xA第五讲 普通混凝土的性质2.ppt

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1、本本 讲主讲主 要要 内内 容容u 普通混凝土的物理性质普通混凝土的物理性质u 普通混凝土的力学性质普通混凝土的力学性质u 普通混凝土的耐久性普通混凝土的耐久性 5.1 普通混凝土的物理性质普通混凝土的物理性质n 密实度密实度n 体积稳定性体积稳定性n 渗透性渗透性n 热性能热性能一、密实度一、密实度u 密实度：密实度：表示在一定体积的混凝土中，固体物质的表示在一定体积的混凝土中，固体物质的填充程度。填充程度。u 密实度的计算密实度的计算D=Vw+VC+Va式中：式中：Vw每立方米混凝土中强结合水的绝对体积；每立方米混凝土中强结合水的绝对体积；VC每立方米混凝土中水泥的绝对体积；每立方米混凝土

2、中水泥的绝对体积；Va每立方米混凝土中集料的绝对体积；每立方米混凝土中集料的绝对体积；Vw随着龄期和水泥品种的不同的而变化。随着龄期和水泥品种的不同的而变化。密实度的计算密实度的计算 Va=Vs+Vg-表示一点龄期的混凝土中强结合水为水泥重的百表示一点龄期的混凝土中强结合水为水泥重的百分数，见下表。分数，见下表。1000cggssccmmmmmD水泥在不同龄期的结合水数水泥在不同龄期的结合水数水泥品种3天7天28天90天360天快硬硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥0.140.110.060.160.120.080.200.150.100.220.190.150.250.250.23密实度

3、的计算密实度的计算一、密实度一、密实度u 对所用材料相同而组织结构不同的混凝土，或者对所用材料相同而组织结构不同的混凝土，或者组织结构相同但所用孔隙率不同的混凝土，其密组织结构相同但所用孔隙率不同的混凝土，其密实型可用其容重近似地比较。实型可用其容重近似地比较。u 混凝土的密实度与混凝土的所有技术性质（强混凝土的密实度与混凝土的所有技术性质（强度、抗冻性、耐久性、传声性等性能有密切的联度、抗冻性、耐久性、传声性等性能有密切的联系。但混凝土的密实度或孔隙率不能完全说明混系。但混凝土的密实度或孔隙率不能完全说明混凝土的结构。凝土的结构。二、体积稳定性二、体积稳定性u 化学收缩化学收缩u 干湿变形干

4、湿变形u 温度变形温度变形（一）化学收缩（一）化学收缩定义定义：由于水泥水化生成物的体积比反应前物质总体：由于水泥水化生成物的体积比反应前物质总体积小，从而引起混凝土的收缩，称化学收缩，又称自积小，从而引起混凝土的收缩，称化学收缩，又称自身收缩。身收缩。化学收缩特点化学收缩特点：其收缩量随混凝土龄期的延长而增：其收缩量随混凝土龄期的延长而增加，其数量大致与时间的对数成正比。在成型后的加，其数量大致与时间的对数成正比。在成型后的40天内收缩增加较快，以后逐渐减小并趋于稳定。天内收缩增加较快，以后逐渐减小并趋于稳定。危害危害：不可逆，在混凝土内部产生微裂缝，对大体积：不可逆，在混凝土内部产生微裂缝

5、，对大体积混凝土影响较明显。温度较高，水泥用量较大和水泥混凝土影响较明显。温度较高，水泥用量较大和水泥细度较细时，其值增大。细度较细时，其值增大。（二）干湿变形（二）干湿变形1、干燥收缩的原因、干燥收缩的原因u 毛细管水蒸发毛细管水蒸发u 凝胶水蒸发凝胶水蒸发2、干缩值、干缩值混凝土的极限干缩值为混凝土的极限干缩值为（50-90）10-5；设计时采；设计时采用用1.5-2.0mm/m.（二）干湿变形（二）干湿变形3、湿涨、湿涨 置于水中的混凝土体积稍有膨胀，是由于水泥石中置于水中的混凝土体积稍有膨胀，是由于水泥石中凝胶体颗粒的吸附水膜增厚所致。混凝土的干缩值凝胶体颗粒的吸附水膜增厚所致。混凝土

6、的干缩值比湿涨值大。当空气相对湿度为比湿涨值大。当空气相对湿度为70%时，混凝土的时，混凝土的收缩值为湿涨的收缩值为湿涨的6倍，相对湿度为倍，相对湿度为50%时为时为8倍。见倍。见图图3-2-4-1（P166）如果将已经干缩的混凝土重新放入水中或潮湿环境如果将已经干缩的混凝土重新放入水中或潮湿环境中，混凝土还会重新产生湿涨，但不是所有的干缩中，混凝土还会重新产生湿涨，但不是所有的干缩变形都能恢复。不可恢复的变形占干缩变形的变形都能恢复。不可恢复的变形占干缩变形的30%-60%。（二）干湿变形（二）干湿变形4、干缩的危害干缩的危害u 在混凝土的表面产生裂缝在混凝土的表面产生裂缝u 在水泥石与集料

7、的界面上产生裂缝在水泥石与集料的界面上产生裂缝5、影响干缩变形的因素、影响干缩变形的因素（1）水泥浆量）水泥浆量（2）水泥品种与细度）水泥品种与细度（3）砂率）砂率（4）集料的弹性模量）集料的弹性模量（三）温度变形（三）温度变形1、温度变形的计算、温度变形的计算 L=L t式中：式中：L混凝土结构长度变化，混凝土结构长度变化，m;L混凝土结构长度，混凝土结构长度，m;t温差，温差，温度变形系数。温度变形系数。=1010-6/2、减少温度变形造成的危害方法、减少温度变形造成的危害方法设置温度伸缩缝；在结构物中设置温度钢筋；大体设置温度伸缩缝；在结构物中设置温度钢筋；大体积混凝土中采用低热水泥或人

8、工降温。积混凝土中采用低热水泥或人工降温。三、渗透性三、渗透性 抗渗性的表示方法抗渗性的表示方法 用抗渗标号或渗透系数表示。抗渗标号是以用抗渗标号或渗透系数表示。抗渗标号是以28天天龄期的标准试件，在标准渗透仪上，逐级加水压，龄期的标准试件，在标准渗透仪上，逐级加水压，从从0.2MPa开始，每隔开始，每隔8h增加水压增加水压0.1MPa，当，当6个个试件中有试件中有3个试件表面发现渗水，混凝土的抗渗标个试件表面发现渗水，混凝土的抗渗标号即以每组号即以每组6个试件中个试件中4个未发现渗水现象的最大个未发现渗水现象的最大水压力表示。按下式计算：水压力表示。按下式计算：S=10H-1 式中：式中：S

