混凝土的变形性能
混凝土的变形性能
引言概述混凝土是一种广泛应用于建筑和基础设施工程中的材料，其变形性能对结构的稳定性和承载能力至关重要。
混凝土的变形性能包括其弹性变形、塑性变形以及与外界加载和环境变化相关的不可逆变形等方面。
本文将对混凝土的变形性能进行详细的阐述，以帮助读者更好地了解混凝土的力学行为和使用限制。
正文内容1.弹性变形1.1应力应变关系1.2弹性模量与泊松比1.3弹性恢复性能1.4弹性极限2.塑性变形2.1屈服强度与延展性2.2塑性变形过程2.3应力应变曲线与塑性模量2.4塑性破坏与延性3.不可逆变形3.1蠕变变形3.2收缩变形3.3离析变形3.4温度变形3.5疲劳变形4.变形受限制因素4.1预应力和约束4.2混凝土强度等级4.3混凝土配合比4.4抗裂性能要求4.5温度和湿度环境5.变形性能影响因素5.1骨料性质的影响5.2控制水胶比的影响5.3初凝时间和硬化过程的影响5.4龄期和养护的影响5.5外加剂的影响总结混凝土的变形性能对结构的稳定性和承载能力具有重要影响。
在设计和施工过程中，需要全面考虑混凝土的弹性变形、塑性变形以及与外界加载和环境变化相关的不可逆变形。
弹性变形是混凝土受力后的可恢复性变形；塑性变形是混凝土在超过弹性阈值后发生的不可恢复性变形；不可逆变形包括蠕变变形、收缩变形、离析变形、温度变形和疲劳变形等。
混凝土的变形性能受多种因素影响，包括骨料性质、控制水胶比、初凝时间和硬化过程、龄期和养护以及外加剂等。
只有充分考虑和控制这些因素，才能确保混凝土的变形性能满足结构设计和使用要求。
混凝土变形性能
IV.不稳定的裂缝扩展阶段
◼ 荷载达到极限荷载 之后，荷载不变，裂 缝不断扩展。随后应 力降低回落，变形继 续增大，直至破坏。
极限荷载(%)
30 70 100
IV
III
II I
形变
(二)长期荷载作用下的变 形—徐变（Creep）
定义：混凝土在持续荷载作用下，随时间增加的变形称为徐变， 亦称蠕变。
措施： ✓临时挡风设施，减小混凝土表面的风速 ✓临时遮阳设施，降低表面温度 ✓在浇注与抹面间隔，临时覆盖塑料膜 ✓尽量缩短浇注与养护开始之间的时间 ✓在抹面后立即用湿麻布覆盖、喷雾或用养护剂，减少蒸发。
3.干燥收缩 （物理收缩）
❖ （1）定义
➢ 由于混凝土周围环境湿度的变化，会引起混凝土的干 湿变形，表现为干缩湿胀。
膨
胀 龄
应期Βιβλιοθήκη 变收 缩水中养护
空气中养护
混凝土的干湿变形示意图
（3）影响干燥收缩的因素
3.干燥收缩
◼ 水泥品种：P. S和P. P水泥干燥收缩大；
◼ 水泥细度：水泥细度越大，干燥收缩越 大；
◼ 水泥用量：用量越大，干燥收缩越大；
◼ 水灰(胶）比：w/c or w/B越大，干 缩大，但，水胶比过小，自收缩大；
I.裂缝无明显变化阶段(收缩裂缝阶段):
当荷载达到“比例极限”
极限荷载(%)
30 70 100
(约为极限荷载30%)
以前，裂缝无明显变化， 并稍有收缩。 混凝土处 于弹性工作阶段。
III
IV
II
I
形变
II.裂缝发展阶段
◼ 荷载介于比例极限 30％极限荷载）和 临界荷载（70％极 限荷载）之间，裂 缝数量、长度、宽 度逐渐增大，但尚 无明显砂浆裂缝。
混凝土的变形,耐久性
第三节混凝土的变形性能混凝土的变形包括非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。
