混凝土性能检测.pptx

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1、第第一一节节 混混凝凝土土试试件件成成型型和和养养护护表表8.1-1 8.1-1 混凝土各项性能试验采用的试件规格混凝土各项性能试验采用的试件规格标准试件标准试件专用试件专用试件试验项目试验项目试件规格（试件规格（mmmm）试验项目试验项目试件规格试件规格(mm)(mm)抗压强度抗压强度150150150150150150自生体积变形自生体积变形200600200600劈裂抗拉强度劈裂抗拉强度150150150150150150导温系数导温系数200400200400轴向抗拉强度轴向抗拉强度100100550100100550导热系数导热系数200400200400极限拉伸极限拉伸100100

2、550100100550比热比热200400200400抗剪强度抗剪强度150150150150150150线膨胀系数线膨胀系数200500200500抗弯强度抗弯强度150150550150150550绝热温升绝热温升400400400400静力抗压静力抗压弹性模量弹性模量150300150300渗透系数渗透系数150150150150150150150150150150300300300300300300300300300300450450450450混凝土与钢筋混凝土与钢筋握裹力握裹力150150150150150150压缩徐变压缩徐变150450150450或或200400200400

3、抗冲磨（圆环法）抗冲磨（圆环法）外径外径500500、内径、内径300300、高、高100100拉伸徐变拉伸徐变150500150500抗冲磨（水下钢球抗冲磨（水下钢球法）法）300100300100干缩干缩100100515100100515氯离子渗透性氯离子渗透性95509550抗渗等级抗渗等级圆台体：顶面圆台体：顶面175175、底面、底面185185、高度、高度150150氯离子扩散系数氯离子扩散系数1005010050抗冻等级抗冻等级100100400100100400第1页/共109页一一 普通混凝土试件成型普通混凝土试件成型 试试件件一一律律采采用用机机械械成成型型。振振动动台台

4、的的频频率率为为50Hz3Hz50Hz3Hz，空空载载时时台台面面中中心心振振幅幅为为0.5mm0.1 0.5mm0.1 mmmm，承承载载能能力力不不低低于于200kg200kg。混混凝凝土土拌拌和和、成成型型方方法法见见水水工工混混凝凝土土试试验验规规程程（SL352-2006SL352-2006）3.13.1“混混凝凝土土拌拌和和物物室室内内拌拌和和方方法法”和和4.14.1“混混凝凝土土试试件件的的成成型型与与养养护方法护方法”。混混凝凝土土抗抗压压强强度度试试件件成成型型容容易易出出现现的的差差错错是是：试试模模组组装装不不牢牢固固导导致致震震动动时时漏漏浆浆并并且且试试件件外外形形

5、歪歪斜斜，振振捣捣完完成成后后试试模模内内的的拌拌和和物物过过早早抹抹平平不不留留泌泌水水收收缩缩余余量量，抹抹面面时时间间过过早早试试件件尺尺寸寸因因收收缩缩、泌泌水水，表表面面不不易易抹抹平平而而损损伤伤混混凝凝土土内内部部结结构构，拆拆模模时时间间掌掌握握不不好好导导致致试件表面损伤。试件表面损伤。第第一一节节 混混凝凝土土试试件件成成型型和和养养护护第2页/共109页 二二 碾压混凝土试件成型碾压混凝土试件成型 （一）振动台成型试件（一）振动台成型试件 成型机具有：成型机具有：1 1、振振 动动 台台:频频 率率 50Hz3Hz50Hz3Hz，振振 幅幅0.5mm0.1mm0.5mm0

6、.1mm，承承载载能能力力不不低低于于200kg200kg。试试模模应应与与振振动动台台面固定，可采用压板和螺杆相结合的方法紧固。台台面固定，可采用压板和螺杆相结合的方法紧固。2 2成成型型套套模模：套套模模的的内内轮轮廊廊尺尺寸寸与与试试模模相相同同，高度高度50mm50mm，不易变形并能固定于试模上。，不易变形并能固定于试模上。3 3成成型型压压重重块块及及承承压压板板：形形状状与与试试件件表表面面形形状状一一致致，尺尺寸寸略略小小于于试试件件内内面面尺尺寸寸。根根据据不不同同试试模模尺尺寸寸，将将压压重重块块和和承承压压板板的的质质量量调调整整至至碾碾压压混混凝凝土土试试件件表面压强为表

7、面压强为4.9kPa4.9kPa第第一一节节 混混凝凝土土试试件件成成型型和和养养护护第3页/共109页 （二）振动成型器成型试件（二）振动成型器成型试件 成型机具有：成型机具有：1 1振振动动成成型型器器：质质量量35kg5kg35kg5kg，频频率率50Hz3Hz50Hz3Hz，振振幅幅3mm0.2mm3mm0.2mm。振振动动成成型型器器由由平平板板振振动动器器和和成成型型振振头头组组成成。振振头头装装有有可可拆拆卸卸有有一一定定刚刚度度的的压压板板（145mm145mm圆圆板板和和145mm145mm方方板板）。2 2成型套模：与振动台成型所用套模相同。成型套模：与振动台成型所用套模相

