第六章混凝土收缩徐变效应分析详解

浅谈高性能混凝土配合比及收缩徐变效应摘要：混凝土结构因其具有易加工、能耗低、耐久性好、与钢材等结合性好、适宜于大规模生产等特点，问世一百多年来，已成为现代结构不可缺少的工程结构。

混凝土技术的发展使预应力混凝土技术的设想成为现实，同时预应力混凝土技术的发展也使大跨与超大跨桥梁的应用与日俱增，这些建筑物均对结构构件提出了高强、轻质的要求，为此高强高性能混凝土逐渐成为人们关注的焦点。

关键词：混凝土；配合比；收缩徐变一、高性能混凝土配合比设计方法很久以来，良好的配合比设计需要更多的是“技巧而非科学”。

这句话充分说明了长久以来配合比的确定主要依靠经验和试验，从而产生了诸多经验性模型，而大多数模型并没有充分认识到经验性本质所在。

本文介绍一种比较流行的高性能混凝土（HPC）配合比设计方法：全计算法。

下面对全计算法进行简要介绍。

1.1 全计算法的基本观点：1) 混凝土各组成材料(包括固、气、液三相)具有体积加和性；2) 石子的空隙由干砂浆填充；3) 干砂浆的空隙由水填充；4) 干砂浆由水泥、细掺合料、砂和空气隙所组成。

1.2 全计算法需要考虑的地方：1、参数 A、B 的选择全计算法进行 HPC 混凝土设计时，水胶比的计算公式中A、B 的参数仍以《JGJ 55-2000 普通混凝土配合比设计规程》为依据，而规程中规定的参数适用于混凝土强度等级小于C60 级时，与高性能混凝土一些要求已经不符。

2、砂拔系数的选择全计算法中的砂拔系数设定偏高。

目前混凝土骨料主要为两种碎石掺配，在实际施工过程中应严格控制粒径<5mm><5mm><5mm>根据以上二点，进行一些参数的修改，并在全计算法的基本观点中增加一点。

