②生产工艺因素
B. 养护条件 环境温度和湿度，通过影响水化过程而影响混凝土强度。 温度高，水化速度快，早期强度高；反之亦然。 温度在冰点以下，水泥水化停止，有可能因冰冻导致混凝 土结构疏松，强度严重降低，尤其是早期混凝土应特别加强防 冻措施。 为加快水泥的水化，可采用湿热养护，即蒸气养护或蒸压 养护。 空气相对湿度低，混凝土水份挥发快，混凝土因缺水强度 发展受阻。同时，混凝土强度较低时失水过快，极易引起干缩， 影响混凝土耐久性。 一般在混凝土浇筑完毕12h内加以覆盖或浇水。 对硅酸盐水泥、普通水泥和矿渣水泥配制的混凝土浇水 养护不得少于7天；使用粉煤灰水泥和火山灰水泥，或掺有缓 凝剂、膨胀剂、或有防水抗渗要求的混凝土浇水养护不得少于 14天。（具体见教材P116-117）
混凝土的抗拉强度只有抗压强度的 1/10～1/20，随着混凝土强度等级的提 高，比值降低。 混凝土工作不依靠其抗拉强度。但抗拉 强度对于抗裂性设计中是确定混凝土抗 裂能力的重要指标。有时间接衡量混凝 土与钢筋的粘结强度等。
各强度等级混凝土的轴心抗压强度标准值 fck、轴心抗拉强度标准值ftk比较
4.3.1 混凝土的强度
⑴ 立方体抗压强度 GB/T 50081－2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》 规定，将混凝土拌合物制作边长为150mm的立方体试件，在 标准条件（温度20℃±2℃，相对湿度95％以上）下，养护 到28d龄期，测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强
度（简称立方体抗压强度），以fcu表示。
⑶ 混凝土的轴心抗压强度和轴心抗拉强度
混凝土的轴心抗压强度的测定采用棱柱体
150mm×150mm×300mm作为标准试件。
立方体抗压强度只是评定强度等级的一个标
志，不能直接用来作为结构设计的依据。
为符合工程实际，结构设计中混凝土受压构
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
件的计算采用混凝土轴心抗压强度。
轴心抗压强度
轴心抗压强度比同截面的立方体强度值小，棱柱
⑸混凝土的破坏过程
四个阶段：伴随着裂缝的扩展。 ①第Ⅰ阶段：极限荷载的30％以内，界面裂缝无显著变 化，荷载与变形呈直线关系。 ②第Ⅱ阶段：荷载超过比例极限，界面裂缝的数量、宽 度、长度不断增加，界面借摩擦阻力继续承担荷载，但尚无 明显砂浆裂缝出现。此时变形的增长率大于荷载的增长率， 荷载与变形间不再是线性关系。 ③第Ⅲ阶段：极限荷载的70％～80％后裂缝继续开展， 开始出现砂浆裂缝，部分界面裂缝连接成为连续裂缝，变形 增长率进一步加大，曲线明显弯向变形坐标轴。
几个概念： 环箍效应；换算系数 同条件养护；加速养护。
⑵ 混凝土强度等级
按照国家标准GB 50010－2002《混凝土结构设计规 范》，混凝土强度等级按立方体抗压强度标准值确定。 立方体抗压强度标准值：的具有95％保证率的立方体 抗压强度，以fcu,k表示。 普通混凝土分为十四个强度等级：C15、C20、C25、 C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和 C80。 混凝土强度等级是混凝土结构设计、施工质量控制和 工程验收的重要依据。 不同的建筑工程及建筑部位采用不同强度等级的混凝 土，一般有一定的选用范围。