9、混凝土抗渗标号；混凝土抗渗标号；H第三个试件顶面开始渗水时的水压力第三个试件顶面开始渗水时的水压力。三、渗透性三、渗透性l 混凝土渗水的主要原因混凝土渗水的主要原因 混凝土内部的联通孔隙混凝土内部的联通孔隙-与水灰比大小有关。与水灰比大小有关。l 提高抗渗性的措施提高抗渗性的措施 掺加外加剂掺加外加剂 减小水灰比减小水灰比 选择合适的水泥品种选择合适的水泥品种 保证施工质量及养护条件等。保证施工质量及养护条件等。16四、热性能四、热性能u 比热比热u 导热系数导热系数u 低温系数低温系数u 热膨胀系数热膨胀系数 17（一）比热（一）比热 比热定义：将比热定义：将1kg混凝土材料的温度提高或降低

10、混凝土材料的温度提高或降低1K所吸收或放出的热量称为混凝土的比热。所吸收或放出的热量称为混凝土的比热。混凝土的比热值：普通混凝土其比热一般为混凝土的比热值：普通混凝土其比热一般为840-1170J/(kgK).当其内部含水量增加时，当其内部含水量增加时，混凝土的比热会随之增加，因为水的比热为混凝土的比热会随之增加，因为水的比热为4.18103 3 840-1170J/(kgK），集料的比热集料的比热为为710-840 J/(kgK）。）。18（一）比热（一）比热 集料对混凝土比热的影响集料对混凝土比热的影响 C=CP(1-Wa)+CaWa式中：式中：C混凝土的比热混凝土的比热J/(kgK）；）

11、；CP水泥石的比热水泥石的比热J/(kgK）；）；Ca集料的比热集料的比热J/(kgK）；）；Wa 混凝土集料的质量比。混凝土集料的质量比。（二）导热系数（二）导热系数u 定义：定义：单位面积（单位面积（1m2）的混凝土材料当其厚度）的混凝土材料当其厚度（1m）的两侧温度差为）的两侧温度差为1K时，通过该材料的热容量时，通过该材料的热容量（W）,称为该材料的导热系数（称为该材料的导热系数（），单位为），单位为W（mK）u 混凝土的导热系数值：混凝土的导热系数值：普通混凝土及各组分的导热系普通混凝土及各组分的导热系数见表数见表3-2-4-2。组成材料名称组成材料名称导热系数导热系数W（mK）组成

12、材料名称组成材料名称 导热系数导热系数W（mK）拌和用水拌和用水空空 气气0.6050.026集集 料料普通混凝土普通混凝土1.71-3.142.3-3.49 超声检测方法超声检测方法u 影响导热系数的因素影响导热系数的因素：集料的种类与数量、混凝集料的种类与数量、混凝土的温度与含水量。土的温度与含水量。u 导热系数是混凝土材料的一种非常重要的热物理导热系数是混凝土材料的一种非常重要的热物理指标。导热系数越小，则混凝土的绝热保温性能越指标。导热系数越小，则混凝土的绝热保温性能越好。好。（二）导热系数（二）导热系数（三）导温系数（三）导温系数u 定义：是表示混凝土在冷却或加热过程中，各点达定义：

13、是表示混凝土在冷却或加热过程中，各点达到同样温度的速度。导温系数越大，则各点达到同样到同样温度的速度。导温系数越大，则各点达到同样温度的速度越快。温度的速度越快。u 计算公式：计算公式：式中：式中：混凝土的导温系数，混凝土的导温系数，m2/h;混凝土的导热系数，混凝土的导热系数，W（mK）；）；c混凝土的比热，混凝土的比热，J/(kgK）；）；混凝土的密度，混凝土的密度，kg/m3。c（三）导温系数（三）导温系数u混凝土的导温系数值：水泥净浆、砂浆及混凝土的导混凝土的导温系数值：水泥净浆、砂浆及混凝土的导温系数见表温系数见表3-2-4-3。u影响混凝土导热系数和比热的因素，同样也影响混凝影响混

14、凝土导热系数和比热的因素，同样也影响混凝土的导温系数。土的导温系数。项项 目目水泥净浆水泥净浆水泥砂浆水泥砂浆混凝土混凝土水灰比水灰比0.300.650.65导温系数导温系数 （m2/h）0.00120.00230.0034（四）热膨胀系数（四）热膨胀系数l 混凝土的热膨胀值：混凝土的热膨胀值：混凝土的体积膨胀率一般为线膨胀率的混凝土的体积膨胀率一般为线膨胀率的 3倍，普通倍，普通混凝土的热膨胀一般为混凝土的热膨胀一般为1010-6/左右，变化范围左右，变化范围大约是大约是（6 13）10-6/。l 混凝土的热膨胀系数计算公式：混凝土的热膨胀系数计算公式：aaPPaaaPPpcVEVEVEVE

15、（四）热膨胀系数（四）热膨胀系数l式中：式中：C、P、a分别为混凝土、水分别为混凝土、水泥石和集料的热膨胀系数；泥石和集料的热膨胀系数；EP、Ea水泥石和集料的弹性模量；水泥石和集料的弹性模量；VP、Va水泥石和集料的体积比。水泥石和集料的体积比。不同水泥品种、不同集料对混凝土热膨胀不同水泥品种、不同集料对混凝土热膨胀系数的影响见表系数的影响见表3-2-4-4.（P164）5.2 普通混凝土的力学性质普通混凝土的力学性质5.2.1 强度及影响因素强度及影响因素5.2.2 不同应力状态下混凝土的破坏过程不同应力状态下混凝土的破坏过程5.2.3 破坏机理和强度理论破坏机理和强度理论5.2.4 弹性

16、模量弹性模量5.2.5 疲劳特性疲劳特性5.2.1 强度及影响因素强度及影响因素一、混凝土的强度一、混凝土的强度二、影响混凝土强度的因素二、影响混凝土强度的因素一、一、混凝土的强度混凝土的强度 抗压强度标准值和强度等级抗压强度标准值和强度等级 轴心抗压强度轴心抗压强度 劈裂抗拉强度劈裂抗拉强度 抗弯拉强度抗弯拉强度 混凝土与钢筋的粘结强度混凝土与钢筋的粘结强度（二）抗压强度标准值和强度等级值和强度等级 1、立方体抗压强度、立方体抗压强度 按照国家标准按照国家标准普通混凝土力学性能试验方法普通混凝土力学性能试验方法（GBJ81-85GBJ81-85），制作边长为），制作边长为150mm150mm

17、的立方体试件，的立方体试件，在标准条件（温度在标准条件（温度2020 2 2 C C，相对湿度，相对湿度90%90%以上）以上）下，养护到下，养护到28d28d龄期，测得的抗压强度值为混凝龄期，测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度（简称立方抗压强度），土立方体试件抗压强度（简称立方抗压强度），以以fcu表示。表示。非标准试件非标准试件:返返 回回图图3 3 边长边长150mm150mm的立方体试件的立方体试件200mm200mm200mm200mm100mm100mm100mm100mm150mm150mm150mm150mm 标标 准准 试试 件件:图图4 4 边长边长100mm 10