8、同。3 3承承压压板板：形形状状与与试试件件表表面面形形状状一一致致，尺尺寸寸略略小小于于试件表面尺寸，且有一定刚度。试件表面尺寸，且有一定刚度。两两种种成成型型方方法法皆皆可可用用于于成成型型碾碾压压混混凝凝土土各各项项性性能能试试验验的的试试件件，按按水水工工混混凝凝土土试试验验规规程程（SL352SL35220062006）中中各各项项性能试验规定的装料次数和振实时间进行。性能试验规定的装料次数和振实时间进行。振振动动成成型型器器成成型型，用用于于现现场场成成型型量量较较多多的的抽抽样样试试件件（150mm150mm立立方方体体和和150mm300mm150mm300mm圆圆柱柱体体试试

9、件件）较较为为方方便便，而而且效率较高。且效率较高。第第一一节节 混混凝凝土土试试件件成成型型和和养养护护第4页/共109页第第一一节节 混混凝凝土土试试件件成成型型和和养养护护第5页/共109页混混凝凝土土或或碾碾压压混混凝凝土土试试件件成成型型后后，静静置置2d2d脱脱模模，移移入标准养护室养护，至规定龄期进行各项性能试验。入标准养护室养护，至规定龄期进行各项性能试验。一一 混凝土立方体抗压强度试验混凝土立方体抗压强度试验 抗抗压压强强度度是是混混凝凝土土结结构构设设计计的的重重要要指指标标，也也是是配配合合比比设设计计的的重重要要参参数数。在在现现场场机机口口或或仓仓面面取取样样，测测定

10、抗压强度，用于评定施工管理水平和验收质量。定抗压强度，用于评定施工管理水平和验收质量。通通常常的的材材料料试试验验机机皆皆可可用用于于测测定定混混凝凝土土抗抗压压强强度。试件置于试验机压板上时，应满足以下要求：度。试件置于试验机压板上时，应满足以下要求：1 1试试件件放放置置在在试试验验机机压压板板上上应应该该与与试试验验机机轴轴心线同心；心线同心；2 2试件轴心应与压板表面垂直；试件轴心应与压板表面垂直；3 3试验机上压板应设置同心球座；试验机上压板应设置同心球座；4 4压板表面应该平整。压板表面应该平整。第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验第6页/共109页第第二二节节 混混

11、凝凝土土力力学学性性能能试试验验 抗抗压压强强度度试试验验方方法法见见水水工工混混凝凝土土试试验验规规程程 （SL352SL35220062006）4.24.2“混混凝凝土土立立方方体体抗抗压压强强度度试试验验”和和6.56.5“碾压混凝土立方体抗压强度试验碾压混凝土立方体抗压强度试验”。抗抗压压强强度度试试验验容容易易出出现现的的错错误误操操作作一一般般是是：试试验验机机底底板板清清理理不不干干净净就就放放置置试试件件，试试件件中中心心与与试试验验机机压压板板中中心心对对准准不不符符合合标标准准要要求求，试试验验机机压压板板不不灵灵活活导导致致试试件件受受压压面面受受力力不不均均匀匀，试试件

12、件外外形形明明显显歪歪斜斜、尺尺寸寸不不符符合合要要求求仍仍然然进进行行试试验验，试试验验时时试试件件不不注注意意保保水水，成为半干或干试件。成为半干或干试件。第7页/共109页二二 混凝土劈裂抗拉强度试验混凝土劈裂抗拉强度试验劈劈裂裂抗抗拉拉强强度度试试验验方方法法是是非非直直接接测测定定抗抗拉拉强强度度的的方方法法之之一一。试试验验方方法法简简单单，对对试试验验机机要要求求、操操作作方方法法和和试试件件尺尺寸寸与与抗抗压压强强度度试试验验相相同同，只只需需要要增增加加简简单单的的夹夹具具和和垫垫条条。在在国国际际上上得得到到广广泛泛采采用用，并并被被列列入入标标准准，如如美美国国ASTMC

13、496ASTMC4967171和和日日本本JISA1113JISA1113。美美国国和和日日本本标标准准试试件件采采用用150mm300mm150mm300mm圆圆柱柱体体，中中国国水水工工混混凝土试验规程凝土试验规程采用采用150mm150mm150mm150mm150mm150mm立方体试件。立方体试件。第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验第8页/共109页计计算算劈劈裂裂抗抗拉拉强强度度的的理理论论公公式式是是由由圆圆柱柱体体径径向向受受压压推推导导出出来来的的。采采用用立立方方体体试试件件，假假设设圆圆柱柱体体是是立立方方体体的的内内切切圆圆柱柱，由由此此将将圆圆柱柱体体

