淺談混凝土徐變

【摘要】混凝土徐變是混凝土在荷載長期作用下隨時(shí)間而增長的變形，徐變對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)工程有著重要的影響。為了更好的、全面的了解混凝土徐變，因此，從徐變的概念、產(chǎn)生原因、影響因素及其對(duì)結(jié)構(gòu)的影響作用等這些方面對(duì)徐變進(jìn)行綜合的闡述。

【關(guān)鍵詞】混凝土徐變 產(chǎn)生原因 影響因素 作用

一、徐變的概念

混凝土的徐變是指硬化后的混凝土在恒荷載的長期作用下隨時(shí)間而增加的變形，但徐變不包括外應(yīng)力的作用隨時(shí)間而變得變形。如收縮、膨脹和溫度變形。

當(dāng)荷載作用于混凝土材料的瞬間，混凝土即發(fā)生彈性變形，在荷載持續(xù)作用下隨時(shí)間的推移，混凝土發(fā)生徐變變形。即使是很小的應(yīng)力，如抗壓強(qiáng)度1%的應(yīng)力，也會(huì)使混凝土才來哦發(fā)生徐變，并隨時(shí)間的增加而增加。研究表明，徐變的增加在25年后仍在繼續(xù)。

卸載后，一部分變形瞬間恢復(fù)，其數(shù)值等于彈性應(yīng)變。但由于彈性模量會(huì)隨時(shí)間的推移而增加，故恢復(fù)的彈性應(yīng)變一般小于初始的彈性應(yīng)變。在該瞬間恢復(fù)以后，應(yīng)變?nèi)詴?huì)逐漸減少，我們稱之為徐變恢復(fù)，但徐變恢復(fù)很快達(dá)到最大值而趨于穩(wěn)定，徐變恢復(fù)總是小于徐變的所以一定存在殘余變形。即荷載作用時(shí)間很短，如幾天甚至僅1天，也存在殘余變形。因此可以看出，徐變是一種不能完全恢復(fù)的變形現(xiàn)象。

二、徐變的產(chǎn)生

對(duì)于混凝土產(chǎn)生徐變的原因，目前研究得還不夠充分，通常可從兩個(gè)方面來理解：一是由于尚未轉(zhuǎn)化為結(jié)晶的水泥凝膠體黏性流動(dòng)的結(jié)果；二是混凝土內(nèi)部的微裂縫在荷載長期作用下持續(xù)延伸和擴(kuò)展的結(jié)果。線性徐變以第一個(gè)原因?yàn)橹鳎驗(yàn)轲ば粤鲃?dòng)的增長將逐漸趨于穩(wěn)定；非線性徐變以第二個(gè)原因?yàn)橹鳎驗(yàn)閼?yīng)力集中引起的微裂縫開展將隨應(yīng)力的增加而急劇發(fā)展。

三、影響混凝土徐變的因素

影響混凝土徐變的因素既有混凝土材料所固有的，也有外部條件造成的。主要原因如下：

（1）.水泥和水灰比

水泥的品種與強(qiáng)度等級(jí)對(duì)混凝土強(qiáng)度有影響，也影響混凝土的徐變，強(qiáng)度高的混凝土其徐變值小。混凝土的組成和配合比對(duì)徐變有一定的影響。水泥用量大，水泥膠體多，水膠比越大，徐變?cè)酱蟆Ｒ獪p少徐變，就應(yīng)盡量減少水泥用量，減少水膠比，增加骨料所占體積及剛度。

（2）、尺寸效應(yīng)

混凝土的試件尺寸越大，混凝土內(nèi)部水分遷移的阻力就越大。因此其徐變值較小。

（3）、應(yīng)力狀態(tài)

應(yīng)力條件的影響包括加荷時(shí)施加的初應(yīng)力水平和混凝土的齡期兩個(gè)方面。在同樣的應(yīng)力水平下加荷齡期越早，混凝土硬化越不充分，徐變就越大；在同樣的加荷齡期條件下，施加的初應(yīng)力水平越大，徐變就越大。對(duì)混凝土施加的荷載在極限荷載的50%一下時(shí)，混凝土的徐變與應(yīng)力呈線性關(guān)系，超過此值后，混凝土徐變?cè)鲩L速率高于增長速率。

（4）、環(huán)境影響

環(huán)境影響主要是指混凝土的養(yǎng)護(hù)條件以及使用條件下的溫度和濕度的影響。養(yǎng)護(hù)的濕度相對(duì)較低時(shí)，混凝土徐變顯著增大。歐洲混凝土委員會(huì)出版的《國際混凝土結(jié)構(gòu)與施工規(guī)則》中提出：在環(huán)境相對(duì)濕度100%時(shí)，徐變系數(shù) =1.而環(huán)境相對(duì)濕度為80%， 可提高至2左右，而在環(huán)境相對(duì)濕度45%時(shí)， 值可為3。養(yǎng)護(hù)的溫度越高，濕度越大，水泥水化作用越充分，徐變就越小，采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可使徐變減少20%～35%；試件受荷后，環(huán)境溫度越低濕度越大，以及體表比（構(gòu)件體積與表面積的比值）越大，徐變就越小。

四、徐變對(duì)工程結(jié)構(gòu)的影響及作用

在鋼筋混凝土柱中，徐變可能使荷載逐漸由混凝土轉(zhuǎn)移到鋼筋上。但鋼筋一旦發(fā)生屈服，荷載的增加將都要由混凝土來承擔(dān)，因此，在破壞之前，鋼筋與混凝土二者的強(qiáng)度都得到充分的利用。但對(duì)于偏心荷載作用下的柱徐變使撓度增加，而且可能導(dǎo)致屈曲。在超靜定結(jié)構(gòu)中，徐變可以消除由于收縮、溫度變化或支座移動(dòng)所引起的應(yīng)力集中。在一切混凝土結(jié)構(gòu)中徐變都使不均勻收縮引起的內(nèi)應(yīng)力減小，從而減小開裂。

徐變可能導(dǎo)致構(gòu)件產(chǎn)生過大的撓度，并導(dǎo)致其他使用性能出現(xiàn)問題。特別是高層建筑和大跨度橋梁。徐變還會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力的損失。

由此可見，徐變的影響是不利的。但從全局上看，徐變不同于收縮，它在緩解應(yīng)力集中方面是有利的，而混凝土之所以能成功地成為結(jié)構(gòu)材料，很大程度上得益于徐變。

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【3】劉立新 葉燕華.混凝土結(jié)構(gòu)原理（第2版）[M].武漢理工大學(xué)出版社，2012.7

作者簡介：張春水（1991.2.27- ），男，河南開封人，鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院2011級(jí)本科生，土木工程專業(yè)；周擎威 （ 1993.1.1- ） ，男，浙江義烏人，鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院2011級(jí)本科生，土木工程專業(yè)