第四章3 混凝土的体积稳定性与耐久性
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?c、化学收缩值很小，对砼结构没有破坏作用， 但在砼内部可能产生微细裂缝。。
? 2、干湿变形 ? 干湿变形＝干缩湿涨，由于砼中水分变化所致。 ? 干缩的特点： ? a、砼的干缩可以部分恢复，但不能完全恢复。 ? b、砼的干缩与水泥品种、水泥用量和用水量有关。 ? 采用矿渣水泥配制的砼比用普通水泥的大； ? 水泥细度越大，干缩越大； ? 水泥用量越大、水灰比越高，干缩越大。（案例） ? c、骨料在砼中形成骨架，对收缩有一定的抵抗作用。 ? 骨料的弹性模量越大，砼的收缩越小； ? 骨料的含泥量越大，收缩越大； ? 骨料的吸水率越大，干缩越大。。
? 如图所示。
? 徐变产生的原因：一般认为是由于水泥石凝胶体在长期 荷载作用下的粘性流动，并向毛细孔中移动，同时吸附 在凝胶体粒子上的吸附水因荷载应力而向毛细孔迁移渗 透所致。。
? 影响砼徐变的因素： ? a、水灰比：砼的水灰较小或在水中养护时，徐变较小； ? b、水泥用量：水灰比相同的砼，水泥用量愈多，徐变愈大； ? c、骨料性质：砼所用骨料的弹性模量较大时，徐变较小； ? d、荷载：所受应力越大，徐变越大。 ? 砼徐变对钢筋砼构件产生的影响： ? a、能消除钢筋砼内的应力集中，使应力产生重分布，从而
?4、荷载作用下的变形
?（1）短期荷载作用下的变形
?材料性质有弹性与塑性。砼是由多种组分组 成的复合材料，其中骨料可作为弹性材料， 而水泥浆体则为非弹性材料，这就决定了其 本身的不均质性，即砼不是理想弹性体，而 是一种弹塑性体。它受力时，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，如图所示。。
?强度设计
强度和耐久性设计
?砼耐久性涵盖的范围很广，主要包括抗渗性、抗冻 性、碳化等。 。
因冬季撒除冰盐而腐蚀的桥栏板
氯离子腐蚀
南方某海港码头砼腐蚀
冻融破坏的桥梁
? 2、抗渗性 ? 1）定义 ? 抗渗性：砼抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能。 ? 砼获得高耐久性与长寿命的关键是提高砼的抗渗性。 ? 2）砼抗渗性的评价 ? 用抗渗等级表征。 ? 抗渗等级是以28d龄期的标准试件，在标准试验方法下所能
? 一般工程上以应力应变原点与曲线上相应于1/3极限应 力的点所作连线的斜率表示。 。
? 影响砼弹性模量的因素 ? a、砼的强度：砼的强度越高，弹性模量越大。 ? 当砼的强度等级由C10增加到C60时，其弹性模量大致
由1.75×104MPa增加到3.60× 104MPa； ? b、骨料的含量与弹性模量：骨料的含量越多，弹性模
土木工程材料 Civil Engineering Materials
孙家瑛
?三、砼的变形性能 ?砼在荷载作用下产生弹性与非弹性变形，在硬化过
程和干燥或冷却作用下也要产生变形，当变形受约 束时常会引起开裂。
?
? 80% 以上的开裂都是由于砼变形所引起，只有很小 一部分是由于承载力不足导致。
?