18、0mm、200mm200mm的立方体试件的立方体试件换算系数：换算系数：0.950.95换算系数：换算系数：1.051.052、立方体抗压强度标准值、立方体抗压强度标准值 按标准方法按标准方法制作边长为制作边长为150150mmmm的立方体试的立方体试件，在件，在2828d d龄期，用龄期，用标准方法标准方法测得的强度测得的强度总体分布中具有不低于总体分布中具有不低于95%95%保证率的抗压保证率的抗压强度值，以强度值，以fcu.k表示。表示。3、普通混凝土强度等级、普通混凝土强度等级根据根据 fcu,k.普通混凝土划分为十二个强度等级普通混凝土划分为十二个强度等级：GradesC60C7.5

19、C10C55C50C35C15C20C25C30C45C40C25concretefcu,k（二）轴心抗压强度（二）轴心抗压强度（fcp）采用采用150 150 300 mm 棱柱体作为标准试件，棱柱体作为标准试件，也可用非标准试件，但高宽比应在也可用非标准试件，但高宽比应在2-32-3的范围的范围内。内。轴心抗压强度与立方体抗压强度之间的关系：轴心抗压强度与立方体抗压强度之间的关系：fcp ：fcu=0.70-0.80=0.70-0.80（三）混凝土劈裂抗压强度（三）混凝土劈裂抗压强度n 混凝土是一种脆性材料，抗拉强度与抗压强度混凝土是一种脆性材料，抗拉强度与抗压强度为为1/101/20。因

20、此混凝土只用于承受压荷载。因此混凝土只用于承受压荷载。n 混凝土劈裂抗压强度计算公式混凝土劈裂抗压强度计算公式：n 劈裂抗压强度与立方体抗压强度之间的关系：劈裂抗压强度与立方体抗压强度之间的关系：AFAFfts637.024335.0cutsff（四）抗折强度（四）抗折强度 抗折强度通过三分点加荷试验测试。抗折强度通过三分点加荷试验测试。试件：试件：150150550mm 梁型梁型.抗折强度受力示意图：抗折强度受力示意图：计算公式：计算公式：2bhFLfcf（五）混凝土与钢筋间的粘结强度（五）混凝土与钢筋间的粘结强度l 影响 粘结强度因素粘结强度因素主要由混凝土与钢筋之间的摩擦力、钢筋与水泥石

21、之间主要由混凝土与钢筋之间的摩擦力、钢筋与水泥石之间的粘结力及变形钢筋表面机械咬合力引起的。混凝土相的粘结力及变形钢筋表面机械咬合力引起的。混凝土相对收缩也有影响。对收缩也有影响。粘结强度与混凝土的抗压强度有关。当混凝土抗压强度粘结强度与混凝土的抗压强度有关。当混凝土抗压强度小于小于20MPa时，粘结强度与抗压强度成正比；随着抗压时，粘结强度与抗压强度成正比；随着抗压强度的提高，粘结强度的增加值逐渐减小。强度的提高，粘结强度的增加值逐渐减小。其他影响因素：钢筋尺寸及变形钢筋种类、钢筋的位置，其他影响因素：钢筋尺寸及变形钢筋种类、钢筋的位置，加载类型，干湿和温度变化等。加载类型，干湿和温度变化等

22、。（五）混凝土与钢筋间的粘结强度（五）混凝土与钢筋间的粘结强度l 试验方法试验方法美国材料试验学会（美国材料试验学会（ASTMC234）采用拔出试验测试）采用拔出试验测试混凝土与钢筋间的粘结强度。具体如下：混凝土与钢筋间的粘结强度。具体如下：混凝土为边长混凝土为边长150mm的立方体试件，其中埋入的立方体试件，其中埋入19mm的标准变形钢筋。试验时以不超过的标准变形钢筋。试验时以不超过34MPa/min的速度对钢筋施加拉力，直到钢筋发生屈服；或混凝的速度对钢筋施加拉力，直到钢筋发生屈服；或混凝土劈开；或加荷端钢筋滑移超过土劈开；或加荷端钢筋滑移超过2.5mm。计算公式为：。计算公式为：dlFf

23、n二、影响强度的因素二、影响强度的因素1、水泥强度等级与水、水泥强度等级与水灰比灰比2、骨料的性质、骨料的性质3、养护条件、养护条件4、龄期、龄期5、掺和料与外加剂、掺和料与外加剂6、试验条件与振捣方、试验条件与振捣方式式 如试件尺寸、加荷如试件尺寸、加荷速度、表面平整度速度、表面平整度等。等。标准养护：温度标准养护：温度20 3 ，相对湿度相对湿度90%以上。以上。自然养护：自然条件下的自然养护：自然条件下的养护，温度随气温的变化养护，温度随气温的变化而变化，应保持湿度，用而变化，应保持湿度，用草袋覆盖，并不断浇水，草袋覆盖，并不断浇水，以防止收缩。以防止收缩。对数公式：对数公式：fn=f2

24、8 lgn/lg28混凝土强度公式混凝土强度公式 BWCAffcecubcececfKfW/C0.30.8 A B 碎石碎石 0.46 0.07 卵石卵石 0.48 0.33水灰比对强度的影响水灰比对强度的影响III水灰比对强度的影响水灰比对强度的影响fcucufcucuw/cc/w人工振捣人工振捣f28W/C机械振捣机械振捣 f28 与与 W/C 关系关系水灰比对强度的影响水灰比对强度的影响 骨料骨料的影响的影响表面特征表面特征粒径粒径粗骨料强度粗骨料强度粗骨料的强度粗骨料的强度裂纹扩展至骨料裂纹扩展至骨料时绕界面而过时绕界面而过骨料强度高骨料强度高混凝土强度高混凝土强度高当骨料强度高时，裂

25、纹扩展至骨料当骨料强度高时，裂纹扩展至骨料时绕界面而过，混凝土强度高。时绕界面而过，混凝土强度高。对普通混凝土的影响小；对普通混凝土的影响小；Dmax 提高，则提高，则 强度强度 降低。降低。(尺寸效应尺寸效应)Dmax强度强度粒径的影响粒径的影响无影响无影响W/C0.65fcu 碎石碎石=1.38fcu 卵石卵石W/C0.4表面特征影响表面特征影响养护条件养护条件l混凝土强度受到水泥水化程度和速度的影响，而混凝土强度受到水泥水化程度和速度的影响，而这又受到湿度和温度的影响。这又受到湿度和温度的影响。l温度越高，水泥的水花速度越快，混凝土强度发温度越高，水泥的水花速度越快，混凝土强度发展速度越

26、快。展速度越快。l湿度越大，水泥水化程度越高。湿度越大，水泥水化程度越高。温度温度水泥水化水泥水化速度速度混凝土强度混凝土强度温度温度水泥水化速度水泥水化速度混凝土强度混凝土强度温度对强度的影响温度对强度的影响fcu203040100龄期龄期没有冻结没有冻结增长增长1天后冻结天后冻结增长增长7天后冻结天后冻结适用范围：适用范围：f28=fn(lg28/lgn)fn 混凝土混凝土n天的强度天的强度 f28 混凝土混凝土28天强度天强度标准条件养护标准条件养护32.5 42.5 级的级的 P.O(n3)9365龄期龄期 (d)200406080100120140长期保持潮湿长期保持潮湿保持潮湿保持

