混凝土收缩徐变探究综述

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1、混凝土收缩徐变探究综述　　摘要：混凝土的收缩徐变是与时间相关的两个重要的物理力学性质，历来受到国内外研究者的普遍关注。本文根据国内外对混凝土收缩徐变的研究，介绍了混凝土收缩徐变的机理及影响因素，混凝土收缩应变和徐变系数的计算方法，徐变效应分析的经典方法及有限元方法。关键词：混凝土；收缩；徐变系数；徐变效应分析；有限元中图分类号：TV331文献标识码：ATheShrinkageandCreepResearchofConcreteXUChun-guang(DepartmentofBuildingEngineering,TongjiUniversit

2、y,Shanghai200092PRC)Abstract:Theshrinkageandcreeparetwoimportanttime-relatedphysicalandmechanicalpropertiesofconcrete.Andtheyhavebeensubjectedtowidespreadattentionfromresearchersbothathomeandaboard.Accordingtothedomesticandaboardresearchofconcreteshrinkageandcreep,thisarticl

3、eintroducesthemechanismandinfluencingfactorsofshrinkageandcreep.The10calculationmethodsofshrinkagestrainandcreepcoefficientaswellastheclassicandfiniteelementmethodforanalysisofcreepeffectarepresented..Keywords:Concrete,Shrinkage,Creepcoefficient,Analysisofcreepeffect,FEM早在19

4、世纪前，混凝土就作为结构材料得到应用。当时混凝土结构设计与钢结构设计类似，假定混凝土就是弹性材料。1905年威尔逊(I.H.Woolson)发现在高轴向应力作用下，钢管中的混凝土有流动现象[1]。这是历史上第一次观测到混凝土的徐变现象，表明混凝土还具有一定的塑性。从那时起，国内外已经有一大批专家和学者对混凝土的收缩和徐变开展了长期的研究工作，虽然取得了很多重要的成果[2-4]，但是严格的说混凝土的收缩和徐变现象还没有被完全掌握。混凝土收缩和徐变的机理和影响因素十分复杂，且相互关联。对混凝土收缩徐变的机理及影响因素的认识直接关系到对结构收缩徐变的

5、正确分析。对结构收缩徐变效应分析的有效性取决于对混凝土收缩应变和徐变系数的计算及结构分析方法的选用。在缺乏试验资料的情况下,混凝土收缩应变和徐变系数的计算更多的依赖于己有的收缩徐变预测模型。混凝土收缩徐变机理10收缩徐变是混凝土粘弹性的基本特征之一。混凝土的收缩是混凝土体内水泥凝胶体中游离水蒸发，而使其本身体积缩小的一种物理化学现象，它是不依赖于荷载而与时间有关的一种变形[5]。混凝土的收缩会使预应力构件产生预应力损失。此外，某些对跨度比较敏感的超静定结构（如拱结构），收缩也会引起不利的内力[6]。混凝土的徐变则是依赖于外荷载且与时间有关的一种

6、非弹性性质的变形。在长期荷载作用下，混凝土体内的水泥凝胶体微孔隙中的游离水将经毛细管里挤出并蒸发，产生了胶体缩小形成徐变过程。徐变会使结构的挠度变形增大，特别是以自重为主的大跨结构；对于预应力混凝土结构，徐变会引起预应力损失，降低预应力效果；在长期高应力作用下，甚至会导致混凝土破坏[6]。因此，混凝土的收缩徐变是一个不容忽视的问题。混凝土的收缩机理混凝土在空气中硬化时体积会缩小，这种现象称为混凝土的收缩。收缩是混凝土在不受外力情况下体积变化产生的变形。当这种自发的变形收到外部（支座）或内部（钢筋）的约束时，将使混凝土中产生拉应力，甚至引起混凝土

7、的开裂。10混凝土的收缩是一种随时间的增长而不断增长的变形。初期收缩变形发展较快，两周即可完成全部收缩的25%，一个月可完成约50%，以后收缩变形发展逐渐减慢，整个收缩过程可延续两年以上。一般情况下，收缩应变终极值约为(2～5)×10-4[6]。混凝土的收缩主要是由于干燥失水引起，故构件的养护条件、环境的温湿度，以及凡是影响混凝土中水分保持的因素，都对混凝土的收缩有影响，若混凝土处于饱和湿度情况下，不仅不会收缩，反而会产生体积膨胀[7]。混凝土的收缩大致可分为以下几种原因及机理：（1）干燥收缩。干燥收缩是混凝土干燥时的体积改变，是由于混凝土中水

8、分在新生成的水泥石骨架中蒸发引起的。但是，开始干燥时所损失的自由水并不引起混凝土的收缩[1]。混凝土的干燥收缩不是单一机理可以解释清楚的，一般认为干燥