14、水水平平拉拉应应力力计计算算公公式式，变变换换成成立立方方体体计计算算公公式式，圆圆柱柱体体直直径径变变换换成成立立方方体体边边长长。立立方方体体试试件件劈劈裂裂试试验验，试试验验机机压压板板是是通通过过垫垫条条加加载载，理理论论上上应应该该是是一一条条线线接接触触，而而实实际际上上是是面面接接触触，所所以以垫垫条条宽宽度度就就影影响响计计算算公公式式的的准准确确性性。试试验验也也表表明明垫垫条条尺尺寸寸和和形形状状对对劈劈裂裂抗抗拉拉强强度度有有显著影响，见图显著影响，见图8.2-18.2-1。第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验第9页/共109页第二节 混凝土力学性能试验 中

15、中国国各各部部颁颁布布的的行行业业系系统统试试验验规规程程，劈劈裂裂抗抗拉拉强强度度统统一一采采用用边边长长为为150mm150mm立立方方体体为为标标准准试试件件，但但是是对对垫垫条条尺尺寸寸和和形形状状的的规规定定却却不不统统一一，因因此此在在进进行行同同一一种种混混凝凝土土劈劈裂裂抗抗拉拉试试验验时时，采采用用不不同同试试验验规规程程会会得得出不同的结果。出不同的结果。综综上上所所述述，大大坝坝结结构构拉拉应应力力和和温温度度应应力力计计算算，抗抗拉拉强强度度采采用用轴轴向向抗抗拉拉强强度度而而不不采采用用劈劈裂裂抗抗拉拉强强度度，原因就在于此。原因就在于此。劈劈裂裂抗抗拉拉强强度度试试

16、验验方方法法见见水水工工混混凝凝土土试试验验规规程程（SL352-2006SL352-2006）4.34.3“混混凝凝土土劈劈裂裂抗抗拉拉强强度度试试验验”和和6.76.7“碾压混凝土劈裂抗拉强度试验碾压混凝土劈裂抗拉强度试验”。第10页/共109页第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验(劈裂试件劈裂试件:15cm:15cm立方体；轴拉试件立方体；轴拉试件:151555cm):151555cm)图图8.2-18.2-1垫条尺寸和形状对劈裂抗拉强度与轴向抗拉强度关系的影响垫条尺寸和形状对劈裂抗拉强度与轴向抗拉强度关系的影响第11页/共109页第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能

17、试试验验第12页/共109页第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验第13页/共109页 三三 混凝土轴向拉伸试验混凝土轴向拉伸试验 混混凝凝土土轴轴向向拉拉伸伸试试验验是是用用直直接接拉拉伸伸试试件件的的方方法法测测定定抗抗拉拉强强度度、极极限限拉拉伸伸值值和和拉拉伸伸弹弹性性模模量量。计计算算时时不不必必作作任任何何理理论论上上的的假假定定，测测定定结结果果接接近近混混凝凝土土实实际际应应力力应应变变状状况况。由由于于测测试试技技术术上上的的原原因因，目目前前各国虽然都在进行研究，但标准试验方法尚未见公布。各国虽然都在进行研究，但标准试验方法尚未见公布。第第二二节节 混混凝凝土土

18、力力学学性性能能试试验验第14页/共109页第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验混混凝凝土土轴轴向向拉拉伸伸性性能能测测试试方方法法，原原理理比比较较简简单单，但但要要准准确确测测定定却却难难度度较较大大，制制定定轴轴向向拉拉伸伸试试验验方方法法的的原原则则是是：（1 1）荷荷载载应应确确实实轴轴向向施施加加，使使试试件件断断面面上上产产生生均均匀匀拉拉应应力力，沿沿试试件件长长度度方方向向有有一一均均匀匀应应力力段段，并并且且断断裂裂在在均均匀匀应应力力段段的的概概率率高高。（2 2）试试件件形形状状应应易易于于制制作作，费费用用低低。（3 3）试试件件夹夹具具与与试试验验机机

19、装装卡卡简简单单易易行行，且能重复使用。，且能重复使用。第15页/共109页 （一）试件装卡和偏心（一）试件装卡和偏心混混凝凝土土试试件件装装卡卡在在试试验验机机上上，下下卡卡头头中中的的装装卡卡方方式式往往往往与与试试件件形形状状相相联联系系，可可分分为为外外夹夹式式、内内埋埋式式和和粘粘贴贴式式三三种种。外外夹夹式式简简单单易易行行，不不需需要要埋埋设设拉拉杆杆和和粘粘贴贴拉拉板板，但但是是试试件件体体积积大大。内内埋埋式式试试件件体体积积适适中中，拉拉杆杆埋埋设设必必须须有有胎胎具具保保证证与与试试件件对对中中，拉拉杆杆可可以以重重复复使使用用。粘粘贴贴式式效效率率低低，粘粘贴贴表表面面

