当前课程知识点：道路工程材料 > 第四章 普通水泥混凝土 > 第3节 水泥混凝土的强度特征 > 水泥混凝土的强度特征
各位同学大家好
今天我们学习第四章
普通水泥混凝土的第三讲
水泥混凝土的强度特征
主要内容包括三个方面
第一混凝土的强度分布特征
第二混凝土强度的影响因素
第三提高强度的措施
首先我们来看一看
混凝土强度分布特征
混凝土的强度呢
是混凝土的质量评价和控制的
最重要的指标
混凝土的强度与
混凝土的抗渗性
抗冻性抗腐蚀性密切关联
那么混凝土的强度
有哪些种类呢
首先我们看一看
右边这几幅图
最下面的是路面混凝土
它是一种薄板的混凝土结构
那么中间是桥梁的下部
比如说有柱有承台
那么上面是梁是混凝土的梁
所以我们根据混凝土
构造物的不一样
我们有不一样的强度
也就是说不同的构造
要用不同的强度进行设计
那么这里头涉及到
立方体抗压强度
一般桥梁主要用到
立方体抗压强度
轴心抗压强度
比如说这种柱状物
那么弯拉强度和劈裂抗拉强度
对于这种薄板结构
主要讲究它的弯拉强度
那么下面我们来看一看
每一种强度的
测试方法和一些规定
首先我们来看一看
立方体抗压强度
那么立方体抗压强度
是边长为150毫米的立方体
就像那个图片里面所看到的
这个立方体试件成形好以后
要放在标准条件下养护
什么叫标准条件
就是温度在20度左右
湿度在95%以上
养护时间要达到28天
那么一般来讲呢
这个标准条件就有专用设备
比如说标准养护箱
或者是标准养护室
那么在标准条件下
养护到28天以后
我们把这个试件拿出来
放在这个压力机上
进行抗压试验
那么按照这个公式来计算
它的抗压强度
分子上这个F
就是把试件压坏时候一个力
分母上就是抗压的面积
也就是说单位面积上
所承受的力
就叫立方体抗压强度
那么这个就是测试的过程
那么立方体抗压强度呢
我们刚才看了它的测试
但是我们工程上
一般立方体抗压体强度
我们测不是一个试件
也不是两个试件
它是一组试件
那么一组试件
就涉及到一个强度分布的问题
所以我们这里提出了一个
立方体抗压强度标准值
就是这个fcu,k
那么这个地方
主要是从工程的角度
提出了一个保证率系数
也就是说
在平均值的基础上
要增加一个保证率系数
那么这个就是计算公式
这个1.645呢
这个系数就是强度保证率
达到95%的一个保证率系数
那个σ就是一个方差
这个立方体抗压强度标准值有什么作用呢
那么从国际到国内
我们对混凝土强度进行分级
也就是说强度的等级
我们混凝土强度等级
最低的C7.5 C10 C15
一直到C50 C55 C60
这个C就是concrete
混凝土的意思
后面的这个数字
就代表的是立方体
抗压强度的标准值
比如说C20那么就代表的是
立方体抗压强度标准值
≥20兆帕
那么这个就是
C20的强度等级
其他的依此类推
第二个轴心抗压强度
针对于柱状试件
就是高宽比＞2的这种构件
那么这个采用的是一个圆柱体
或者棱柱体的试件它是
150×150×300毫米的棱柱体
那么这个也是成形好以后
在标准条件下养护28天
然后呢进行抗压强度的试验
这个也是跟刚才的定义一样
压坏时候的力除以压的面积
那么轴心抗压强度
和立方体抗压强度
有一个比值关系
这两个比值
大约介于0.7～0.8这个范围
这个就是轴心抗压强度
一个测试及计算
第三我们来看一看
抗弯拉强度
我刚才已经讲了
混凝土路面它是一个薄板
它容易被压断
这时候呢
我们要讲究它的抗弯拉性能
那么在道路和机场工程当中
抗弯拉强度
就是非常重要的设计指标
那一般来讲
把混凝土试件做成一个梁
那么这个就一个混凝土试件
它的截面就是高宽都是150毫米
但是长度是550毫米
那么把这个小梁成形好以后
也是在标准条件下养护28天
然后放在这个压力机上进行加载
那么直到这个试件破坏
那么根据材料力学
这个公式进行计算
这个公式中的F
就是施加的力
L就是它之间两个支点间的距离
bh就是高和宽
那么这个是三分点加载
如果是单点从中间加一个荷载
那么要乘以一个修正系数
这个呢就是抗弯拉强度
第四个就是劈裂强度
那么我们混凝土试件
要测它的抗拉性能是非常困难
那这时候我们就可以采用劈裂强度
也就是间接的方法
求出混凝土抗拉强度
那么从这个图上我们可以看出
一个混凝土试件
我们给它施加
在一个中线轴上施加压力
那么它的中部实际上
受到的是一种拉应力
那么我们通过计算
就可以求得
这个混凝土的劈裂强度
间接表征混凝土抗拉性能
那么试件还是立方体
那么这个就是它的计算公式