——裂缝治理专家 王铁梦
? 工程上经常用弹性模量表征砼所受应力与应变的关系。
? 弹性模量，简单的说就是应力应变曲线上任一点的应力 σ与其应变ε的比值，以E表示， E ＝ σ / ε 。
? E为使材料产生单位变形所需的应力，E越大，要使材 料变形就越困难。若材料为完全弹性材料，则E为一常 数，对于砼而言，其为弹塑性材料，其应力应变曲线为 高度非线性，其弹性模量可分为原点切线模量、切线模 量和割线模量，因此给弹性模量的确定带来了困难。
使结构物中局部集中的应力得到缓和；（有利） ? b、对于大体积砼而言，能消除一部分由于温度变形产生的
破坏应力； （有利） ? c、预应力钢筋砼中，徐变将使预应力受到损失。（有害） ? 徐变引起的工程事故：：
?四、砼的耐久性
?1、定义
?砼抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能 和外观完整性，从而维持砼结构的安全、正常使用 的能力称为砼的耐久性。
道。产生于： ?①施工振捣不密实 ?②水泥浆中多余水分的蒸发而留下的气孔 ?③水泥浆泌水所形成的毛细孔 ?④粗骨料或钢筋下部界面水富集所形成的孔穴 。。
量越大，砼的弹性模量越高； ? c、养护条件等：砼的水灰比较小、养护较好及龄期较
长时，砼的弹性模量就较大；蒸养砼比标养砼弹模低。 ? d、引气砼的弹性模量较普通砼小。。
? （2）长期荷载作用下的变形－徐变
? 定义：砼在长期荷载作用下，沿作用力方向的变形会随 时间不断增长，这种随时间而发展的变形性质称为徐变。 徐变一般要ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ续2～3年才趋向稳定。
?d、在水中养护或在潮湿条件下养护可大大减 少砼的收缩，采用普通蒸汽养护可减少砼的 干缩，蒸压养护的效果更佳。
?一般在工程设计中，普通砼的线收缩值为 （15～20）×10-5mm/mm，即每米收缩 0.15～0.2mm。。
? 3、温度变形
? 温度变形＝热胀冷缩
? 砼的热膨胀系数约为1×10-5/℃，温度每升高或降低1℃，砼 每米就膨胀或收缩0.01mm。
承受的最大静水压来确定的。抗渗等级有P4、P6、P8、 P10、P12等五个等级，表示能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0、 1.2MPa的静水压力而不渗透（P: Penetration 渗透）。 ? 抗渗等级≥P6级的砼为抗渗砼。。
?3）影响砼渗透性的因素 ?砼渗水的主要原因：内部的孔隙形成连通的渗水通
? 1、化学收缩
? 在砼硬化过程中，由于水泥水化产物的体积比反应前物 质的总体积小，从而引起砼的收缩，称为化学收缩。
水
水泥
水泥浆
收缩
水泥水化后，固相体积增加，但水泥—水体系的绝对体积则减小
?特点
?a、化学收缩是不可恢复的。 ?b、其收缩量是随砼硬化龄期的延长而增加，
一般在砼成型后40天内增长较快，以后逐渐 趋于稳定。
? L ? ? ?? T ? L ? (1? 10?5 ) ? 1? (1? 103) ? 0.01mm
? 对于大体积砼而言，其内外温差可达50～70℃，这将使内部 砼产生较大膨胀，而外部砼却随气温降低而产生收缩，内部 膨胀和外部收缩相互制约，从而导致砼出现开裂现象。
? 对于大体积砼的施工，通常采用低热水泥、掺大量混合材料 的水泥或砼、减少水泥用量、人工降温、设伸缩缝或温度钢 筋等措施来防止开裂。。
? 2、干湿变形 ? 干湿变形＝干缩湿涨，由于砼中水分变化所致。 ? 干缩的特点： ? a、砼的干缩可以部分恢复，但不能完全恢复。 ? b、砼的干缩与水泥品种、水泥用量和用水量有关。 ? 采用矿渣水泥配制的砼比用普通水泥的大； ? 水泥细度越大，干缩越大； ? 水泥用量越大、水灰比越高，干缩越大。（案例） ? c、骨料在砼中形成骨架，对收缩有一定的抵抗作用。 ? 骨料的弹性模量越大，砼的收缩越小； ? 骨料的含泥量越大，收缩越大； ? 骨料的吸水率越大，干缩越大。。
? 如图所示。
? 徐变产生的原因：一般认为是由于水泥石凝胶体在长期 荷载作用下的粘性流动，并向毛细孔中移动，同时吸附 在凝胶体粒子上的吸附水因荷载应力而向毛细孔迁移渗 透所致。。
? 影响砼徐变的因素： ? a、水灰比：砼的水灰较小或在水中养护时，徐变较小； ? b、水泥用量：水灰比相同的砼，水泥用量愈多，徐变愈大； ? c、骨料性质：砼所用骨料的弹性模量较大时，徐变较小； ? d、荷载：所受应力越大，徐变越大。 ? 砼徐变对钢筋砼构件产生的影响： ? a、能消除钢筋砼内的应力集中，使应力产生重分布，从而
?4、荷载作用下的变形
?（1）短期荷载作用下的变形
?材料性质有弹性与塑性。砼是由多种组分组 成的复合材料，其中骨料可作为弹性材料， 而水泥浆体则为非弹性材料，这就决定了其 本身的不均质性，即砼不是理想弹性体，而 是一种弹塑性体。它受力时，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，如图所示。。
?强度设计
强度和耐久性设计
?砼耐久性涵盖的范围很广，主要包括抗渗性、抗冻 性、碳化等。 。
因冬季撒除冰盐而腐蚀的桥栏板
氯离子腐蚀
南方某海港码头砼腐蚀
冻融破坏的桥梁
? 2、抗渗性 ? 1）定义 ? 抗渗性：砼抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能。 ? 砼获得高耐久性与长寿命的关键是提高砼的抗渗性。 ? 2）砼抗渗性的评价 ? 用抗渗等级表征。 ? 抗渗等级是以28d龄期的标准试件，在标准试验方法下所能
? 一般工程上以应力应变原点与曲线上相应于1/3极限应 力的点所作连线的斜率表示。 。
? 影响砼弹性模量的因素 ? a、砼的强度：砼的强度越高，弹性模量越大。 ? 当砼的强度等级由C10增加到C60时，其弹性模量大致
由1.75×104MPa增加到3.60× 104MPa； ? b、骨料的含量与弹性模量：骨料的含量越多，弹性模
土木工程材料 Civil Engineering Materials
孙家瑛
?三、砼的变形性能 ?砼在荷载作用下产生弹性与非弹性变形，在硬化过
程和干燥或冷却作用下也要产生变形，当变形受约 束时常会引起开裂。
?