20、需需要要预预先先处处理理，但但是是试试件件体体积积小小，尤尤其其是是对对混混凝凝土土芯芯样样试试验验，除除此此而而无无更更简简便的方法。便的方法。第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验第16页/共109页第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验 混混凝凝土土轴轴向向拉拉伸伸试试验验中中一一个个关关键键问问题题是是试试件件几几何何中中心心线线与与试试验验机机加加荷荷轴轴心心线线同同心心，以以保保证证试试件件断断面面受受力力均均匀匀，但但是是要要完完全全做做到到这这一一点点是是比比较较困困难难的的，实实际际上上总总有有偏偏心心发发生生，但但应应将将其其减减小小到到允允许许范范

21、围围以以内内。解解决决偏偏心心的的办办法法是是：（1 1）试试件件成成型型几几何何尺尺寸寸准准确确；（2 2）由由胎胎具具保保证证拉拉伸伸夹夹头头或或粘粘贴贴拉拉板板定定位位准准确确，并并与与试试件件同同轴轴。除除此此之之外外，试试验验机机卡卡头头上上都都装装有有球球铰铰，用用以以消消除除试试件件偏偏心心对对试试验验机机加加荷荷活活塞塞或或丝丝杆杆的的作作用用，但但是是球球铰铰并并不不能能消消除除试试件件偏偏心心所所产产生生的的附附加加弯弯矩矩对对试试件的影响。件的影响。第17页/共109页(二二)力和变形的测定力和变形的测定液液压压式式万万能能试试验验机机、机机械械式式万万能能试试验验机机或

22、或拉拉力力试试验验机机均均可可对混凝土试件施加轴向荷载。对混凝土试件施加轴向荷载。在在荷荷载载作作用用下下混混凝凝土土试试件件变变形形测测量量，着着重重使使用用外外部部测测量量变变形形的的方方法法和和装装置置。外外夹夹式式变变形形测测量量装装置置使使用用方方便便、性性能能可可靠靠，且且可可以以多多次次重重复复使使用用，经经济济耐耐用用是是人人们们所所喜喜欢欢采采用用的的测测试试方方法法。外外夹夹式式变变形形测测量量装装置置包包括括变变形形传传递递夹夹具具和和引引伸伸计计两两部部分分。引引伸伸计计是是对对夹夹具具传传递递过过来来的的试试件件标标距距内内变变形形量量的的量量测测机机构构，可可分分为

23、为机机械械式式和和电电测测式式两两类类。通通常常使使用用的的机机械械式式引引伸伸计计有有千千分分表表，测测定定的的变变形形量量由由表表盘盘直直接接读读取取。电电测测式式引引伸伸计计有有差差动动变变压压器器型型引引伸伸计计和和应应变变片片型型引引伸伸计计，其其将将标标距距内内的的变变形形量量换换成成电电量量，然然后后经放大器放大，输入到显示仪表或记录仪。经放大器放大，输入到显示仪表或记录仪。混混凝凝土土轴轴向向拉拉伸伸试试验验方方法法见见水水工工混混凝凝土土试试验验规规程程（SL352SL35220062006）4.54.5“混混凝凝土土轴轴向向拉拉伸伸试试验验”和和6.86.8“碾碾压压混混凝

24、土轴向拉伸试验凝土轴向拉伸试验”。第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验第18页/共109页第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验第19页/共109页第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验第20页/共109页第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验第21页/共109页四四 混凝土弯曲试验混凝土弯曲试验凡凡具具有有弯弯曲曲试试台台的的材材料料试试验验机机皆皆可可进进行行混混凝凝土土梁梁的弯曲试验。的弯曲试验。加加荷荷方方式式有有单单点点加加荷荷和和三三分分点点加加荷荷两两种种方方式式。从从理理论论上上讲讲加加荷荷方方式式不不应应该该影影响响混混凝凝土

25、土弯弯曲曲抗抗拉拉强强度度，但但是是实实际际上上混混凝凝土土是是一一种种非非均均质质材材料料，加加荷荷方方式式对对弯弯曲曲抗抗拉拉强强度度有有明明显显影影响响。单单点点集集中中加加荷荷时时最最大大弯弯矩矩在在梁梁中中央央，破破坏坏断断面面被被固固定定。三三分分点点加加荷荷时时最最大大弯弯矩矩在在两两加加荷荷点点之之间间，破破坏坏断断面面是是随随机机的的，破破坏坏将将发发生生在在此此区区间间最最薄薄弱弱环环节节，所所以以三三分分点点加加荷荷方方式式所所测测弯弯曲曲抗抗拉拉强度更具有代表性。强度更具有代表性。第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验第22页/共109页第第二二节节 混混凝