非荷载作用下变形又包括：化学收缩、塑性收缩、干湿变形、温度变形；荷载作用下变形包括：短期变形和长期变形。
一．混凝土在非荷载作用下的变形1．化学收缩在硬化过程中，由于水泥水化产物的体积小于反应物（水和水泥）的体积，会引起混凝土产生收缩，称为化学收缩。
其收缩量随混凝土龄期的延长而增加，大致与时间的对数成正比。
一般在混凝土成型后40d内收缩量增加较快，以后逐渐趋向稳定。
这种收缩不可恢复，化学收缩值很小，对混凝土结构没有破坏作用，但在混凝土内部可能产生微细裂缝。
2．塑性收缩混凝土成型后尚未凝结硬化时属于塑性阶段，在此阶段往往由于表面失水而产生收缩，称塑性收缩。
新拌混凝土若表面失水速率超过内部水分向表面迁移的速率时，会造成毛细管内部产生负压，因而使浆体中固体粒子间产生一定的引力，便产生了收缩。
如果引力不均匀作用于混凝土表面，则表面将产生裂纹。
预防塑性收缩的方法是降低混凝土表面失水速率、采取防风、降温等措施。
最有效的方法是凝结硬化前保持表面的润湿，如在表面覆盖塑料膜、喷洒养护剂等。
3．干湿变形主要取决于周围环境湿度的变形，表现为干湿缩胀。
干缩对混凝土影响很大，应予以特别注意。
混凝土处于干燥环境时，首先发生毛细管的游离水蒸发，使毛细管内形成负压，随着空气湿度的降低，负压随之增加，产生收缩力，导致混凝土整体收缩。
当毛细管内水蒸发完后，若继续干燥，还会使吸附在胶体颗粒上的水蒸发。
由于分子引力的作用，粒子间距离小，引起胶体收缩，称这种收缩为干燥收缩。
混凝土干缩变形是由表及里逐渐进行的，因而会产生表面收缩大，内部收缩小，导致混凝土表面受到拉力作用。
当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土表面就会产生裂缝。
此外，混凝土在干缩过程中，骨料并不产生收缩，因而在骨料与水泥石界面上也会产生微裂纹，裂纹的存在，会对混凝土强度，耐久性产生有害作用。
影响因素有：水泥用量、品种、细度；水灰比；骨料的质量；养护条件。
混凝土的变形性能及评价方法
混凝土的变形性能及评价方法一、前言混凝土是建筑工程中最重要的材料之一，其性能的好坏直接影响着整个建筑工程的质量和耐久性。
混凝土的变形性能是指混凝土在受到外部荷载作用时所产生的变形情况，是评价混凝土工程质量的重要指标之一。
本文将对混凝土的变形性能及其评价方法进行详细介绍。
二、混凝土的变形性能1.变形类型混凝土在受到外部荷载作用时，会产生多种类型的变形，主要包括以下几种：(1)弹性变形：是指混凝土在受到小荷载作用时所产生的可恢复性变形，荷载消失后可恢复至原始状态。
(2)塑性变形：是指混凝土在受到中等荷载作用时所产生的不可恢复性变形。
(3)破坏性变形：是指混凝土在受到大荷载作用时所产生的超过其承载能力而导致的不可逆破坏。
2.变形参数混凝土的变形性能主要通过以下几个参数进行描述：(1)应变：是指混凝土在受到外部荷载作用时所产生的变形量，通常以ε表示。
(2)应力：是指混凝土在受到外部荷载作用时所产生的应力大小，通常以σ表示。
(3)弹性模量：是指混凝土在弹性变形状态下所受到的应力与应变之比，通常以E表示。
(4)极限应变：是指混凝土在达到破坏状态前所能承受的最大应变量。
