混凝土力学性质.ppt

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混凝土强度的形成
01
混凝土硬化结构的特点
02
混凝土的破坏理论
03
混凝土的受力变形及破坏过程；
04
混凝土的抗压强度；
05
混凝土的抗拉强度；
06
影响混凝土强度的因素；
07
提高混凝土强度和促进混凝土强度发展的措施。
08
第二节 混凝土的强度
混凝土强度的形成
混凝土的强度归根结底来源于水泥石。水泥水化物质生成后，将不是一粒一粒地离开水泥颗粒母体向着液体游动，而是立即互相交织粘结起来，成为立体网结构，这种具有强度而仍有变形能力的网构状的物质，以固体键在交接点上联结，这才形成了赋予水泥浆强度的基本单元―凝胶。
在一部分交接点上固体与固体直接紧密接触，其间范德华力是如此巨大，可与化学键相比。但是一旦接触脱开，即不再能够重新接续。这种相互作用可以称为固体键，交接点可以称为固接点。在另一部分交接点上，可能存在着微薄的液体中介层，范德华力通过液体作用，受力时可能发生某种缓慢的滑移。这一部分交接点可以称为非固接点。
凝胶可看作是一种交接点没有充分焊接牢固的空间钢构架。在荷载作用下，杆件（凝胶纤细微粒）产生足以支持荷载的应力，只发生一定的变形，而构架的破坏则归因于交接点的失效。对交接点施加拉力，可以使它失效（断开），反之，如果施加压力，则不论大小如何，都不能造成破坏。
硬化混凝土是一种多相(气、液、固三相兼而有之）、多孔的复合材料，具有高度不均匀性和复杂的内部结构。
混凝土的微观结构与硬化水泥浆基相及单一骨料相微观结构的最大差别在于第三相—水泥石-骨料界面过渡区。过渡区的微观与系统中水泥石或水泥砂浆（骨料）的结构有着明显的区别。
混凝土硬化结构的特点
01
混凝土的非均一复杂特点体现于以下三个方面：
02
过渡区是围绕骨料（特别是大骨料）周围的一层薄壳，厚度一般为10-15μm，通常比混凝土另两个主要相薄弱。
03
三相中任一相本身，本质上都是多相的非均一复杂结构。例如在任何一相中都含有不同类型和不同数量的固体相、孔和微裂缝。
04
混凝土中的水泥石和过渡区这两个相是不稳定的，即它们的结构随时间、环境温度和湿度的变化而变化。
在水化的早期由于过渡区的水灰比大，所以它的孔体积与孔径均比水泥石或砂浆基体大，这种情况只有在长龄期才会有所改善。
过渡区裂缝的存在。
过渡区的强度比水泥石本体要低，是三相中最薄弱的环节，原因有三：
过渡区内的氢氧化钙结晶体大，因此表面积减少，相应的范德华引力也变弱，且取向生长，有利于裂缝形成。
01
02
03
04
过渡区的强度
混凝土的破坏理论
对于理想材料而言，强度大约应该是弹性模量的十分之一。混凝土的弹性模量大约在几万兆帕，混凝土如果是理想结构，强度应该是几千兆帕，而实际上只有几十兆帕。这是为什么呢？Griffith理论得到广泛认可。混凝土中存在许多微裂缝，在受到外力作用时，会产生应力在微裂缝尖端集中现象。随着荷载的增大，微裂缝尖端材料的局部拉应力可能增长到某种水平以至于变形能的减小恒大于表面能的增加，此时裂缝即成为能够不断扩展的不稳定裂缝，导致材料的破坏。
(1) 混凝土的受力变形及破坏过程
100
70-
90
30
0
极限荷载，%
变 形
A
B
C
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
未加荷载
Ⅰ—界面裂缝无明显变化；
Ⅱ—界面裂缝增长；
Ⅲ—出现砂浆裂缝和连续裂缝；
Ⅳ—连续裂缝迅速发展；
Ⅴ—裂缝缓慢增长；
Ⅵ—裂缝迅速增长。
混凝土受压变形曲线
不同受力阶段裂缝示意