大家知道,凝結(jié)後的混凝土主要由粗集料、細集料、水(shuǐ)泥漿等(děng)組(zǔ)成,其中水泥漿主要包括水泥膠凝體、結晶(jīng)水化產物及未完全水(shuǐ)化的水泥等(děng),除此之外,還(hái)有很多細(xì)微(wēi)空隙和水分。
徐變(biàn)(creep)、收縮(shrinkage)是混凝土體積不穩定性的表現,這種現象不完全等同於塑性變形,一些學者試圖(tú)用黏彈性理論(lùn)來解釋。從發生的原理上說,兩者有很大的區別,徐(xú)變是(shì)在(zài)持續應(yīng)力作用下,水泥膠凝體因黏稠變形、水分的滲出或轉移、局部破裂及重結晶等產生緩慢(màn)變形;而(ér)收縮的(de)產生則與應力無關,主要是由(yóu)於幹燥引(yǐn)起的吸附水蒸發轉移以及二氧化碳導致的(de)混凝土碳化(huà)收縮等。
(1)徐變
在荷載作用下,混凝土材料除了(le)發生瞬時彈性變形外,還會發生隨著時間持續而增長的變形(xíng),即通常所說(shuō)的徐變變形。為揭(jiē)示徐變變形的基本規律,一般常用棱(léng)柱體(或圓(yuán)柱體)試塊進(jìn)行試驗,在此期間,保持試塊截麵上的平均應力不變。徐(xú)變在加載初期發展特別快,而後(hòu)逐漸減慢,其(qí)延續時間可達數年,甚至更長。
徐變變形主要發生在水泥膠凝體之中,其微觀機理主要有(yǒu):在應力作用下,水泥膠凝體的滑動或剪切所產生(shēng)的水泥(ní)漿(jiāng)的黏稠變形(xíng)。在應力作用下,由於吸附水的滲流或層間水轉移而(ér)導致(zhì)的緊縮。水泥漿體(tǐ)在持續受壓後,膠凝粒子之間的吸附水和層間水就會(huì)緩慢排(pái)出而產生變形。當水被擠(jǐ)出後,膠凝微粒承受的(de)應力(lì)增加,而作用於水的壓力相應減小,結果導致水的滲出(chū)速度減小,這(zhè)也可解釋為何加荷初期(qī)混凝土的徐變速率較大,而後徐變速率隨時間不斷減小。由水泥膠凝體對骨架(由骨料和膠體結晶組成)彈性變形的約束作用所引起(qǐ)的滯(zhì)後彈性變形。由於局(jú)部破(pò)裂(在應力作用(yòng)下發生微裂及結晶破壞)以(yǐ)及重新結晶所產生的永久變形。
(2)收縮(suō)
混(hún)凝土的收縮,主要是混凝土體內水泥膠凝體中的水分蒸發而使(shǐ)本身體積縮小的一種物理化(huà)學現象(xiàng),它不依賴於荷載,但受環境濕度影響明(míng)顯(xiǎn)。在無約(yuē)束情況下,收縮會產生隨(suí)時間而變化的變形,收縮應變初期(qī)發展較快,爾後逐漸減慢,其延續時間同樣可達數年,甚至更長,但在混凝土(tǔ)內不會產生應力;然(rán)而,當兩端被約束(shù)時,收縮(suō)無法使混凝土產生變(biàn)形,但是會在混凝土(tǔ)內部產生收縮應力,此應力的數值也與時間相關。
目前(qián)對混凝土(tǔ)收縮機理的闡述,主要有以下三種。
①幹燥收縮(suō)收縮(drying shrinkage)幹燥收(shōu)縮的原因是混凝土內部水分的消失。但是需(xū)要注意的是,幹燥伊始所損失的(de)自由水分並不會引起(qǐ)混凝土的收縮。幹燥收縮主要是由於吸附水的損失,這是(shì)因為(wéi)吸附水(shuǐ)會產生(shēng)一種斥力來平衡混凝土內膠凝質點間的(de)分子引力,一旦失去吸附水,膠凝質點就會在分子引力(lì)下相(xiàng)互靠近(jìn),造成表觀上的混凝土收(shōu)縮。
②自發收縮(spontaneous shrinkage)
自(zì)發收(shōu)縮是在沒有水(shuǐ)分轉移下的收縮,其原因是水泥水化物的體積小於參與水化反應的水泥和水(shuǐ)的體積,因此這是一種(zhǒng)由水泥的水化反應所產生的固有收縮。與(yǔ)幹燥收縮相比,其值一般是微不足道的(de),而對於高強混凝土來講,由於(yú)其具有較高的水泥含量,因此,早期水泥水化所(suǒ)產(chǎn)生的自發收縮占(zhàn)總縮量的比重較大,應予以考慮(lǜ)。
③碳(tàn)化收縮(carbonated shrinkage)
碳化(huà)收縮是混凝土中的水泥(ní)水化物與空氣中的C02發生(shēng)化學反應的結果。例如水泥(ní)水化(huà)物(wù)中的Ca( OH)2碳化成CaC03,而Ca( OH):結晶體的溶解(jiě)以及CaC03的沉澱,會使混凝土(tǔ)的體積減小,即碳化(huà)收縮。
文章出(chū)自橋梁動靜載(zǎi)荷試驗www.caiobei.com,轉(zhuǎn)載(zǎi)請注明。