混凝土徐变及收缩
浅析混凝土收缩徐变的影响因素

路 普 遍存 在 着严 重 的病 害 。
1 沉 陷 沉陷是公路施 r 完成后 ,随着时间的延长与荷载
的 作用 ,路 基 在 垂直 方 向上 常会 产 生 较 大 的变 形 。沉
陷 从 反 映 在路 面 卜的结 果 分 为不 均 匀 下 沉 、局 部 沉
()室 外 环境 对 混凝 土 收缩 具 有 较 大影 响 ,主要 2
比 :当设 定拱 桥 周 边环 境 相 对 湿度 为 7 %时 ,则该 拱 0
3 徐 变
31 配筋 对徐 变 的影 响 .
金 属 的蠕 变 只 与 当前 应 力 相 关 ,与 历 史 应 力 无 关 ,而 混凝 土徐 变 则 与历 史应 力 密不 可 分 。 由于 钢筋
桥跨 中最 大 变形 量 为 2 8r,其 中收缩 导 致 的 变形 为 .e 8 a 0 3m,徐 变 导致 的变 形 为 1 lm;当相 对 湿 度 设 定 .e 2 .e 5
病 害 类 型 ,且 主要 出 现 在 县 乡道 X 1 、X 1 和 省 道 4 1 53
视 、全球 及青 藏 高原 气 温升 高 ;压 密 沉 降是 在 筑路 的 过 程 中 , 由于 对路 基 填 土 密 实 度 和 含 水 量控 制 不 好 ,
路基 自身 的压密变形使路面产生显著沉降。在多年冻 土地区 ,尤其是富含冰的冻土地区,由于路基的修筑
系数 为08 6 。 .6 1 32 环 境湿 度对 收缩 、徐 变的 影 响 .
选择 早 晨或 傍 晚 1光 直射 不太 强 烈 时 ,以避 免读 数 波 3
动太大 ,影响测量精度。
图2 所示为4 3m m× 0 简支梁计算模型 , 挠度变形最 大处为每一跨跨中位置。只考虑环境湿度改变导致的 收缩 、徐变对梁体挠度 的影响 ,对其计算结果进行对
徐变和收缩变形 05

1.054/1.541 混凝土结构力学与设计 (3-0-9)内容提要5 徐变和收缩变形混凝土的徐变{ 持续应力作用下的混凝土,其应变随时间逐渐增长。
最终的徐变应变可能是初始弹性应变的好几倍。
{ 徐变是指材料在持续应力作用下将继续经历相当长时间的变形。
{ 松弛是指在恒定应变下的应力损失。
{ 混凝土中,徐变变形一般比弹性变形大,因此,徐变是影响变形性能的重要因素。
{ 在恒定轴压应力下的混凝土试验表明在工作应力范围内 - 如应力不超过 0.5c f ′ - 徐变应变与应力成正比,σ与cr ε符合线性关系。
高应力下微裂缝对徐变的影响。
混凝土徐变的机理{ 包括两种现象:1.混凝土在密闭条件下(以确保水分不外溢)发生的与时间相关的变形。
Æ 基本徐变 受恒定载荷卸掉载荷(未加载) (弹性恢复变形)徐变回复徐变弹性变形=εinst永久或残余变形时间2.若允许与外界的湿气交换发生的材料徐变。
Æ 干徐变{ 基本徐变仅受材料特性的影响,而干徐变和收缩还取决于环境和试件的尺寸。
{ 实际情况可能是两种现象的组合,有时,一种会成为主导因素。
{ 徐变变形图包含三个区域:1.主徐变 Æ 变形的初始增长 2.二阶徐变 Æ 相对稳定的变形区 3.三阶徐变 Æ 导致徐变徐变度{csp εεσ=,0.5c f σ′< 其中,c ε=时间的函数Æ 应力水平高于0.8c f ′,徐变会导致破坏{ c f ′与sp ε的关系:c f ′(磅/英寸2)sp ε(10-6每磅/英寸2)最终应变(10-6每磅/英寸2)3000 1.0 3.1 4000 0.80 2.9 6000 0.55 2.4 8000 0.402.0徐变系数{ ct instC εε=其中,inst ε=瞬时(初始)徐变。
影响徐变的因素{ 内在因素(组份)骨料(浓度+刚度) ↗B 徐变↘ 水灰比 ↗B 徐变↗ 骨料渗透性 ↗B 徐变↗ 骨料徐变 ↗B 徐变↗骨料刚度 ↗B 徐变↘ 骨料等级和级配 水泥{ 外在因素(环境、时间历程)尺寸 形状横截面 ↗B 徐变↘ 环境因素(周围湿度、温度)应力大小 ↗B 徐变↗ 时间(加载龄期)Æ 加载历程对总变形(应变)很重要 Æ 加载龄期 ↗B 徐变↘徐变的数学模型{ 应变分解混凝土总应变可分解为:00()()()E C E C S T E σεεεεεεεεεεεε′′=+=++=+++=+其中,σε=应力产生的应变,E ε=可恢复的应变, C ε=徐变应变,0ε=应力无关的非弹性应变, S ε=收缩应变, T ε=热膨胀,ε′′=非弹性应变。
混凝土收缩和徐变对高层建筑结构影响