26、凝土土力力学学性性能能试试验验弯弯曲曲抗抗拉拉强强度度计计算算公公式式推推导导是是基基于于以以下下三三个个基基本本假假设设：（1 1）中中性性轴轴上上、下下的的压压应应变变和和拉拉应应变变为为线线性性变变化化。（2 2）中中性性轴轴上上、下下的的压压应应力力和和拉拉应应力力为为线线性性变变化化。（3 3）拉拉伸伸弹弹性性模模量量等等于于压压缩缩弹弹性性模模量量。由由此此导导出出，矩形断面梁弯曲抗拉强度计算公式为：矩形断面梁弯曲抗拉强度计算公式为：(8.2-1)(8.2-1)式式中中：RfRf 弯弯曲曲抗抗拉拉强强度度；P P弯弯曲曲试试验验破破坏坏荷荷载；载；L L梁的跨度；梁的跨度；h h梁

27、断面高度；梁断面高度；b b梁断面宽度。梁断面宽度。第23页/共109页梁梁断断面面实实际际应应力力分分布布与与理理论论推推导导的的三三个个基基本本假假设设是是有有差差别别的的，弯弯曲曲破破坏坏模模型型不不是是理理论论推推导导的的线线弹弹性性模模型型。经经理理论论分析，弯曲抗拉强度比轴向抗拉强度高，其关系式为：分析，弯曲抗拉强度比轴向抗拉强度高，其关系式为：R Rt t=0.574=0.574R Rf f (8.2 (8.22)2)式中：式中：R Rt t轴向抗拉强度；轴向抗拉强度；R Rf f 弯曲抗拉强度。弯曲抗拉强度。R RBausBaus用用150mm150mm500mm150mm15

28、0mm500mm的的梁梁进进行行弯弯曲曲试试验验和和150mm150mm圆柱体进行轴向抗拉强度试验，得出试验关系式为：圆柱体进行轴向抗拉强度试验，得出试验关系式为：（8.28.23 3）第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验第24页/共109页 显显然然，弯弯曲曲抗抗拉拉强强度度比比轴轴向向抗抗拉拉强强度度高高许许多多，见见图图8.28.22 2。大大坝坝结结构构拉拉应应力力和和温温度度应应力力计计算算，抗抗拉强度也不应采用弯曲抗拉强度。拉强度也不应采用弯曲抗拉强度。混混凝凝土土弯弯曲曲试试验验方方法法见见水水工工混混凝凝土土试试验验规规程程（SL352SL35220062006）

29、4.64.6“混混凝凝土土弯弯曲曲试试验验”和和6.96.9“碾压混凝土弯曲试验碾压混凝土弯曲试验”。第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验第25页/共109页第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验 (弯曲试件：弯曲试件：151550cm,151550cm,轴拉试件，轴拉试件，1525cm)1525cm)图图8.2-2 8.2-2 弯曲抗拉强度与轴向抗拉强度的关系弯曲抗拉强度与轴向抗拉强度的关系(RBaus)(RBaus)第26页/共109页第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验第27页/共109页 五五 静力抗压弹性模量试验静力抗压弹性模量试验 液液压压万

30、万能能试试验验机机和和伺伺服服程程控控万万能能试试验验机机皆皆可可对对试试件件施施加加轴轴向向荷荷载载。试试件件变变形形测测定定装装置置包包括括变变形形传传递递架架和和引引伸伸计计两两部部分分，与与轴轴向向拉拉伸伸试试验验变变形形测测定定装装置置相相同同。多多数数试试验验机机都都具具有有自自动动绘绘图图功功能能，因因此此荷荷载载应应变变曲曲线线随随着着试试验验进进行行中中自自动动绘绘出出，试试验验结束即可取得。结束即可取得。混混凝凝土土弹弹性性模模量量由由荷荷载载应应变变曲曲线线上上升升段段，两两个个测测点点的的斜斜率率确确定定。目目前前各各国国标标准准对对弹弹性性模模量量计计算所选测点也不尽

31、相同，见表算所选测点也不尽相同，见表8.2-28.2-2。第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验第28页/共109页 中中国国水水工工混混凝凝土土试试验验规规程程（SD105SD1058282）规规定定：测测点点为为应应力力0.5MPa,0.5MPa,测测点点2 2为为30%30%极极限限荷荷载载。新新修修订订的的标标准准SL352SL35220062006，测测点点2 2改改为为40%40%极极限限荷荷载载。这这样样，中中国国水水工工混混凝凝土土试试验验规规程程标标准准与与美国美国ASTMC469ASTMC469标准基本一致。标准基本一致。混混凝凝土土静静力力压压缩缩弹弹性性模模

32、量量试试验验方方法法见见水水工工混混凝凝土土试试验验规规程程（SL352SL35220062006）4.84.8“混混凝凝土土圆圆柱柱体体（轴轴心心）抗抗压压强强度度与与静静力力抗抗压压弹弹性性模模量量试试验验”和和6.116.11“碾碾压压混混凝凝土土圆圆柱柱体体（轴轴心心）抗抗压压强强度度和和静力抗压弹性模量试验静力抗压弹性模量试验”第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验第29页/共109页第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验表表8.2-2 8.2-2 各国标准对计算弹性模量的规定各国标准对计算弹性模量的规定 标标 准准 名名 称称试件尺寸试件尺寸（cmcm）标距

