建筑材料第3版：混凝土变形

混凝土在凝结硬化过程中，受各种因素作用，会产生各种变形。混凝土的变形直接影响混凝土的强度及耐久性，特别是对裂缝的产生有直接的影响。硬化后混凝土的变形主要包含非荷载作用下的化学变形、干湿变形、温度变形以及荷载作用下的弹-塑性变形和徐变。

1.非荷载作用变形

（1）化学收缩。混凝土在硬化过程中，由于水泥水化产物平均密度比反应前物质的平均密度大些，因而使混凝土产生收缩，称化学收缩。其特点是收缩量随混凝土龄期的延长而增加，在40 d左右趋于稳定，化学收缩是不可恢复的，一般对结构没什么影响。

（2）干湿变形。这种变形主要表现为干缩湿胀。混凝土在干燥空气中硬化时，随着水分逐渐蒸发，体积逐渐发生收缩；若在水中或潮湿环境中养护时，混凝土干缩将随之减少或产生微膨胀。干缩的主要危害是引起混凝土表面开裂，使混凝土的耐久性受损。干缩主要与水胶比，水泥用量或砂、石用量，骨料的质量（杂质多少、级配好坏等）和规格（大小或粗细），养护温度和湿度，特别是与养护初期的湿度等有关。另外，与水泥品种、强度等级、细度等也有一定的关系。因此，可通过调整骨料级配、增大粗骨料的粒径或减少水泥浆用量、适当选择水泥品种以及采用振动捣实、早期养护等措施来降低混凝土干缩值。

（3）温度变形。混凝土具有热胀冷缩的性能。混凝土的温度膨胀系数为（1～1.5）×10－5/℃，即温度每升降1 ℃，每米胀缩1～1.5 mm。温度变形包括两个方面：一方面是混凝土在正常使用情况下的温度变形；另一方面是混凝土在成型和凝结硬化阶段由于水化热引起的温度变形。温度变形对于大体积混凝土工程、纵向很长的混凝土结构及大面积混凝土工程极为不利，容易引起混凝土温度裂缝。为避免这种危害，对于上述混凝土工程，应尽量降低其内部热量，如选用低热水泥、减少水泥用量、掺加缓凝剂及采用人工降温等。对纵向或面积大的混凝土结构，应设置伸缩缝。

2.荷载作用变形(www.xing528.com)

（1）弹-塑性变形与弹性模量。混凝土是一种弹-塑性体，在持续荷载作用下，既产生弹性变形，也产生塑性变形，即应力与应变为曲线关系，而非直线关系，但在应力较小时近似为直线关系，如图5-9所示。

图5-9　混凝土应力-应变曲线

混凝土在弹性变形阶段，其应力和应变成正比关系，其比例系数称为弹性模量。计算钢筋混凝土结构的变形、裂缝开展及大体积混凝土的温度应力时，均需用到混凝土的弹性模量。混凝土强度越高、骨料含量越多且弹性模量越大，则混凝土的弹性模量越高；混凝土的水胶比较小、养护得较好、龄期较长，则混凝土的弹性模量较大。

（2）徐变。混凝土在长期恒定荷载作用下，沿受力方向随时间而增加的塑性变形称为徐变。徐变初期增长较快，以后逐渐变慢，2～3年后，徐变才趋于稳定。产生徐变的原因一般被认为是由于水泥石中凝胶体在长期荷载作用下产生黏性流动，使凝胶孔中的水向毛细孔迁移的结果。混凝土的徐变与许多因素有关，混凝土水胶比大，龄期短，徐变大；荷载应力大，徐变大；混凝土水泥用量多时，徐变大；混凝土弹性模量小，徐变大。徐变对结构物的影响既有利又有弊，有利的是它可以减弱钢筋混凝土内的应力集中，使应力重新分布，并能减小大体积混凝土的温度应力；不利的是，它会使预应力钢筋混凝土的预加应力受到损失。