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1、第一篇 混凝土的力学性能1基本力学性能1. 混凝土力学性能复杂多变的根本原因：混凝土是一种非均质，不等向，且随时间和环境条件而变化的多相混合材料。2. 混凝土结构的主要成分成分：固体颗粒（粗骨料，未水化水泥团，杂质），硬化水泥砂浆（细骨料，水泥，水，三样成分反应后形成的条带状或网状结构），气孔和缝隙。3. 混凝土非均质，不等向性质的根本原因粗骨料和水泥砂浆的随机分布，以及两者的物理力学性能的差异。4. 理解：当混凝土承受不同方向的应力的时候，其强度以及变形值是不同的（浇筑过程中，由于相对较重的骨料下沉，而水泥砂浆以及气泡等相对较轻的组分上浮，造成整体的不均匀，因此以加载时最容易破坏的方向作为混
2、凝土的加载方向）。5. 混凝土微观裂缝的产生原因？答：首先是收缩应力，水泥在水化过程中形成的水泥浆硬化并粗骨料形成一个整体，在此过程中水泥浆失水收缩变形远大于粗骨料，因此收缩变形差使得粗骨料受压而砂浆受拉；其次，粗骨料和水泥砂浆的热工性能有差别，当温度变化，二者的温度变形差会因为其相互约束而产生温度应力场；最后在应力的长期作用下，由于二者的徐变不同，会使得混凝土内部发生应力重分布；另外就是气孔和缝隙的存在会造成局部的应力集中现象。6. 混凝土在受力作用下的变形规律答：当混凝土的应力较低时，骨料的弹性变形占主要部分，总变形很小；随着应力的增大，水泥凝胶体的粘性流动变形逐渐加速增长；接近混凝土极限
3、强度时，裂缝的变形才明显显露，但其数量级大，很快就超过其他变形成分。在应力峰值之后，随应力的下降，骨料的弹性变形开始恢复，凝胶体的流动减小，而裂缝的变形却继续加大。7. 混凝土的单轴抗拉抗压强度，以及峰值应变之间的关系答：单轴抗拉与抗压强度的比值约为1：10，而峰值应变比为1:20；8. 混凝土裂缝发展的三个时期答：微裂缝相对稳定期（0.30.5）,压应力较小，有些裂缝的尖端因为应力集中而沿着界面发展，但是宏观无明显变化；稳定裂缝发展期（0.750.9）,裂缝由交界面发展，渐次进入水泥砂浆，裂缝形态保持基本稳定；不稳定裂缝发展期，产生平行于压应力方向的劈裂裂缝，纵向的通缝将试件分隔成数个小柱体
4、，承载力下降而导致混凝土最终破坏。9. 何为标准立方体抗压强度答:标准试件取为边长150mm的立方体，放入标准养护室（20+-3）相对湿度大于90%；28天龄期后取出试件，沿浇注的垂直方向连续施加压力直至试件破坏。试件的破坏荷载除以承压面积，即为标准立方体抗压强度。10实际对混凝土进行单轴加载时的情况是怎么样的，同时客观条件对其抗压强度有什么影响？答：试验机通过钢垫板对混凝土试块经行加载，由于垫板的刚度是有限的，同时考虑到时间内部和表层状态和材料性能差别，致使试件承压面上的压应力分布不均匀。同时，由于钢垫板和试件混凝土的弹性模量和泊松比不同，因此在应力作用下的横向变形不同，也就是说钢垫板约束了
5、试件的横向变形，因此在时间的承压面上作用着水平摩擦力，这个水平摩擦力的存在，客观提高了试件混凝土的抗压承载力。（采用棱柱体来消除影响）10. 为什么采用棱柱体试件可以更好反映混凝土单轴受压的情况？答：因为圣维南原理指出，加载面上的不均匀垂直应力和总和为零的水平应力，只影响试件端部的局部范围（高度约等于试件的宽度），中间部分已经接近于均匀的单轴受压应力情况11. 关于混凝土在轴压作用末段下的裂缝开展答：混凝土棱柱体受压试件发生宏观斜裂缝破坏现象，只能在应力-应变曲线的下降段，且在应变超过峰值应变约2倍后，属于后期破坏形态，只影响混凝土的残余强度和变形情况。混凝土达到棱柱体抗压强度时，试件内部主要
