混凝土强度与耐久性☐强度的定义☐普通混凝土的强度等级☐其它类型的强度棱柱体抗拉劈裂抗弯☐强度影响因素☐提高强度的方法途径☐混凝土耐久性☐抗渗性☐抗冻性☐提高耐久性的措施1.砼的f C 及等级砼的抗压强度是指在外力作用下，混凝土抵抗破坏的能力。
我国采用立方体抗压强度（cube ）和棱柱体抗压强度两种。
有的国家（美国、日本）则采用圆柱体抗压强度。
（the strength of concrete ）砼的强度包括抗压、抗拉、抗弯、抗剪、握裹、疲劳强度等，其中以抗压强度最大，抗拉强度最小。
在砼结构中，大都采用砼的抗压强度作为设计依据，在施工控制中也都采用f 压评定砼质量，下面主要讨论f C 简要说明f t（一）砼的f C 与f t砼的强度Back图4.1规定：以边长为150mm 的立方体试件，在温度为20±2℃，相对湿度为95% 以上的潮湿环境或水中的标准条件下，经28天养护，采用标准试验方法测得的极限抗压强度(maximumcompressive strength —标准强度the standard compressive strength ）来确定砼的等级（大体积混凝（1）立方体(cube) compressive strength 砼的立方体f C 是划分抗压等级的主要依据。
[note]立方体f C 是在标准情况下测定的，是砼质量具有对比性。
立方体f C普通混凝土强度等级GradesC60C7.5C10C55C50C35C15C20C25C30C45C40C25concretef cu,k 根据混凝土立方体抗压强度标准值f cu ，k （P%≥95％）砼可划分为下列十二个常用等级（MPa ）：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60.Back等级[note]:A. 强度等级量值与过去的标号对应关系如下：1 kgf/cm2≈0.1MPaC7.5≈75＃、C10≈100……C60≈600＃K= B.边长为150mm 的试块为标准试块，但在实际中，由于使用的骨料的D M 不同，还有100mm 及200mm 的非标准试块。
试块的尺寸选择：D M （mm ）试块尺寸≤31.5100mm （小试件）≤40150mm （标准试件）≤63200mm （大试件）显然它们所测得的强度与标准试件存在着差别，该现象为“尺寸效应”折算公式：0.95 a=100mm1.05 a=200mmf 150=Kf 100、200尺寸效应采用标准试件、标准试验方法，测定f 压是为了不同地区的砼具有可比性，在实际的混凝土工程中，为了测定砼实际达到的强度常把试块放在与工程相同的环境（温、湿度等）下养护，再按需要的龄期进行试验，（平行试验）作为现场砼质量控制的依据。
C. 不同的建筑工程，不同部位采用不同的砼，在我国砼工程目前水平下，选择情况如下：a. C7.5～C15，用于垫层、基础、地板受力不大的结构；b. C15～C25，用于梁、柱、板、屋架、楼梯等普通砼结构中；c. C30～C40：用于大跨度结构，耐久性较高的结构；d. C40以上用于预应力钢筋混凝土构件、吊车梁及特种结构等。
D. 同条件养护：混凝土等级选择快速养护E. 快速养护法：由于标准试验方法周期长（4周），不能及时预报施工中的质量状况，也不能及时调整设计和调整配合比，不利于加强质量管理和充分利用水泥的活性.（如有的单位，上午将原材料送到建材实验室，便想下午要结果，因为工期在催人，但是根据规定，必须待到28天后才可知道结果。
）因此，我国已研究制定了早期不同温度条件下加速养护砼试件的办法（快速养护法，有蒸煮、蒸压等）可由此强度推测标准养护28天的强度试验。
图4.3轴心抗压强度试验示意图棱柱体：试件高度h 大于它的边长b (h/b ≥1)▲棱柱体试块与立方体在相同的条件下制作，测得的强度f a 比同截面的立方体强度值f C 小，并且随棱柱体的高宽比而变化（越大，强度越小，在一定程度时，f cp 趋于稳定，但有压杆失稳问题）实际上工程中，钢筋混凝土结构形式极少是立方体的，大部分是棱柱体或圆柱体型，为了使测得的砼强度接近于砼结构的实际情况，在钢筋混凝土结构计算中，计算轴心受压构件（例如柱子、桁架的腹杆等）时，都是以砼的棱柱体强度f cp 作为依据。
（2）棱柱体抗压强度⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=b h f 222.0778.00.100cp 题：当h/b =20、21时，f 20=78.91MPa , f 21=78.86MPa 棱柱体强度Back这主要是由于中间区受到环箍效应不断减小，以致形成纯压状态。
▲一般可以采用h/b=2～3的棱柱体作为测定棱柱体轴心受压的抗压强度试件，（如国外（美、日）的圆柱试件φ15×30cm）通=10～50MPa间的f cp与f cu，k关系。
过大量的试验，建立了fcu，k常取：f cp＝0.67f cu，k砼是一种brittle 材料，在直接受拉时，变形很小就会开裂。
从量值上来说，一般f t =(0.05～0.1)f c ，对一般砼，脆度系数＝9.0～14.5。
脆度系数随着砼等级的提高，它在降低；当砼等级提高时，f t 不及f c 提高的快，因此砼工作时，一般不依靠其抗拉强度。