27、潮湿 14 天天保持潮湿保持潮湿7天天保持潮湿保持潮湿3天天保持潮湿保持潮湿1天天强度和混凝土养护时间之间的关系强度和混凝土养护时间之间的关系 f28(%)n混凝土成型后一段时间内维持一定的温混凝土成型后一段时间内维持一定的温度和相对湿度，保证混凝土强度等性能的度和相对湿度，保证混凝土强度等性能的正常发展。正常发展。这个过程叫做养护。这个过程叫做养护。n有三种类型的养护：自然养护，蒸汽养有三种类型的养护：自然养护，蒸汽养护和蒸压养护。护和蒸压养护。A AB BC.C.试验条件影响试验条件影响试验条件影响试验条件影响v混凝土试件受轴向压力作用混凝土试件受轴向压力作用v压力机压板横向变形小于混凝土

28、横向变形压力机压板横向变形小于混凝土横向变形v故混凝土试件在与压板的接触面上受到向内的约故混凝土试件在与压板的接触面上受到向内的约束力。束力。v此力在此力在 范围内有效范围内有效v使混凝土强度提高。使混凝土强度提高。v试件被破坏后上、下部各呈一个较完整的棱锥体。试件被破坏后上、下部各呈一个较完整的棱锥体。a23骨料骨料 Dmax（mm）试件尺寸试件尺寸（mm）环箍效应环箍效应 强度强度换算系数换算系数60 40 31.5 200 150 100 弱弱 偏低偏低 强强 偏高偏高 1.051.00 0.95 试件尺寸试件尺寸 3Dmax混凝土强度的尺寸效应混凝土强度的尺寸效应 如表如表1所示。所示

29、。提高强度的措施提高强度的措施 1、高等级的水泥和快硬早强水泥、高等级的水泥和快硬早强水泥 2、降低水胶比（或水灰比）、降低水胶比（或水灰比）3、湿热处理、湿热处理 蒸汽养护蒸汽养护：将混凝土放在温度低于：将混凝土放在温度低于100常压蒸汽常压蒸汽中进行养护。一般中进行养护。一般1620h。蒸压养护蒸压养护：将混凝土构件放在：将混凝土构件放在125及及8atm的压蒸的压蒸锅内进行养护。锅内进行养护。4、采用机械搅拌和振捣、采用机械搅拌和振捣 5、掺外加剂、掺合料、掺外加剂、掺合料5.2.2 不同应力状态下不同应力状态下混凝土的破坏过程混凝土的破坏过程混凝土在施荷过程中，其破坏过程分以下三个阶混

30、凝土在施荷过程中，其破坏过程分以下三个阶段段：预裂阶段预裂阶段 慢裂阶段（稳定开裂阶段）慢裂阶段（稳定开裂阶段）快裂阶段（不稳定开裂阶段快裂阶段（不稳定开裂阶段（一）预裂阶段（一）预裂阶段 由于化学收缩、毛细管收缩及干燥收缩，在水由于化学收缩、毛细管收缩及干燥收缩，在水泥石基材中预先就存在着许多微孔和原始裂缝；泥石基材中预先就存在着许多微孔和原始裂缝；由于泌水作用、干燥收缩、骨料及基材刚度不由于泌水作用、干燥收缩、骨料及基材刚度不一致，在骨料和基材的界面上也会出现许多尺一致，在骨料和基材的界面上也会出现许多尺寸更大一些的孔洞和裂缝，构件成型时未排尽寸更大一些的孔洞和裂缝，构件成型时未排尽的气泡

31、也会成为裂缝扩展的发元。的气泡也会成为裂缝扩展的发元。在大型混凝土构建里，还有热致裂缝。在大型混凝土构建里，还有热致裂缝。（二）慢裂阶段（二）慢裂阶段 当材料开始加荷以后，由于界面区域比较薄弱，当材料开始加荷以后，由于界面区域比较薄弱，裂缝首先从该处引发。裂缝首先从该处引发。随着荷载的增大，这些裂缝在界面上的延伸，并随着荷载的增大，这些裂缝在界面上的延伸，并有一部分裂缝伸入基材。但由于荷载所提供的能有一部分裂缝伸入基材。但由于荷载所提供的能量不够大，材料中的裂缝阻挡单元以阻挡或滞缓量不够大，材料中的裂缝阻挡单元以阻挡或滞缓裂缝的扩展，因而裂缝生长缓慢。裂缝的扩展，因而裂缝生长缓慢。此阶段一般发

32、生在破坏荷载的此阶段一般发生在破坏荷载的85%90%以下，从以下，从外观上看，材料主要发生了弹性变形和部分塑性外观上看，材料主要发生了弹性变形和部分塑性变形。变形。（三）快裂阶段（三）快裂阶段 当荷载继续增大时，若裂缝前沿的集中应力超当荷载继续增大时，若裂缝前沿的集中应力超过了一定数值，则应力强度因子达到其临界值，过了一定数值，则应力强度因子达到其临界值，KKc；或材料释放的能量达到了增加单位新表面积所或材料释放的能量达到了增加单位新表面积所需要的表面能数值，即应变能释放率达到其临需要的表面能数值，即应变能释放率达到其临界值时，界值时，G Gc（能量判据），（能量判据），则裂缝失去稳则裂缝失去

33、稳定，快速的扩展开来，它们互相贯通，导致整定，快速的扩展开来，它们互相贯通，导致整体的破坏。体的破坏。Kc、Gc就是材料的由缓慢稳定开裂到快就是材料的由缓慢稳定开裂到快速失稳开裂这么一个转折点时需要达到的临界速失稳开裂这么一个转折点时需要达到的临界值。值。5.2.3 破坏机理和强度理论破坏机理和强度理论 混凝土的强度理论混凝土的强度理论 混凝土破坏特点混凝土破坏特点 混凝土裂缝扩展的阶段混凝土裂缝扩展的阶段 混凝土在不同应力状态下的破坏规混凝土在不同应力状态下的破坏规律律 混凝土裂缝扩展混凝土裂缝扩展可能发生的部位可能发生的部位混凝土破坏特点混凝土破坏特点当荷载当荷载极限荷载的极限荷载的40%

34、60%无明显的破坏无明显的破坏当荷载在当荷载在40%60%可听到内部破坏的声音；可听到内部破坏的声音；当荷载当荷载 为极限荷载的为极限荷载的70%90%试块碎裂试块碎裂混凝土裂缝扩展的阶段混凝土裂缝扩展的阶段裂缝受力引发裂缝受力引发收缩裂缝收缩裂缝稳定的裂缝扩展稳定的裂缝扩展不稳定的裂缝扩不稳定的裂缝扩展展混凝土裂缝扩展的阶段混凝土裂缝扩展的阶段 收缩裂缝：收缩裂缝：在混凝土加荷之前已存在，是由于水泥石在刚性在混凝土加荷之前已存在，是由于水泥石在刚性集料之间的干缩引起的。加荷初期，一些收缩裂集料之间的干缩引起的。加荷初期，一些收缩裂缝会由于荷载作用而部分闭合，使混凝土密实起缝会由于荷载作用而部