(5)极限应力：是指混凝土在达到破坏状态前所能承受的最大应力大小。
3.影响因素混凝土的变形性能受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：(1)水泥品种和用量：水泥的种类和用量会直接影响混凝土的强度和变形性能。
(2)骨料种类和粒径：骨料的种类和粒径会影响混凝土的内部结构和力学性能。
(3)混凝土配合比：混凝土的配合比会影响混凝土的强度和变形性能。
(4)养护条件：混凝土的养护条件会影响混凝土的强度和变形性能。
(5)环境因素：混凝土所处的环境因素，如温度、湿度等也会影响其强度和变形性能。
三、混凝土变形性能的评价方法1.试验方法评价混凝土变形性能的主要方法是进行试验，常用的试验方法主要有以下几种：(1)拉伸试验：通过对混凝土试件进行拉伸试验，来评价混凝土的弹性模量和极限应变。
混凝土的变形性能
6.5 混凝土的变形性能混凝土的变形包括非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。
非荷载下的变形，分为混凝土的化学收缩、干湿变形及温度变形；荷载作用下的变形，分为短期荷载作用下的变形及长期荷载作用下的变形——徐变。
一、非荷载作用下的变形（一）化学收缩（自生体积变形）在混凝土硬化过程中，由于水泥水化物的固体体积，比反应前物质的总体积小，从而引起混凝土的收缩，称为化学收缩。
特点：不能恢复，收缩值较小，对混凝土结构没有破坏作用，但在混凝土内部可能产生微细裂缝而影响承载状态和耐久性。
（二）干湿变形（物理收缩）干湿变形是指由于混凝土周围环境湿度的变化，会引起混凝土的干湿变形，表现为干缩湿胀。
1.产生原因混凝土在干燥过程中，由于毛细孔水的蒸发，使毛细孔中形成负压，随着空气湿度的降低，负压逐渐增大，产生收缩力，导致混凝土收缩。
同时，水泥凝胶体颗粒的吸附水也发生部分蒸发，凝胶体因失水而产生紧缩。
当混凝土在水中硬化时，体积产生轻微膨胀，这是由于凝胶体中胶体粒子的吸附水膜增厚，胶体粒子间的距离增大所致。
2.危害性混凝土的干湿变形量很小，一般无破坏作用。
但干缩变形对混凝土危害较大，干缩能使砼表面产生较大的拉应力而导致开裂，降低混凝土的抗渗、抗冻、抗侵蚀等耐久性能。
3.影响因素（1）水泥的用量、细度及品种水灰比不变：水泥用量愈多，砼干缩率越大；水泥颗粒愈细，砼干缩率越大。
（2）水灰比的影响水泥用量不变：水灰比越大，干缩率越大。
（3）施工质量的影响延长养护时间能推迟干缩变形的发生和发展，但影响甚微；采用湿热法处理养护砼，可有效减小砼的干缩率。
（4）骨料的影响骨料含量多的混凝土，干缩率较小。
（三）温度变形温度变形是指混凝土随着温度的变化而产生热胀冷缩变形。
混凝土的温度变形系数α 为（1～1.5）×10-5/ ℃ ，即温度每升高1℃，每1m胀缩0.01～0.015mm。
温度变形对大体积混凝土、纵长的砼结构、大面积砼工程极为不利，易使这些混凝土造成温度裂缝。
混凝土的塑性变形及其原理
混凝土的塑性变形及其原理一、前言混凝土是一种广泛使用的建筑材料，其力学性质的研究和理解对于工程设计和结构的安全性至关重要。
在混凝土的使用过程中，其塑性变形是一种非常重要的现象，本文将对混凝土的塑性变形及其原理进行详细的探讨。
二、混凝土的塑性变形概述混凝土的塑性变形是指混凝土在受到外部载荷的作用下，可以发生的一种比较持久的变形。
