混凝土的变形性能.doc

6.5 混凝土的变形性能混凝土的变形包括非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。非荷载下的变形，分为混凝土的化学收缩、干湿变形及温度变形；荷载作用下的变形，分为短期荷载作用下的变形及长期荷载作用下的变形徐变。 一、非荷载作用下的变形（一）化学收缩（自生体积变形）在混凝土硬化过程中，由于水泥水化物的固体体积，比反应前物质的总体积小，从而引起混凝土的收缩，称为化学收缩。特点：不能恢复 ，收缩值较小，对混凝土结构没有破坏作用，但在混凝土内部可能产生微细裂缝而影响承载状态和耐久性。 （二）干湿变形（物理收缩） 干湿变形是指由于混凝土周围环境湿度的变化，会引起混凝土的干湿变形，表现为干缩湿胀。 1.产生原因混凝土在干燥过程中，由于毛细孔水的蒸发，使毛细孔中 形成负压，随着空气湿度的降低，负压逐渐增大，产生收缩力，导致混凝土收缩。同时，水泥凝胶体颗粒的吸附水也发生部分蒸发，凝胶体因失水而产生紧缩。当混凝土在水中硬化时，体积产生轻微膨胀，这是由于凝胶体中胶体粒子的吸附水膜增厚，胶体粒子间的距离增大所致。2.危害性 混凝土的干湿变形量很小，一般无破坏作用。但干缩变形对混凝土危害较大，干缩能使砼表面产生较大的拉应力而导致开裂，降低混凝土的抗渗、抗冻、抗侵蚀等耐久性能。 3.影响因素 （1）水泥的用量、细度及品种 水灰比不变：水泥用量愈多，砼干缩率越大；水泥颗粒愈细，砼干缩率越大。（2）水灰比的影响 水泥用量不变：水灰比越大，干缩率越大。（3）施工质量的影响延长养护时间能推迟干缩变形的发生和发展，但影响甚微 ；采用湿热法处理养护砼，可有效减小砼的干缩率 。 （4）骨料的影响 骨料含量多 的混凝土，干缩率较小。 （三）温度变形 温度变形是指混凝土随着温度的变化而产生热胀冷缩变形。混凝土的温度变形系数 为（11.5）10-5 / ，即温度每升高1，每1m胀缩0.010.015mm。温度变形对大体积混凝土、纵长的砼结构、大面积砼工程极为不利，易使这些混凝土造成温度裂缝。可采取的措施为：采用低热水泥，减少水泥用量，掺加缓凝剂，采用人工降温，设温度伸缩缝，以及在结构内配置温度钢筋等，以减少因温度变形而引起的混凝土质量问题。 二、荷载作用下的变形 （一）混凝土在短期作用下的变形 混凝土是一种由水泥石、砂、石、游离水、气泡等组成的不匀质的多组分三相复合材料，为弹塑性体。受力时既产生弹性变形，又产生塑性变形，其应力应变关系呈曲线，如图。卸荷后能恢复的应变弹是由混凝土的弹性应变引起的，称为弹性应变；剩余的不能恢复的应变塑，则是由混凝土的塑性应变引起的，称为塑性应变。混凝土的弹性模量：在应力应变曲线上任一点的应力与其应变的比值，称为混凝土在该应力下的变形模量。影响混凝土弹性模量的主要因素有混凝土的强度、骨料的含量及其弹性模量以及养护条件等。图6.5.1 混凝土在压力作用下的应力应变曲线（二）砼在长期荷载作用下的变形徐变（Creep） 混凝土在持续荷载作用下，除产生瞬间的弹性变形和塑性变形外，还会产生随时间增长的变形，称为徐变。如图6.5.2。图6.5.2 徐变变形与徐变恢复1.徐变特点：在加荷瞬间产生瞬时变形，随着时间的延长，又产生徐变变形。荷载初期，徐变变形增长较快，以后逐渐变慢并温度下来。卸荷后，一部分变形瞬时恢复，其值小于在加荷瞬间产生的瞬时变形。在卸荷后的一段时间内变形还会继续恢复，称为徐变恢复。最后残存的不能恢复的变形，称为残余变形。2.徐变对结构物的影响有利影响：可消除钢筋混凝土内的应力集中，使应力重新分配，从而使混凝土构件中局部应力得到缓和。 对大体积混凝土则能消除一部分由于温度变形所产生的破坏应力。 不利影响：使钢筋的预加应力受到损失（预应力减小），使构件强度减小。 3.影响徐变因素混凝土的徐变是由于在长期荷载作用下，水泥石中的凝胶体产生粘性流动，向毛细孔内迁移所致。影响混凝土徐变的因素有水灰比、水泥