[键入公司名称]混凝土主要力学性能和氯离子扩散系数土木系结01班刘家宝2011/12/13同组:张震/田琨/钱圣申混凝土力学性能及氯离子扩散系数试验一、实验目的1. 学习混凝土主要力学性能的测试方法2. 学习混凝土氯离子扩散系数的试验方法二、实验原理1、 不同强度等级的混凝土在劈裂抗拉强度、钢筋握裹强度方面都会存在一定的差异2、 不同强度的混凝土其内部空隙大小、分布都存在不同，故氯离子在其内部的扩散速率也不同，通过测定氯离子的扩散系数，可以间接地评定混凝土的内部结构性质3、 氯离子扩散系数法的实验原理:基于Nernst-Einstein方程发展起来的混凝土中氯离子扩散系数测定方法，其实质是通过测定混凝土的饱盐电导率来计算混凝土中的氯离子扩散系数若把饱盐混凝土看成是固体电解质，氯离子在混凝土中的扩散系数和混凝土饱盐电导率关系为： Dc1=（RTtc1σ）/（Z2C1F2CC1）此即著名的Nernst-Einstein方程， 式中：Dc1 –氯离子扩散系数；R：气体常数，为8314（J/mol.K）T: 绝对温度（K）tc1 氯离子迁移数，饱盐混凝土通常取1.0σ饱盐混凝土电导率 (S/CM)ZC1 氯离子化合价,即-1;F 常数 Faraday(96 500Coul/ mol);CC1 氯离子浓度 (mol/m3)三、一般规定（1）混凝土物理力学性能实验一般以三个试件为一组。
每组试件所用的拌合物应从实验室用机械一次拌制完成2）试件的成型方法应视混凝土上设备条件和混凝土的稠度而定可采用振实台、振动棒等捣实棱柱试件宜采用卧式成型3）混凝土骨料最大粒径应不大于试件最小边长的1/3四、实验内容1.混凝土抗压强度（已做）2.混凝土劈裂抗拉强度3.混凝土和钢筋握裹强度4.混凝土中氯离子扩散系数五、实验具体内容实验一混凝土立方体抗压强度试验一、 实验仪器（1）压力试验机（精度应为±1%，试件的破坏荷载应大于压力机全量程的20%且应小于全量程的80%左右，实验机上下压板应有足够的刚度，其中一块压板应带有球形支座，使压板和试件接触均衡，如右图）；（2）钢尺（量程300mm，最小刻度1mm）二、实验步骤1.试件从养护地点取出后因尽快进行试验，以免时间内部温度发生显著变化2.试件在试压前应先擦试干净，测量尺寸并检查其外观试件尺寸测量精确至1mm，并据此计算试件的承压面积入史册尺寸和工称尺寸之差不超过1mm，可按公称尺寸进行计算3.将试件安放在试验机下压板上，试件的中心和试验机下压板中心对准，试件的承压面应和成型时的顶面垂直4.在试验中应连续均匀的加载，加荷速度应为：混凝土的强度等级≤C30时，取0.30~0.50MPa/s；混凝土的强度等级≥C30时，取0.50~0.80MPa/s；混凝土的强度等级≥C60时，取0.8~1.0MPa/s三、结果计算混凝土立方体抗压强度按下式计算式中，为混凝土立方体试件抗压强度(MPa)；F为破坏荷载(N)；A为试件承压面积(mm2)。
混凝土立方体抗压强度计算应精确至0.1 MPa 强度值得确定应符合下列规定：以三个试件的算术平均值作为该组试件的抗压强度值三个测值中的最大值和最小值中如有一个和中间值得差值超过中间值的15%则把最大及最小一并舍除，取中间值作为改组试件的抗压强度值如两个测值和中间值相差均超过15%,则该组实验结果无效取150mm×150mm×150mm立方体试件的抗压强度为标准值用非标准试件测得的强度值均应乘以尺寸换算系数，对本次100mm×100mm×100mm的试件取值为0.95四、数据记录1.