33、标距长度长度(mm)(mm)计算弹性模量（斜率）的测点计算弹性模量（斜率）的测点线型线型测定测定1 1测定测定2 2水工混凝土试验规程水工混凝土试验规程SL352SL35220062006压缩弹模：压缩弹模：15301530150150弦线弦线应力应力0.5MPa0.5MPa40%40%极限荷载极限荷载美国美国ASTMASTM 日本日本JISJIS压缩弹模：压缩弹模：15301530150150弦线弦线应变应变50105010-6-640%40%极限荷载极限荷载英国建筑工业研究与英国建筑工业研究与情报协会情报协会CIRIACIRIA压缩弹模：压缩弹模：151535151535200200割线割

34、线原点原点50%50%极限荷载极限荷载拉伸弹模：拉伸弹模：151571151571200200割线割线原点原点50%50%极限荷载极限荷载第30页/共109页第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验第31页/共109页六六 混凝土抗剪强度试验混凝土抗剪强度试验碾碾压压混混凝凝土土坝坝施施工工的的特特点点是是通通仓仓、薄薄层层、连连续续浇浇筑筑，水水平平层层面面要要比比普普通通混混凝凝土土坝坝多多出出很很多多倍倍。因因此此对对碾碾压压混混凝凝土土提提出出抗抗剪剪强强度度试试验验。测测定定碾碾压压混混凝凝土土本本体体及及其其层层面面的的抗抗剪剪强强度度，为为评评定定碾碾压压混混凝凝土土坝

35、坝的的整整体体抗抗滑滑稳稳定定性性提提供供依依据据。对对普普通通混混凝凝土土也也可可进进行混凝土本体及其与岩基接触面的抗剪强度试验。行混凝土本体及其与岩基接触面的抗剪强度试验。第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验第32页/共109页第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验混混凝凝土土抗抗剪剪强强度度试试验验需需要要使使用用二二向向应应力力状状态态试试验验设设备备，由由垂垂直直法法向向荷荷载载和和水水平平剪剪切切荷荷载载两两部部分分组组成成。采采用用直直剪剪仪仪专专用用试试验验仪仪器器，造造价价昂昂贵贵。也也可可以以在在已已建建置置材材料料试试验验机机上上增增加加水水平平

36、加加荷荷装装置置，改改造造成成两两轴轴试试验验机机。为为节节省省投投资资和和使使更更多多单单位位能能进进行行此此项项试试验验，特特介介绍绍中中国国水水利利水水电电科科学学院院，在在伺伺服服万万能能试试验验机机上上增增加加水水平平加加荷荷装装置置，改改造造成成二二向向加加荷荷试试验验机机的的结结构构图图，见见图图8.2-38.2-3。垂垂直直荷荷载载与与水水平平荷荷载载用用专专用用同同心心棒棒找找正正，使使垂直荷载轴心与水平荷载轴心在试件中心相交。垂直荷载轴心与水平荷载轴心在试件中心相交。第33页/共109页第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验图图8.2-3 8.2-3 碾压混凝土

37、层面剪切试验水平加荷装置结构图碾压混凝土层面剪切试验水平加荷装置结构图第34页/共109页混凝土抗剪强度试验见混凝土抗剪强度试验见水工混凝土试验规程水工混凝土试验规程(SL352-(SL352-2006)4.72006)4.7“混凝土抗剪强度试验混凝土抗剪强度试验”和和6.16.1“碾压混凝土抗剪强碾压混凝土抗剪强度试验度试验”。第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验第35页/共109页第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验第36页/共109页第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验第37页/共109页七七 混凝土与钢筋握裹力试验混凝土与钢筋握裹力试验钢钢筋筋

38、混混凝凝土土是是以以钢钢筋筋和和混混凝凝土土作作为为一一个个整整体体承承受受荷荷载载的的结结构构，因因此此钢钢筋筋与与混混凝凝土土之之间间必必须须具具有有充充分分的的握握裹裹强强度度。埋埋入入混混凝凝土土中中的的钢钢筋筋在在拉拉出出一一定定滑滑动动量量时时所所产生的抵抗力称为握裹强度。产生的抵抗力称为握裹强度。构构成成握握裹裹力力的的主主要要因因素素是是：(1)(1)钢钢筋筋与与水水泥泥净净浆浆之之间间在在滑滑动动前前的的粘粘结结力力；(2)(2)钢钢筋筋与与混混凝凝土土之之间间由由于于混混凝凝土土硬硬化化收收缩缩而而存存在在的的侧侧压压力力在在钢钢筋筋表表面面产产生生的的摩摩擦擦抗抗力力:(