35、分闭合，使混凝土密实起来。来。裂缝受力引发：裂缝受力引发：在加荷初期，在拉应变高度集在加荷初期，在拉应变高度集中的各点上会出现另外的微裂缝。中的各点上会出现另外的微裂缝。混凝土裂缝扩展的阶段混凝土裂缝扩展的阶段 稳定的裂缝扩展稳定的裂缝扩展：随着荷载的增加，发生裂缝的扩展，但是这时如果保持应随着荷载的增加，发生裂缝的扩展，但是这时如果保持应力水平不变，则裂缝的扩展也就停止力水平不变，则裂缝的扩展也就停止。不稳定的裂缝扩展不稳定的裂缝扩展（约为极限应力的（约为极限应力的70%-90%）在荷载不变的情况下，裂缝的扩展也会自发进行。这时不在荷载不变的情况下，裂缝的扩展也会自发进行。这时不管荷载增加与

36、否，均会导致混凝土的破坏。管荷载增加与否，均会导致混凝土的破坏。见图b。A点一下：混凝土为准弹性状；点一下：混凝土为准弹性状；B点以上：裂缝自发开展；点以上：裂缝自发开展；C点：发生破坏点：发生破坏混凝土裂缝扩展的阶段混凝土裂缝扩展的阶段a）裂缝的引发和扩展；）裂缝的引发和扩展；b）应力）应力应变曲线应变曲线混凝土在不同应力状态下混凝土在不同应力状态下的破坏规律的破坏规律混凝土在压缩疲劳情况下，交变荷载为混凝土在压缩疲劳情况下，交变荷载为106次的疲次的疲劳强（在最小应力为零时）一般为静态抗压强度的劳强（在最小应力为零时）一般为静态抗压强度的55%；在最小应力为零最大应力不超过静态抗压强度在最

37、小应力为零最大应力不超过静态抗压强度40%时，混凝土一般可经受无数次的交变荷载的作用。时，混凝土一般可经受无数次的交变荷载的作用。在长期荷载情况下，当荷载超过抗压强度的在长期荷载情况下，当荷载超过抗压强度的40%60%时，混凝土会发生徐变性状的改变，当时，混凝土会发生徐变性状的改变，当荷载约为抗压强度的荷载约为抗压强度的75%90%时，混凝土会发生时，混凝土会发生徐变破坏。徐变破坏。混凝土裂缝扩展混凝土裂缝扩展可能发生的部位可能发生的部位 在荷载作用下，混凝土中的裂缝扩展会发在荷载作用下，混凝土中的裂缝扩展会发生在生在：（1）水泥石水泥石集料的界面上集料的界面上如普通混凝土如普通混凝土（2）水

38、泥石或砂浆基体内）水泥石或砂浆基体内高弹性模量的集料高弹性模量的集料（3）集料颗粒内）集料颗粒内-集料弹性模量低如轻集料混凝土集料弹性模量低如轻集料混凝土埋在砂浆内单个集料开裂模型埋在砂浆内单个集料开裂模型单向压缩单向压缩天然集料轻集料双向压缩双向压缩单向拉伸单向拉伸 二、固体材料的理论抗拉强度近视计算公式：固体材料的理论抗拉强度近视计算公式：式中式中：m材料的理论抗拉强度；材料的理论抗拉强度；E弹性模量；弹性模量；V单位面积的表面能；单位面积的表面能；a0原子间的平衡距离。原子间的平衡距离。m可粗略的估计为：m0.1E。aEVm=l 普通混凝土及其组分水泥石和集料的理论抗拉强普通混凝土及其组

39、分水泥石和集料的理论抗拉强度，就可能高达度，就可能高达103 MPa的数量级。但实际抗拉的数量级。但实际抗拉强度则远远低于这个理论值。强度则远远低于这个理论值。l 格雷菲斯脆性断裂理论解释：在一定应力状态下格雷菲斯脆性断裂理论解释：在一定应力状态下混凝土中裂缝达到临界宽度后，处于不稳定状态，混凝土中裂缝达到临界宽度后，处于不稳定状态，会自发的扩展，以至断裂，断裂条件曲线如会自发的扩展，以至断裂，断裂条件曲线如P179页3-2-5-8所示。断裂拉应力和裂缝临界宽度的关系基本服从下式：断裂拉应力和裂缝临界宽度的关系基本服从下式：c=式中：式中：c材料的断裂拉应力；材料的断裂拉应力；c裂缝临界宽度的

40、一半；裂缝临界宽度的一半；泊松比。泊松比。c122）（E 上式可近似的写为：上式可近似的写为：c 并与理论抗拉强度计算式对比，可求得：并与理论抗拉强度计算式对比，可求得：m/c=c E21)(。ac 这个结果也可以这样来解释：这个结果也可以这样来解释：裂纹在其两端引起应力集中，将外加应力放大了裂纹在其两端引起应力集中，将外加应力放大了 倍使局部区域达到了理论强度，而导致断裂。倍使局部区域达到了理论强度，而导致断裂。如如a02 10-8 cm，则在材料中存在着一个，则在材料中存在着一个c为为210-4 cm的的裂缝，就可以使断裂强度降为理论裂缝，就可以使断裂强度降为理论值的百分之一值的百分之一。

41、21)(。ac810410三、混凝土的强度理论三、混凝土的强度理论n 细观力学理论细观力学理论 是根据混凝土细观非匀质性的特征，研究组成材是根据混凝土细观非匀质性的特征，研究组成材料对混凝土强度所起的作用。为混凝土材料设计料对混凝土强度所起的作用。为混凝土材料设计的依据。的依据。n 宏观力学理论宏观力学理论 是假定混凝土为宏观匀质且各向同性的材料，研是假定混凝土为宏观匀质且各向同性的材料，研究混凝土在复杂应力作用下的破坏条件。对混凝究混凝土在复杂应力作用下的破坏条件。对混凝土结构设计很重要。土结构设计很重要。5.2.4 弹性模量弹性模量 静弹性模量定义静弹性模量定义 混凝土静弹性模量分类混凝土

42、静弹性模量分类 静力受压弹性模量的测定方法静力受压弹性模量的测定方法 影响静弹性模量的因素影响静弹性模量的因素5.2.4 弹性模量弹性模量1、静弹性模量定义、静弹性模量定义 混凝土受到荷载作用后，产生的变形包括弹性变混凝土受到荷载作用后，产生的变形包括弹性变形和塑形变形两部分。当静压应力在形和塑形变形两部分。当静压应力在（0.3-0.5）Ra范围内，塑形变形占的比例很小，此时弹性范围内，塑形变形占的比例很小，此时弹性模量称为静弹性模量。见图模量称为静弹性模量。见图1.2、混凝土静弹性模量分类、混凝土静弹性模量分类 切线模量切线模量 割线模量割线模量-静弹性模量静弹性模量Eh 初始弹性模量初始弹

