《土木工程材料》課件（混凝土力學(xué)性質(zhì)-宋少民）

混凝土力學(xué)性質(zhì)混凝土是一種重要的建筑材料，其力學(xué)性質(zhì)對結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性、使用壽命等方面至關(guān)重要。混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系應(yīng)力混凝土受到外力作用時內(nèi)部產(chǎn)生的抵抗外力的內(nèi)力，以每單位面積的力表示。應(yīng)變混凝土在外力作用下產(chǎn)生的變形，以變形量與原尺寸的比值表示，反映了混凝土的變形程度。關(guān)系應(yīng)力和應(yīng)變之間呈現(xiàn)非線性關(guān)系，可以用應(yīng)力-應(yīng)變曲線來表示。曲線反映了混凝土的強度、彈性模量、泊松比、斷裂韌性等力學(xué)特性?；炷恋氖軌盒阅芑炷潦堑湫偷拇嘈圆牧?，在受壓狀態(tài)下，其應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈現(xiàn)非線性特征?；炷恋目箟簭姸仁呛饬科涑休d能力的重要指標，在工程設(shè)計中具有重要意義?？箟簭姸瓤箟簶O限應(yīng)力受壓破壞脆性破壞影響因素混凝土強度等級、配合比、齡期、養(yǎng)護條件、加載速度等混凝土的受拉性能混凝土的抗拉強度遠低于抗壓強度，通常為抗壓強度的1/10左右。這是因為混凝土材料中存在著大量的微小裂縫，這些裂縫在受拉應(yīng)力的作用下會迅速擴展，從而導(dǎo)致混凝土的破壞?；炷恋目估瓘姸热Q于材料的組成、配比、養(yǎng)護條件等因素。為了提高混凝土的抗拉強度，可以使用高強度水泥、摻加鋼纖維等方法。同時，可以通過控制混凝土的裂縫寬度和分布來提高其抗拉性能。混凝土的抗剪性能混凝土的抗剪強度是指混凝土抵抗剪切應(yīng)力的能力。混凝土的抗剪強度受多種因素影響，包括混凝土的強度等級、配比、齡期、加載速度、溫度、濕度等。混凝土的抗剪強度可以通過試驗來測定。常見的試驗方法包括直接剪切試驗、扭轉(zhuǎn)試驗和斜拉試驗等?；炷恋目辜魪姸仁腔炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計的重要參數(shù)之一，對確?；炷两Y(jié)構(gòu)的安全性具有重要意義?；炷恋目拐坌阅芸拐蹚姸仁腔炷恋挚箯澢茐牡哪芰Α？拐蹚姸戎笜丝梢苑从郴炷恋恼w性能和抗裂能力?？拐蹚姸葴y試通常使用三點彎曲試驗方法。指標描述抗折強度混凝土抵抗彎曲破壞的能力抗裂能力混凝土抵抗裂縫形成的能力三點彎曲試驗常用的抗折強度測試方法混凝土的疲勞性能混凝土的疲勞性能是指在反復(fù)荷載作用下，混凝土抵抗破壞的能力。疲勞破壞是指在低于抗壓強度的荷載作用下，由于反復(fù)荷載而引起的破壞。10循環(huán)次數(shù)疲勞破壞的循環(huán)次數(shù)通常在10^6次以上。3強度等級混凝土的強度等級越高，其疲勞性能越好。0.5荷載幅值荷載幅值越大，疲勞性能越差。20溫度溫度過高或過低都會降低混凝土的疲勞性能?；炷恋娜渥冃阅芑炷寥渥兪侵冈诤愣ê奢d作用下，隨著時間推移，混凝土應(yīng)變持續(xù)增長的現(xiàn)象。蠕變會影響結(jié)構(gòu)的長期變形和穩(wěn)定性，在設(shè)計和建造混凝土結(jié)構(gòu)時需要考慮其影響。影響混凝土性能的因素水泥原材料質(zhì)量水泥是混凝土的主要組成部分之一，水泥的質(zhì)量直接影響混凝土的強度、耐久性和其他性能。骨料質(zhì)量骨料占混凝土體積的60%~75%，其質(zhì)量對混凝土強度、耐久性、工作性和外觀等方面都產(chǎn)生重要影響。水灰比水灰比是影響混凝土性能的重要因素，它決定了混凝土的強度、工作性和耐久性。攪拌過程混凝土攪拌過程對混凝土的均勻性、工作性和強度都有影響?；炷翉姸鹊燃壖捌浯_定強度等級混凝土強度等級是衡量混凝土抗壓強度的指標，以“C”和數(shù)字表示，例如C30表示立方體抗壓強度為30兆帕。強度試驗采用標準試塊進行抗壓強度試驗，根據(jù)試塊的破壞荷載計算出混凝土的抗壓強度。等級確定根據(jù)試驗結(jié)果，結(jié)合工程需要確定混凝土強度等級，并將其用于工程設(shè)計和施工中。正常強度混凝土的性能特點強度等級正常強度混凝土強度等級通常在C20-C50之間。它是常見的建筑材料，廣泛用于住宅、商業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施項目。