城市工程109产 城混凝土收缩和徐变对高层建筑结构影响杨姁君中铁第五勘察设计院集团有限公司乌鲁木齐分院,新疆乌鲁木齐830000摘要:高层建筑结构的混凝土收缩、徐变及其对结构性能影响的控制和预计比较复杂,所以对高层建筑结构施工期间的混凝土收缩、徐变进行分析就显得非常关键。
现阶段主要是考虑施工阶段混凝土收缩、徐变对建筑结构的影响。
本文从施工阶段到使用20年后的高层建筑结构核心筒与框架的受力变化和竖向变形情况进行分析,探讨了混凝土收缩、徐变对高层建筑结构的影响。
关键词:混凝土;收缩;徐变;高层建筑;结构工程设计人员现阶段越来越关注混凝土收缩、徐变对工程结构的影响。
混凝土的收缩、徐变作为其基本特征,整个过程是漫长的,收缩变形在第一年基本上能达到极限收缩变形的70%-80%;徐变变形在前3-5年基本上能达到极限变形的50%-60%,变形过程在之后依然会持续超过20年。
长时间的竖向收缩变形和徐变变形会形成一定的累积效应,不仅会严重影响结构整体的内力分布情况,而且还会导致结构整体出现变形。
1 混凝土收缩的机理研究混凝土收缩属于物理化学现象之一,主要是因为混凝土内部水泥凝胶中的游离水发生蒸发,进而引起混凝土的自身体积缩小。
混凝土收缩与时间密切相关,与所受荷载无直接关系。
受碳化因素的影响,混凝土收缩的发展比较缓慢,而且持续时间较长,速度与时间两者之间表现为负相关。
按照具体的收缩机理可以将混凝土收缩分为碳化收缩、干燥收缩、自生收缩、塑性收缩。
碳化收缩具体是指当处于潮湿环境时,空气中的二氧化碳与混凝土中的水化物出现化学反应,增加混凝土质量,导致其体积收缩。
在二氧化碳浓度逐渐增高的过程中,碳化收缩速率会相应加快,除此之外,混凝土水灰比、含水量、结构形状、环境相对湿度均会对碳化收缩造成影响。
干燥收缩具体是指当处于干燥状态时,混凝土体积出现变化。
干燥过程中,结构内部的自由水逐渐损失,但是体积并未出现收缩,主要是因为吸附水消失所导致的。
浅谈高性能混凝土配合比及收缩徐变效应

