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1、混凝土结构设计原理课程学习报告组编号：第1组组长：李钦 组员：李岩 白延昌 于建通 张薇薇学习时间：2016年 9月 18日学习任务：混凝土徐变与收缩的区别组员分工：李钦：负责学习报告的综合整理和总结徐变收缩区别，组织研究混凝土收缩徐变的综合问题; 李岩：负责混凝土徐变的知识总结；白延昌：负责混凝土徐变的问题分析与归纳；于建通：负责混凝土收缩的知识总结；张薇薇：负责混凝土收缩的问题分析与归纳。问题分析：1. 什么是徐变和收缩2. 徐变对工程的影响有哪些？3. 徐变和收缩的影响因素是什么？4. 徐变的作用分析机理以及收缩的破坏机理是什么情况？5. 徐变和收缩的防范的详细措施有什么？6. 混凝土收
2、缩的案例分析。7. 混凝土收缩与徐变的对比和区别。知识总结： 第一部分、徐变1. 什么是徐变当荷载作用在混凝土构件上，试件首先发生瞬时弹性变形，随后，随时间缓慢地进一步增加变形, 这种缓慢增加的变形称为混凝土的徐变变形。2徐变的影响因素尽管影响混凝土徐变的因素较为复杂，但通过大量的工程实践，对其也有了一定的了解，现归纳如 下：(1) 混凝土的弹性模量越高，徐变就越小，振捣 越密实，徐变量就越小；(2) 混凝土水灰比越大，水分迁移就越容易，徐变量也就越大；(3) 混凝土应力水平越高，徐变发展速率就越快;应力历史越长，其徐变量就越大；(4) 温度对徐变的影响尤为明显，特别是大体积混凝土结构。温度升
3、高加速了水化反应，而降低了徐 变的发展趋势;与此同时，温度的升高导致混凝土内部分子活动速率加快，从而加速了混凝土的徐变过 程。3徐变的作用分析机理混凝土徐变在加载初期发展速度最快,之后逐渐减慢，其延续时间一般为数年以上,个别甚至达到 几十年。后期徐变发展逐渐减小,趋于稳定状态。一般情况下，混凝土在加载30天后可完成40%的徐 变，三个月达到50%, 一至两年之后完成80%,五年左右基本完成徐变过程； 在施工过程中存在加载和卸载交替的时刻。当卸载时，一部分徐变能立即恢复，而另一部分要经过很长 时间才能恢复，甚至不能恢复，恢复变形大于加载时急变变形，故混凝土徐变中存在一部分可以恢复的 徐变变形；这
4、是进行混凝土徐变分析计算的重要依据。混凝土徐变与应力大小之间存在密切关系:当混凝土 压应力不超过其抗压强度的一半，拉应力不超过抗拉强度的0.8倍时，其徐变量与应力基本保持线性 关系，而当应力大于抗压强度一半时，徐变变形与应力不成正比，徐变增长速度大于应力增长速度，即 两者成非线性关系。在高应力状态下,混凝土徐变变形会急剧增加，状态极其不稳定，故可能造成混凝 土的破坏。利用上面中混凝土徐变这一特性可以用线性徐变理论对其进行徐变分析这大大简化了徐 变分析的方法，也是如今较为常用的混凝土徐变分析手段。作用图：1）勺瞬时应变 徐变应变3甩 瞬吋恢复应变比弓略小）碣卸裁后弹性后数引屯残余应变4.徐变的防
5、范的详细措施诚然，徐变对混凝土有着有利的一面，但是对于混凝土总的而言还是应当减少徐变，下面介绍几种方 法：1、水泥品种和混凝土强度都对混凝土徐变有影响，特别是强度。徐变与强度成反比。即强度越高， 徐变越小，徐变随强度的增加而减小。因此选用高强度水泥可以有效预防混凝土的徐变现象。2、水泥细度影响混凝土的早期强度，因此也影响徐变。水泥越细石膏需用量就越大，重磨水泥时若 是不再掺入石膏就会产生反常的缓凝现象，而这种缓凝水泥表现出大的收缩与徐变，因此为了预 防混凝土的徐变现象可以采用细度较大一些的水泥。3、混凝土徐变随骨料的增加而减小，反应了骨料对水泥浆体徐变的约束作用。一般骨料孔隙率大， 其弹性模量
