混凝土的变形性

1、荷载作用下的变形单轴受压时的应力－应变行为混凝土的弹性模量混凝土弹性模量与组成关系混凝土弹性模量的主要影响因素；弹性模量与抗压强度的关系；(1)单轴受压时的应力－应变行为在压应力作用下，骨料是弹性体，水泥石也是弹性体，但由骨料与水泥石组成的混凝土是一种弹塑性体。特点：混凝土在压应力作用下，既产生弹性变形，也产生塑性变形。在较低应力(＜极限应力fcp的30%)下，以弹性变形为主；在较高应力(＞fcp的30%)下，产生弹塑性变形，应力水平越高，塑性变形量越大；混凝土强度越低，塑性变形越大。骨料混凝土水泥石受压时，骨料、水泥石和混凝土的应力－应变曲线混凝土受压的应力－应变全曲线混凝土受压的应力－应变全曲线重复荷载作用下的应力-应变曲线塑弹问题？界面过渡区的微裂缝过渡区裂缝扩展，但基体相没有裂缝基体相中产生裂缝裂缝成为连续体系－破坏(2)混凝土的弹性模量弹性模量E：静力弹性模量与动荷载弹性模量混凝土的应力－应变行为不完全遵循胡克定律，－曲线是非线性的，所以，混凝土的弹性模量不是一个恒定值。为了工程设计，故常对应力~应变曲线的初始阶段作近似直线处理，有三种处理方式：原点切线弹性模量Eo=tan1；割线弹性模量Eh=tan2；切线弹性模量Et=tan3。原点切线123割线切线难以准确测量，应力水平很低，实用意义小。我国现行标准指定以应力=1/3fcp时的加荷割线弹性模量定义为混凝土的弹性模量Eh——静力弹性模量。只适用于切点处荷载变化很小的范围内，工程意义也不大(3)影响混凝土弹性模量的因素单相匀质材料的弹性模量和密度有直接关系；混凝土是多物相复合材料，因此，其弹性模量取决于下列因素：各物相的体积分数；各物相的密度；各物相的弹性模量界面过渡区的特性2、混凝土在非荷载作用下的变形干燥收缩自收缩温度变形(1)湿胀干缩变形连续浸泡下的湿胀不可逆收缩可逆收缩应变膨胀收缩第1次干燥时间水泥石或混凝土在干湿循环下的变形行为混凝土的干缩机理干缩来自材料内部水的损失，二者的关系如图所示，收缩值随着水的损失变化的斜率不一致。环境湿度不同，有以下几种不同的干缩机理：毛细张力毛细孔和较大的凝胶孔中的自由水因大气水蒸气压降低而蒸发时，表面张力增加，产生拉伸应力，使得孔壁受压而收缩；分离压水泥石中的凝胶孔中的吸附水使得孔壁间存在分离压力(湿胀的原因),因干燥而吸附水损失时，将降低孔壁的分离压，引起整体收缩；层间可挥发水的迁移0510152025-1.4-1.2-1.0-0.8-0.6-0.4-0.20.0水损失对水灰比为0.5的水泥石干缩的影响变形百分率(%)水损失量（质量百分数%)毛细水吸附水分离压干燥收缩的危害路面板、桥面板、机场道面、停车场等暴露面积大且厚度较小的结构物干缩最为显著；当混凝土的干燥收缩受到约束时，将导致裂缝，影响混凝土的强度和耐久性。混凝土干缩的影响因素骨料的体积百分数(%)干缩值比骨料体积含量对混凝土干缩的影响普通混凝土范围(2)自收缩内部相对湿度(%)龄期(天)水泥石内部相对湿度随龄期的变化自收缩测量装置0100200300400500600700800900100000.51.534.56时间（天）自收缩（微应变）普通硅酸盐中热水泥快硬铁铝酸盐硫铝酸盐水泥品种对自收缩的影响水灰比对自收缩的影响0200400600800100000.51.534.56时间（天）自收缩（微应变）W/C=0.45W/C=0.35W/C=0.30W/C=0.250200400600800100000.51.534.56时间（天）自收缩（微应变）外加剂对自收缩的影响问题？混凝土的干燥收缩与自干燥收缩有何异同？解答：相同点：机理相似，水分损失、毛细张力等；不同点：水分损失的原因不同，前者是因环境湿度变化引起的，后者是由水泥水化引起的；前者主要发生在表面层，而后者发生在整个体积，尤其在中心部位更大。(3)温度变形与其它材料一样，混凝土也具有热胀冷缩的性质；混凝土的热膨胀系数为1×10－5m/C；温度变形对大体积混凝土不利，因水泥水化放热，造成内外温差较大，内外膨胀不均，导致外部开裂；混凝土的热膨胀系数取决于骨料的热膨胀系数。CementConcrete三峡大坝泄洪段－发电段大体积混凝土CementConcrete三峡大坝混凝土的“外衣”CementConcrete大体积混凝土的内部降温管CementConcrete三峡大坝搅拌站3、混凝土的徐变什么是徐变？在持续（恒定）荷载作用下，混凝土产生随时间而增加的变形称为徐变。徐变曲线特征？徐变产生的机理？徐变对混凝土结构有何影响？影响徐变的因素有那些？徐变曲线特征：加上恒定荷载时，混凝土立即产生瞬时弹性变形，随后，徐变随时间增加较快，然后逐渐减慢。卸荷后，一部分变形可恢复，称为弹性恢复；其后将有一个随时间而减小的应变恢复称为徐变恢复；最后残留下来的变形成为不可逆徐变。徐变恢复加荷后的时间(天)弹性恢复不可恢复弹性变形徐变变形卸荷徐变产生的机理：水泥石中的水化物凝胶颗粒之间的粘性流动和剪切滑移；在荷载作用下，凝胶体内的吸附水被挤出；骨料的延后弹性变形；过渡区裂缝的扩展或产生。加荷后，水泥石首先变形，骨料上的应力增大，骨料产生弹性变形——延后弹性变形吸附水吸附水排出徐变徐变机理不利：徐变会引起混凝土构件的预应力损失，据统计，我国几十年来生产的构件预应力损失达30～50%；混凝土构件会产生随时间变化的挠度或变形。有利徐变会使温度或其他收缩变形受约束时产生的应力减小；降低结构应力集中区和因基础不均匀沉陷引起局部应力的结构中的应力峰值。徐变的影响：西太平洋Caroline群岛上的一座桥梁(主跨为241m)，由于徐变使跨中向下挠曲，加铺的桥面板进一步加剧徐变，使该桥在建成不到20年后坍塌(1996年)。影响徐变的因素：湿含量：混凝土中的湿含量降低，徐变减小；环境湿度：湿度降低，徐变增大；温度：温度升高，徐变增大，70C以上，使徐变降低；骨料用量：体积含量增加，徐变减小；骨料的特性：泊松比和弹性模量，弹模越大，徐变越小；水灰比与龄期：水灰比增大，徐变增大；水泥用量：水灰比一定，水泥用量增加，徐变增大；荷载应力水平：荷载越大，徐变会越大。骨料的体积含量(%)骨料的体积含量对混凝土徐变的影响温度对混凝土徐变的影响荷载作用时间(天)加荷的应力水平对混凝土徐变的影响加荷时间(天)环境湿度对混凝土徐变的影响