普通混凝土的技术性质

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时间:2018-08-10

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1、普通混凝土的技术性质  (二)混凝土的变形性能  混凝土在凝结硬化过程和凝结硬化以后,均将产生一定量的体积变形。主要包括化学收缩、干湿变形、自收缩、温度变形及荷载作用下的变形。  1.化学收缩  由于水泥水化产物的体积小于反应前水泥和水的总体积,从而使混凝土出现体积收缩。这种由水泥水化和凝结硬化而产生的自身体积减缩,称为化学收缩。其收缩值随混凝土龄期的增加而增大,大致与时间的对数成正比,亦即早期收缩大,后期收缩小。收缩量与水泥用量和水泥品种有关。水泥用量越大,化学收缩值越大。这一点在富水泥浆混凝土和高强混凝土中尤应引起重视

2、。化学收缩是不可逆变形。  2.干缩湿胀  因混凝土内部水分蒸发引起的体积变形,称为干燥收缩。混凝土吸湿或吸水引起的膨胀,称为湿胀。在混凝土凝结硬化初期,如空气过于干燥或风速大、蒸发快,可导致混凝土塑性收缩裂缝。在混凝土凝结硬化以后,当收缩值过大,收缩应力超过混凝土极限抗拉强度时,可导致混凝土干缩裂缝。因此,混凝土的干燥收缩在实际工程中必须十分重视。  3.自收缩  混凝土的自收缩问题早在20世纪40年代就由Davis提出,由于自收缩在普通混凝土中占总收缩的比例较小,在过去的60多年中几乎被忽略不计。但随着低水胶比高强高性

3、能混凝土的应用,混凝土的自收缩问题重新得以关注。自收缩和干缩产生机理在实质上可以认为是一致的,常温条件下主要由毛细孔失水,形成水凹液面而产生收缩应力。所不同的只是自收缩是因水泥水化导致混凝土内部缺水,外部水分未能及时补充而产生,这在低水胶比高强高性能混凝土中是及其普遍的。干缩则是混凝土内部水分向外部挥发而产生。研究结果表明,当混凝土的水胶比低于0.3时,自收缩率高达200×10-6~400×10-6。此外,胶凝材料的用量增加和硅灰、磨细矿粉的使用都将增加混凝土的自收缩值。  影响混凝土收缩值的因素主要有:  (1)水泥用量

4、:砂石骨料的收缩值很小,故混凝土的干缩主要来自水泥浆的收缩,水泥浆的收缩值可达2000×10-6m/m以上。在水灰比一定时,水泥用量越大,混凝土干缩值也越大。故在高强混凝土配制时,尤其要控制水泥用量。相反,若骨料含量越高,水泥用量越少,则混凝土干缩越小。对普通混凝土而言,相应的干缩比为混凝土:砂浆:水泥浆=1:2:4左右。混凝土的极限收缩值约为500~900×10-6m/m。  (2)水灰比:在水泥用量一定时,水灰比越大,意味着多余水分越多,蒸发收缩值也越大。因此要严格控制水灰比,尽量降低水灰比。  (3)水泥品种和强度:

5、一般情况下,矿渣水泥比普通水泥收缩大。高强度水泥比低强度水泥收缩大。故对干燥环境施工和使用的混凝土结构,要尽量避免使用矿渣水泥。  (4)环境条件:气温越高、环境湿度越小或风速越大,混凝土的干燥速度越快,在混凝土凝结硬化初期特别容易引起干缩开裂,故必须加强早期浇水养护。空气相对湿度越低,最终的极限收缩也越大。  干燥混凝土吸湿或吸水后,其干缩变形可得到部分恢复,这种变形称为混凝土的湿胀。对于已干燥的混凝土,即使长期泡在水中,仍有部分干缩变形不能完全恢复,残余收缩约为总收缩的30%~50%。这是因为干燥过程中混凝土的结构和强

6、度均发生了变化。但若混凝土一直在水中硬化时,体积不变,甚至略有膨胀,这是由于凝胶体吸水产生的溶胀作用,与化学收缩并不矛盾。  3.温度变形  混凝土的温度膨胀系数大约为10×10-6m/m℃。即温度每升高或降低1℃,长1m的混凝土将产生0.01mm的膨胀或收缩变形。混凝土的温度变形对大体积混凝土、纵长结构混凝土及大面积混凝土工程等极为不利,极易产生温度裂缝。如纵长100m的混凝土,温度升高或降低30℃(冬夏季温差),则将产生30mm的膨胀或收缩,在完全约束条件下,混凝土内部将产生7.5MPa左右拉应力,足以导致混凝土开裂。

7、故纵长结构或大面积混凝土均要设置伸缩缝、配制温度钢筋或掺入膨胀剂,防止混凝土开裂。  4.荷载作用下的变形  (1)短期荷载作用下的变形:混凝土在外力作下的变形包括弹性变形和塑性变形两部分。塑性变形主要由水泥凝胶体的塑性流动和各组成间的滑移产生,所以混凝土是一种弹塑性材料,在短期荷载作用下,其应力—应变关系为一条曲线,如图4-15。图4-15混凝土在荷载作用下的应力-应变关系  (2)混凝土的静力弹性模量:弹性模量为应力与应变之比值。对纯弹性材料来说,弹性模量是一个定值,而对混凝土这一弹塑性材料来说,不同应力水平的应力与应

8、变之比值为变数。应力水平越高,塑性变形比重越大,故测得的比值越小。因此,我国GBJ81—85标准规定,混凝土的弹性模量是以棱柱体(150mm×150mm×300mm)试件抗压强度的40%作为控制值,在此应力水平下重复加荷—卸荷3次以上,以基本消除塑性变形后测得的应力-应变之比值,是一个条件弹性模量,在数

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