本次实验测7天强度值的实验数据如下：混凝土立方体抗压强度试验试件编号123破坏荷载/kN376254364受压面积/mm²102X103100X100102X104抗压强度/MPa35.7925.434.31数据偏差4.31%25.97%0.00%数据计算:由以上偏差计算可以看出，第2组数据偏差超过15%，舍去取抗压强度的平均值有：，由于采用的是100mm×100mm×100mm试块，因此还需乘上换算因子0.95：此即为本组混凝土的7天抗压强度结果分析:从实验结果来看，我们设计的混凝土强度在7天时达到了33.3MPa，明显偏高，这和我们实验中所用的砂子较细有关。
今后实验时一定要根据实际情况确定各组分含量参考资料：混凝土受热和抗压强度的关系：（1）混凝土抗压强度和试验温度有很大关系,试验温度越高强度越低试验温度在300℃以内时强度降低较小,高于300℃时混凝土强度急剧下降2）混凝土抗压强度和冷却后的静置时间有关系,一般来说,在最初的3d内混凝土强度降低较多,以后随着时间的延长混凝土的强度不但不再降低反而会有所回升,这一现象在工程中得到验证3）混凝土抗压强度还和冷却方式及冷却后所处的环境有关,喷水冷却比自然冷却混凝土抗压强度要低,冷却后放在潮湿环境中的混凝土抗压强度要低于放在自然环境中的混凝土抗压强度4）火山灰反应：在一些火山灰质的混合料中，存在着一定数量的活性二氧化硅、活性氧化铝等活性组分所谓火山灰反应就是指这些活性组分和氢氧化钙反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙或水化硫铝酸钙等反应产物，其中，氢氧化钙可以来源于外掺的石灰，也可以来源于水泥水化时所放出的氢氧化钙在火山灰水泥的水化过程中,火山灰反应是火山灰混合材中的活性组分和水泥熟料水化时放出的氢氧化钙的反应因此，火山灰水泥的水化过程是一个二次反应过程首先是水泥熟料的水化，放出氢氧化钙，然后再是火山灰反应。
这两个反应是交替进行的，并且彼此互为条件，互相制约，而不是简单孤立的试验二混凝土劈裂抗拉强度试验一、 实验仪器压力试验机、垫块、垫条和支架二、 实验步骤1.试件从养护地点取出后，应及时进行试验试件在试压前应先擦试干净，测量尺寸并检查其外观在实践中划线定出劈裂面位置劈裂面应和试件成型时的顶面垂直混凝土劈裂抗拉试验示意图1-上压板 2-下压板 3-垫层 4-垫条2.将试件放在试验机下压板的中心位置，在上、下压板和试件之间垫一圆弧形垫块以及垫条各一组，垫块应和试件成型时的顶面垂直如右图） 3.开动试验机，当上压板和试件接近时，调整球座，便接触均衡加载应连续均匀，当混凝土强度等级小于C30时，取0.2-0.5MPa/s，当混凝土强度等级大于等于C30时，取0.5-0.8Mpa/S加载至试件破坏，记录破坏荷载本次试验综合考虑各不同强度混凝土需要，取加荷速度为0.5Mpa/S三、结果计算混凝土劈裂抗拉强度应按下式计算：式中，为混凝土劈裂抗拉强度(MPa)；F为破坏荷载(N)；A为试件劈裂面面积(mm2)劈裂抗拉强度计算精确到0.01MPa取立方体试件的劈裂抗拉强度为标准值用非标准试件测得的强度值均应乘以尺寸换算系数，对的试件取值为0.85。