为：4) 干砂浆由水泥、细掺料、砂和空气隙所组成；5) 粒径<5mm>此方法合适于 52.5 级或以上的水泥。

二、高性能混凝土的工作及力学性能工作性主要描述新拌混凝土运输和振捣密实的能力，是新拌混凝土的重要性能，也将影响服役混凝土的性能。

混凝土收缩徐变效应预测模型及影响因素混凝土收缩徐变效应是指在混凝土硬化过程中，由于内部水分蒸发和水化反应引起的体积收缩和应力松弛，从而导致混凝土结构变形的现象。

这种变形会影响混凝土的强度和耐久性，因此对混凝土收缩徐变效应进行预测和控制具有重要意义。

基于试验的经验公式模型是通过大量的试验数据建立的经验公式来预测混凝土的收缩和徐变效应。

这些公式通常包括一些基本参数，如混凝土的水泥用量、配合比、龄期等，并且经过实际工程的验证。

但是这种模型的精度较低，不能考虑到混凝土材料和环境参数之间的复杂相互作用。

基于理论的物理模型是通过混凝土的物理性质和力学行为建立的数学模型来预测混凝土的收缩和徐变效应。

这种模型通常基于基本原理和理论，如弹性力学、塑性力学和损伤力学等，然后通过实验数据进行参数拟合。

相对于经验公式模型，基于理论的物理模型更能够考虑到混凝土材料和环境参数之间的复杂相互作用，提高了预测的精度。

基于数值模拟的计算模型是通过数值方法对混凝土的收缩和徐变效应进行建模和计算。

这种模型通常基于有限元法或其他数学方法，将混凝土的力学行为和物理性质表示为方程组，并通过迭代求解来得到混凝土结构的变形量。

数值模拟模型具有较高的精度和灵活性，可以考虑到各种材料和环境参数的影响。

影响混凝土收缩徐变效应的因素非常多，主要可以分为以下几个方面：1.混凝土材料因素：包括水胶比、水化热、水灰比、骨料种类和含水率等。

水胶比越大，混凝土的收缩徐变效应越大；水化热也会引起混凝土的收缩；骨料种类和含水率会影响混凝土的收缩和徐变。

2.环境湿度：混凝土在不同的环境湿度下会有不同的收缩和徐变效应。

低湿度环境下，混凝土的收缩徐变效应较大；高湿度环境下，混凝土的收缩徐变效应较小。

3.温度变化：混凝土在温度变化下会发生体积变化，从而导致收缩徐变效应。

温度越高，混凝土的收缩徐变效应越大。

4.结构应力：混凝土结构的应力状态直接影响混凝土的收缩和徐变效应。

在外加应力的作用下，混凝土的收缩和徐变效应会增加。

混凝土收缩和徐变的概念嘿，朋友！咱今天来聊聊混凝土收缩和徐变这俩概念。

你知道吗？混凝土就像个有点任性的小孩，收缩和徐变就是它时不时闹出来的小脾气。

先来说说收缩。

这混凝土收缩啊，就好比你新买的衣服，洗了几次之后缩水了。

混凝土在凝固硬化的过程中，体积会逐渐变小，这就是收缩。

你想想，本来好好的一大块混凝土，突然就变小了，这要是在建筑里，能不带来麻烦吗？比如说，桥梁上的混凝土梁，如果收缩得太厉害，那桥梁的结构可就不稳定啦！这就好像一个人的脊梁骨出了问题，能站得稳吗？再讲讲徐变。

徐变这玩意儿呢，就像是个慢性子的家伙，它的变化是慢慢发生的。

混凝土在长期荷载作用下，变形会随时间不断增长，这就是徐变。

打个比方，混凝土柱子一直承受着上面的重量，时间一长，它就像被压久了的弹簧，慢慢就变形了。

这要是不注意，房子还能住得安心吗？混凝土的收缩和徐变，可不是孤立存在的。

它们就像一对调皮的兄弟，经常一起捣乱。

收缩会让混凝土产生裂缝，徐变又会让结构的内力重新分布。

这就好比一个团队里，有两个不省心的队员，总是打乱原本的计划。

那怎么应对混凝土的收缩和徐变呢？这可需要咱们从材料选择、配合比设计、施工工艺等多个方面下功夫。

就像照顾一个孩子，要方方面面都考虑到，才能让他健康成长。

选材料的时候，就得像挑水果一样，精挑细选。

水泥的品种、骨料的质量，都得好好把关。

配合比呢，就像是做菜放调料，比例得恰到好处，多了少了都不行。

施工的时候，养护工作可不能马虎。

得像呵护婴儿一样，给混凝土提供合适的温度、湿度环境。

要是养护不好，混凝土就容易“发脾气”，收缩和徐变就更严重啦。

总之，混凝土收缩和徐变这两个概念，可不能小瞧。

只有深入了解它们，才能在建筑工程中把好关，让我们的房子、桥梁等建筑更加坚固、安全。

朋友，你说是不是这个理儿？。

混凝土的收缩徐变Q：这两个概念其实应该分开理解，但是由于平时总是放在一起念。

所以有时候容易混淆二者差别。

徐变概念：在长期荷载作用下，混凝土的变形随时间而不断增大的的现象。

产生徐变的原因还没有定论，通常情况下可那么理解：1.混凝土内部的水泥凝胶体在外荷载作用下产生粘性流动，把压力传递给集料，使集料的变形逐渐增大，而导致混凝土的变形。