体试件高宽比越大，轴心抗压强度越小，h/a达到
一定值后，强度就不再降低。但是过高的试件在
破坏前由于失稳，降低其轴心抗压强度值。
在立方抗压强度fck=10～55(MPa)的范围内，轴心
抗压强度fc与fck之比约为0.70～0.80。
轴心抗拉强度
混凝土轴心抗拉强度可按劈裂抗拉强度 换算得到，换算系数可由试验确定。劈 裂抗拉强度采用立方体试件测定。
需注意：相同强度等级的混凝土轴心抗压强度设计值 fc、轴心抗拉强度设计值ft低于相应强度的标准值fck、
ftk。
⑷ 混凝土的弯拉强度 混凝土弯曲抗拉强度试验采用150mm×150mm×550mm的
梁形试件，按三分点加荷方式加载，混凝土弯曲抗拉强度大 于轴心抗拉强度。
⑷ 混凝土的弯拉强度
JTJ 012-94《公路水泥混凝土路面设计规范》规定： 混凝土的设计强度以龄期为28天的弯拉强度为标准； 当混凝土浇筑后90天内不开放交通时，可采用90天龄 期强度，其值一般可按28天龄期强度的1.1倍计。
(3) 温度变形
对大体积混凝土工程，凝结硬化初期，内外温差有时
达40～50℃以上，导致混凝土表面开裂。
混凝土正常使用条件下也会随温度的变化而产生热胀
冷缩变形。 混凝土的热膨胀系数一般为（0.6～1.3）×10－5/℃， 即每米膨胀0.01mm。 对纵向较长的结构设臵伸缩缝；结构物中设臵温度钢
筋。
(4) 荷载作用下的变形
①抗渗性
用抗渗等级（P）或渗透系数来表示。
国标采用抗渗等级。
抗渗等级是以28d龄期的标准试件，按标准试验方法
进行试验时所能承受的最大水压力来确定。
抗渗等级划分为P4、P6、P8、P10、P12等五个等级。
抗渗试验结果Pt应符合下式要求： Pt≥P/10＋0.2 式中P——设计要求的抗渗等级
①抗渗性
④第Ⅳ阶段：达到极限 荷载C点以后，连续裂缝急速 地发展，混凝土的承载能力 下降，变形自动增大直至完 全破坏，曲线斜率变成负值。
（6）影响混凝土强度的因素
影响混凝土强度的因素很多：
①原材料
②原材料之间的比例（配合比）
③生产工艺因素
④实验因素
①原材料及其配合比因素
A. 水泥强度 混凝土的强度与水泥的强度成正比关系。 B. 水灰比 水泥水化所需水占水泥质量的23％左右，但在 拌制时，加水量约为水泥质量的40％～70％，即采 用较大的水灰比。 混凝土硬化后，多余水分或在混凝土中形成水 泡，或蒸发形成气孔，内部形成孔隙，削弱了混凝 土抵抗力。 满足和易性要求的混凝土，水泥强度等级相同， 水灰比越小，强度越高，与骨料粘结力越大。 如果加水太少（水灰比太小），拌合物过于干 硬，在一定的捣实成型条件下，无法保证浇灌质量， 混凝土中将出现较多的蜂窝、孔洞，强度也将下降。 混凝土强度，随水灰比的增大而降低，呈曲线 关系；而混凝土强度和灰水比呈直线关系。
混凝土强度等级选用范围
不同的建筑工程，不同的部位采用不同强度等级的混凝土， 一般选用范围如下：
①C10～C15—垫层、基础、地坪及受力不大的结构。
②C20～C25—梁、板、柱、楼梯、屋架等钢筋混凝土结构； ③C25～C30—大跨度结构、耐久性高的结构、预制构件等； ④C40～C45—预应力构件、吊车梁及特种结构，25～30层； ⑤C50～C60—30层至60层以上高层建筑； ⑥C60～C80—高层建筑，采用高性能混凝土； ⑦C80～C120—采用超高强混凝土于高层建筑。 将来可能推广使用高达C130以上的混凝土。
fn、fa—— 龄期分别为n天和a天的混凝土抗压强度， n、a——养护龄期（d）,a>3，n>3。
