预应力混凝土收缩徐变损失

关于预应力混凝土收缩徐变损失的分析与讨论

在工程实践过程中，由于混凝土的抗拉性能很差,便使得钢筋混凝土存在着两个无法解决的问题:

一是在使用荷载作用下,钢筋混凝土受拉,受弯等构件通常是带裂缝工作的； 二是从保证结构耐久性出发,必须限制裂缝宽度.为了要满足变形和裂缝控制的要求,则需增大构件的截面尺寸和用钢量,这将导致自重过大,使钢筋混凝土结构用于大跨度或承受动力荷载的结构成为不可能或很不经济

.于是我们便经常在工程实践中预应预应力这一工程工艺：在结构构件承受外荷载之前,对受拉混凝土施加预压应力。这样不但可以提高构件的刚度,推裂缝出现的时间,增加构件的耐久性，而且对于机械结构来说，是结构内部预先产生压应力，还可以提高构造本身刚性，减少振动和弹性变形在结构构件承受外荷载之中对结构所造成的破坏。

但是由于受施工状况、材料性能和环境条件等因素的影响，预应力结构中预应力钢筋的预拉应力在施工和使用过程中将会逐渐减少。于是我们在实际应用预应力这一施工工艺时，我们便不可避免的面临着结构预应力损失这一问题。

一般说来，由于施工工艺的不同，预应力损失的原因也不同。

对于先张法预应力混凝土构件，预应力会发生的损失有：温差损失，弹性压缩损失，钢筋松弛损失以及混凝土收缩徐变损失。

对于后张法构件，会发生的预应力损失有：摩阻损失，锚具损失，预应力钢筋分批张拉损失，钢筋松弛损失和混凝土徐变损失。

在此，我们小组将着重对预应力混凝土的收缩，以及后天的徐变作用下产生的预应力损失进行讨论。

陈磊 050688

混凝土的变形收缩

混凝土在凝结硬化过程和凝结硬化以后，均将产生一定量的体积变形。主要包

括化学收缩、干湿变形、自收缩、温度变形及荷载作用下的变形。

1. 化学收缩

由于水泥水化产物的体积小于反应前水泥和水的总体积，从而使混凝土出现体积收缩。这种由水泥水化和凝结硬化而产生的自身体积减缩，称为化学收缩。其收缩值随混凝土龄期的增加而增大，大致与时间的对数成正比，亦即早期收缩大，后期收缩小。收缩量与水泥用量和水泥品种有关。水泥用量越大，化学收缩值越大。这一点在富水泥浆混凝土和高强混凝土中尤应引起重视。化学收缩是不可逆变形。

2. 干缩湿胀

因混凝土内部水分蒸发引起的体积变形，称为干燥收缩。混凝土吸湿或吸水引起的膨胀，称为湿胀。在混凝土凝结硬化初期，如空气过于干燥或风速大、蒸发快，可导致混凝土塑性收缩裂缝。在混凝土凝结硬化以后，当收缩值过大，收缩应力超过混凝土极限抗拉强度时，可导致混凝土干缩裂缝。因此，混凝土的干燥收缩在实际工程中必须十分重视。

3．自收缩

混凝土的自收缩问题早在20世纪40年代就由Davis提出，由于自收缩在普通混凝土中占总收缩的比例较小，在过去的60多年中几乎被忽略不计。但随着低水胶比高强高性能混凝土的应用，混凝土的自收缩问题重新得以关注。自收缩和干缩产生机理在实质上可以认为是一致的，常温条件下主要由毛细孔失水，形成水凹液面而产生收缩应力。所不同的只是自收缩是因水泥水化导致混凝土内部缺水，外部水分未能及时补充而产生，这在低水胶比高强高性能混凝土中是及其普遍的。干缩则是混凝土内部水分向外部挥发而产生。

4．温度变形

混凝土的温度膨胀系数大约为10×10-6m/m℃。即温度每升高或降低1℃，长1m 的混凝土将产生0.01mm的膨胀或收缩变形。混凝土的温度变形对大体积混凝土、纵长结构混凝土及大面积混凝土工程等极为不利，极易产生温度裂缝。如纵长100m的混凝土，温度升高或降低30℃（冬夏季温差），则将产生30mm的膨胀或收缩，在完全约束条件下，混凝土内部将产生7.5MPa左右拉应力，足以导致混凝土开裂。故纵长结构或大面积混凝土均要设置伸缩缝、配制温度钢筋或掺入膨胀剂，防止混凝土开裂。

裴舟滔050696

混凝土徐变作用

长期荷载作用下的变形——徐变：混凝土在一定的应力水平（如50%～70%的极限强度）下，保持荷载不变，随着时间的延续而增加的变形称为徐变。徐变产生的原因主要是凝胶体的粘性流动和滑移。加荷早期的徐变增加较快，后期减缓。

混凝土的徐变在不同结构物中有不同的作用。对普通钢筋混凝土构件，能消除混凝土内部温度应力和收缩应力，减弱混凝土的开裂现象。对预应力混凝土结构，混凝土的徐变使预应力损失大大增加，这是极其不利的。因此预应力结构一般要求较高的混凝土强度等级以减小徐变及预应力损失。图4-16 混凝土的应变与荷载作用时间的关系。（这也是我门着重讨论预应力混凝土的原因）

影响混凝土徐变变形的因素主要有：①水泥用量越大（水灰比一定时），徐变越大。②W/C 越小，徐变越小。③龄期长、结构致密、强度高，则徐变小。④骨料用量多，弹性模量高，级配好，最大粒径大，则徐变小。⑤应力水平越高，徐变越大。此外还与试验时的应力种类、试件尺寸、温度等有关。

徐变变形初期增长较快， 然后逐渐减慢，，一般持续2-3年才逐渐趋于稳定。

陈虓 050693

混凝土收缩和徐变引起的应力损失（5l σ）计算方法

对于混凝土结构构件来说，在持续应力作用下，随着时间的延续，混凝土会产生收缩和徐变，导致预应力混凝土结构构件缩短，因而引起应力损失，其值为：

对先张法构件： /

5/45220115pc

cu l f σσρ+=+，

对于后张拉法构件： /5/25220115pc

cu l f σσρ+=+ ，

式中：5l σ，/5l σ— 受拉区、受压区预应力筋中由于混凝土收缩徐变所产生的预

应力损失；

/,pc pc

σσ— 受拉区、受压区预应力筋在各自合力点所产生的混凝土法向压应力； ///5/

45220115pc cu

l f σσρ+=+///5/

25220115pc cu

l f σσρ+=+