1. 立方体抗压强度
国家标准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。
2. 混凝土强度等级
按照国家标准GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》,混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。立方体抗压强度标准值系指按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件,在28d龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度,以fcu,k表示。
普通混凝土划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需采用不同强度等级的混凝土,一般有一定的选用范围。
不同的建筑工程,不同的部位常采用不同强度等级的混凝土,在我国混凝土工程目前水平情况下,一般选用范围如下:
①C10~C15——用于垫层、基础、地坪及受力不大的结构。
②C20~C50——用于梁、板、柱、楼梯、屋架等普通钢筋混凝土结构;
③C40~C45——用于预应力钢筋混凝土构件、吊车梁及特种结构等,用于25~30层;
④C50~C60——用于30层至60层以上高层建筑;
⑤C60~C80——用于高层建筑,采用高性能混凝土;
⑥C80~C120——采用超高强混凝土于高层建筑。
图4.3.1-1 混凝土抗压强度标准值
3. 混凝土轴心抗压强度
混凝土的轴心抗压强度的测定采用150mm×150mm×300mm棱柱体作为标准试件。轴心抗压强度设计值以fc表示,轴心抗压强度标准值以fck表示。
混凝土的立方体抗压强度只是评定强度等级的一个标志,它不能直接用来作为结构设计的依据。为了符合工程实际,在结构设计中混凝土受压构件的计算采用混凝土的轴心抗压强度。轴心抗压强度设计值以fc表示,轴心抗压强度标准值以fck表示。
试验表明,轴心抗压强度fc比同截面的立方体强度值fck小,棱柱体试件高宽比越大,轴心抗压强度越小,但当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产生较大的附加偏心,又会降低其抗压的试验强度值。试验表明: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。
3. 混凝土抗拉强度
混凝土是一种脆性材料,在受拉时很小的变形就要开裂,它在断裂前没有残余变形。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与钢筋的粘结强度等。
混凝土抗拉强度分为凝土轴心抗拉强度和混凝土劈裂抗拉强度。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。混凝土劈裂抗拉强度采用立方体劈裂抗拉试验来测定,称为劈裂抗拉强度fts。
图4.3.1-2 混凝土劈裂抗拉试验示意图
立方体劈裂抗拉试验方法的原理是在试件的两个相对表面的中线上,作用着均匀分布的压力,这样就能够在外力作用的竖向平面内产生均布拉伸应力,混凝土劈裂抗拉强度应按下式计算:
式中 fts—— 混凝土劈裂抗拉强度,MPa;
P—— 破坏荷载,N;
A—— 试件劈裂面面积,mm2。
4. 混凝土弯拉(抗折)强度
混凝土的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。由于混凝土是一种非线性材料,因此,混凝土的弯曲抗拉强度大于轴心抗拉强度。
图4.3.1-3 混凝土弯拉试验示意图
混凝土弯曲抗拉强度可按下式计算:
式中 fc——混凝土弯曲抗拉强度,MPa;
P——破坏荷载,N;
L——支座间距,mm;
b——试件截面宽度,mm;
h——试件截面高度,mm。