6、就低，而弹性模量对混凝土徐变有一定影响。孔隙率越大的骨料吸水性也就越大，而 骨料是吸水性与混凝土的徐变是一致的，因此，为了预防混凝土的徐变现象要适当的增加孔隙率 小的骨料的含量。4、混凝土水灰比是影响混凝土徐变的主要因素，水灰比大的混凝土，水泥颗粒间距大，孔隙多，毛 细管孔径大，质松强度低，徐变就大。混凝土的徐变随水灰比的增大而增加，要预防混凝土的徐 变现象，就要适当降低混凝土的水灰比。5、减水剂一般具有分散水泥颗粒和调节凝结时间的作用。使用减水剂可以改善混凝土的和易性，节 约水泥，或降低水灰比以提高强度。从而减缓混凝土的徐变现象。6、引气剂对混凝土的徐变现象影响是很严重的，掺引气剂会使混凝土
7、的徐变增大，所以要减少引气 剂的使用。7、粉煤灰对混凝土徐变的影响较大，不过要分清是早龄期加荷还是晚龄期加荷。一般来说，粉煤灰 混凝土的早期强度比不掺的低，故早龄期加荷的徐变偏大。而其后期强度比不掺的高，故晚龄期 加荷的徐变偏小。徐变随粉煤灰掺量的增加而减小，掺入适量的粉煤灰可以预防混凝土的徐变现 象。8、相对湿度是影响混凝土徐变的一个重大因素，对于某一给定的混凝土来说，相对湿度越低，徐变 就越大。提高周围环境的相对湿度可以有效降低混凝土的徐变。9、温度对混凝土徐变也有很大影响，一般来说，温度升高，使混凝土的黏性降低，其弹性模量降低， 从而使其强度降低，从而增加混凝土的徐变。要尽量降低夏季混凝
8、土周围环境的温度，如增大绿 化面积等。10、构件的尺寸越小，徐变就越大。构件的尺寸越小，混凝土中水分蒸发快，产生附加的干缩徐变。 而且尺寸小的构件不能容纳较大粒径的骨料，单位体积内灰浆率增加，故徐变大。所以，选用大 尺寸构件可以降低混凝土的徐变。11、混凝土构件形状可以用其体积和比表面积来表示，混凝土的徐变随构件体积和比表面积的增加而 减小，如，相同体积和比表面积下，棱柱体产生的徐变要比圆柱体小，所以增加构件的比表面积 可以减小混凝土的徐变。12、浸泡的介质不同，对混凝土徐变的影响也是不同的，介质分子直径可以影响混凝土的徐变，要减 少使用碳氢化合物。第二部分、收缩1. 什么是收缩收缩一一在无荷
9、载情况下，混凝土构件随时间缓慢变形，这种变形称为混凝土的收缩变形。2. 收缩破坏机理(a) 自发收缩。这是在没有水分转移下的收缩，其原因是水泥水化物的体积小于参与水化反应 的水泥和体积，因此是一种水化反应所产生的固有收缩。这种收缩的量值较小(b) 干燥收缩。这是混凝土内部吸附水的消失而产生的收缩。也是混凝土收缩应变的主要部分(c) 碳化收缩。这是由混凝土中的水泥水化物与空气中的二氧化碳发生化学反应而产生。碳化 收缩是不久以前才发现的现象3. 收缩的影响因素 用水量影响收缩混凝土在水中永远呈微膨胀变形,在空气中永远呈收缩变形； 水灰比越大，收缩越大；泌水量大,表面含水量高，表面早期收缩大； 混凝
10、土含水量越高,表现为水泥浆量越大，坍落度大，收缩越大； 尽早回填土，尽早封闭和装修可减少收缩.水泥影响收缩水泥活性越高，颗粒越细，比表面积越大，收缩越大；矿渣水泥收缩比普通水泥收缩大,粉煤灰水泥及矶土水泥收缩较小；快硬水泥收缩较大，矿渣水泥及粉煤灰水泥的水化热比普通水泥低，故应根据构件厚度决定水泥品种. 水泥用量较少且采用中低强度等级配制的混凝土收缩完成时间约为一年,用量较多且较细的水泥配制 混凝土约为二三年集料等因素影响收缩砂岩作骨料收缩大幅度增加；粗细骨料中含泥量越大收缩越大； 骨料粒径越小，砂率越高，收缩越大； 配筋率越大，收缩越小,但配筋率过大则会增加混凝土的拉应力； 外加剂及掺合料选
11、择不当，严重增加收缩；环境及养护影响环境湿度越大，收缩越小;越干燥收缩越大.风速越大，收缩越大，注意高空现浇混凝土； 早期养护时间越长，收缩越小;早期不注意养护，收缩加大； 环境及混凝土温度越高，收缩越大；混凝土暴露面越大，收缩越大，停工暴露时间长收缩增大4. 收缩防止措施混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝，宽度较细，纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律， 因而混凝土收缩的防治措施有以下几点：减小混凝土的收缩值选择材料时，宜选用铝酸三钙含量较低，细度不宜过细，矿渣含量不宜过多的水泥，砂不宜用特细砂，在确定配合比时应采用低水灰比，低水泥用量和低水量。施工中加强振捣，提高密实度，加强养护，延迟