43、性模量-动弹性模量动弹性模量Ed Eh=1.25Ed-19103MPa静弹性模量曲线静弹性模量曲线u定义：在静力受压试验中，定义：在静力受压试验中，使混凝土的应力在使混凝土的应力在0.4fcp水水平下经过多次反复加荷和卸平下经过多次反复加荷和卸荷，测出的变形模量。荷，测出的变形模量。u EC=Tan u混凝土的弹性模量与强度混凝土的弹性模量与强度成正比。强度越高，弹性模成正比。强度越高，弹性模量越大。量越大。u一般为（一般为（1-4）104 MPa弹性模量曲线弹性模量曲线3、弹性模量测定方法、弹性模量测定方法 静力受压弹性模量的测定方法静力受压弹性模量的测定方法 使混凝土的应力在使混凝土的应力

44、在0.4Ra的水的水平下，经重复加荷平下，经重复加荷45次次后，后，测定其应力测定其应力应变曲线，进而应变曲线，进而求出其静弹性模量。求出其静弹性模量。3、静力受压弹性模量的测定方法、静力受压弹性模量的测定方法 （1）试件从养护地点取出后先将试件表面与上下）试件从养护地点取出后先将试件表面与上下承压板面擦干净；承压板面擦干净；（2）取）取3个试件按规定，测定混凝土的轴心抗压个试件按规定，测定混凝土的轴心抗压强度强度Ra，另，另3个试件用于测定混凝土的弹性模量；个试件用于测定混凝土的弹性模量；（3）在测定混凝土弹性模量时，变形测量仪应）在测定混凝土弹性模量时，变形测量仪应安装在试件两侧的中线上并

45、对称于试件的两端；安装在试件两侧的中线上并对称于试件的两端；3、静力受压弹性模量的测定方法、静力受压弹性模量的测定方法（4）应仔细调整试件在压力试验机上的位置，使）应仔细调整试件在压力试验机上的位置，使其轴心与下压板的中心线对准。开动压力试验机，其轴心与下压板的中心线对准。开动压力试验机，当上压板与试件接近时调整球座，使其接触匀衡；当上压板与试件接近时调整球座，使其接触匀衡；（5）加荷至基准应力为）加荷至基准应力为0.5MPa的初始的初始荷载荷载值，值，保持恒载保持恒载60S并在以后的并在以后的30S内记录每测点的变形内记录每测点的变形读数读数。应立即连续均匀地加荷至应力为轴心抗压。应立即连续

46、均匀地加荷至应力为轴心抗压强度的强度的1/3的的荷载荷载值，保持恒载值，保持恒载60S并在以后的并在以后的30S内记录每一侧点的变形读数内记录每一侧点的变形读数；3、静力受压弹性模量的测定方法、静力受压弹性模量的测定方法（6）当以上这些变形值之差与它们平均值之比大于）当以上这些变形值之差与它们平均值之比大于20%时，应重新对中试件后重复本条第时，应重新对中试件后重复本条第5款的试验。款的试验。如果无法使其减少到低于如果无法使其减少到低于20%时，则此次试验无时，则此次试验无效；效；（7）在确认试件对中后，以与加荷速度相同的速度）在确认试件对中后，以与加荷速度相同的速度卸荷至基准应力卸荷至基准应

47、力0.5MPa，恒载，恒载60S；然后用同样；然后用同样的加荷和卸荷速度以及的加荷和卸荷速度以及60S的保持恒载至少进行两的保持恒载至少进行两次反复预压。在最后一次预压完成后，在基准应次反复预压。在最后一次预压完成后，在基准应力力0.5MPa持荷持荷60S并在以后的并在以后的30S内记录每一侧内记录每一侧点的变形读数点的变形读数；再用同样的加荷速度加荷至持荷；再用同样的加荷速度加荷至持荷60S并在以后的并在以后的30S内记录每一侧点的变形读数内记录每一侧点的变形读数.4、混凝土弹性模量的细观力学分析、混凝土弹性模量的细观力学分析假设：假设：u 混凝土为二相复合材料。它的粒子相为粗细集料或混凝土

48、为二相复合材料。它的粒子相为粗细集料或粗集料，对应的基体相分别为砂浆和水泥石。粗集料，对应的基体相分别为砂浆和水泥石。u 设复合材料的弹性模量为设复合材料的弹性模量为Ec，泊桑比为，泊桑比为c;u粒子相的弹性模量为粒子相的弹性模量为Ep，泊桑比为泊桑比为p;u基体相的弹性模量为基体相的弹性模量为Em,泊桑比为泊桑比为m;u粒子相的体积率为粒子相的体积率为Vp；u基体相的体积率为基体相的体积率为Vm。Vp+Vm=14、混凝土弹性模量的细观力学分析、混凝土弹性模量的细观力学分析 B.保尔保尔应用线弹性力学的极值方法分析合金（多相金属材应用线弹性力学的极值方法分析合金（多相金属材料）弹性模量的上限和

49、下限，在料）弹性模量的上限和下限，在 c=p=m 的特殊情况下，的特殊情况下，复合材料弹性模量的复合材料弹性模量的上上 限限为：为：（用刚度表示的混合律）（用刚度表示的混合律）复合材料弹性模量的复合材料弹性模量的下限下限为：为：（用柔度表示的混合律）（用柔度表示的混合律）4、混凝土弹性模量的细观力学分析、混凝土弹性模量的细观力学分析 柔度混合律也可以写为：柔度混合律也可以写为：应用材料力学原理，利用并联模型，假定二相具应用材料力学原理，利用并联模型，假定二相具有相同的应变，可以导出混合律的刚度公式；利有相同的应变，可以导出混合律的刚度公式；利用串联模型，假定二相具有相同的应力。可以导用串联模型

50、，假定二相具有相同的应力。可以导出混合律的柔度公式。出混合律的柔度公式。并联和串联模型图并联和串联模型图：并联和串联模型图并联和串联模型图 二相复合材料的弹性模量在不考虑泊桑比的情况下的理论二相复合材料的弹性模量在不考虑泊桑比的情况下的理论上限和下限为：上限和下限为：T.C.哼逊指出，这个上下限对于混凝土这样的分散体系的哼逊指出，这个上下限对于混凝土这样的分散体系的弹性模量也同样适用。并认为普通混凝土的弹性模量接近弹性模量也同样适用。并认为普通混凝土的弹性模量接近于下限，轻骨料混凝土的弹性模量接近于上限。这是因为于下限，轻骨料混凝土的弹性模量接近于上限。这是因为对于对于EmEp的硬基复合材料，