成熟度的概念P118
③实验因素
进行混凝土强度试验时，试件尺寸、形状、 表面状态、含水率以及实验加荷速度等实验因 素都会影响到混凝土强度实验的测试结果。
③实验因素
图4-15 混凝土受压破坏
7.提高与保证混凝土强度发展的措施
凝土产生裂纹的主要原因之一，从而进一步影响混凝土的
强度和耐久性。 引起混凝土变形的因素很多，归纳起来有两类： 非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。
4.3.2 混凝土的变形
1.混凝土在非荷载作用下的变形 （1）化学收缩
（2）塑性收缩
（3）干湿变形 （4）温度变形
2、混凝土在荷载作用下的变形
（1）短期载荷作用下——弹塑性变形 （2）长期载荷作用下——徐变
采用强度等级高的水泥； 采用低水灰比；
采用有害杂质少、级配良好、颗粒适当的骨料和合理砂率；
采用合理的机械搅拌、振捣工艺；
保持合理的养护温度和一定的湿度，
可能的情况下采用湿热养护；
掺入合适的混凝土外加剂和掺合料。
4.3.2 混凝土的变形
混凝土在硬化和使用过程中，由于受物理、化学、 力学等因素的作用，会产生各种变形，这些变形是导致混
(1) 化学变形 水泥水化产物的体积小于反应物（水泥与水）的体积， 称为化学收缩。 化学收缩不可恢复的，收缩量随龄期增加，一般在40 d内逐渐趋向稳定。 (2) 干湿变形 混凝土在环境中湿胀干缩的变形。 吸附水或毛细水蒸发时，引起凝胶体紧缩和毛细孔负 压，使混凝土产生收缩。 混凝土吸湿时，毛细孔负压减小或消失而产生膨胀， 变形可部分恢复（教材P118图）。 工程设计中取混凝土的线收缩值为15-20×10-5mm/mm, 即每米收缩0.15-0.2mm。 影响混凝土干湿变形有多种因素①水泥用量、细度、 品种②水灰比③骨料的规格与质量④养护条件
提高混凝土的抗渗性能的措施： 提高混凝土的密实度，改善孔隙结构，减少渗透通道。
①短期荷载作用下的变形 混凝土是一种非均质材料属于弹塑性体。在外力作用下， 既产生弹性变形，又产生塑性变形，即混凝土的应力与应变 的关系不是直线而是曲线，如图4－26所示p119。 混凝土的塑性变形是内部微裂纹产生、增多、扩展与汇 合等的结果。 混凝土弹性模量的确定、范围；疲劳破坏见教材p120。 ②混凝土在长期荷载作用下的变形——徐变 混凝土在长期不变荷载的作用下，沿作用力方向随时间 而产生的塑性变形称为混凝土的徐变。 混凝土徐变的过程、原因、大小及影响因素、利弊 p120。
卵石：αa=0.48，αb=0.33
①原材料及其配合比因素
D. 外加剂和掺合料
外加剂可按要求改变混凝土的强度及强度发展规律。
掺入减水剂可减少拌合用水量，提高混凝土强度； 掺入早强剂可提高混凝土早期强度，但对其后期强度 发展无明显影响。
超细的掺合料可配制高性能、超高强度的混凝土。
②生产工艺因素
混凝土生产过程中涉及到的施工（搅拌、捣实）、养 护条件、养护时间等因素。 A. 施工条件——搅拌与振捣 在施工过程中，搅拌均匀，捣固密实。 机械搅拌和捣实的力度比人力要强，因而，采用机械搅 拌比人工搅拌的拌合物更均匀，采用机械捣实比人工捣实的 混凝土更密实。 强力的机械捣实可适用于更低水灰比的混凝土拌合物， 获得更高的强度。 改进施工工艺可提高混凝土强度，如采用分次投料搅拌 工艺；采用高速搅拌工艺；采用高频振捣器；采用二次振捣 工艺等都提高混凝土强度。 另外运输过程中注意减少分层、浇注过程中控制浇筑高 度，避免分层离析。