这种变形不随载荷的变化而立即消失，而是在载荷作用消失后仍然存在。
混凝土的塑性变形通常包括两种类型：瞬时塑性变形和延性塑性变形。
1.瞬时塑性变形瞬时塑性变形是指混凝土在受到载荷作用后，会出现一种瞬时的变形，该变形主要是由于混凝土内部的微观结构发生变化所引起的。
这种变形一般不会引起混凝土的破坏，但会对混凝土的力学性能产生影响。
瞬时塑性变形的主要表现形式包括混凝土的收缩变形、膨胀变形和弹性变形等。
2.延性塑性变形延性塑性变形是指混凝土在受到外部载荷的作用下，会出现一种比较持久的变形。
这种变形一般会引起混凝土的破坏，但在混凝土受到适当的控制时，可以发挥出其优异的性能。
延性塑性变形的主要表现形式包括混凝土的塑性流变变形、裂缝扩展和拉伸变形等。
三、混凝土的塑性变形机理混凝土的塑性变形机理是由混凝土内部的微观结构发生变化所引起的。
在混凝土内部，水泥胶体和骨料之间的界面存在一定的摩擦力，当混凝土受到外部载荷的作用时，这种摩擦力会随着混凝土内部的应力分布而发生变化，从而导致混凝土的塑性变形。
混凝土的塑性变形主要包括以下几个方面：1.水泥胶体的变形水泥胶体在混凝土内部起着连接骨料的作用，当混凝土受到外部载荷的作用时，水泥胶体会发生变形，从而导致混凝土的塑性变形。
水泥胶体的变形主要包括拉伸和压缩两种形式，在混凝土中，水泥胶体的拉伸变形通常是由于混凝土受到拉伸载荷作用，而水泥胶体的压缩变形则是由于混凝土受到压缩载荷作用。
2.骨料的变形骨料是混凝土中的主要组成部分，其变形对混凝土的塑性变形也有一定的影响。
混凝土变形性能标准
混凝土变形性能标准一、引言混凝土是建筑工程中常用的主要材料之一，其性能直接影响着建筑物的质量和使用寿命。
混凝土的变形性能是评价其质量的重要指标之一，本文将从混凝土变形性能的定义、测量方法、影响因素、标准要求等方面进行详细介绍。
二、混凝土变形性能的定义混凝土变形性能是指混凝土在受到外力作用时所发生的变形情况，包括弹性变形、塑性变形和破坏变形等。
其中弹性变形是指混凝土在受到外力作用后，能够恢复到原来形状的程度；塑性变形是指混凝土在受到外力作用后，无法恢复到原来形状的程度；破坏变形是指混凝土在受到外力作用后，发生破坏的程度。
三、混凝土变形性能的测量方法1. 应力-应变试验法：该方法是通过对混凝土试样施加单向压力，测量混凝土的应力和应变关系，从而得到混凝土的变形性能。
2. 固定端挠度试验法：该方法是将混凝土试样固定在两个端点上，然后在中间施加力，测量试样的挠度，从而得到混凝土的变形性能。
3. 自由端振动试验法：该方法是将混凝土试样自由悬挂，然后施加一个外力，使其振动，通过测量振动的频率和振幅，从而得到混凝土的变形性能。
四、混凝土变形性能的影响因素1. 混凝土配合比：混凝土配合比是指水泥、砂、石子和水的比例，不同的配合比会对混凝土的强度和变形性能产生影响。
2. 混凝土强度等级：混凝土强度等级是指混凝土的强度指标，强度等级越高，混凝土的变形性能越好。
3. 外界环境条件：外界环境条件包括温度、湿度、风力等，不同的环境条件会影响混凝土的变形性能。
4. 混凝土龄期：混凝土的龄期是指混凝土浇筑后经过一定时间后的状态，龄期越长，混凝土的变形性能越好。
