混凝土收縮是指在混凝土凝結初期或硬化過程中出現的體積縮小現象。一般分為塑性收縮(又稱沉縮),化學收縮(又稱自身收縮),乾燥收縮及碳化收縮,較大的收縮會引起混凝土開裂。混凝土徐變(creep of concrete)：混凝土在荷載的長期作用下所產生的變形。
基本介紹
- 中文名：混凝土徐變收縮
- 外文名：The creep of concrete shrinkage
- 定義：體積縮小現象
- 影響：相對空氣濕度
- 概念：混凝土
- 學科：土木工程
概念,影響因素,對結構的影響,
概念
混凝土體內所含水分的變化、化學反應以及溫度降低等物理化學因素引起其本身體積縮小的現象，統稱為混凝土的收縮。它是不依賴於荷載，而與時間有關的一種變形。
當混凝土處於自由狀態時，混凝土的收縮不會導致什麼不良後果，但實際上混凝土結構由於基礎、鋼筋或相鄰部分的牽制而處於不同程度的約束狀態。混凝土的收縮因受到約束會引起拉應力，由於混凝土的抗拉強度不高，因而收縮容易引起混凝土開裂。對於承重混凝土結構，裂縫可能會影響承載能力、建築物安全以及使用壽命。混凝土的收縮往往持續很長時間，甚至在28年以後還在繼續收縮。長期收縮中有一部分是由於碳化，收縮的速度則隨時間而急劇降低。若以20年的總收縮值為標準，則在2個星期內完成20%～30%，在3個月內完成50%～60%，在1年內完成75%～85%。
混凝土的收縮主要有五種：塑性收縮(plastic shrinkage)、溫度收縮(temperature shrinkage)、碳化收縮(carbonation shrinkage)、自生收縮(autogenous shrinkage)和乾燥收縮(drying shrinkage)。引起各種收縮的原因和機理可以解釋為：
(1)塑性收縮(凝縮)是由於混凝土終凝前水化反應激烈，分子鏈逐漸形成，出現的體積減縮現象。塑性收縮都發生在混凝土拌和後約3～12h以內，因為發生時混凝土仍處在塑性狀態，因此把這種凝縮叫塑性收縮。凝縮的大小約為水泥絕對體積的1%，隨混凝土用水量、水灰比增大而增大。
(2)溫度收縮是混凝土由於溫度下降(在0℃以上)而發生的收縮變形，又叫冷縮。對於大體積混凝土，裂縫主要是由溫度變化引起的。
(3)碳化收縮是混凝土中水泥水化物與空氣中的C02(在有水分的條件下，真正的媒介是H2C03)發生化學反應的結果。碳化收縮的主要原因在於水泥水化物中的Ca(OH)2結晶體碳化成為CaCO3沉澱。碳化收縮的速度取決於混凝土的含水率、環境相對濕度和構件的尺寸，當空氣中相對濕度為100%或小至25%時，碳化收縮停止。碳化收縮相對發展得較晚，而且一般只局限於混凝土表面。
(4)乾燥收縮是混凝土乾燥時的體積改變，是由於混凝土中水分在新生成的水泥石骨架中的分布變化、移動及蒸發引起的。結構收縮計算主要是針對乾燥收縮。國內外有關文獻對混凝土的乾燥收縮機理進行了分析，認為乾燥收縮是由於混凝土內部毛細水分的擴散消失所致。
(5)自生收縮是指混凝土在密封(與外界無水分交換)條件下，因水泥水化反應而產生的自身體積變形。乾燥收縮則是混凝土暴露在空氣中時因為空隙水散失而引起的體積變形。我們一般所說的收縮是兩者之和，即全收縮。根據H．E．Davis等的研究，普通混凝土的極限自收縮應變最大僅為100×10～，因此從實用角度出發可忽視其影響(只有在大體積混凝土中考慮)，而只需考慮乾燥收縮的作用。然而高強混凝土因為水灰比小、水泥用量大，表現出的自收縮更早、更快、更明顯。有關文獻中證實高強混凝土的乾燥收縮遠小於自生收縮(大約為3：7)，而高強混凝土的自收縮在初始階段急劇增加，爾後隨時間慢慢增大，90%以上的自生收縮都發生在前28d，故其影響不可無視。因此對於乾燥條件下的高強混凝土必須同時考慮自生收縮和乾燥收縮。
影響因素
綜合國內外混凝土收縮徐變的研究報告,混凝土收縮徐變的主要影響因素有:
(1)相對空氣濕度。氣候越乾燥,混凝土收縮和徐變的效應越明顯。
(2)混凝土的齡期。混凝土在荷載開始時的齡期對徐變的影響非常之大,隨著載入齡期有限的增大,徐變變形將有顯著的降低。
(3)構件厚度的影響、尺寸效應。隨著構件尺寸的增大,混凝土收縮徐變的效應將有所降低"混凝土收縮和徐變均是構件體積與表面積之比的函式,並隨著比值的增大而降低。
(4)水灰比。一般而言,徐變隨水灰比的降低而減小。
(5)環境溫度。周圍空氣的環境溫度會影響混凝土的乾燥,從而影響混凝土的收縮和徐變。
(6)混凝土集料和強度等級。集料的彈性模量越高,徐變率越低,徐變值越小。
對結構的影響
就橋樑工程而言,混凝土收縮徐變的影響主要有:
（1）由於梁部混凝土受壓區的混凝土收縮和徐變,引起梁體撓度增大;
（2）徐變會增大偏心受壓柱的彎曲,增大初偏心，從而降低承載能力;
（4）對組合截面的構件(含不同材料組合截面,如鋼筋混凝土組合截面,或不同齡期混凝土組合截面等),徐變會使截面二的應力重
（6）在混凝土局部受力處,徐變可降低應力峰值;
（7）由於收縮內應力,容易引起構件外表面裂縫等。