51、以假定二相具有相同的应的硬基复合材料，以假定二相具有相同的应变为合理；而对于变为合理；而对于EmEp的软基复合材料，以假定二相的软基复合材料，以假定二相承受相同的应力为合理。承受相同的应力为合理。T.J.赫沙模型赫沙模型T.J.赫沙模型赫沙模型在粒子和基体间不存在粘结的情况下，不能传递剪切在粒子和基体间不存在粘结的情况下，不能传递剪切应力，则应力，则x=0，得出混合律的柔度公式，这说明基体，得出混合律的柔度公式，这说明基体和粒子间所受的应力相同；和粒子间所受的应力相同；当当x=1时。说明粒子和基体间存在最大的结合力，两时。说明粒子和基体间存在最大的结合力，两者的应变相同。集中配合比的混凝土者的

52、应变相同。集中配合比的混凝土x接近于接近于0.5.在分散相在分散相(粒子相粒子相)为孔隙的情况下，为孔隙的情况下，Ep=0，用上式，用上式计算，计算，Ec=0.不符合实际情况。不符合实际情况。U.J.康脱模型康脱模型模型为一边长为单位长度的立方体，中心有一立方模型为一边长为单位长度的立方体，中心有一立方体的粒子为体的粒子为P,边长为边长为d.d=Vp1/3.并联模型并联模型 串联模型串联模型U.J.康脱模型康脱模型 对于硬基复合材料，用图中所示的并联模型推导，对于硬基复合材料，用图中所示的并联模型推导，则得：则得：在分散相为孔隙的情况下，在分散相为孔隙的情况下，Ep=0,则得；则得；U.J.康

53、脱模型康脱模型 对于软基复合材料，用图中的串联模型推导，则对于软基复合材料，用图中的串联模型推导，则得得：这个模型与这个模型与WC-Co复合合金的结果相当符合。也复合合金的结果相当符合。也可能适用于砂浆和普通混凝土。可能适用于砂浆和普通混凝土。Z.J 哈欣模型哈欣模型以上公式所代表的各模型中，没有一个考虑到基体以上公式所代表的各模型中，没有一个考虑到基体相和粒子相的泊桑比差异。哈欣提出了下图模型，相和粒子相的泊桑比差异。哈欣提出了下图模型，后来哼逊对此又做了发展，克服了这方面的局限性。后来哼逊对此又做了发展，克服了这方面的局限性。模型是由一个球形集料颗粒外包一层水泥石或砂浆模型是由一个球形集料

54、颗粒外包一层水泥石或砂浆的球形外壳所组成。的球形外壳所组成。Z.J 哈欣模型哈欣模型哼逊推导得：哼逊推导得：根据理论分析，各向同性材料的泊桑比可在根据理论分析，各向同性材料的泊桑比可在-1到到+0.5的范围内变化。当的范围内变化。当c=p=m=-1时，时，则则上式转化为混合律柔度公式。上式转化为混合律柔度公式。Z.J 哈欣模型哈欣模型对于混凝土，假定c=p=m=0.2，代入哼逊公式代入哼逊公式则得：则得：推导这个公式的另一个假设是粒子与基体间粘结完推导这个公式的另一个假设是粒子与基体间粘结完好。这个假设对于砂浆是合理的。好。这个假设对于砂浆是合理的。Z.J 哈欣模型哈欣模型 下图为砂浆弹性模量

55、的试验值与理论计算值的相下图为砂浆弹性模量的试验值与理论计算值的相互关系。互关系。Z.J 哈欣模型哈欣模型 但对于普通混凝土，粗集料与砂浆间的粘结不如但对于普通混凝土，粗集料与砂浆间的粘结不如砂与水泥石子间的粘结。砂与水泥石子间的粘结。在完全没有粘结的极限情况下粒子与基体间承受在完全没有粘结的极限情况下粒子与基体间承受相同的应力假设是合理的。因此普通混凝土的弹相同的应力假设是合理的。因此普通混凝土的弹性模量处于混合律柔度公式和上式计算值之间。性模量处于混合律柔度公式和上式计算值之间。对于轻集料混凝土这个公式是适用的。对于轻集料混凝土这个公式是适用的。Z.J 哈欣模型哈欣模型 如果用下式计算混凝

56、土的泊桑比如果用下式计算混凝土的泊桑比c，则则可以得到比可以得到比较准确的较准确的c。式中式中m为实测常数为实测常数。对于对于Ep约为约为7.6105 Kg/cm2，p=0.22的集料和的集料和m0.25的水泥石组成的砂浆和混凝土，的水泥石组成的砂浆和混凝土，m为为0.42.混凝土的泊桑比为约混凝土的泊桑比为约0.11到到0.21之间，一般为之间，一般为0.150.20。混凝土强度越高，泊桑比越小。混凝土强度越高，泊桑比越小。哼逊公式哼逊公式 在分散相为孔隙的情况下，在分散相为孔隙的情况下，Ep=0，代入哼逊公式，代入哼逊公式则得则得：式中式中Vp为孔隙率，对于水泥石，为孔隙率，对于水泥石，V

57、m则为胶空比则为胶空比。哼逊公式哼逊公式 假定水泥石和水泥石中的固相物质的泊桑比在假定水泥石和水泥石中的固相物质的泊桑比在0.2到到0.33的范围内变化，代入上式则得下列计算公的范围内变化，代入上式则得下列计算公式：式：当当c=p=m=0.2时时，当当c=p=m=0.33时时，实验结果实验结果 下图表示水泥石弹性模量与毛细孔腔体积率的关下图表示水泥石弹性模量与毛细孔腔体积率的关系。后一个公式更接近于实验结果。系。后一个公式更接近于实验结果。经验公式经验公式 当混凝土中存在由于不密实而形成的孔隙时，用当混凝土中存在由于不密实而形成的孔隙时，用下列经验公式计算得到的混凝土弹性模量较接近下列经验公式

58、计算得到的混凝土弹性模量较接近于试验结果，即：于试验结果，即：在此情况下，基体相为密实的混凝土，分散相为在此情况下，基体相为密实的混凝土，分散相为由于不密实而形成的孔隙。由于不密实而形成的孔隙。影响静弹性模量的因素影响静弹性模量的因素 混凝土的强度愈高，静弹性模量愈大，两者存混凝土的强度愈高，静弹性模量愈大，两者存在一定的相关性。当混凝土的强度等级由在一定的相关性。当混凝土的强度等级由C10C60时，静弹性模量由时，静弹性模量由1.75104 MPa增至增至3.60104MPa。影响静弹性模量的因素影响静弹性模量的因素 混凝土中骨料的弹性模量愈大，骨料与水泥的比混凝土中骨料的弹性模量愈大，骨料

