浅析混凝土收缩徐变的原因

浅析混凝土收缩徐变的原因

摘要：本文浅析了混凝土收缩和徐变的发生原因，从材料、环境、生产过程的角度对其进行了解释。

关键词：混凝土收缩徐变

一、徐变，是物体在荷载作用下，随时间增长而增加的变形，与荷载的大小关系不大。一般提到的徐变都是指混凝土的徐变。

影响混凝土收缩和徐变的因素很多。概括地讲，主要因素有材料特性、构件性质、环境条件和荷载条件等。

1、混凝土是由胶凝材料、骨料、水、添加辅料组成。骨料又分为粗骨料和细骨料。骨料材质决定骨料的吸水率。再是骨料相对于硬化后水泥的硬度比。混凝土在硬化过程中失水量决定了水泥浆体积变化的程度。一看来说，高吸水率、低强度骨料比地吸水率、高强度顾恋拌合的混凝土收缩与徐变大。

2、由于各类水泥搀和材料不同，其需水量、凝结时间、早期强度、强度上升速率都有所不同。膨胀水泥混凝上的收缩较小，高强、早强水泥的后期徐变较大。水泥成分对混凝土的自生收缩的影响要比对干燥收缩的影响大。水泥品种对混凝土徐变的影响，在于其对混凝土加载时的强度的影响。当加载龄期、应力和其它条件相同时，导致混凝土强度发展较快的水泥将导致较低的徐变。

3、水灰比，就是混凝土的含水率，对混凝土收缩徐变的影响有密切的关系。含水量对水泥胶体及混凝土的干燥收缩有较大的影响。单位水泥用水量愈大则收缩也愈大。另一方面，当含水量不变时，单位体积的水泥用量愈大则收缩愈大。在其它条件相同时，混凝土的徐变随水灰比的增加而增大。这是因为低水灰比的混凝土的相对初始强度的发展速度小于高水灰比的混凝土。

4、混凝土环境温度、湿度对混凝土收缩徐变的影响。湿度愈大，吸附水的蒸发量愈小，水泥的水化程度愈高，水泥凝胶体的密度也愈高，收缩和徐变也愈小。相对湿度对加载早期的徐变影响更大。

5、构件体表比决定了介质湿度和温度影响混凝土内部水分溢出的程度，随构件体表比的增大，混凝土的收缩和徐变较小。

6、荷载加载时混凝土的龄期也存在重要原因。加载龄期愈小，水泥的水化愈不充分，混凝土的强度愈低，混凝土的徐变也愈大。

二、混凝土收缩是指在混凝土凝结初期或硬化过程中出现的体积缩小现象。一般分为塑性收缩(又称沉缩)，化学收缩(又称自身收缩)，干燥收缩及碳化收缩,较大的收缩会引起混凝土开裂。

收缩的原因分以下几点。

1、干燥收缩，干燥收缩是指混凝土环境湿度远小于自身湿度时，混凝土内部水分通过毛细孔和凝胶孔逸散而发生的不可逆收缩，它不同于干湿交替引起的可逆收缩。这种现象在混凝土刚拆模后表现尤为明显，这时混凝土的强度很低，干缩却非常大，同时由于混凝土拆模后和空气接触使周围空气温度上升，由此导致周围空气的湿度降低，进一步加大了混凝土干缩。影响混凝土干燥收缩的主要因素是：骨料、水灰比、单位水泥浆体含量。

2、化学收缩，水泥的主要成分硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙在与拌合水水化过程中逐渐形成晶体，散发热量，减小体积。另外，碳化收缩也是混凝土的化学变化，硅酸钙与大气中的二氧化碳作用生成碳酸钙同时体积缩小。对应化学收缩的措施是设置后浇带及掺入微膨胀剂等。

3、塑性收缩，塑性收缩发生在硬化前的塑性阶段，是指塑性阶段混凝土由于表面失水速率大于泌水速率而产生的收缩，多见于道路、地坪、楼板等大面积的工程，以夏季有风的情况下施工最为普遍。混凝土在新拌的状态下，拌和物中颗粒间充满水，如果养护不足，表面失水速率超过内部水向表面迁移的速率时，则会造成毛细管中产生负压，使浆体产生塑性收缩。塑性收缩常伴随着不可见裂缝的发展。

4、温度收缩，温度收缩主要是混凝土内部温度由于水泥水化而升高，最后又冷却到环境温度时产生的收缩。其大小与环境温度、混凝土浇筑温度、混凝土的热膨胀系数、混凝土最高温度和降温速率有关。降低温升、减小降温速率、提高混凝土的抗拉强度、使用热膨胀系数低的集料(石灰岩、辉长岩)，有利于减少冷缩和防止开裂。

5、自收缩,自收缩是由于混凝土内部相对湿度随水泥水化的进展而降低进而造成毛细孔中水分不饱和并由此产生的负压引起的混凝土收缩。混凝土自收缩是在混凝土与外界无水分交换的条件下发生的。影响自收缩的因素主要有水胶比、水泥品种、辅助胶凝材料、集料、水泥细度、养护温度、外加剂、试件尺寸等。

结论：由此可见，混凝土的收缩徐变产生原因中存在共同点，有效控制水灰比、选择适宜的水泥品种、控制骨料种类和质量、加强养护、控制温度是有效可行的办法。