混凝土蠕變

混凝土在常應力作用下應變隨時間緩慢增長的現象。試驗發現，混凝土的蠕變變形可能達到彈性變形的1～2倍，甚至更大。因此按彈性狀態計算得到的混凝土結構的應力和變形只代表荷載開始作用的情況，為了了解結構在整個工作時期的應力和變形，必須考慮材料的蠕變性能。研究混凝土的蠕變和有關的計算理論，對於安全而經濟地設計水工混凝土結構和鋼筋混凝土結構，具有重要的意義。

基本介紹

• 中文名：混凝土蠕變
• 主要原因：凝膠體受力後具有粘滯流動的性質
• 相關因素：原料性質、養護條件和工作狀態
• 規律：線性蠕變理論

特點

普通混凝土由水泥、骨料和水三者所製成。它們混合後，其中水與水泥化合，形成“水泥石”。水泥石的組成，包括結晶體和凝膠體兩部分。凝膠體受力後具有粘滯流動的性質，是混凝土蠕變的主要原因。混凝土蠕變,除了隨單位體積內水泥用量的增加而增大外,還與原料性質、養護條件和工作狀態等有顯著關係。因此，對於重要的水利工程，需要根據實際情況進行混凝土蠕變試驗，了解材料蠕變的特點。

混凝土與其他材料的最大區別，在於它的力學性質（包括蠕變性質在內）與材料的齡期有關。當混凝土的齡期較小時，材料受力後，蠕變發展得很快，只有當它的齡期相當大時（例如一年以上），才可以近似地認為蠕變與齡期無關。因此,在建立混凝土的蠕變理論時,應該考慮材料齡期的影響。

規律

在水利工程中，一般採用線性蠕變理論來估計混凝土蠕變對結構應力和變形的影響。通常將單位應力作用下的總應變δ(t,τ)表示成：

式中E(τ)為與載入齡期τ對應的瞬時彈性模量；C (t,τ)為蠕變度，即齡期τ作用單位應力引起的時刻t的蠕變。

在中國水工混凝土結構的蠕變分析中，對瞬時彈性模量和蠕變度常採取下述簡單的表達式：

式中參數E0、β、α與C0、A、r等均由試驗決定。

為了將常應力下混凝土的蠕變規律推廣到變應力情況，主要有兩種方法──疊加法和徐變速率法。由疊加法導出的蠕變規律是水工中常用的混凝土彈性蠕變理論的基礎。以徐變速率法導出的蠕變規律為基礎的混凝土蠕變計算方法稱為老化理論。

效應

在大體積水工混凝土結構中，考慮蠕變將使因溫度變化和材料乾縮等因素引起的應力比按彈性狀態計算得到的應力顯著減小；在鋼筋混凝土結構中，混凝土蠕變將引起構件應力的重分布,混凝土中應力減小,鋼筋中應力增大；而在預應力鋼筋混凝土結構中，混凝土蠕變將引起預應力的衰減，發生預應力鬆弛現象。