（应力较小是占主要作用）2.混凝土内部的微裂缝在荷载长期作用下逐渐放大，形成宏裂缝。

而导致混凝土变形。

（应力较大时占主要作用）影响混凝土徐变的主要因素：1.长期作用应力的大小。

2.受荷时混凝土的龄期（硬化强度）。

受荷时混凝土龄期越短，混凝土中尚未完全结硬的水泥胶体越多导致徐变越大。

因此混凝土过早的受荷（即过早的拆除底板）对混凝土是不利的。

影响徐变其他因素：1.混凝土组成。

水灰比越大，水泥用量越多，徐变越大。

2.外部环境。

养护温度越高，湿度越大，水泥水化作用越充分，徐变越小。

3.构件的体积与表面积。

与水分的逸发有关。

收缩概念：混凝土在空气中结硬时，体积会缩小。

收缩比膨胀要大得多，所以一般只考虑收缩。

产生收缩的原因：1.水泥凝胶体本身体积减小（干缩） 2.混凝土失水（湿缩）影响收缩主要因素：混凝土内部组成跟外部环境。

收缩应力机理：混凝土收缩导致体积有减小的趋势，但是结构约束会限制这个趋势。

因此当自由收缩受到限制的时候，混凝土会产生拉应力。

在钢混结构中，收缩会使钢筋产生压应力，混凝土产生拉应力。

如果结构截面配筋过多，有可能会导致收缩裂缝。

在预应力混凝土结构中，收缩会导致预应力失效。

得出结论：1.徐变于桥梁结构使用阶段的外部荷载作用情况密切相关。

外荷载产生的应力的大小将直接影响徐变的大小。

由于桥梁在运行阶段所受到的应力一般大于0.5fc。

所以结构徐变与应力呈非线形变化，因此徐变的问题属于非线形问题。

2.外荷载对徐变影响占主导作用，因此可近似理解为没有外荷载即不考虑徐变影响。

而显然这种假设是不可能成立的。

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。

时间应变 图 1 在持续荷载及干燥作用下混凝土的变形曲线 混凝土的徐变和收缩性能唐义华摘要：徐变和收缩是混凝土在长期荷载作用下的固有特性。

混凝土的徐变是指在持续荷载作用下，混凝土结构的变形随时间不断增加的现象。

受拉和受扭混凝土虽然也能产生徐变，但混凝土的徐变通常是指受压徐变。

由非荷载因素引起的混凝土体积的缩小称为收缩。

本文对混凝土的徐变和收缩性能进行了阐述。

1 核心混凝土的徐变和收缩模型一般而言，长期荷载作用下混凝土的变形包括基本徐变、干燥徐变和收缩三部分[1]，如图1所示。

当混凝土置于不饱和空气中时，混凝土将因水分的散失而产生干缩现象，导致长期荷载作用下的混凝土产生Pickett 效应[1,2]，即当徐变和干缩同时发生时，其总变形要比相同条件下分别测得的徐变和干缩的总和要大。