? 80% 以上的开裂都是由于砼变形所引起，只有很小 一部分是由于承载力不足导致。
?
——裂缝治理专家 王铁梦
? 工程上经常用弹性模量表征砼所受应力与应变的关系。
? 弹性模量，简单的说就是应力应变曲线上任一点的应力 σ与其应变ε的比值，以E表示， E ＝ σ / ε 。
? E为使材料产生单位变形所需的应力，E越大，要使材 料变形就越困难。若材料为完全弹性材料，则E为一常 数，对于砼而言，其为弹塑性材料，其应力应变曲线为 高度非线性，其弹性模量可分为原点切线模量、切线模 量和割线模量，因此给弹性模量的确定带来了困难。
使结构物中局部集中的应力得到缓和；（有利） ? b、对于大体积砼而言，能消除一部分由于温度变形产生的
破坏应力； （有利） ? c、预应力钢筋砼中，徐变将使预应力受到损失。（有害） ? 徐变引起的工程事故：：
?四、砼的耐久性
?1、定义
?砼抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能 和外观完整性，从而维持砼结构的安全、正常使用 的能力称为砼的耐久性。
道。产生于： ?①施工振捣不密实 ?②水泥浆中多余水分的蒸发而留下的气孔 ?③水泥浆泌水所形成的毛细孔 ?④粗骨料或钢筋下部界面水富集所形成的孔穴 。。
量越大，砼的弹性模量越高； ? c、养护条件等：砼的水灰比较小、养护较好及龄期较
长时，砼的弹性模量就较大；蒸养砼比标养砼弹模低。 ? d、引气砼的弹性模量较普通砼小。。
? （2）长期荷载作用下的变形－徐变
? 定义：砼在长期荷载作用下，沿作用力方向的变形会随 时间不断增长，这种随时间而发展的变形性质称为徐变。 徐变一般要ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ续2～3年才趋向稳定。
?d、在水中养护或在潮湿条件下养护可大大减 少砼的收缩，采用普通蒸汽养护可减少砼的 干缩，蒸压养护的效果更佳。
?一般在工程设计中，普通砼的线收缩值为 （15～20）×10-5mm/mm，即每米收缩 0.15～0.2mm。。
? 3、温度变形
? 温度变形＝热胀冷缩
? 砼的热膨胀系数约为1×10-5/℃，温度每升高或降低1℃，砼 每米就膨胀或收缩0.01mm。
承受的最大静水压来确定的。抗渗等级有P4、P6、P8、 P10、P12等五个等级，表示能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0、 1.2MPa的静水压力而不渗透（P: Penetration 渗透）。 ? 抗渗等级≥P6级的砼为抗渗砼。。
?3）影响砼渗透性的因素 ?砼渗水的主要原因：内部的孔隙形成连通的渗水通
? 1、化学收缩
? 在砼硬化过程中，由于水泥水化产物的体积比反应前物 质的总体积小，从而引起砼的收缩，称为化学收缩。
水
水泥
水泥浆
收缩
水泥水化后，固相体积增加，但水泥—水体系的绝对体积则减小
?特点
?a、化学收缩是不可恢复的。 ?b、其收缩量是随砼硬化龄期的延长而增加，
一般在砼成型后40天内增长较快，以后逐渐 趋于稳定。
? L ? ? ?? T ? L ? (1? 10?5 ) ? 1? (1? 103) ? 0.01mm
? 对于大体积砼而言，其内外温差可达50～70℃，这将使内部 砼产生较大膨胀，而外部砼却随气温降低而产生收缩，内部 膨胀和外部收缩相互制约，从而导致砼出现开裂现象。
? 对于大体积砼的施工，通常采用低热水泥、掺大量混合材料 的水泥或砼、减少水泥用量、人工降温、设伸缩缝或温度钢 筋等措施来防止开裂。。