一級建筑師建筑材料與構造:混凝土的變形性能

　　混凝土的變形性能

　　1.化學收縮

　　由于水泥水化生成物的體積，比反應前物質的體積小，而使混凝土收縮，這種收縮稱 為化學收縮。其收縮量是隨混凝土硬化齡期的延長而增加的，大致與時間的對數成正比，一般在混凝土成型后40多天內增長較快，以后就漸趨穩(wěn)定?；瘜W收縮是不能恢復的。

　　2.干濕變形

　　混凝土在凝結硬化過程中及其在以后的使用過程中，都可能發(fā)生干燥或吸濕，從而導 致混凝土體積不穩(wěn)定一一收縮或膨脹，這類變形歸根結底是混凝土中水分變化引起的。混凝土的干燥收縮與水泥品種，水泥用量和用水量有關。干濕變形可部分恢復。在一般工程 設計中，通常采用混凝土的線收縮值為(15~20) X 10-5，即每1m收縮0. 15~0. 2mm。

　　3.溫度變形

　　混凝土與其他材料一樣，也具有熱脹冷縮的性質?；炷恋臏囟扰蛎浵禂导s為l0X 10-5 /0C，即溫度升高l°C，每1m膨脹0.0lmm。溫度變形對大體積混凝土及大面積混凝 土工程極為不利。

　　在混凝土硬化初期，水泥水化放出較多的熱量，混凝土又是熱的不良導體，散熱較 慢，因此在大體積混凝土內部的溫度較外部高，有時可達50~70°C ，這將使內部混凝土的體積產生較大的膨脹，而外部混凝土卻隨氣溫降低而收縮。內部膨脹和外部收縮互相制 約，在外表混凝土中將產生很大拉應力，嚴重時使混凝土產生裂縫。因此，對大體積混凝土工程，必須盡量設法減少混凝土發(fā)熱量，如采用低熱水泥，減少水泥用量，采取人工降 溫等措施。一般縱長的鋼筋混凝土結構物，應采取每隔一段長度設置伸縮縫以及在結構物中設置溫度鋼筋等措施。

　　4.在荷載作用下的變形

　　(1)在短期荷載作用下的變形

　　混凝土是一種彈塑性體。它在受力時，既會產生可以恢復的彈性變形，又會產生不可 恢復的塑性變形，其應力與應變之間的關系不是直線而是曲線。 在計算鋼筋混凝土的變形、裂縫開展及大體積混凝土的溫度應力時，均需知道該時混凝土的變形模量。在混凝土結構或鋼筋混凝土結構設計中，常采用一種按標準方法測得的 靜力受壓彈性模量Ec。

　　在靜力受壓彈性模量試驗中，使混凝土的應力在0.4fcp，水平下經過多次反復加荷和卸荷，最后所得應力.應變曲線與初始切線大致平行，這樣測出的變形模量稱為彈性模量Ec。

　　混凝土的強度越高，彈性模量越高，兩者存在一定的相關性。當混凝土的強度等級由C10增高到C60時，其彈性模量大致是由1. 75 X 104 MPa增至3. 60X 104MPa。 混凝土的彈性模量與鋼筋混凝土構件的剛度很有關系，一般建筑物有足夠的剛度，在受力下保持較小的變形，才能發(fā)揮其正常使用功能，因此所用混凝土須有足夠高的彈性 模量。

　　(2)徐變

　　混凝土在長期荷載作用下，沿著作用力方向的變形會隨時間不斷增長，即荷載不變而 變形仍隨時間增大，一般要延續(xù)2-3年才逐漸趨于穩(wěn)定。這種在長期荷載作用下產生的 變形，通常稱為徐變?；炷恋男熳儜円话憧蛇_(3-15) X 10-4，即0. 3-1. 5mm/m。

　　混凝土徐變和許多因素有關?；炷恋乃冶容^小或混凝土在水中養(yǎng)護時，同齡期的 水泥石中未填滿的孔隙較少，故徐變較小。水灰比相同的混凝土，其水泥用量愈多，即水泥石相對含量愈大，其徐變愈大。混凝土所用骨料彈性模量較大時，徐變較小。此外，徐 變與混凝士的彈性模量也有密切關系，一般彈性模量大者，徐變小。 混凝土不論是受壓，受拉或受彎時，均有徐變現(xiàn)象?；炷恋男熳儗︿摻罨炷翗嫾碚f，能消除鋼筋混凝土內的應力集中，使應力較均勻地重新分布;對大體積混凝土，能 消除一部分由于溫度變形所產生的破壞應力。但在預應力鋼筋混凝土結構中，混凝土的徐變，將使鋼筋的預應力受到損失。

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