五、混凝土变形性能的标准要求1. 混凝土弹性模量：混凝土弹性模量是指混凝土在弹性变形阶段的变形性能，应符合GB/T 50081-2002《混凝土结构设计规范》中规定的标准要求。
2. 混凝土抗裂性能：混凝土抗裂性能是指混凝土在受到一定拉力时的变形性能，应符合GB/T 50081-2002《混凝土结构设计规范》中规定的标准要求。
混凝土的长期变形性能测试原理
混凝土的长期变形性能测试原理一、前言混凝土是建筑工程中常用的材料之一，其性能对工程质量和安全至关重要。
混凝土在长期使用过程中，会发生一定的变形，这种变形对工程的影响也是不可忽视的。
因此，混凝土的长期变形性能测试是必要的。
二、混凝土长期变形性能混凝土的长期变形性能是指混凝土在长期使用过程中，由于内部应力的作用，所发生的变形。
它包括蠕变变形、徐变变形、干缩变形等。
其中，蠕变变形是混凝土长期变形中最主要的形式。
1. 蠕变变形蠕变变形是指混凝土在长时间内受到恒定载荷作用下，由于内部应力的逐渐释放，而发生的缓慢变形。
它是混凝土长期变形中最主要的形式。
2. 徐变变形徐变变形是指混凝土在长时间内受到渐变载荷作用下，由于内部应力的逐渐释放，而发生的缓慢变形。
与蠕变变形相比，徐变变形的变形速度较慢。
3. 干缩变形干缩变形是指混凝土内部水分的流失，导致混凝土发生收缩变形。
干缩变形通常发生在混凝土初期阶段，但在长期使用过程中，干缩变形也可能会发生。
三、混凝土长期变形性能测试方法为了评估混凝土的长期变形性能，通常采用以下测试方法：1. 蠕变试验蠕变试验是评估混凝土蠕变变形的主要方法。
该方法通常采用恒定载荷法进行。
在试验中，混凝土试件会受到一定的恒定载荷，持续一段时间后，测量其变形量。
通过分析试验数据，可以得出混凝土的蠕变特性。
2. 徐变试验徐变试验是评估混凝土徐变变形的主要方法。
该方法通常采用渐变载荷法进行。
在试验中，混凝土试件会受到逐渐增加的载荷，持续一段时间后，测量其变形量。
通过分析试验数据，可以得出混凝土的徐变特性。
3. 干缩试验干缩试验是评估混凝土干缩变形的主要方法。
该方法通常采用测量试件长度的方法进行。
在试验中，混凝土试件会受到一定的干燥条件，持续一段时间后，测量其长度变化。
通过分析试验数据，可以得出混凝土的干缩特性。
四、混凝土长期变形性能测试原理1. 蠕变试验原理蠕变试验是通过施加恒定载荷，观察混凝土在恒定载荷下的变形情况，以评估混凝土的蠕变特性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
6.5 混凝土的变形性能
混凝土的变形包括非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。
非荷载下的变形，分为混凝土的化学收缩、干湿变形及温度变形；荷载作用下的变形，分为短期荷载作用下的变形及长期荷载作用下的变形——徐变。
一、非荷载作用下的变形
（一）化学收缩（自生体积变形）
在混凝土硬化过程中，由于水泥水化物的固体体积，比反应前物质的总体积小，从而引起混凝土的收缩，称为化学收缩。
特点：不能恢复，收缩值较小，对混凝土结构没有破坏作用，但在混凝土内部可能产生微细裂缝而影响承载状态和耐久性。
（二）干湿变形（物理收缩）
干湿变形是指由于混凝土周围环境湿度的变化，会引起混凝土的干湿变形，表现为干缩湿胀。
1.产生原因