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。
混凝土龄期、收缩、徐变的研究进展及工程应用

3.工程应用
②在静定结构阶段,如在合龙前的悬臂施工阶段,徐变、 收缩只产生变形增量而不产生内力增量,即徐变次内 力为零。 ③在体系转化后,计算第 i 个时间间隔。并可求出已成 结构全部单元在第 i 个时间间隔内,由收缩、徐变产 生的节点力增量与节点位移增量。将上述增量分别加 到该时间间隔开始时有关的节点力与节点位移上,即 可得出该时间间隔终了时各单元的节点力和节点位移 的状态。
徐变函数 徐变系数 抗压强度的参数 加载龄期的参数 相对湿度的参数
CEB-FIP(1990)模型
CEB-FIP(1990)模型
ACI模型
ACI模型
收缩应变表达式为:
式中
( sh )max 为应变终值。
CEB-FIP(1990)模型&ACI模型
包括这两个模型以及其他研究提出的模型,基 本上都是建立在实验室试验数据基础上的经验 公式,由于实验室特定条件的局限或研究者侧 重点的不同,不同模型所考虑的影响因素也不 尽相同,以这些结果作为依据确定的混凝土收 缩徐变模型能否直接应用于实际工程结构的分 析,须进一步审视。
衡阳东阳渡湘江大桥(主跨150m的预应力混凝土连续梁桥) 祁阳白水湘江大桥(主跨120m的预应力混凝土连续刚构桥)
3.工程应用
测试内容包括桥址环境温度场、混凝土箱梁温度、各 控制截面应变变化和挠度变化。 施工过程中,对主要工况下的应变变化进行了测试, 成桥后对桥梁进行了为期3年的跟踪观测,测试时长 接近1500天。
改变混凝土半熟龄期的途径
改变水泥矿物成分与水泥细度
硅酸三钙的水化速率快,水化热和强度发展都较快,适用于半熟 龄期小的要求;水泥细度越细,水化反应进行得越快。
采用混合材料与外加剂
混凝土收缩徐变预测模型综述

建筑工程jian zhu gong cheng98混凝土收缩徐变预测模型综述◎陈一新 白艾伶摘要: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。
此文根据国内外对混凝土收缩徐变的研究,介绍了收缩徐变的相关概念,论述了混凝土收缩徐变的影响因素,混凝土收缩徐变的相关研究领域及发展前景。
并指出各种计算模式和分析方法的适用性与可行性,对实际工程中徐变的计算提供了一定的参考。
结合国内外研究资料指出徐变研究中尚需解决的问题,为进一步研究提供了新思路。
关键词:混凝土;收缩;徐变;预测模型收缩徐变是混凝土其材料固有的时变特性,伴随着时间的推移,对混凝土的耐久性和长期变形性能的影响也会愈加明显[1-3]。
如今,变形和裂缝是大跨度桥的常见问题,收缩徐变是混凝土产生上述问题的主要原因之一。
混凝土的收缩徐变机理十分复杂,其影响因素繁多,在做研究工作时不可能同时考虑到所有的条件,通常只能考虑到某些方面,因此建立确定性解析数学模型来描述混凝土收缩徐变特性的方法具有一定局限性。
一、收缩徐变的相关概念(一)收缩的相关概念混凝土收缩指的是混凝土在凝固过程的早期或者在其硬化的过程中体积出现缩小的。
混凝土收缩主要包括:塑性收缩、温度收缩、碳化收缩和干燥收缩。
引起各种收缩的原因和机理为:(1)塑性收缩(凝缩)指的是混凝土凝结末期的水化反应激烈,逐渐形成分子链,因而出现的体积明显减缩现象。
(2)温度收缩指的是混凝土在温度下降过程中而导致的收缩变形,称作冷缩。
(3)碳化收缩指的是混凝土中存在的水泥水化物与CO 2发生了相应的化学反应出现的结果。
(4)干燥收缩指的是混凝土在干燥时,混凝土中的水分发生变化而引起。
(二)徐变的相关概念混凝土徐变是混凝土在应力保持不变的情况下,混凝土的应变随时间增长的现象,影响徐变的因素大致可分为:相对空气湿度、混凝土龄期、构件厚度、尺寸效应、水灰比、环境温度、混凝土的集料以及强度等级等。
混凝土的徐变和收缩读书报告2