耐久性正常強度混凝土具有良好的耐久性，能夠抵抗環(huán)境因素如雨水、凍融、碳化等。這使得它在各種氣候條件下都能保持其結(jié)構(gòu)完整性。成本效益由于生產(chǎn)和施工成本相對較低，正常強度混凝土是經(jīng)濟實惠的選擇。它提供了一個平衡的性能與成本的解決方案。施工性正常強度混凝土具有良好的施工性，易于混合、澆筑和振搗。這使它成為各種建筑項目的理想選擇。高性能混凝土的性能特點1高強度高性能混凝土的抗壓強度和抗拉強度都比普通混凝土高得多，可達到80MPa甚至更高。2高耐久性高性能混凝土具有良好的抗凍融性、抗?jié)B性、抗腐蝕性，可以延長建筑物的使用壽命。3高工作性能高性能混凝土具有良好的流動性、可泵送性，便于施工，提高施工效率。4高性價比高性能混凝土的性能優(yōu)越，雖然價格稍高，但可減少后期維修費用，整體上更經(jīng)濟實用。輕質(zhì)混凝土的性能特點密度低輕質(zhì)混凝土密度較低，約為普通混凝土的1/2-2/3。減少建筑物自重，降低基礎(chǔ)成本。保溫性能好輕質(zhì)混凝土導(dǎo)熱系數(shù)低，保溫隔熱性能優(yōu)良。節(jié)約能源，降低室內(nèi)空調(diào)負荷。強度等級低輕質(zhì)混凝土強度等級一般比普通混凝土低，抗壓強度較低。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時需考慮其強度特性，確保結(jié)構(gòu)安全。重質(zhì)混凝土的性能特點高密度重質(zhì)混凝土密度較大，可提供更大的重量和強度，適用于需要承受高負荷的結(jié)構(gòu)。高強度重質(zhì)混凝土具有高強度，可以抵抗更大的壓力和沖擊，使結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。高耐久性重質(zhì)混凝土耐腐蝕，耐磨損，抗凍融性好，可用于各種惡劣環(huán)境。高成本重質(zhì)混凝土的成本較高，因為它需要更多的原材料和更復(fù)雜的生產(chǎn)工藝。泵送混凝土的性能特點流動性泵送混凝土流動性好，易于泵送，可有效降低施工難度?？箟簭姸缺盟突炷量箟簭姸雀?，能夠滿足各種工程的需求。耐久性泵送混凝土耐久性好，能夠抵抗各種環(huán)境因素的侵蝕。工作性能泵送混凝土工作性能良好，可確保施工質(zhì)量。早強混凝土的性能特點快速凝固早強混凝土在早期具有較高的強度增長速度，可以縮短施工周期，提高工效。早期強度高早強混凝土在早期具有較高的強度，可以承受更大的荷載，有利于早期的結(jié)構(gòu)使用。耐低溫早強混凝土的早期強度高，可以有效抵抗冬季施工的低溫環(huán)境對混凝土的損傷。施工方便早強混凝土的快速凝固特性，方便施工人員進行后續(xù)的施工操作。抗?jié)B混凝土的性能特點滲透性低抗?jié)B混凝土具有低滲透性，可有效阻止水滲入結(jié)構(gòu)內(nèi)部?？箖鲂院每?jié)B混凝土的低滲透性使其具有良好的抗凍性，即使在寒冷氣候下也能保持結(jié)構(gòu)完整。耐久性強抗?jié)B混凝土能夠抵抗水和化學(xué)物質(zhì)的侵蝕，延長結(jié)構(gòu)使用壽命。應(yīng)用廣泛抗?jié)B混凝土廣泛應(yīng)用于地下工程、水利工程和海洋工程等領(lǐng)域?？篃峄炷恋男阅芴攸c耐高溫抗熱混凝土能夠在高溫環(huán)境下保持其強度和穩(wěn)定性，不會因溫度變化而發(fā)生過早的損壞。這使其在火災(zāi)防護、高溫工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。低熱膨脹系數(shù)抗熱混凝土的熱膨脹系數(shù)較低，在溫度變化的情況下，其尺寸變化較小，能夠有效避免因熱脹冷縮而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞。良好的抗熱震性抗熱混凝土能夠承受高溫環(huán)境下快速變化的溫度，不會因熱震而發(fā)生開裂或剝落，這使其在高溫環(huán)境下具有更高的耐久性。隔熱性能抗熱混凝土具有良好的隔熱性能，能夠有效地阻擋熱量的傳遞，為內(nèi)部環(huán)境提供有效的熱保護。耐久性混凝土的性能特點抗凍融耐久性混凝土能夠承受反復(fù)凍融循環(huán)，保持其結(jié)構(gòu)完整性?？够瘜W(xué)侵蝕混凝土能夠抵抗酸、堿、鹽等化學(xué)物質(zhì)的侵蝕，延長其使用壽命?？?jié)B透耐久性混凝土具有良好的密實性和抗?jié)B性能，能夠有效阻止有害物質(zhì)的滲入。