对某些结构（如水池、水塔等）严格控制混凝土裂纹的出现是极为重要的，即对砼的抗裂性能，f t 起着重要的作用，因而在结构设计中它是确定抗裂度的重要指标，有时用它来间接的衡量砼与钢筋的粘结强度等，（也就是说，有受拉要求的，道路砼、水池、水槽、拱坝、砼坝踵等工程的抗裂问题，在要求f c 同时，必须考虑f t ）tc f f 2. 砼的抗拉强度(tensile strength )抗拉强度什么情况下要测抗拉强度？Back测定的试验方法有多种，常用的为：轴心受拉法劈裂法（1）轴心受拉法：用8字形试块棱柱体试块，直接测定轴向f t 这种方法，由于夹具附近局部破坏很难避免，而且外力作用能与试块轴心方向不易调成一致，故现在已不多用。
以对比试验得出f t =0.27f c 2/3但考虑到试验误差等因素，为了安全，结构设计规范中取：f t =0.23f c 2/3轴心受拉图4.4图4.5劈裂试验时垂直于受力面的应力分布2PL2aΡf π 图4.7（2）劈裂法：（split cylinder ）★f PL 受试验方法如垫条宽度等影响采用我国的砼劈拉试件方法时，换算关系近似为的f t =0.90f PL2PL2aΡf π 对立方体试件：（a 为立方体边长）②骨料表面粘结力：f ce 、w/c 、骨料表面粗糙程度（二）影响砼强度的因素（Factors influencing strength ）普通砼受力破坏一般出现在骨料和水泥石的分界面上，这就是常见的粘结面的破坏，另外，当水泥石强度较低时，水泥石本身的破坏也是常见的形式；由于骨料的强度经常超过水泥石与骨料的粘结强度（f 石/f 砼≥1.5），因而破坏的可能性较小。
所以说砼强度主要决定于：f 28＝f （f ce 、w/c 、骨料种类）①水泥石强度：f ce 、w/c 、温、湿度、龄期破坏部位Back(1)当f c b 一定时，W/C 对f 28的影响；如下图（a ）W/C ↓ f 28↑W/C ↑ f 28↓如果W/C 过小，拌合物干硬，而振捣条件满足不了均匀密实，反而会产生砼的强度降低。
砼中出现孔洞、蜂窝。
（水泥石强度↓粘结力↓）（水泥石强度↑粘结力↑）W/C 的影响图4.121. 水灰比W/C 与水泥强度f 1﹤f 2﹤f 3R 1﹤R 2﹤R 3（2）W/C 一定时，f ce 对强度的影响（3）经验公式：右图为W/C 与f 28的关系曲线（双曲线）a ．美国（D.A.Abrams1918年）：双曲线公式：f 28＝)(C WB A *式中：A 、B ——常数f ce 的影响f 1f 2f 3R 1R 2R 3图4.13当配合比不变时（W/C 一定）用水泥f ce 愈高，砼强度也愈高。
对一般塑性砼A 、B 参考值为：（JGJ55－2000）b ．鲍罗米公式（1930年）：f 28＝A f ce （C/W －B ）式中：A 、B 为经验系数，与骨料、水泥品种等有关，由试验确定。
A=0.48 B=0.33 卵石A=0.46 B=0.07 碎石鲍罗米公式图4.14强度公式用途：①由f 28来估算W/C （进行配合比设计）②由f ce 、W/C 估算f 28（质量控制）强度公式的作用f 28＝A f ce （C/W －B ）2. 骨料的种类及级配的影响粗骨料的强度、粒径及级配等是影响混凝土强度的重要因素.粗骨料强度粒径表面特征Back无影响W/C ＞0.65f cu 碎石=1.38f cu 卵石W/C ＜0.4W/C ＞0.65, 表面特征对强度没有影响。
W/C ＜0.40 f cu 碎石=1.38f cu 卵石表面特征f 碎石≥f 卵石3. 养护条件（温、湿度）的影响●温度越高，水泥的水化速度越快，混凝土强度越高。
●湿度越大，水泥水化程度越高。
夏季特别注意浇水，保特必要的湿度。
冬季应特别注意保持必要的温度。
Back温度对强度的影响f cu203040100龄期没有冻结增长1天后冻结增长7天后冻结4. 龄期（age ）砼在正常的养护条件下，f 28随龄期的增加而提高。
最初7～14d ，f 增长较快，28天以后发展较缓慢，但龄期延长，只要环境温、湿度较好，强度发展可延续几十年。
▲f n ～n （天）间接近对数关系曲线n （天）f n lg n f n龄期Back Back图4.18混凝土的成熟度（N ）：N=龄期×温度。
当砼早期的初始温度在某一范围内时，若砼不发生干燥失水，则f 28～lgN 的关系较f 28～lgn 好。
▲f ～l gn 间有较好的相关关系。
f n = A l gn + BA 、B 为经验参数，f n ——龄期为n 天的强度28lg lg 28nf f n ⋅=以普通水泥砼有：（n≥3天）7287lg 28lg f f =⇒只适于硅酸盐水泥试验条件5. 试验条件：（1）试件的形状与尺寸（specimen shape and size）a．立方体，圆柱体，棱柱体（square prism）的强度不同；b．大尺寸试件较小尺寸小（在形状相似下）ⅰ）大试件因为骨料集中在试件的中央部分，相互咬合，砂浆相对地较难达到外侧，因此砂浆环的厚度小。
（强度高的成分小，环箍效果较弱）ⅱ）大试件内部难能被充分养护（大花馍与小花馍）ⅲ）试件尺寸大内部出现裂纹、孔隙和局部软弱等缺陷之几率大。
ⅳ）环箍效应影响小，随h/b↑ f↓ⅴ）试件表面的平整情况（凹凸可能降低）（2）承压板的刚度大小（大，f↑；小、f↓环箍效应）（3）加荷速度越大，f大（对养护时相对湿度大的高强度试件影响大）试验之条件性以抗压强度（评定材料质量的主要指标）实验加以说明.压力机试验机工作示意图back 承压板1.试验机工作示意图（1）放置试件于承压板中央。