12、收缩发生，以避免在早期混凝土强度较低时出现过大 的收缩而造成裂缝。采用合理的构造措施当增加混凝土构件的配筋率，钢筋与混凝土之间的粘结力，也能部分抵消混凝土收缩产生的拉应力。收缩裂缝多出现在伸缩缝间距过大及建筑体型复杂的结构，或长时间暴露的露天结构，因此设计伸缩 缝间距必须符合规范，在体型复杂的结构加强收缩变形的构造钢筋，对外露结构设置抗温差收缩变形 的技术处理。避免各种应力叠加混凝土体积较大时，要防治各种收缩应力叠加。早结构应力复杂，应力集中或应力较大的部位，特别要防止出现过大的收缩应力。掺加外加剂比如掺加适量的膨胀剂可以抵消或大部分抵消混凝土的收缩应力，而控制收缩裂缝的产生。其他的措施选用干
13、缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。严格控制水灰比，掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性，减少水泥和水的用量。浇筑混凝土之前，将基层和模 板浇水均匀湿透。及时覆盖，保持混凝土终凝前表面湿润。总而言之，混凝土收缩时一种普遍现象，只要严格把好材料关，系统控制施工工艺，严格操作程序， 混凝土的收缩裂缝时可以得到控制的。问题解决：1. 徐变对工程的影响(a) 在钢筋混凝土、预应力混凝土等配筋构件中，随时间而变化的混凝土徐变、收缩受到内部配筋 的约束将导致内力的重分布。预应力损失实际上也是预应力混凝土构件内力重分布的一种；(b) 预制的混凝土梁或钢梁与就地灌筑的混凝土板组成的结合梁，将由
14、于预制部件与现场浇筑部件 之间不同的徐变、收缩值而导致内力的重分布。同样，梁体的各组成部分具有不同的徐变、收缩特性 者亦将由于变形不同、相互制约而引起内力或应力的变化；(c) 分阶段施工的预应力混凝土超静定结构，如连续梁、刚架、斜拉桥、拱桥等，在施工过程中发 生体系转换时，从前期结构继承下来的应力状态所产生的徐变受到后期结构的约束，从而导致结构内 力与支点反力的重分布；(d) 外加强迫变形如支座沉降或支座标高调整所产生的约束内力，也将在混凝土徐变的过程中发生 变化，部分约束内力将逐渐释放；(e) 此外，徐变对细长混凝土压杆会产生的附加挠度对混凝土徐变也会产生负面作用。2. 混凝土收缩影响-案例
15、分析天津滨海新区某六层砖混结构住宅楼群，建筑面积均为3000平米左右，屋顶为坡屋顶，各建筑 砌筑砂浆12层均采用M7.5混合砂浆砌筑，3层以上均采用M5混合砂浆砌筑，砌筑砖均为MU10粘 土红砖。各建筑楼板、楼梯、圈梁及构造柱等现浇混凝土构件，混凝土设计强度等级均为C20。基础 混凝土条形基础，基础顶部设有钢筋混凝土基础圈梁。上述住宅竣工后居民入住一段时间，逐渐发现部分楼板、局部过梁、梯梁开裂，其中楼板裂缝宽 度大多在0.1mm0.3mm,长度不等，主要表现于楼板角45斜裂缝，楼板中部平行裂缝(平行于长短 边)和穿线管处裂缝。经权威部门检测，本工程实例所产生的裂缝属于非受力裂缝，即非荷载作用引 起的裂缝，裂缝虽然不影响结构安全，但影响结构的耐久性和正常使用，必须进行封闭处理。该工程位于滨海地区，年风速较大，楼板混凝土浇筑在79月间，环境气温相对较高，最高气 温达30oC35oC，浇筑后浇水养护不足3天，同时，混凝土的干缩变形是由于干燥失水，毛细管内 孔隙增大，致使毛细管表面张力增大，从而导致混凝土外观体积的缩小。养护期过后在高温和日照以 及风等作用下，楼板表面失水较快，增加了混凝土早期收缩。由于混凝土早期抗拉强度较低，楼板在 周边约束下，极易产生细微裂缝。同时，楼板浇筑后四个月内气温下降较大以及采用高标号水泥，造 成较大的降温差，从而迸一步
