第六章 混凝土收缩徐变效应分析
- 格式:ppt
- 大小:2.07 MB
- 文档页数:41
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。
混凝土徐变混凝土徐变:混凝土在某一不变荷载的长期作用下(即,应力维持不变时), 其应变随时间而增长的现象。
1.产生徐变的主要原因:水泥胶体的塑性变形;混凝土内部微裂缝的持续发展。
2.影响徐变的因素:内在因素──砼组成成分和混凝土配合比;环境因素──养护及使用条件下的温湿度;应力条件──与初应力水平有关。
3.压应力与徐变的关系:σc≤0.5fc ── 线性徐变,具有收敛性;σc>0.5fc ── 非线性徐变,随时间、应力的增大呈现不稳定现象;σc>0.8fc ── 砼变形加速,裂缝不断地出现、扩展直至破坏(非收敛性徐变)。
一般地, 混凝土长期抗压强度取(0.75~0.8)fc徐变系数:φ=εcr/εce=ECεcr /σ。
4.徐变对构件受力性能的影响:在荷载长期作用下,受弯构件的挠度增加;细长柱的偏心距增大;预应力混凝土构件将产生预应力损失等。
2、什么是混凝土的徐变和收缩?影响混凝土徐变、收缩的主要因素有哪些?混凝土的徐变、收缩对结构构件有哪些影响?答:混凝土在长期不变荷载作用下,其应变随时间增长的现象,称为混凝土的徐变。
影响因素:⑴加荷时混凝土的龄期愈早,则徐变愈大。
⑵持续作用的应力越大,徐变也越大。
⑶水灰比大,水泥以及用量多,徐变大。
⑷使用高质量水泥以及强度和弹性模量高、级配好的集料(骨料),徐变小。
⑸混凝土工作环境的相对湿度低则徐变大,高温干燥环境下徐变将显著增大。
混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为混凝土的收缩。
影响因素:试验表明,水泥用量愈多、水灰比愈大,则混凝土收缩愈大;集料的弹性模量大、级配好,混凝土浇捣愈密实则收缩愈小。
同时,使用环境温度越大,收缩越小。
因此,加强混凝土的早期养护、减小水灰比、减少泥用量,加强振捣是减小混凝土收缩的有效措施。
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。