那么轴心抗压强度
跟其它的强度有一定的关系
就是劈裂强度跟轴心抗压强度
有一个0.9倍的关系
与弯拉强度
有一个指数形式的一个关系式
第二个我们来看一看
混凝土强度的影响因素
那么混凝土在投入交通使用以后
出现了各种各样的破坏
那我们共同总结一下发现
混凝土在荷载
和环境因素的共同作用下
它出现破坏
无非是这三种形式
第一种就是
集料跟水泥石的界面发生破坏
就是在集料的表面界面发生破坏
第二个就是把集料压碎
就是中间这一条线
第三个就是把水泥石压坏了
无非就是这三种破坏
混凝土出现破坏
或者是强度达不到要求
我们有时候经常在工地上
进行强度设计的时候
有时候设计出来不满足要求
或者是相差有一定的距离
那么这时候我们要对强度进行调整 情形设计
那么我们必须了解
影响混凝土强度的因素
这个影响因素
也是分为内因和外因
那么内因主要就是
从材料组成本身
包括水泥的强度
水灰比水泥浆和用量和集料的特性
外因主要是养护条件
龄期和施工质量
养护条件包括湿度和温度
首先我们来看一看
内因对它的影响
内因里头
首先我们看一看组成材料
水泥强度和水灰比
这两个参数对水泥混凝土
强度影响非常之大
那么通过大量的工程实践
我们发现水泥石的强度越高
混凝土的强度越高
水灰比越小混凝土强度越高
所以我们可以把
这个写成一个函数形式
也就是说混凝土的强度
是水泥石和水灰比的函数
我们可以写成一个函数的关系
当然了这个函数的关系
从定性上可以知道
水灰比一定的时候
水泥石强度越高
混凝土强度越高
水泥品种一定的时候
跟水灰比有一定的关系
水灰比越大强度越低
水灰比越小强度越高
那么基本上就呈现这个规律
这个规律就是1930年
瑞典人提出这个水灰比定则
他是把灰水比作为横坐标
灰水比介于1.25～2.5之间的时候
这个混凝土的强度
跟水泥的强度跟灰水比
有这么一个直线的关系
那么写成公式就是
水灰比定则
这个水灰比定则非常的著名
截至目前
我们计算混凝土强度的时候
仍然用到了这个公式
从这个水泥混凝土的这个定则里头
从这个公式里头
我们可以发现水泥的抗压
抗弯拉强度越高
那么混凝土的抗压
抗弯拉强度也越高
反之则越低
那么这个里头fce fcef
就是水泥的抗压抗折强度
fcu fcuf
就是混凝土的抗压和
抗弯拉强度
那么C除以W就是灰水比
它越大就是混凝土的
这个抗压和抗弯拉强度越高
反之就越小
这个就是水泥强度和水灰比的影响
这两个影响因素是最大的
设计的时候
也是重点要考虑的
第二个就是水泥浆的用量
如果混凝土设计当中
浆体的用量不足
粘聚性变差容易出现离析
而且硬化以后强度也比较低
大家可以看一下这张图片
模板拆掉以后
砂石材料整个是一个松散的
这表明砂浆粘聚不够
也就是说水泥浆的用量过少
如果水泥浆的用量过多
就像右边那一幅图片
它不但成本提高
而且收缩非常严重
引起干缩裂缝
再有就是集料的特性
因为我们都知道
集料在混凝土当中
所占的比例最大
所以集料的强度不足
仍然可以导致混凝土压坏
集料的颗粒形状表面特征
洁净程度以及粘结的性能
都可以引起界面的
一个性能的波动
如果粘结强度不足
可能从界面上发生破坏
另外一个集料的一个形状
如果针片状含量过多
那么混凝土的空隙多
流动性小 而且强度也降低
最大粒径影响到
抗弯拉和抗压强度
那么一般最大粒径越大
抗压的能力越强
但是抗弯拉的能力有所降低
级配良好混凝土的密实性
工作性也比较好
不容易离析
砂子的级配和粗细程度
也对混凝土的强度
有一定影响
一般用中砂效果最好
当然有时候
不得已的情况下
也可能要用到粗砂和细砂
这时候用砂量
可以适当的调整
下面我们来看一看
影响混凝土强度的外因
就是养护条件
大家都知道水泥要水化
就是必须要给足够的水分
那么适宜的养护环境
才能让水泥充分的水化
凝结硬化形成强度
如果养护的不好
水分给予不足
那么水泥混凝土的强度
发展就会受到影响
因此我们在养护过程当中
要特别注意
温度及湿度的条件
那么这个就是
我们恒温恒湿箱
这个就是我们养护室
这个一般在工程单位
和我们实验室里头都有这种
小型的少量的构件
就可以放在养护箱里
如果大批量的构件
就必须放在一个养护室
这个养护室是恒温恒湿的
首先我们来看一看
养护温度对混凝土强度
有什么样的影响
养护温度越高
那么混凝土的早期水化速率就越快
那么早期强度也越高
但是后期强度不一定高
那么看一看
右边的这一张图片
这个图片里头
横坐标是龄期
纵坐标就是相对强度
那我们看一看
最高的那一条线
就是46度的情况下
