一級(jí)建筑師建筑材料與構(gòu)造:混凝土的變形性能

　　混凝土的變形性能

　　1.化學(xué)收縮

　　由于水泥水化生成物的體積，比反應(yīng)前物質(zhì)的體積小，而使混凝土收縮，這種收縮稱 為化學(xué)收縮。其收縮量是隨混凝土硬化齡期的延長(zhǎng)而增加的，大致與時(shí)間的對(duì)數(shù)成正比，一般在混凝土成型后40多天內(nèi)增長(zhǎng)較快，以后就漸趨穩(wěn)定。化學(xué)收縮是不能恢復(fù)的。

　　2.干濕變形

　　混凝土在凝結(jié)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(dǎo) 致混凝土體積不穩(wěn)定一一收縮或膨脹，這類變形歸根結(jié)底是混凝土中水分變化引起的?；炷恋母稍锸湛s與水泥品種，水泥用量和用水量有關(guān)。干濕變形可部分恢復(fù)。在一般工程 設(shè)計(jì)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(zhì)?；炷恋臏囟扰蛎浵禂?shù)約為l0X 10-5 /0C，即溫度升高l°C，每1m膨脹0.0lmm。溫度變形對(duì)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(dǎo)體，散熱較 慢，因此在大體積混凝土內(nèi)部的溫度較外部高，有時(shí)可達(dá)50~70°C ，這將使內(nèi)部混凝土的體積產(chǎn)生較大的膨脹，而外部混凝土卻隨氣溫降低而收縮。內(nèi)部膨脹和外部收縮互相制 約，在外表混凝土中將產(chǎn)生很大拉應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)使混凝土產(chǎn)生裂縫。因此，對(duì)大體積混凝土工程，必須盡量設(shè)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(zhǎng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物，應(yīng)采取每隔一段長(zhǎng)度設(shè)置伸縮縫以及在結(jié)構(gòu)物中設(shè)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(shí)，既會(huì)產(chǎn)生可以恢復(fù)的彈性變形，又會(huì)產(chǎn)生不可 恢復(fù)的塑性變形，其應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系不是直線而是曲線。 在計(jì)算鋼筋混凝土的變形、裂縫開展及大體積混凝土的溫度應(yīng)力時(shí)，均需知道該時(shí)混凝土的變形模量。在混凝土結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，常采用一種按標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)得的 靜力受壓彈性模量Ec。

　　在靜力受壓彈性模量試驗(yàn)中，使混凝土的應(yīng)力在0.4fcp，水平下經(jīng)過多次反復(fù)加荷和卸荷，最后所得應(yīng)力.應(yīng)變曲線與初始切線大致平行，這樣測(cè)出的變形模量稱為彈性模量Ec。

　　混凝土的強(qiáng)度越高，彈性模量越高，兩者存在一定的相關(guān)性。當(dāng)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)由C10增高到C60時(shí)，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(gòu)件的剛度很有關(guān)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(zhǎng)期荷載作用下，沿著作用力方向的變形會(huì)隨時(shí)間不斷增長(zhǎng)，即荷載不變而 變形仍隨時(shí)間增大，一般要延續(xù)2-3年才逐漸趨于穩(wěn)定。這種在長(zhǎng)期荷載作用下產(chǎn)生的 變形，通常稱為徐變?；炷恋男熳儜?yīng)變一般可達(dá)(3-15) X 10-4，即0. 3-1. 5mm/m。

　　混凝土徐變和許多因素有關(guān)?；炷恋乃冶容^小或混凝土在水中養(yǎng)護(hù)時(shí)，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(duì)含量愈大，其徐變愈大。混凝土所用骨料彈性模量較大時(shí)，徐變較小。此外，徐 變與混凝士的彈性模量也有密切關(guān)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(shí)，均有徐變現(xiàn)象。混凝土的徐變對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件來說，能消除鋼筋混凝土內(nèi)的應(yīng)力集中，使應(yīng)力較均勻地重新分布;對(duì)大體積混凝土，能 消除一部分由于溫度變形所產(chǎn)生的破壞應(yīng)力。但在預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土的徐變，將使鋼筋的預(yù)應(yīng)力受到損失。

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