39、3):(3)由于钢筋表面凹凸不平产生的机械抗力。由于钢筋表面凹凸不平产生的机械抗力。本本方方法法是是参参照照美美国国材材料料试试验验学学会会（ASTMASTM）规规定定的的标标准准方方法法制制定定的的，握握裹裹力力试试验验方方法法详详见见水水工工混混凝凝土土试试验验规规程程（SL352-2006SL352-2006）4.94.9“混混凝凝土土与与钢钢筋筋握握裹裹力力试试验验”。第第二二节节 混混凝凝土土力力学学性性能能试试验验第38页/共109页 一一 混凝土压缩和拉伸徐变试验混凝土压缩和拉伸徐变试验 (一一)混凝土的徐变特性混凝土的徐变特性当当施施加加到到混混凝凝土土试试件件上上的的荷荷载载

40、不不变变时时，试试件件的的应应变变随随着着持持荷荷时时间间增增长长而而增增大大，此此种种应应变变称称为为徐徐变变，单单位位与与应应变变单单位位相相同同（mm/mmmm/mm）。在在施施加加荷荷载载时时，要要将将瞬瞬时时弹弹性性应应变变与与早早期期徐徐变变区区分分开开来来是是困困难难的的，而而且且瞬瞬时时弹弹性性应应变变随随着着龄龄期期增增长长而而减减小小。因因此此，徐徐变变可可视视为为超超出出初初始始弹弹性性应应变变的的应应变变增增量量。除除施施加加到到试试件件上上的的荷荷载载不不变变外外，试试件件的的湿湿度度也也不不与与周周围围介介质质发发生生湿湿交交换换，即在绝湿条件下进行，这种徐变又称基

41、本徐变。即在绝湿条件下进行，这种徐变又称基本徐变。第第三三节节 混混凝凝土土变变形形性性能能试试验验第39页/共109页第第三三节节 混混凝凝土土变变形形性性能能试试验验 混混凝凝土土试试件件卸卸除除持持续续荷荷载载后后，应应变变立立即即减减小小，称称为为瞬瞬时时恢恢复复，其其数数量量等等于于相相应应卸卸荷荷龄龄期期的的弹弹性性应应变变，通通常常比比刚刚加加荷荷时时的的弹弹性性应应变变小小，紧紧接接着着瞬瞬时时恢恢复复有有一一个个应应变变逐逐渐渐减减小小阶阶段段，称称为为徐徐变变恢恢复复，残残余余的的部部分成为永久变形。分成为永久变形。混混凝凝土土试试件件受受力力状状况况和和混混凝凝土土试试件

42、件强强度度一一样样，徐徐变变分分为为压压缩缩徐徐变变和和拉拉伸伸徐徐变变。两两种种徐徐变变的的基基本本特特性性相相同同，只只是是变变形形方方向向相相反反。压压缩缩徐徐变变试试件件承承受受压压缩缩荷荷载载，徐徐变变量量缩缩短短；拉拉伸伸徐徐变变试试件件承承受受拉拉伸伸荷荷载载，徐徐变量伸长。变量伸长。第40页/共109页 (二二)徐变测定装置徐变测定装置 对对徐徐变变试试验验加加荷荷系系统统的的要要求求：（1 1）能能够够长长期期保保持持已已知知应应力力的的荷荷载载，且且操操作作简简单单；（2 2）试试件件横横截截面面上上的的应应力力分分布布均均匀匀；（3 3）为为区区别别瞬瞬时时弹弹性性应应变

43、变和和徐徐变变，加加荷荷应应迅迅速速，且且无无冲冲击击；（4 4）测测量量试试件件变变形形的的差差动动式式电电阻应变计长期稳定性好，且精度满足试验要求。阻应变计长期稳定性好，且精度满足试验要求。徐徐变变试试验验机机加加荷荷系系统统分分为为机机械械式式、液液压压式式和和气气液液式式三三种种。弹弹簧簧式式徐徐变变试试验验机机分分压压缩缩徐徐变变试试验验机机和和拉拉伸伸徐徐变变试试验验机机。压压缩缩徐徐变变试试验验机机最最大大额额定定荷荷载载为为200kN200kN，拉拉伸伸徐徐变变试试验验机机额额定定荷荷载载为为50kN50kN，压压缩缩徐徐变变加加荷荷荷荷载载若若超超过过200kN200kN，则

44、则需需要要采采用用液液压压式式徐徐变变试试验验机机。目目前前国国内内生生产产有有400kN400kN、1000kN1000kN和和2000kN2000kN压压缩缩徐徐变变试试验验机产品。机产品。第第三三节节 混混凝凝土土变变形形性性能能试试验验第41页/共109页第第三三节节 混混凝凝土土变变形形性性能能试试验验 徐徐变变变变形形测测量量多多采采用用差差动动式式电电阻阻应应变变计计，钢钢弦弦式应变计很少采用。式应变计很少采用。徐变试验方法见徐变试验方法见水工混凝土试验规程水工混凝土试验规程（SL352SL35220062006）4.104.10“混混凝凝土土压压缩缩徐徐变变试试验验”、4.11