养护出来的混凝土
大家可以看一看
它的强度随时间一个发展
它始终处在最高位置
但是早期发展比较快
到后期逐渐趋于平缓
最底下这一条线
是4度的时候
对混凝土进行养生
这是它的强度发展
大家可以看到
随着龄期的增长
它一直发展到28天
它的强度都是相对比较低的
因为养护温度比较低
中间的这一条线
是在标准条件下养护的
大家可以看
强度发展比较均匀
所以从这个图上
我们可以看出
就是说混凝土养护
温度不宜太高
当然了也不能太低
一般在冰点以下
就是说如果你这个水都结冰了
当然水泥的水化
它就会停止
这时候强度就会降低
但是水泥的品种不一样
它的最佳水化温度
也是有一些区别
比如说硅酸盐水泥
快硬这些水泥
在13度的时候
它的水化是最佳的
再来看一看湿度
湿度不足
水化反应不能顺利的进行
如果不给足够的水分
水化照样停止
所以水化一停止
那水泥不能生成胶结料
那整个混凝土
就处于一种松散的状态
而且还会形成一些裂缝
影响到赖久性
那么我们从右边这一幅图里面
就看得非常清楚
横坐标仍然是龄期
纵坐标是强度
大家可以看一看
我们有几条线
这个第一条线
就是比较平的这一条线
就是在空气当中
试件做好以后就放在室外
让它在空气当中自然养护
那么它的强度发展
大家可以看
前面几天有一点点发展
但是后面一直是水平的
第二条线就是标线二
是在9个月以后
在空气当中
养护九个月以后
再放入水中
你看
在九个月以后放入水中
强度有一定的增长
但是增长幅度也比较小
第三条线是在3个月
空气中养护
然后再放入水中养护
强度增长还可以
第四条线
就是在标准条件下养护
从这一张图我们可以看出
湿度对混凝土的强度
影响之大
所以我们在工程当中
一定要注意混凝土的养护
要给予足够的湿度
让它充分的水化形成强度
这样才具有耐久性
还有一个就是龄期
那一般来讲
正常养护条件下
龄期越长
它的强度就越高
那么为什么呢
因为时间越长
水泥混凝土里面
水化生成的水化物越多
粘结能力越强
当然强度发展越快
但是一般来讲
在早期的时候
发展比较快
但是到后期的时候
发展相对比较缓慢
我们工程设计当中
一般是用到早期28天的这个强度
作为设计强度
那这样说
实际工程当中
我们混凝土
其实还有很大的潜力
还没有发挥出来
因为后期28天以后
还有一定的增长
外因最后一个
就是施工质量
因为混凝土施工质量不一样
机械设备不一样
管理方法不一样
都会影响到强度
那么在室内的话
比如说试件的尺寸大小
试件的湿度
试验时候的温度
支撑条件和加载方式
对混凝土的强度都有影响
那施工的这些设备
施工的方法
那么对混凝土的强度也有影响
这一张就是三辊轴摊铺
这个是排振式的一个捣棒振捣
当然还有更先进的滑膜摊铺
这种滑模摊铺施工质量就非常好
好表现在什么地方
一个是配料准确搅拌均匀
振捣效果好
这个就是施工质量
对混凝土强度的影响
第三个我们来看一看
提高强度的措施
有这么几个方面
第一个采用高强度的水泥和特种水泥
有效的提高混凝土强度
第二采用低水灰比和浆集比
也就是说水灰比小一点
强度就会高一点
还有就是掺加外加剂
比如说水灰比不能降
但是我的强度还要高
这时候我可以考虑
摻加外加剂来
提高它的工作性
提高强度
还有就是采用
湿热处理的方法
这一条至关重要
因为我们现在很多的构造物
都是预制的
比如说各种各样的梁板
可以在工厂预制
然后运在现场进行装配
那么在室内预制的时候
可以采用加湿加热处理的方法
来提高混凝土的强度
而且预制的话
它的质量更容易保证
均匀性也更容易保证
最后一个就是采用
机械搅拌和振捣的方法
那么这种方法呢
容易致使混凝土
处于一种均匀的这种结构
那么混凝土强度
可以得到保证
以上就是 我们今天主要的内容
大家回顾一下
我们主要讲了
混凝土的强度
强度的影响因素
以及如何提高
和改善混凝土的强度
请大家下课以后
予以复习消化和吸收
同学们我们下一讲再见
-绪论
--绪论
-第1节 岩石的组成、分类
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-第1节 岩石的组成、分类--作业
-第2节 岩石性质与技术等级
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-第2节 岩石性质与技术等级--作业
-第3节 集料分类和物理性质
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-第3节 集料分类和物理性质--作业