数据处理和混凝土抗压强度相同四、数据记录本次试验我们得到的数据如下：混凝土劈裂抗拉强度试件编号123破坏荷载/kN886886劈裂抗拉强度/MPa（）5.614.335.48数据处理：作为本组试件的劈裂抗压强度值，由于本次实验采用的是100mm×100mm×100mm的非标准试件，因此还需乘上尺寸换算系数：结果分析：混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1/10～1/20，且随着混凝土强度等级的提高，比值降低混凝土在工作时一般不依靠其抗拉强度但抗拉强度对于抗开裂性有重要意义，在结构设计中抗拉强度是确定混凝土抗裂能力的重要指标有时也用它来间接衡量混凝土和钢筋的粘结强度等本次我们设计的是C30普通混凝土，根据上述值可知该值在设计强度的1/10左右，符合设计要求从实验中可以看出，和测量抗压强度时不同，劈裂抗拉强度测量时机器没加载多久，试块就被破坏了从最后的计算结果也可以看出，相比于抗压强度，混凝土的劈裂抗拉强度是要小得多的劈裂抗拉强度在一定程度上反映了混凝土试块抗拉的能力，在上下同时垫上了拱状物的情况下，受力更加的集中，所有的力通过拱和试块接触的一长条进行传播，这一地带也成为了破坏开始的地方另外我观察到，混凝土块的破坏都是从试块的上部开始产生裂纹，然后上部的裂纹扩大最后断裂成两半。
猜测可能的原因是和混凝土接触的机器的上部构件是产生力的主动力，而下部平台基本上是不动的以此形成了下部支持力的“反应迟钝”，上部力增长较快，下部力增长相对滞后同时从本次实验中我们也可以看出混凝土的抗拉性能是比较差的，这点在之前的水泥胶砂的抗折强度试验中也可以知道，有本次实验，我们可以知道在混凝土中加入钢筋的重要意义，钢筋有较高的抗拉强度，这样二者的结合也是其性能在抗拉和抗压方面都能有较好的表现同时在网上查得混凝土轴心抗拉强度ft可按劈裂抗拉强度fts换算得到，换算系数可由试验确定，但未查得换算系数，故没能采用这种办法对照评定各强度等级的混凝土轴心抗压强度标准值fck、轴心抗拉强度标准值ftk应按下表采用：强度种类混凝土强度等级C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80fck10.013.416.720.123.426.829.632.435.538.541.544.547.450.2ftk1.271.541.782.012.202.392.512.642.742.852.932.993.053.11还需注意的是，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低于混凝土轴心抗压、轴心抗拉强度标准值fck、ftk。
实验三混凝土钢筋握裹力强度τ的测定一、试验内容试件3个为一组；试件尺寸:100×100×200mm；加荷速度400N/S；本次所用的混凝土龄期为21天加载时到下面任何一种状况时停止加载：(1) 钢筋达到屈服；(2)混凝土发生破裂；(3)钢筋滑动超过0.1mm；试验时采用φ16mm的光圆钢筋,拔至最大荷载时停止实验二、结果计算混凝土钢筋握裹力强度计算公式：式中，τ——钢筋握裹强度P1——滑动变形为0.01mm时的荷载(N).P2——滑动变形为0.05mm时的荷载(N).P3——滑动变形为0.1mm时的荷载(N)l—钢筋埋入长度三、实验数据记录：混凝土钢筋握裹强度τ的测定试件编号123滑动荷载/kN573819数据处理：本实验中没有采用标准中推荐的计算的方法，而是直接利用破坏时的荷载大致作为判断钢筋握裹强度的依据以此可以计算得到钢筋的握裹强度为：这可以从一定程度上反映钢筋的握裹强度结果分析：混凝土抵抗钢筋滑移能力的物理量，以它的滑移力除以握裹面积来表示（Mpa），一般情况下，握裹强度是指沿钢筋和混凝土接触面上的剪应力，亦即是粘结应力实际上，钢筋周围混凝土的应力及变形状态比较复杂，握裹力使钢筋应力随着钢筋握裹长度而变化，所以，握裹强度随着钢筋种类，外观形状以及在混凝土中的埋设位置，方向的不同而变化，也和混凝土自身强度有关，即混凝土抗压强度越高，握裹。