2014年注冊化工工程師基礎(chǔ)知識輔導(dǎo):混凝土在荷載長期作用下的變形性能

　　混凝土在荷載長期作用下的變形性能

　　在荷載的長期作用下，即使荷載大小維持不變，混凝土的變形隨時間而增長的現(xiàn)象稱為徐變?；炷列熳兊某梢?，一般而言，歸因于混凝土中未晶體化的水泥膠凝體，在持續(xù)的外荷載作用下產(chǎn)生粘性蠕動，壓應(yīng)力逐漸轉(zhuǎn)移給骨料，骨料應(yīng)力增大試件變形也隨之增大。

　　卸荷后，水泥膠凝體又漸恢復(fù)原狀，骨料遂將這部分應(yīng)力逐漸轉(zhuǎn)回給膠凝體，于是產(chǎn)生彈性后效。另外，當(dāng)壓應(yīng)力較大時，在荷載的長期作用下，混凝土內(nèi)部裂縫不斷發(fā)展，也致使應(yīng)變增加?；炷恋男熳儯瑢︿摻罨炷翗?gòu)件的內(nèi)力分布及其受力性能有所影響。

　　例如鋼筋混凝土柱的徐變，使混凝土的應(yīng)力減小，使鋼筋的應(yīng)力增加，但最后不影響柱的承載力;由于徐變，受彎構(gòu)件的受壓區(qū)變形加大，會使它的撓度增加：對于偏壓構(gòu)件，特別是大偏壓構(gòu)件，會使附加偏心距加大而導(dǎo)致強度降低;對于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，會產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失等不利影響。但徐變也能緩和應(yīng)力集中現(xiàn)象、降低溫度應(yīng)力、減少支座不均勻沉降引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力，延緩收縮裂縫在構(gòu)件中的出現(xiàn)，這些又是對結(jié)構(gòu)的有利方面。

　　影響徐變的因素很多，如受力大小，外部環(huán)境、內(nèi)在因素等：

　　試驗表明，長期荷載作用應(yīng)力的大小是影響徐變的一個主要因素。當(dāng)應(yīng)力σ≤0.5fc時，徐變與應(yīng)力成正比，此時可稱之為線性徐變。線性徐變在加荷初期增長很快，至半年徐變大部分完成，其后增長漸小，一年后趨于穩(wěn)定，三年左右徐變即告基本終止，其漸近線與時間坐標(biāo)軸平行，最終徐變量約為彈性瞬時變形的2～4倍。當(dāng)應(yīng)力較大時，即當(dāng)σ=0.5～0.8L時，由于微裂縫在長期荷載作用下不斷地發(fā)展，塑性變形劇增，徐變與應(yīng)力不成正比，稱為非線性徐變。當(dāng)應(yīng)力σ>0.8fc時，試件內(nèi)部裂縫進(jìn)入非穩(wěn)態(tài)發(fā)展，非線性徐變變形驟然增加，變形是不收斂的，將導(dǎo)致混凝土破壞。所以應(yīng)用上取σ=0.8fc作為混凝上的長期抗壓強度。

　　荷載持續(xù)作用的時間愈長，徐變也愈大?；炷笼g期愈短，徐變愈大。養(yǎng)護(hù)環(huán)境濕度愈大、溫度愈高，徐變就愈小，但在使用期處于高溫、干燥條件下，則構(gòu)件的徐變將增大。由于混凝土中水分的揮發(fā)逸散與構(gòu)件的體積相對其表面之比有關(guān)，故而構(gòu)件的尺寸愈大，則徐變就愈小。

　　水灰比愈大，徐變愈大，在常用的水灰比(0.4～0.6)情況下，徐變與水灰比呈線性關(guān)系;水泥用量愈多，徐變也愈大;水泥品種不同對徐變也有影響，用普通硅酸鹽水泥制成的混凝土，其徐變要較用火山灰質(zhì)水泥或礦渣水泥制成的大;骨料的力學(xué)性質(zhì)也影響徐變變形，骨料愈堅硬、彈性模量愈大，以及骨料所占體積比愈大，徐變就愈小。