-第4节 粗、细集料和矿粉特性
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-第4节 粗、细集料和矿粉特性--作业
-第5节 集料筛分、级配与级配理论
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-第5节 集料筛分、级配与级配理论--作业
-第6节 集料组成设计方法
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-第6节 集料组成设计方法--作业
-第1节 石灰
--第1节 石灰
-第1节 石灰--作业
-第2节 水泥的定义、组成、水化及硬化
-第2节 水泥的定义、组成、水化及硬化--作业
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-第3节 硅酸盐水泥的技术性质--作业
-第4节 硅酸盐水泥的强度与技术标准
-第4节 硅酸盐水泥的强度与技术标准--作业
-第5节 硅酸盐水泥的腐蚀与防止
-第5节 硅酸盐水泥的腐蚀与防止--作业
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-第6节 粉煤灰及其他工业废渣--作业
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-第1节 分类、工艺组成及胶体结构--作业
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-第2节 密度及绝对黏度--作业
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-第3节 相对黏度（针入度、软化点）--作业
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--沥青延度演示视频
-第4节 低温及感温性--作业
-第5节 加热稳定性
-第5节 加热稳定性--作业
-第6节 改性沥青
--第6节 改性沥青
-第6节 改性沥青--作业
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-第7节 沥青分级及技术要求--作业
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-第1节 水泥混凝土的组成及特点--作业
-第2节 新拌水泥混凝土的工作性
-第2节 新拌水泥混凝土的工作性--作业
-第3节 水泥混凝土的强度特征
-第3节 水泥混凝土的强度特征--作业
-第4节 水泥混凝土的变形特性
-第4节 水泥混凝土的变形特性--作业
-第5节 水泥混凝土的耐久性
-第5节 水泥混凝土的耐久性--作业
-第6节 普通水泥混凝土组成设计
-第6节 普通水泥混凝土组成设计--作业
-第7节 水泥混凝土外加剂
--水泥混凝土外加剂
-第7节 水泥混凝土外加剂--作业
-第8节 新型水泥混凝土
--新型水泥混凝土
-第8节 新型水泥混凝土--作业
-第1节 组成结构与强度形成原理
--Video
-第1节 组成结构与强度形成原理--作业
-第2节 基本路用性能
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-第2节 基本路用性能--作业
-第3节 体积参数与技术要求
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-第3节 体积参数与技术要求--作业
-第4节 原材料的技术要求和选用方法
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-第4节 原材料的技术要求和选用方法--作业
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-第1节 钢材的冶炼与分类
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-第1节 钢材的冶炼与分类--作业
-第2节 钢材的技术性质
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-第2节 钢材的技术性质--作业