就普通混凝土而言，其试验多数是在混凝土边干燥边受荷的情况下进行。

因此，普通混凝土的徐变通常包括基本徐变和干燥徐变两部分。

基本徐变是指混凝土在密闭条件下（与周围介质没有湿度交换）受持续荷载作用产生的徐变，从总徐变中减去基本徐变后的部分称为干燥徐变。

由于方钢管混凝土的核心混凝土被包围在钢管中，属于比较理想的密闭环境，由上述定义，可以认为方钢管混凝土的核心混凝土徐变属基本徐变，即不存在Pickett 效应。

在徐变过程中，由于混凝土弹性模量随龄期而增加，所以弹性变形逐渐减小。

因此，严格地说，徐变应看作是测定徐变时超过当时弹性应变的那个应变。

但不同龄期的弹性模量往往不进行测定，因此为简化起见，通常就将徐变看作是超过初始弹性应变的应变增量。

1.1 影响混凝土徐变和收缩的主要因素[1-5]影响混凝土徐变和收缩的因素很多，但归纳起来不外乎内部因素和外部因素两种。

（1）内部因素。

影响混凝土徐变和收缩的内部因素有水泥品种、骨料含量和水灰比等。

水泥品种对徐变的影响是就它对混凝土强度有影响这一点而言的。

在早龄期加荷的情况下，混凝土随龄期的增长其强度不断提高，导致实际应力比不断下降，而不同品种的混凝土其强度增长规律并不一致，从而影响到混凝土徐变量的大小。

混凝土的收缩与徐变1 混凝土的收缩混凝土在硬化过程中要发生体积变化，最大的变化是当混凝土在大气中或湿度较低的介质中硬化时产生的体积减小。

这种变形称为混凝土收缩。

一般认为，混凝土的收缩包括自生收缩、干燥收缩和碳化收缩，引起各种收缩的原因和机理可以解释为:1．自生收缩是在没有水分转移下的收缩，其原因是水泥水化物的体积小于参与水化的水泥和水的体积，因此，这是一种因水泥水化产生的固有收缩，对于普通混凝土来讲，自生收缩相对于干燥收缩微不足道，而对于高强混凝土来讲，由于其具有较高的水泥含量，因此，早期水泥水化所产生的自生收缩占总缩量的比重较大，应予以考虑。

2．干燥收缩的原因是混凝土内部水分的散失，需要指出的是，干燥开始时所损失的自由水不会引起混凝土的收缩，干燥收缩的主要原因是吸附水的消失。

3．碳化收缩是混凝土中水泥水化物与空气中的CO2发生化学反应的结果。

水泥水化物中的Ca(OH)2碳化成为CaCO3，碳化收缩的主要原因在于Ca(OH)2结晶体的溶解和CaCO3的沉淀。

碳化收缩的速度取决于混凝土的含水量、环境相对湿度和构件的尺寸，当空气中相对湿度为100%或小至25%时，碳化收缩停止。

碳化收缩是相对发现得较晚，因此，大多数干燥收缩的试验数据中包含了碳化收缩。

2混凝土的徐变2.1徐变现象徐变指在应力保持不变的条件下，混凝土的应变会随荷载持续时间的增长而增大的现象。

徐变可分为两种:基本徐变和干燥徐变。

基本徐变是指在常荷载作用下无水分转移时的体积改变；干燥徐变是指在常荷载作用下试件干燥时的时变变形。

总徐变=基本徐变+干燥徐变图1 混凝土徐变与时间的关系曲线图1为混凝土棱柱体试件受压徐变的试验曲线。

对试件施加某一荷载（本图为0.5c f ），在加载瞬间为竖直的直线，试件受压后立即产生瞬时的应变e ε，若保持应力不变，随荷载作用时间的增加，试件的变形继续增加，产生徐变cr ε。

在加载初期，徐变增长较快半年后徐变可达到总量的70%-80%。

混凝土收缩和徐变本质区别
混凝土的收缩和徐变本质区别
砼在空气中凝结硬化时体积收缩，与其所受荷载无关。

即使不受荷载也一样会收缩。

一般从浇筑开始4——6个月，就基本不再发生变化了。

而徐变指的是砼结构在承受长期荷载作用时，应变或变形随时间增长而增加的现象。

持续时间较长。

徐变会使构件变形增加，在钢筋砼截面中引起应力重分布，在预应力砼结构中会引起预应力损失。

但有时我们也说收缩徐变。

所以广义上讲，收缩也算作一种徐变吧。

不过通常都所说的还是个有不同侧重点的.
本质差别是：
收缩
1.收缩一般指材料和构件在非应力状态下，由于环境RH变化而引起的变形。

2.收缩主要发生在材料和构件的表面；
3.收缩可能导致材料表面开裂；
4.收缩是毛细孔水失去导致的；也可能是C-S-H凝胶失水（表面能）导致的。

徐变
1.徐变是应力引起的；
2.徐变是构件整个界面上的变形；
3.徐变严重影响预应力；
4.徐变是C-S-H相对滑移以及凝胶水挤出导致的。