混凝土基本力学性能1.

混凝土基本力学性能

1.广泛应用钢筋混凝土结构的工程领域：建筑工程、桥梁和交通工程、水利和海港工程、地下工程、特种

结构。

2.结构工程科学研究的一般规律：从工程实践中提出要求和问题，精心调查和统计、实验研究、理论分析、

计算对比、找出解决问题的方法；研究一般的变化规律，揭示作用机理，建立物理模型和数学表达，确定

计算方法和构造措施，回到工程实践中验证，改进和补充；混凝土结构作为结构工程的一个分支，亦服从

上述规律。

3.混凝土：由水泥、骨料和水拌合形成的人工合成材料；作用：作为钢筋混凝土结构的主体，一是自身承

担较大的荷载；二是容纳和维护各种构造的钢筋，组成合理的组合性结构材料；特点：非弹性、非线性、

非匀质材料，较大离散性。

4.材料的组成和内部构造：混凝土是由水泥、水、骨料按一定比例配合，经过硬化后形成的人工石。其为

一多相复合材料，其质量的好坏与材料、施工配合比、施工工艺、龄期、环境等诸多因素有关。通常将其

组成结构分为：宏观结构：两组分体系，砂浆和粗骨料；亚微观结构：水泥砂浆结构；微观结构：水泥石

结构。

5.晶体骨架：由未水化颗粒组成，承受外力，具有弹性变形特点；性变形：在外力作用下由凝胶、孔隙、

由于水泥凝胶体的硬化过程需要若干年才能完成，所以，混凝土的强度、变形也会在较长时间内发生变化，强度逐渐增长，变形逐渐加大。

6.由于混凝土材料的非均匀微构造、局部缺陷和离散性较大而极难获得精确的计算结果。因此，主要讨论

混凝土结构的宏观力学反应，即混凝土结构在一定尺度范围内的平均值。宏观结构中混凝土的两个基本构

成部分，即粗骨料和水泥砂浆的随机分布，以及两者的物理和力学性能的差异是其非匀质、不等向性质的根本原因。

7.施工和环境因素引起混凝土的非匀质性和不等向性：例如浇注和振捣过程中，比重和颗粒较大的骨料沉

入构件的底部，而比重小的骨料和流动性大的水泥砂浆、气泡等上浮，靠近构件模板侧面和表面的混凝土

表层内，水泥砂浆和气孔含量比内部的多；体积较大的结构，内部和表层的失水速率和含水量不等，内外

温度差形成的微裂缝状况也有差别；建造大型结构时，常需留出水平的或其它形状的施工缝……。微裂缝产生；坏起源：孔隙、微裂缝等原因造成；PH值：由于水泥石中的氢氧化钙存在，混凝土偏碱性。

8.当混凝土承受不同方向（即平行、垂直或倾斜于混凝土的浇注方向）的应力时，其强度和变形值有所不

同。例如对混凝土立方体试件，标准试验方法规定沿垂直浇注方向加载以测定抗压强度，其值略低于沿平

行浇注方向加载的数值。再如，竖向浇注的混凝土柱，截面上混凝土性质对称，而沿柱高两端的性质有别；

卧位浇注的混凝土柱，情况恰好相反。这两种柱在轴力作用下的强度和变形也将不等。

9.混凝土材料的非匀质性和不等向性的严重程度，主要取决于原材料的均匀性和稳定性，以及制作过程的

施工操作和管理的精细程度，其直接结果是影响混凝土的质量（材性的指标和离散度）。

10.混凝土的材料组成和构造决定其4个基本受力特点:

1）复杂的微观内应力、变形和裂缝状态

将一块混凝土按比例放大，可以看作是由粗骨料和硬化水泥砂浆等两种主要材料构成的不规则的三维

实体结构，且具有非匀质、非线性和不连续的性质。

混凝土在承受荷载（应力）之前，就已经存在复杂的微观应力、应变和裂缝，受力后更有剧烈的变化。

在混凝土的凝固过程中，水泥的水化作用在表面形成凝胶体，水泥浆逐渐变稠、硬化，并和粗细骨料

粘结成一整体。在此过程中，水泥浆失水收缩变形远大于粗骨料的。此收缩变形差使粗骨料受压，砂桨受

拉，和其它应力分布。这些应力场在截面上的合力为零，但局部应力可能很大，以至在骨料界面产生微裂

缝。

粗骨料和水泥砂桨的热工性能（如线膨胀系数)有差别。当混凝土中水泥产生水化热或环境温度变化时，

两者的温度变形差受到相互约束而形成温度应力场。更因为混凝土是热惰性材料，温度梯度大而加重了温

度应力。

当混凝土承受外力作用时，即使作用应力完全均匀，混凝土内也将产生不均匀的空间微观应力场，取

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