混凝土的徐变和收缩——钢筋混凝土非线性分析读书报告之一混凝土的徐变和收缩一. 混凝土的徐变1.概述长期荷载作用下,混凝土的应力保持不变,他的应变随着时间的增长而增大的现象叫做混凝土的徐变。
徐变有两部分组成:(1)基本徐变或称真实徐变,即在湿度平衡条件下产生的徐变值。
这是密封试件在荷载下实测的徐变值,主要和常值应力大小和时间有关。
(2)干缩徐变,这是受力试件和周围环境中湿度交换的结果,随时间而引起的变形。
干缩徐变区别于收缩,主要是收缩是混凝土在不受力情况下引起的体积变形。
混凝土在应力作用的当时(混凝土龄期为τ天)产生瞬时弹性应变εel ,随荷载作用时间(t )的延续,徐变变形εcr 不断增长,经过一段时间后卸载,即时产生的弹性恢复变形εel ′<εel ,以后继续有徐变恢复又称弹性后效(迟后弹性变形)εel′′,但仍有残留的永久变形,称流动变形εcr ′。
如下图。
2.徐变应变值表达式 sd sb s εεε+=sh sb s εεεQ +=式中,εs =徐变总应变,εsb =基本徐变应变,εsd =干缩徐变应变,εsh =同一时期内的收缩应变,Q =系数,为常数值。
一般把未密封试件荷载所得随时间而增加的应变值,减去未受荷试件的相应的收缩应变值,即徐变应变。
时间(t ) 受荷混凝土时间-变形曲线3.混凝土徐变产生的原因(1)混凝土结硬以后,骨料之间的水泥浆的一部分变为完全弹性的结晶体,其他为填充在晶体间的凝胶体而具有黏性流动的性质。
水泥石在承受荷载的瞬间,结晶体和凝胶体共同受力。
然后,随着时间的推移,凝胶体由于粘性流动而逐渐卸载,此时晶体承受过多的外力,并产生弹性变形,从而使水泥石变形(混凝土徐变)增加,即由水泥凝胶体和水泥结晶体之间产生应力重分布所致。
(2)混凝土内部的微裂缝在荷载长期作用下不断增加,从而导致应变的增加。
在应力不大时,徐变以第一种原因为主;应力较大时,以第二种原因为主。
4.混凝土的徐变与混凝土应力大小的关系应力越大,徐变越大,随着混凝土应力的增加,混凝土的徐变将发生不同的情况。
当前国内外有关混凝土弹性模量、收缩、徐变计算几种常用的数学表达式

当前国内外有关混凝土弹性模量、收缩、徐变计算几种常用的数学表达式弹性模量的计算是混凝土工程中最重要的物理性能参数之一,其影响着混凝土结构的稳定性、强度和变形能力。
当前国内外普遍使用的有几种数学表达式来计算混凝土弹性模量。
其一是布塞模型,即混凝土弹性模量与混凝土密度、抗折强度有关,它由下面公式表达:E=0.6k-0.1Rρ2 。
其二是卡特模型,它基于混凝土工程实践发展出来的,公式为:E=1.2k-2.13R ρ-1.46 。
这两种模式在某种程度上都取得了成功,通常能够准确地确定混凝土的弹性模量。
在混凝土工程中,收缩和徐变对混凝土结构的抗应力性能影响很大。
国内外普遍使用的收缩计算公式为:ε1=α1(-T1+T2) 。
其中,T1,T2为样品油膨胀仪测得的初始温度和最终温度,α1为样品的塑性收缩系数,温度单位换算为℃或K。
此外,国外专家研究发现,高温时,混凝土的室温收缩主要受温度、水灰比、水分含量三个因素影响,其计算公式为:ε2=α2(1-α3 X-e) 。
其中,X为水灰比,e为水分含量,α2和α3为收缩因子,均取自混凝土配比表。
徐变是混凝土工程中最常见的应变形式之一,它可能出现在本构曲线的不同点。
根据混凝土工程中徐变的对象和类型,徐变公式分两种,即单轴拉伸时的徐变公式和多点徐变公式。
此外,多点徐变公式在相对湿度和环境温度等参数的变化方面更灵活一些:ε3=α4 X-e 。
其中,X为水灰比,e为水分含量,α4为徐变因子。
以上就是当前国内外混凝土弹性模量、收缩、徐变计算常用的几种数学表达式,它们反映了混凝土工程不同种类、不同状态下的性能评价情况,有助于解决混凝土工程实际应用中的技术难题,提高混凝土设计质量。
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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。