45、4.11“混混凝凝土土拉拉伸伸徐徐变变试试验验”和和6.126.12“碾碾压压混混凝凝土土压缩徐变试验压缩徐变试验”。第42页/共109页第第三三节节混混凝凝土土变变形形性性能能试试验验第43页/共109页第第三三节节 混混凝凝土土变变形形性性能能试试验验第44页/共109页二二 混凝土自生体积变形试验混凝土自生体积变形试验由由胶胶凝凝材材料料水水化化作作用用引引起起的的体体积积变变形形称称为为混混凝凝土土自自生生体体积积变变形形。膨膨胀胀水水泥泥混混凝凝土土或或补补偿偿收收缩缩混混凝凝土土的的体体积积变变形形可可以以列列入入自自生生变变形形一一类类。自自生生体体积积变变形形主主要要取取决决于

46、于胶胶凝凝材材料料的的性性质质，是是在在保保证证充充分分水水化化条条件件下下产产生生的的，它它不不同同于于干干缩缩变变形形，与与混混凝凝土土的的单单位位用用水水量量无无关。关。随随着着大大坝坝混混凝凝土土外外掺掺轻轻烧烧MgOMgO膨膨胀胀剂剂的的深深入入研研究究与与应应用用，认认识识到到有有意意识识地地控控制制和和利利用用混混凝凝土土的的自自生生体体积积膨胀变形，有可能大大改善混凝土的抗裂性。膨胀变形，有可能大大改善混凝土的抗裂性。自自生生体体积积变变形形试试验验见见水水工工混混凝凝土土试试验验规规程程（SL352SL35220062006）4.134.13“混混凝凝土土自自生生体体积积变变

47、形形试试验验”和和6.166.16“碾压混凝土自生体积变形试验碾压混凝土自生体积变形试验”。第第三三节节 混混凝凝土土变变形形性性能能试试验验第45页/共109页三三 混凝土干缩（湿胀）试验混凝土干缩（湿胀）试验当当外外界界环环境境湿湿度度低低于于混混凝凝土土本本身身的的湿湿度度时时，混混凝凝土土内内部部的的水水分分被被蒸蒸发发，而而引引起起其其体体积积变变形形，称称为为干干缩缩，干干缩缩的的单位与应变相同单位与应变相同1010-6-6mm/mmmm/mm。当当环环境境湿湿度度低低于于混混凝凝土土饱饱和和蒸蒸气气压压时时，游游离离水水首首先先被被蒸蒸发发。最最先先失失去去的的游游离离水水几几乎

48、乎不不引引起起干干缩缩。当当毛毛细细管管水水被被蒸蒸发发时时，空空隙隙受受到到压压缩缩，而而导导致致收收缩缩。只只有有当当环环境境相相对对湿湿度度低低于于40%40%时时凝凝胶胶水水才才能能蒸蒸发发，并并引引起起更更大大的的收收缩缩。混混凝凝土土干干缩缩与与周周围围环环境境的的相相对对湿湿度度关关系系极极大大，相相对对湿湿度度愈愈低低，则则干干缩缩愈愈大大。所所以以，干干缩缩实实验验室室严严格格控控制制温温度度2020C2C2C C和和相相对湿度对湿度60%5%60%5%，对保证试验测值的准确度是重要的。，对保证试验测值的准确度是重要的。混混凝凝土土干干缩缩试试验验方方法法见见水水工工混混凝凝

49、土土试试验验规规程程（SL352-2006SL352-2006）4.124.12“混混凝凝土土干干缩缩（湿湿胀胀）试试验验”和和6.176.17“碾压混凝土干缩（湿胀）试验碾压混凝土干缩（湿胀）试验”。第第三三节节 混混凝凝土土变变形形性性能能试试验验第46页/共109页混混凝凝土土热热物物理理性性能能试试验验结结果果用用于于大大体体积积结结构构混混凝凝土土温温度度应应力力计计算算，决决定定是是否否需需要要分分缝缝、表表面面保保温温或或者者是是对对原原材材料料预预冷冷，以以防防止止温温度度裂裂缝缝。大大体体积积结结构构混混凝凝土土温温度度场场和和温温度度应应力力计计算算所所需需要要的的热热物物

50、理理性性能能参参数数，除除了了绝绝热热温温升升过过程程线线外外，还还包包括括比比热热、导导温温系系数数、导导热系数和线膨胀系数。热系数和线膨胀系数。据据理理论论推推导导，导导温温系系数数、导导热热系系数数、比比热热和和混混凝凝土表观密度的关系为：土表观密度的关系为：第第四四节节混混凝凝土土热热物物理理性性能能试试验验第47页/共109页式中式中 导温系数，导温系数，m m/h/h；导热系数，导热系数，kJ/mhkJ/mhC C；c c 比热，比热，kJ/kgkJ/kgC C；表观密度，表观密度，kg/mkg/m3 3对对给给定定配配合合比比的的混混凝凝土土，表表观观密密度度为为定定值值。因因此