混凝土徐变综述

混凝土徐变综述
19世纪20年代英国已开始水泥的工厂化生产，从此在世界范围内开始了商品混凝土结构的发展。

但对商品混凝土徐变的系统研究则始于20世纪30年代。

本文综述了影响商品混凝土徐变的内部因素和外部因素，并介绍了徐变对商品混凝土结构的影响等问题。

徐变是指商品混凝土结构在持续荷载作用下，变形随时间不断增加的现象。

它是商品混凝土结构的固有特性，一般以徐变系数来表示：即徐变变形与弹性变形之比。

大部分徐变变形1～2年内完成，其后增长缓慢，5～20年后趋于稳定。

一般徐变变形超过弹性变形，甚至达到弹性变形的2～4倍。

商品混凝土徐变的机理还不成熟，迄今为止还没有一种理论能完全阐释徐变产生的原因。

一般认为商品混凝土徐变主要是应力作用下水泥凝胶体因滑动或剪切产生的粘稠变形以及商品混凝土内部裂纹或结晶破坏产生的永久变形。

影响商品混凝土徐变的因素有许多，归纳起来可分为内部因素和外部因素两部分。

下面逐一进行介绍。

1影响商品混凝土徐变的内部因素
影响商品混凝土徐变的内部因素主要有水泥、骨料、水灰比、及外加剂等。

1.1水泥
水泥品种对商品混凝土徐变影响很大。

不同种类的水泥加荷时商品混凝土强度不同，因而商品混凝土产生的徐变应考虑水泥品种对商
品混凝土早期强度的影响。

在加荷龄期及应力等条件相同的情况下，早期强度发展越快徐变越小。

火山灰质水泥混凝早期强度较低，所以徐变较大。

水泥细度影响商品混凝土早期强度，因而也影响商品混凝土徐变。

水泥细度越细，所需加入的石膏越多，如不掺入额外的石膏就会产生反常的缓凝现象，而这种缓凝增大了商品混凝土徐变。

1.2骨料
商品混凝土中的骨料在荷载作用下只产生瞬时弹性变形，因而产生的徐变很小。

商品混凝土的徐变主要是由水泥浆产生，而骨料对水泥浆体有约束和吸水作用，约束程度取决于骨料的刚度和含量。

骨料的弹性模量越大、含量越高，商品混凝土的徐变就越小。

同时，骨料孔隙率大，则其弹性模量低，商品混凝土徐变越大。

1.3水灰比水灰比是影响商品混凝土徐变的主要影响因素。

水灰比大的商品混凝土中，水泥颗粒间的间距大、空隙多、毛细孔径大，商品混凝土徐变较大。

瓦格纳（O.Wagner）的试验结果表明:在常用水灰比0.4～0.6范围内，商品混凝土徐变与水灰比成线性关系。

1.4外加剂现代浇筑商品混凝土施工时，为了提高商品混凝土强度、节约水泥和增加商品混凝土和易性，几乎都掺入外加剂。

对于减水剂，由于其节约水泥或降低水灰比以提高强度，故一般认为掺减水剂相应减小徐变或对商品混凝土的徐变基本没有影响。

2影响商品混凝土徐变的外部因素
影响商品混凝土徐变的外部因素主要有加荷应力、加荷龄期、
养护条件及试件尺寸等。

2.1加荷应力
施加的初应力对商品混凝土徐变有重要影响。

当商品混凝土应力小于0.5fc时，徐变变形与应力成正比，称为线性变形；当应力大于0.5fc时，徐变的增长较应力的增大快，称为非线性变形；当应力过高时，内部裂纹处于不稳定状态，徐变不收敛，最终导致商品混凝土的破坏，称为非收敛徐变。

2.2加荷龄期
加荷龄期对商品混凝土徐变也有重要影响。

加荷时商品混凝土的龄期越短、则徐变越大。

在早龄期，水泥正在进行水化反应，强度较低，故徐变较大。

随着水泥水化反应不断进行，强度也不断提高，故徐变较小。

2.3养护条件
养护条件下的温湿度是影响徐变的重要环境因素。

温度与湿度影响着水泥水化程度。

受荷前养护的温度越高、湿度越大，水泥水化作用就越充分，强度就越高，因此徐变越小。

反之亦然。

2.4试件尺寸
一般认为结构尺寸越小，商品混凝土徐变越大。

因为尺寸试件越小，商品混凝土中水分散失越快，同时由于小尺寸试件容纳的大粒径骨料相对较少，弹性模量较小，从而导致徐变较大。

3徐变对商品混凝土结构的影响
徐变对结构既有有利方面，又有不利的方面。

因此，在结构设计
中徐变是一个不可忽略的重要因素。

3.1徐变对结构的不利方面
预应力商品混凝土构件中，由于商品混凝土收缩徐变导致商品混凝土结构中的预应力损失；偏压柱由于徐变使弯矩增加，增大了初始偏心距，从而降低了其承载力；在较厚的商品混凝土构件中，收缩徐变会引起表面开裂问题；大跨度结构中，徐变增大了结构的挠度，影响其正常使用，在长期高应力下甚至会导致结构破坏。

因此，在这些结构中应采取措施设法减小商品混凝土徐变。

3.2徐变对结构的有利方面
大体积商品混凝土结构中，商品混凝土徐变能降低温度应力，减小收缩徐变；在结构应力集中区和因基础不均匀沉降引起局部应力的结构中，商品混凝土徐变能消减结构中的应力；在超静定结构中，商品混凝土徐变有利于结构内力重分布；商品混凝土结构中的受拉徐变亦能延缓收缩裂缝的出现。

因此，在这些结构中，在保证结构强度不降低的条件下，应采取措施设法增大商品混凝土徐变。

4结语
本文总结了商品混凝土徐变的影响因素及商品混凝土徐变对结构的影响。

（1）影响商品混凝土的因素包括内部因素和外部因素。

内部因素包括水泥、骨料、水灰比、及外加剂等四个方面。

不同水泥品种商品混凝土徐变不同；骨料对水泥浆的约束程度取决于骨料的刚度和含量；水灰比越大，徐变越大；外加剂对徐变基本没有影响。

（2）外部因素包括加荷应力、加荷龄期、养护条件及试件尺寸等四个方面。

加荷应力越大，徐变越大；加荷龄期越短，徐变越大；养护时温度越高、湿度越大，徐变越小；试件尺寸越小，徐变越大。

（3）当徐变不利于商品混凝土结构时应尽量减小徐变；当徐变有利于商品混凝土结构时应设法增大徐变。