235302410100903562003501050085000205010090423415002)(.)(.)(.ckcucuckcckckckffMPaffMPafn欧洲规范简化应力应变关系ckfcdf2c2cuccckfcdf3c3cucc0013503.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
16、/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,g5010)2172.0803.0(dEE各国弹性模量通式混凝土强度容重混凝土强度容重cmcnffE,0,第二章
17、 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(74.342.21025cucfE2.2 混凝土2.1.6混凝土的徐变 1
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