59、与水泥的比例愈大，则混凝土的静弹性模量愈大例愈大，则混凝土的静弹性模量愈大 养护条件对混凝土的静弹性模量有影响，在相养护条件对混凝土的静弹性模量有影响，在相同强度情况下，早期养护温度较低的混凝土具有较同强度情况下，早期养护温度较低的混凝土具有较大的弹性模量，因此蒸汽养护混凝土的弹性模量较大的弹性模量，因此蒸汽养护混凝土的弹性模量较具有相同强度在标准条件下养护的混凝土小；具有相同强度在标准条件下养护的混凝土小；影响静弹性模量的因素影响静弹性模量的因素 混凝土在潮湿状态的弹性模量较干燥状态混凝土在潮湿状态的弹性模量较干燥状态的大；的大；混凝土后期的弹性模量随龄期的增长而增混凝土后期的弹性模量随龄期

60、的增长而增大。大。5.2.5 徐变徐变 1、定义、定义 混凝土在长期不变荷载作用下，沿作用力方混凝土在长期不变荷载作用下，沿作用力方向随时间而产生的塑性变形，称为混凝土向随时间而产生的塑性变形，称为混凝土的徐变。的徐变。混凝土的徐变包括混凝土的徐变包括恢复性徐变恢复性徐变和和非恢复性徐非恢复性徐变变两部分。前者是一种两部分。前者是一种滞弹性现象；滞弹性现象；而后而后者可能是者可能是粘性变形和塑性变形。粘性变形和塑性变形。粘性变形粘性变形速度与作用应力成正比，而塑性变形不存速度与作用应力成正比，而塑性变形不存在这样的关系。在这样的关系。0 02 2 0 0 0 04 4 0 0 0 06 6 0

61、 0 0 08 8 0 0 0 01 1 0 0 0 0 0 00 02 2 0 04 4 0 06 6 0 08 8 0 01 1 0 0 0 01 1 2 2 0 0加加 载载 后后 的的 时时 间间，d应应变变1 10 0-6 6徐变应变徐变应变弹性应变弹性应变弹性回复弹性回复徐变回复徐变回复不不可可逆逆徐徐变变卸卸载载2、徐变曲线、徐变曲线 规律：规律：数值：数值：利：利：弊弊：最初最初数月数月内增长较快内增长较快延续延续数年数年才趋于稳定才趋于稳定 0.30.31.5mm/m1.5mm/m趋于消除应力集中；降低大体积混趋于消除应力集中；降低大体积混凝土温度应力。凝土温度应力。使钢筋预

62、应力降低。使钢筋预应力降低。2、徐变曲线、徐变曲线实际工程中的徐变实际工程中的徐变 混凝土的徐变与干缩共存混凝土的徐变与干缩共存。3、作用应力、作用应力 混凝土的徐变与作用应力有关混凝土的徐变与作用应力有关。在作用应力在作用应力小于混凝土强度的小于混凝土强度的35-40%的情况下，的情况下，徐变徐变c与应力场正比，即：与应力场正比，即：C为比徐变。此时，作用应力与弹性变形成正比，为比徐变。此时，作用应力与弹性变形成正比，即：即：3、作用应力、作用应力 由上两个公式，可得由上两个公式，可得：为徐变系数，表示混凝土徐变的特为徐变系数，表示混凝土徐变的特性性。3、作用应力、作用应力 当c为极限值时，

63、则徐变系数用为极限值时，则徐变系数用表示。这时在表示。这时在应力作用下的全部变形应力作用下的全部变形 为为：当作用应力超过混凝土的非连续点强度时，裂缝当作用应力超过混凝土的非连续点强度时，裂缝开始扩展。非连续点为混凝土强度的开始扩展。非连续点为混凝土强度的40%-70%。裂缝一旦扩展，徐变形状也随之改变。因此作用裂缝一旦扩展，徐变形状也随之改变。因此作用应力过大时，徐变增加的速度也增大。当作用应应力过大时，徐变增加的速度也增大。当作用应力超过混凝土强度的力超过混凝土强度的75%时，就会发生徐变破坏。时，就会发生徐变破坏。4、徐变机理、徐变机理-渗出假说渗出假说l 混凝土徐变的根源是水泥石，而水

64、泥石的混凝土徐变的根源是水泥石，而水泥石的徐变在很大程度上其具有胶体尺度的亚微徐变在很大程度上其具有胶体尺度的亚微观结构。观结构。l 渗出假说认为：徐变的产生原因是凝胶粒渗出假说认为：徐变的产生原因是凝胶粒子的吸附水和层间水的的迁移。如图子的吸附水和层间水的的迁移。如图a。渗出假说渗出假说渗出假说渗出假说 由上图所示，在水泥石承受压力时，吸附在凝胶粒由上图所示，在水泥石承受压力时，吸附在凝胶粒子表面的水分子，由应力高的部位向应力低的部位子表面的水分子，由应力高的部位向应力低的部位迁移。吸附水的渗出速度取决于渗出应力和毛细管迁移。吸附水的渗出速度取决于渗出应力和毛细管通道的阻力。作用应力越大，水

65、分的渗出速度和变通道的阻力。作用应力越大，水分的渗出速度和变形速度也越大，徐变也越大。形速度也越大，徐变也越大。混凝土强度取决于水泥石的密实度。密实度大的水混凝土强度取决于水泥石的密实度。密实度大的水泥石，毛细管通道的阻力也大，渗出速度和变形速泥石，毛细管通道的阻力也大，渗出速度和变形速度则小，徐变也小。度则小，徐变也小。强度大的混凝土，比徐变小。强度大的混凝土，比徐变小。水泥石的徐变还可能由于凝胶粒子的粘性流动或滑水泥石的徐变还可能由于凝胶粒子的粘性流动或滑移的原因引起。因此可以解释某些渗出假设难以解移的原因引起。因此可以解释某些渗出假设难以解释的现象。如图释的现象。如图b。5、混凝土徐变的

66、流变模型、混凝土徐变的流变模型T.C.哼逊利用勃格尔模型进行了混凝土基本徐变的分析哼逊利用勃格尔模型进行了混凝土基本徐变的分析和计算公式的推导。和计算公式的推导。勃格尔模型的结构式为勃格尔模型的结构式为：Em混凝土的弹性模量；混凝土的弹性模量；m麦克斯韦体的粘性系数；麦克斯韦体的粘性系数；Ek和和k表示徐变的滞弹性部分表示徐变的滞弹性部分 恢复性徐变。恢复性徐变。Ek混凝土的滞弹性模量；混凝土的滞弹性模量；k 开而芬体的混凝土弹性模数开而芬体的混凝土弹性模数 5、混凝土徐变的流变模型、混凝土徐变的流变模型设作用应力为设作用应力为，则在持荷时间为，则在持荷时间为t时的总变形时的总变形为：为：则得：则得：5、混凝土徐变的流变模型、混凝土徐变的流变模型 由于由于上式第一项为上式第一项为滞弹性徐变滞弹性徐变，第二项为，第二项为粘性徐变粘性徐变。5、混凝土徐变的流变模型、混凝土徐变的流变模型哼逊利用混凝土细观力学混合律推导出：哼逊利用混凝土细观力学混合律推导出：式中式中m为系数。这样：为系数。这样：Vc水泥石在混凝土中的体积率，水泥石在混凝土中的体积率，x为胶空比。为胶空比。5、混凝土徐变的流变