混凝土变形性能

混凝土变形性能

由于混凝土并不是完全的弹性体，应力与应变成曲线关系，大体分为三个阶段：在荷载较小的初期阶段近似于直线;随着荷载的增大，曲线曲率慢慢增大，以至达到最大应力嘞和相应的应变s。;最后，应力随着应变增大而减小，达到

极限应变而破坏。

混凝土的变形，会由于加荷方式及荷载作用的持续时间不同而不同。

当加荷时间极短(约1min)时，混凝土产生的变形称为急变。当应力较低时，可以认为只是弹性变形;当应力增大时，除了弹性变形以外，还产圭一部分不能恢复的塑性变形。

如果将同一试件进行一系列连续的加荷与卸荷，其应力在两个固定限度之间循环变化，则可以看到一次接一次的塑性变形会逐渐减少。经过若干次加荷以后，所得的总变形趋于一定值。

(一)徐变

混凝土在长期恒荷载的作用下，变形随着时间的持续而增加的变形称为徐变，不包括收缩、膨胀和温度变形。徐变试验采用的荷载一般为破坏荷载的30%左右。

混凝土的徐变主要是由其中的水泥浆产生的。骨料在许可荷载作用下不会产生徐变。但是，骨料对水泥石的徐变有约束作用，骨料用量越多，弹性模数越大，约束作用越大，即徐变越小。也就是说，徐变主要是在持续荷载的作用下，由于凝胶体中的水分缓缓压出和水泥石的黏性流动、微细空隙的闭合、结晶内部的滑动以及微细裂缝的发生等各种因素累加起来的。因此，水泥的性质与用量、混凝土的水灰比、粉煤灰的掺量、水化程度、养护和试验期间的温湿度、龄期以及应力大小、荷载种类和试件大小等，对徐变都有一定的影响。

应该指出，在徐变变形中，实际上也包含一部分可以恢复的弹性变形在内。在荷载作用期间，徐变速度会越来越慢。

混凝土的徐变特眭对钢筋混凝土，特别是对预应力混凝土及大体积}昆凝土的温度应力计算，影响裉大。对于一般受力构件，常常能消除一部分集中应力的影响，能将力自混凝土传递到钢筋上，使混凝土中的应力重新分布而变得均匀;会减少不均匀收缩产生的应力，减少裂缝开展，有利于防止结构物裂缝的形成。但是，在预应力结构中，徐变则能引起预应力的损失。在大体积混凝土中，受约束的混凝土在受到水化温升和冷却降温作用时，徐变又可禽皂是产生开裂的原因。因此，徐变对}昆凝土构件既能产生有利的影响，也能产生不利的影响。

徐变一般以徐变系数≠。表示，即

虫一et/e。 (3-23)

式中e4 -徐变变形;

et-弹性变形。

徐变变形s九和总变形a按下式计算，即

e^一et+t一番或 (3-24)

文一et (1+噍)一是ci+4t) (3-25)

式中吼-由徐变引起的应力;

E——混凝土的弹性模量。

徐变系数众的最终值可达2～4。

(二)极限变形

混凝土构件在受压或受拉过程中，变形随着应力的增加和时间延长，将逐渐达到极限值，这个极限值就称为极限变形。混凝土的受压极限变形eR为0. 001 0～0. 003，普通混凝土的受压变形可采用为0.002。

钢筋混凝土受弯构件的受压极限变形是根据断面形状、受压区高度大小而变化的。当受压区高度增大时，eR值就减小。根据实验，矩形梁的受压极限变形值为0.002 7～0. 004。

混凝土的受拉极限变形(即极限拉伸值)￡，，比受压极限变形￡R小得多，普通混凝土的L值平均为1.5×l0-4。极限拉伸值大的混凝土，应当是抗拉强度RL高，而弹性模数Eh小。因此，混凝土的抗裂性能可以用RL/Eh或R/Eh的值来表示，比值大，混凝土的抗裂性能就好，反之则差。28dRL/Eh的值一般为(3.4～5.4)×l0-5，R/Eh的位一般为(4.0～7.5)×10-5。混凝土极限拉伸与抗拉强度成正比，与弹性模量成反比。

在一定条件下，采用高标号水泥，增加胶凝材料用量，可以提高极限拉伸值。碎石混凝土比卵石混凝土极限拉伸大。

混凝土骨料的性质对￡L值也有显著影响。用玢岩、石英岩作骨料的混凝土，其e。值将比砾石混凝土大50%;采用花岗岩、辉绿岩和石灰岩的碎石为骨料时，e。值提高25%;用轻质骨料代替重质骨料，也可使极限拉伸值增加。对于不允许存在裂缝的水工建筑物，为了使钢筋的应力发挥作用，采用轻质混凝土，应当说是合理的。在水工建筑物表面，采取适当的配筋(如钢丝网等)，可以显著提高混凝土的极限拉伸值和抗裂能力。

养护条件对极限拉伸值也是有影响的。在干燥条件下养护比在潮湿条件下和在水中养护的极限拉伸值要小。

应该指出，混凝土的抗裂性并不完全取决于极限拉伸值，还应对体积变形、水化热等各种因素进行综合考虑，才能对混凝土的抗裂性能做出全面的评价。

目前，对极限拉伸值的测定尚无一个很标准的试验方法。由于方法不同、极限拉伸取煎标准不同，试验成果相差是很悬殊的。一般测定值都小于1.0×1014，如果取值包含一部分微细裂缝的扩展，则可能达到(1.4～2.4)×10-4。目前，我国大都采用混凝土轴心抗拉方法进行测定，采用轴心受拉断裂时的极限应变值作为极限拉伸值。