防腐蝕混凝土的性能特點抗腐蝕性防腐蝕混凝土具有優(yōu)異的抗腐蝕性能，可以抵抗各種腐蝕介質(zhì)的侵蝕，例如酸、堿、鹽、有機溶劑等。防腐蝕混凝土通常采用抗腐蝕性強的水泥品種，并添加相應(yīng)的礦物摻合料和外加劑，以提高其抗腐蝕能力。耐久性防腐蝕混凝土具有良好的耐久性，可以延長混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，降低維修成本。通過采取合理的防腐措施，可以有效地延長混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，使其能夠經(jīng)受住各種惡劣環(huán)境的考驗?？拐鸹炷恋男阅芴攸c高韌性抗震混凝土具有較高的韌性，能夠承受地震產(chǎn)生的沖擊和震動，減少結(jié)構(gòu)損傷。高延展性抗震混凝土的延展性較好，能夠在受到地震力的作用下發(fā)生塑性變形，吸收地震能量，降低結(jié)構(gòu)的破壞程度。高抗壓強度抗震混凝土具有較高的抗壓強度，能夠承受地震產(chǎn)生的巨大壓力，保證結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定。自修復(fù)混凝土的性能特點自我修復(fù)能力自修復(fù)混凝土可以自行修復(fù)微裂縫，延長使用壽命。耐久性可增強抗腐蝕性，耐受惡劣環(huán)境條件，延長結(jié)構(gòu)使用壽命。經(jīng)濟效益減少維修成本，延長結(jié)構(gòu)使用壽命，降低長期維護成本。環(huán)保性能減少水泥使用量，降低碳排放，減少環(huán)境污染。自坻實混凝土的性能特點無需振搗自坻實混凝土具有良好的流動性和自密實性，無需振搗即可密實，施工效率高。高強度和耐久性自坻實混凝土的強度和耐久性都比較高，可以有效地抵抗外界環(huán)境的影響，延長建筑物的使用壽命。減少施工缺陷自坻實混凝土可以有效地防止混凝土內(nèi)部出現(xiàn)氣泡、空洞等缺陷，提高混凝土的質(zhì)量和性能。應(yīng)用范圍廣自坻實混凝土可用于各種類型的建筑工程，包括橋梁、隧道、高層建筑等。超高性能混凝土的性能特點強度等級高強度等級可達C100及以上，遠高于普通混凝土。耐久性優(yōu)異抗凍融、抗?jié)B、抗腐蝕性能優(yōu)越，延長結(jié)構(gòu)使用壽命。工作性能良好流動性好，可泵送性強，易于施工。成本較高原材料價格高，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本相對較高。工藝對混凝土性能的影響攪拌攪拌時間和速度會影響水泥漿料的均勻性和混合料的稠度。運輸運輸時間過長會導(dǎo)致水泥漿料的水化反應(yīng)進行，影響混凝土性能。澆筑澆筑高度和速度會影響混凝土的密實度，影響其強度和耐久性。養(yǎng)護養(yǎng)護溫度和濕度會影響水泥漿料的水化速度和混凝土的強度增長。影響混凝土性能的其他因素養(yǎng)護條件養(yǎng)護措施直接影響混凝土的強度和耐久性。施工工藝合理的攪拌、運輸和澆筑工藝對混凝土性能至關(guān)重要。環(huán)境因素溫度、濕度、化學(xué)物質(zhì)等環(huán)境因素會影響混凝土的耐久性?，F(xiàn)場質(zhì)量控制1原材料質(zhì)量控制嚴格控制水泥、砂、石、水等原材料質(zhì)量，確保其符合設(shè)計要求。2配合比控制嚴格控制水泥、砂、石、水等材料的配比，確?；炷翉姸?、工作性能符合要求。3攪拌運輸控制嚴格控制攪拌時間、運輸時間，確?；炷猎谶\輸過程中保持良好的流動性和強度。4澆筑振搗控制嚴格控制澆筑高度、振搗時間，確保混凝土密實度和強度達到設(shè)計要求。5養(yǎng)護控制嚴格控制養(yǎng)護溫度、濕度，確?；炷聊軌虺浞钟不_到預(yù)期強度。6強度檢測定期進行混凝土強度檢測，確?；炷翉姸确显O(shè)計要求?；炷亮W(xué)性質(zhì)試驗方法1強度測試抗壓、抗拉、抗彎、抗剪等2物理性能測試密度、孔隙率、吸水率等3耐久性能測試抗凍融、抗化學(xué)侵蝕等4其他測試蠕變、收縮、疲勞等混凝土力學(xué)性質(zhì)試驗方法主要包括強度測試、物理性能測試、耐久性能測試等，并根據(jù)具體需求進行選擇?；炷列阅軝z測技術(shù)無損檢測技術(shù)超聲波檢測技術(shù)，回彈法檢測技術(shù)，鋼筋探測技術(shù)，探地雷達檢測技術(shù)，聲發(fā)射檢測技術(shù)，紅外熱成像檢測技術(shù)。這些技術(shù)能夠快速、