6、存在纵向裂缝或称劈裂裂缝，将试件分隔成离散的小柱体而控制其承载力。12. 小点：混凝土的弹性模量呈现出随着其强度而单调增长的情况。13. 关于泊松比：开始受力阶段，当应力较小时，割线泊松比与切线泊松比大致相同处于0.160.23之间，取作0.2；当混凝土内部形成非稳定裂缝后，泊松比飞速发展。14. 混凝土应力应变曲线的下降段反映了混凝土的什么性质？答：下降段表明其峰值应力后的残余强度；曲线的形状与曲线下的面积反映了其塑性变形能力。15. 为什么很难获得混凝土应力-应变曲线的下降段？答：根本原因是试验机的刚度不足。试验机本身在加载过程中发生变形，储存了很大的弹性应变能。当试件的承载力下降时，试验
7、机因受力减小恢复变形，即刻释放能量，将试件急速压坏。解决方法：1）应用电液伺服阀控制的刚性试验机直接进行试件等应变速度加载；2）在普通液压试验机上附加刚性元件，使试验装置的总体刚度超过试件下降段的最大线刚度，可防止混凝土急速破坏。16. 比较计算正截面承载力所用的公式与棱柱体轴心受压的不同？答：比起棱柱体轴心受压，正截面承载力所采用的混凝土压应力-应变曲线更丰满，峰值应变更大，曲面下面积更大。这里考虑了实际工程中的结构构件一般具有应变梯度，箍筋约束，龄期较长等有利因素。17. 混凝土抗拉强度的三种试验方法？答：棱柱体轴拉试验；立方体劈裂试验；棱柱体抗折试验18. 小点：混凝土的拉压强度可以看出
8、，当采取措施增强混凝土的抗压强度时，其抗拉强度提高的幅度较小，表明混凝土的性质更脆。另一方面，如果增强了混凝土的抗拉强度，则有利于提高混凝土的抗压强度。19. 关于混凝土试件受拉过程中泊松比的变化同受压有什么不同？答：在开始阶段同受压情况，但是当应力接近抗拉强度时，试件的纵向拉应变加快增长，而横向压缩变形使得材料更加紧密，增长速度减慢，故泊松比值逐渐减小。20. 解释混凝土单轴受拉下降段的原因答：试件开裂后，截面中间的有效受力面积不断地缩小和改变形状，其形心与荷载位置不再重合，成为事实上的偏心受拉，促使裂缝更快发展将试件拉断。因此下降段的原因主要是截面上的有效受力面积的减小，在受力面积上的真实
9、应力并不降低。这个是不同于混凝土受压的应力应变下降段的。后者是由于试件上出现众多的纵向裂缝，以至形成斜裂缝等原因，使得全截面上各处的承载力普遍降低。因此受拉的下降段应力指的是按照初始截面面积来计算的平均应力。21. 关于混凝土受压与受拉的平均压应变的理解答：当受压时，沿纵向的破坏区长度与截面有同等尺寸而稍大，可以用平均压应变表示，而受拉试件的裂缝和断口只发生在一个截面上，使得试件的变形或裂缝宽度增大，试件的受拉应变已无确切定义，应以变形量或者裂缝宽度来表示，或者两条裂缝范围内的平均应变来表示。22. 混凝土抗剪强度测定的几种方法：1）矩形短梁直接剪切；2）单剪面Z形构建；3）缺口梁四点受力；4
10、）薄壁圆筒受扭；5）二轴拉压。第二章 主要因素的影响1. 工程混凝土影响因素有哪些？ 答：1）荷载的重复加卸载作用；2）构件截面的非均匀受力；3）非28天龄期加载；4）荷载的长期持续作用2. 小点：沿着重复荷载下混凝土应力-应变曲线的外轮廓描绘所得的光滑曲线称为包络线。各种重复荷载下的包络线都与单调加载的全曲线十分接近3. 解释共同点轨迹线和稳定点轨迹线 答：在重复荷载试验中，从包络线上任一点卸载后再加载，其交点称为共同点。将多次加卸载得到的共同点，用光滑曲线依次相连，即为共同点轨迹线。 重复荷载试验中，在预定应变值下经过多次加卸载，混凝土的应力不再下降残余应变不再加大，卸载-再加载曲线成为一
