一级建筑师建筑材料与构造:混凝土的变形性能

　　混凝土的变形性能

　　1.化学收缩

　　由于水泥水化生成物的体积，比反应前物质的体积小，而使混凝土收缩，这种收缩称 为化学收缩。其收缩量是随混凝土硬化龄期的延长而增加的，大致与时间的对数成正比，一般在混凝土成型后40多天内增长较快，以后就渐趋稳定。化学收缩是不能恢复的。

　　2.干湿变形

　　混凝土在凝结硬化过程中及其在以后的使用过程中，都可能发生干燥或吸湿，从而导 致混凝土体积不稳定一一收缩或膨胀，这类变形归根结底是混凝土中水分变化引起的。混凝土的干燥收缩与水泥品种，水泥用量和用水量有关。干湿变形可部分恢复。在一般工程 设计中，通常采用混凝土的线收缩值为(15~20) X 10-5，即每1m收缩0. 15~0. 2mm。

　　3.温度变形

　　混凝土与其他材料一样，也具有热胀冷缩的性质。混凝土的温度膨胀系数约为l0X 10-5 /0C，即温度升高l°C，每1m膨胀0.0lmm。温度变形对大体积混凝土及大面积混凝 土工程极为不利。

　　在混凝土硬化初期，水泥水化放出较多的热量，混凝土又是热的不良导体，散热较 慢，因此在大体积混凝土内部的温度较外部高，有时可达50~70°C ，这将使内部混凝土的体积产生较大的膨胀，而外部混凝土却随气温降低而收缩。内部膨胀和外部收缩互相制 约，在外表混凝土中将产生很大拉应力，严重时使混凝土产生裂缝。因此，对大体积混凝土工程，必须尽量设法减少混凝土发热量，如采用低热水泥，减少水泥用量，采取人工降 温等措施。一般纵长的钢筋混凝土结构物，应采取每隔一段长度设置伸缩缝以及在结构物中设置温度钢筋等措施。

　　4.在荷载作用下的变形

　　(1)在短期荷载作用下的变形

　　混凝土是一种弹塑性体。它在受力时，既会产生可以恢复的弹性变形，又会产生不可 恢复的塑性变形，其应力与应变之间的关系不是直线而是曲线。 在计算钢筋混凝土的变形、裂缝开展及大体积混凝土的温度应力时，均需知道该时混凝土的变形模量。在混凝土结构或钢筋混凝土结构设计中，常采用一种按标准方法测得的 静力受压弹性模量Ec。

　　在静力受压弹性模量试验中，使混凝土的应力在0.4fcp，水平下经过多次反复加荷和卸荷，最后所得应力.应变曲线与初始切线大致平行，这样测出的变形模量称为弹性模量Ec。

　　混凝土的强度越高，弹性模量越高，两者存在一定的相关性。当混凝土的强度等级由C10增高到C60时，其弹性模量大致是由1. 75 X 104 MPa增至3. 60X 104MPa。 混凝土的弹性模量与钢筋混凝土构件的刚度很有关系，一般建筑物有足够的刚度，在受力下保持较小的变形，才能发挥其正常使用功能，因此所用混凝土须有足够高的弹性 模量。

　　(2)徐变

　　混凝土在长期荷载作用下，沿着作用力方向的变形会随时间不断增长，即荷载不变而 变形仍随时间增大，一般要延续2-3年才逐渐趋于稳定。这种在长期荷载作用下产生的 变形，通常称为徐变。混凝土的徐变应变一般可达(3-15) X 10-4，即0. 3-1. 5mm/m。

　　混凝土徐变和许多因素有关。混凝土的水灰比较小或混凝土在水中养护时，同龄期的 水泥石中未填满的孔隙较少，故徐变较小。水灰比相同的混凝土，其水泥用量愈多，即水泥石相对含量愈大，其徐变愈大。混凝土所用骨料弹性模量较大时，徐变较小。此外，徐 变与混凝士的弹性模量也有密切关系，一般弹性模量大者，徐变小。 混凝土不论是受压，受拉或受弯时，均有徐变现象。混凝土的徐变对钢筋混凝土构件来说，能消除钢筋混凝土内的应力集中，使应力较均匀地重新分布;对大体积混凝土，能 消除一部分由于温度变形所产生的破坏应力。但在预应力钢筋混凝土结构中，混凝土的徐变，将使钢筋的预应力受到损失。

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