混凝土在干燥过程中，由于毛细孔水的蒸发，使毛细孔中形成负压，随着空气湿度的降低，负压逐渐增大，产生收缩力，导致混凝土收缩。
同时，水泥凝胶体颗粒的吸附水也发生部分蒸发，凝胶体因失水而产生紧缩。
当混凝土在水中硬化时，体积产生轻微膨胀，这是由于凝胶体中胶体粒子的吸附水膜增厚，胶体粒子间的距离增大所致。
2.危害性
混凝土的干湿变形量很小，一般无破坏作用。
但干缩变形对混凝土危害较大，干缩能使砼表面产生较大的拉应力而导致开裂，降低混凝土的抗渗、抗冻、抗侵蚀等耐久性能。
3.影响因素
（1）水泥的用量、细度及品种
水灰比不变：水泥用量愈多，砼干缩率越大；水泥颗粒愈细，砼干缩率越大。
（2）水灰比的影响
水泥用量不变：水灰比越大，干缩率越大。
（3）施工质量的影响
延长养护时间能推迟干缩变形的发生和发展，但影响甚微；采用湿热法处理养护砼，可有效减小砼的干缩率。
（4）骨料的影响
骨料含量多的混凝土，干缩率较小。
（三）温度变形
温度变形是指混凝土随着温度的变化而产生热胀冷缩变形。
混凝土的温度变形系数α 为（1～1.5）×10-5/ ℃ ，即温度每升高1℃，每1m胀缩0.01～0.015mm。
温度变形对大体积混凝土、纵长的砼结构、大面积砼工程极为不利，易使这些混凝土造成温度裂缝。
可采取的措施为：采用低热水泥，减少水泥用量，掺加缓凝剂，采用人工降温，设温度伸缩缝，以及在结构内配置温度钢筋等，以减少因温度变形而引起的混凝土质量问题。
二、荷载作用下的变形
（一）混凝土在短期作用下的变形
混凝土是一种由水泥石、砂、石、游离水、气泡等组成的不匀质的多组分三相复合材料，为弹塑性体。
受力时既产生弹性变形，又产生塑性变形，其应力应变关系呈曲线，如图。
卸荷后能恢复的应变ε弹是由混凝土的弹性应变引起的，称为弹性应变；剩余的不能恢复的应变ε塑，则是由混凝土的塑性应变引起的，称为塑性应变。
混凝土的弹性模量：在应力－应变曲线上任一点的应力σ与其应变ε的比值，称为混凝土在该应力下的变形模量。
影响混凝土弹性模量的主要因素有混凝土的强度、骨料的含量及其弹性模量以及养护条件等。
图6.5.1 混凝土在压力作用下的应力－应变曲线
（二）砼在长期荷载作用下的变形——徐变（Creep）
混凝土在持续荷载作用下，除产生瞬间的弹性变形和塑性变形外，还会产生随时间增长的变形，称为徐变。
如图6.5.2。
图6.5.2 徐变变形与徐变恢复
1.徐变特点：
在加荷瞬间产生瞬时变形，随着时间的延长，又产生徐变变形。
荷载初期，徐变变形增长较快，以后逐渐变慢并温度下来。
卸荷后，一部分变形瞬时恢复，其值小于在加荷瞬间产生的瞬时变形。
在卸荷后的一段时间内变形还会继续恢复，称为徐变恢复。
最后残存的不能恢复的变形，称为残余变形。
2.徐变对结构物的影响
有利影响：可消除钢筋混凝土内的应力集中，使应力重新分配，从而使混凝土构件中局部应力得到缓和。
对大体积混凝土则能消除一部分由于温度变形所产生的破坏应力。
不利影响：使钢筋的预加应力受到损失（预应力减小），使构件强度减小。
3.影响徐变因素
混凝土的徐变是由于在长期荷载作用下，水泥石中的凝胶体产生粘性流动，向毛细孔内迁移所致。
影响混凝土徐变的因素有水灰比、水泥用量、骨料种类、应力等。
砼内毛细孔数量越多，徐变越大；加荷龄期越长，徐变越小；水泥用量和水灰比越小，徐变越小；所用骨料弹性模量越大，徐变越小；所受应力越大，徐变越大。