11、稳定闭合环，环的上端点称为稳定点。4截面应变梯度的决定因素 答：取决于弯矩，荷载偏心距，截面高度5. 小点：在偏心荷载作用下，混凝土截面上的最大压应变的值不随着偏心距而发生改变。6. 关于混凝土轴心受压破坏形态，以及偏心受压下的破坏形态 答：轴心受压下先产生纵向的劈裂裂缝，然后产生斜裂缝；当偏心距较小的时候（小于0.15h）首先在最大受压区出现纵向裂缝，继而形成三角形裂缝区，另一侧如果受拉，将出现横向受拉裂缝，继续加载，在受压区裂缝的上下部出现斜裂缝；如果偏心距较大（大于0.2h）开始加载，截面上就有拉应力区，当拉应变超过极限拉应变，首先出现横向拉裂缝，而向压区延生，同时接近极限荷载时，压区出
12、现纵向裂缝，显现三角受压破坏。7. 偏心受压下，混凝土所采用的偏心抗压强度与相应的峰值应变随之提高。8何为截面抵抗矩塑性影响系数？ 答：矩形截面的混凝土偏心受拉和受弯构件，按照弹性材料截面直线应力分布计算的最大拉应力，同轴心抗拉强度的比值。9. 影响构件的塑性影响系数的因素？ 答：偏心距，混凝土强度等级，构件截面高度。当强度等级越高，塑性变形越小，同时高度越大，应变梯度越小，则塑性影响系数越小。10. 影响混凝凝土强度和弹性模量的因素答：水泥的品种和成分，水泥的质量，外加剂，养护条件，环境的温度和湿度11. 为什么要设定长期抗压强度？答：因为当应力强度很高时（大于0.8），混凝土进入不稳定裂缝
13、发展期，时间的变形增长不再收敛，在应力持续一定时间后发生破坏，得到强度极限。称为长期抗压强度。12. 混凝土的徐变所带来的危害？答：1）使得混凝土的长期抗压强度降低百分二十；2）梁板的挠度增大一倍；3）结构预应力损失；4）构件的截面应力和结构内力重分布；5）大体积水工结构中，降低了温度应力，减少收缩裂缝；6）结构的局部应力集中区，徐变可调整应力分布；13. 理解线性徐变，非线性徐变，以及徐变发散破坏（第一个是单位徐变与应力无关，第二个是单位徐变随应力水平而增大；第三个是高应力作用结果；14. 计算徐变公式中所要考虑的因素答：加载时混凝土的龄期；应力持续时间；环境湿度；构件尺寸；混凝土的抗压强度
14、（反映了水泥与水灰比的性质）。15. 解决混凝土三轴试验方法与试验装置时要解决的技术难点？答1）消减试件表面的摩擦（防止各承压面的横向约束，使得混凝土的强度成倍增长）；2）解决如何施加拉力的问题；3）应力和应变的量测；4）应力途径的控制；5）试件的尺寸，以及防止加载过程中的偏心作用。16.小点：混凝土二轴受压应力变化规律：随二者比值而变化，当处于0.20.7时，发生最大抗压强度。17. 为什么二轴受压情况下第三主应力的最大应变值发生在第二主应力同第三主应力的比值为0.25处？答：首先在二者比值为（00.2）时，会产生沿第二主应力方向的突然脆性拉断破坏，而当比值为（0.51）时会发生沿第一主应力
15、方向的突然破坏。只有当比值为0.25左右，由于第二主应力值适中，限制了该方向的拉断，又不至引起第三主应力方向的突然崩碎，从而使第三主应力方向的峰值应变最大。18. 解释混凝土二轴受压时的体积应变的变化 答在应力较低的情况下，混凝土的泊松比小于0.5，体积应变为压缩；当应力达到二轴强度的百分九十左右，时间内部裂缝开始发展，其体积应变转为膨胀。19. 小点：二轴拉压试件破坏时的峰值应变均随拉应力或应力比的增大而迅速减小。体积应变在开始加载时为压缩，因应力增大而出现裂缝，临近极限强度时转为膨胀。20. 真三轴受压的应力应变变化情况？答1）随应力比1/3的加大，三轴抗压强度成倍增长；2）第二主应力对混凝土抗压强度有明显影响，当1/3为定值，最高强度发生在2/3与0.30.6之间。当1/3为定值，若1/3小于0.15，则1=2时抗压强度低于2=3时的抗压强度21. 混凝土在三轴拉/压应力状态下，大部分是拉断破坏，其应力-应变曲线与单轴受拉曲线相似。23. 混凝土试件典型破坏形态及其界分答：1）拉断，主要是主拉应力作用，主拉应变超过极限拉应变；2）柱状压坏，主要是主压应力的绝对值远大于第一和第二主应力，沿两个垂直方向产生拉应变
