混凝土在凝结初期或硬化过程中,会出现体积缩小的现象,这被称为混凝土的收缩。而在持续荷载作用下,混凝土结构变形随时间增长而不断增加,这被称为混凝土的徐变。这两者都是混凝土材料的重要特性,对混凝土结构的性能和安全有着深远的影响。
1. 收缩的类型
混凝土的收缩大致可分为自体收缩、塑性收缩、干燥收缩和碳化收缩等。自体收缩是由于水泥水化反应产生的体积变化;塑性收缩发生在混凝土凝结初期,由于水分蒸发和内部应力导致体积减小;干燥收缩是混凝土干燥时因水分散失而引起的体积变形;碳化收缩则是混凝土中水泥水化物与空气中的二氧化碳反应导致的体积变化。
2. 徐变现象
混凝土的徐变是指在持续荷载作用下,混凝土结构变形随时间增长而不断增加的现象。徐变会使结构挠度增大,预应力损失,甚至导致结构破坏。徐变的大小取决于混凝土的龄期、应力条件、温度湿度以及混凝土的组成和配合比等多种因素。
3. 收缩徐变对结构的影响
收缩徐变对混凝土结构有着显著的影响。在桥梁结构中,徐变会增大梁体挠度,降低偏心受压柱的承载能力,导致预应力损失,以及引起结构内力重分布。对于超高层建筑,收缩徐变会导致外框架与核心筒产生持续变化的竖向变形差,影响结构的整体稳定性。
4. 收缩徐变的影响因素
混凝土的收缩徐变受多种因素影响,包括相对空气湿度、混凝土的龄期、构件厚度、环境温度、混凝土集料和强度等级等。相对空气湿度越低,混凝土的收缩和徐变效应越明显;随着加载龄期的增大,徐变变形会显著降低;构件尺寸越大,收缩徐变效应越低;环境温度和集料性质也会影响混凝土的收缩徐变特性。
5. 收缩徐变的计算模型
为了准确计算混凝土的收缩徐变,研究人员提出了多种计算模型。这些模型考虑了混凝土的龄期、收缩系数、环境湿度、混凝土强度等多种因素,以预测在不同条件下混凝土的收缩徐变行为。这些模型为混凝土结构的设计和施工提供了重要的理论依据。
6. 收缩徐变的控制措施
为了减少混凝土的收缩徐变对结构的影响,可以采取多种控制措施。例如,在设计中合理设置变形缝、后浇带等;在施工中控制水泥用量、水灰比和浇筑温度;在养护阶段采取保湿养护措施,避免混凝土剧烈干燥等。这些措施可以有效地降低混凝土的收缩徐变效应,提高结构的耐久性和安全性。
7. 收缩徐变的研究进展
随着对混凝土材料性能研究的深入,对收缩徐变的认识也在不断提高。近年来,国内外学者在收缩徐变的机理、影响因素、计算模型和控制措施等方面取得了显著的研究成果。这些研究成果为混凝土结构的设计和施工提供了更加科学、准确的指导。
8. 收缩徐变在工程实践中的应用
在实际工程中,收缩徐变对混凝土结构的性能和安全有着重要影响。在桥梁、高层建筑、水利工程等领域的设计和施工中,都需要充分考虑混凝土的收缩徐变特性。通过合理的设计和施工措施,可以有效地控制收缩徐变对结构的影响,确保工程的安全和稳定。
混凝土的收缩徐变是混凝土材料的重要特性之一,对混凝土结构的性能和安全有着深远的影响。通过深入研究收缩徐变的机理、影响因素和控制措施,可以为混凝土结构的设计和施工提供更加科学、准确的指导。