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(maximum compressive strength —标准强度the standard compressive strength ）来确定砼的等级（大体积混凝土或水工混凝土上为了节约水泥，也有以90天或60天为标准的）。

（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混凝土强度保证率P%混凝土强度保证率P% 是指混凝土强度总体中大于设计强度等级的概率。

图4.2 混凝土强度保证率P%示意图P （t ）＝95%t0f cu,k ψ(l)f cu,k 是结构设计强度取值的依据，f cu,k 被用于质量控制，f cu,k 被用于工程验收，例如：非统计法验收混凝土:平均值≥1.15 f cu,k ,最小值f cu,min ≥0.95 f cu,k说明：混凝土立方体抗压强度标准值－f cu,k普通混凝土强度等级Grades C60C7.5C10C55C50C35C15C20C25C30C45C40C25concretef 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大试件K=折算公式： 1.15 a=300mm 1.36 a=450mmf 150=Kf 300、450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？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.图4.5PP劈裂抗拉示意图（2）劈裂法：（split cylinder ）为了克服轴拉法产生的误差，取得较稳定的结果，目前我国采用间接的方法——劈裂抗拉法，间接地求出砼的抗拉强度——劈裂抗拉强度。

dlΡf π2PL劈裂抗拉图4.6劈裂试验时垂直于受力面的应力分布由于圆柱试件加工成型较困难，便直接利用立方体试件进行劈拉，误差不大。

2PL2aΡf π 图4.7★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）另外还有以弯曲应力求f t抗弯强度测试试件尺寸：150mm×150mm×600（或）550mm，通过如图4.5所示三点抗压测试，并按计算抗弯强度。

什么时候要测抗弯强度？Backf b= PL /bd2 b×d=截面积图4.8②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 ＝f （f 、w/c 、骨料种类）①水泥石强度：f ce 、w/c 、温、湿度、龄期破坏部位图4.91. 水灰比W/C与水泥强度W/C、f ce是砼强度高低的主要因素，也可以说是决定性因素。

水泥是砼中的活性组分，通过它的水化，产生具有胶凝作用的物质将骨料粘结成为一个整体。

W/C的影响(1)当f c b一定时，W/C对f28的影响；如下图（a）W/C↑ f28↓（水泥石强度↓粘结力↓）W/C↓ f28↑（水泥石强度↑粘结力↑）图4.12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f 1﹤f2﹤f3R1﹤R2﹤R3（2）W/C一定时，fce对强度的影响（3）经验公式：右图为W/C与f28的关系曲线（双曲线）a．美国（D.A.Abrams1918年）：双曲线公式：f28＝)(CWBA*式中：A、B——常数f1f2f3R1R2R3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：（JGJ55－2011）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=0.49 B=0.13 卵石A=0.53 B=0.20 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D max 对普通混凝土的影响小对于高强混凝土, D max 提高，则强度降低。

(尺寸效应)粒径D maxD max 强度尺寸效应粒径骨料种类在高强混凝土中常采用D M≤25㎜碎石。

级配良好的骨料，不但可以使混凝土拌和物具有较高的和易性（workability）而且可以得到均匀密实的砼，提高砼强度。

3. 养护条件（温、湿度）的影响（temperature and moisture）●混凝土强度过度受到水泥水化程度和速度的影响，而这又受到湿度和温度的影响。