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關(guān)于混凝土徐變,讀這一篇就夠了
2024-09-10

混凝土作為一種廣泛應(yīng)用于建筑工程中的材料,其力學(xué)性能不僅包括強(qiáng)度、彈性模量等靜態(tài)參數(shù),還包括長(zhǎng)期承載條件下的變形特性。徐變(creep)是指混凝土在恒定應(yīng)力作用下,隨著時(shí)間推移逐漸產(chǎn)生的不可逆變形。這種現(xiàn)象在橋梁、大型建筑物和水壩等長(zhǎng)期受力結(jié)構(gòu)中尤為重要,因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形、裂縫甚至安全隱患。

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一、混凝土徐變的成因
混凝土是由水泥、砂石、水及其他外加劑組成的復(fù)合材料。在長(zhǎng)期荷載作用下,內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生緩慢的變化,導(dǎo)致不可逆的變形。這種現(xiàn)象的主要成因包括以下幾個(gè)方面:
1.水泥水化反應(yīng):隨著時(shí)間的推移,水泥中的水化產(chǎn)物不斷發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使得混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。
2.孔隙水遷移:混凝土中含有大量的毛細(xì)孔,外界施加的荷載會(huì)使孔隙中的水分發(fā)生遷移,導(dǎo)致體積收縮。
3.微觀裂縫的擴(kuò)展:混凝土在應(yīng)力作用下,內(nèi)部微裂紋會(huì)緩慢擴(kuò)展,使得變形逐漸積累。

二、進(jìn)行混凝土徐變?cè)囼?yàn)的必要性
混凝土徐變?cè)囼?yàn)的主要目的是評(píng)估混凝土材料在長(zhǎng)期恒定荷載作用下的變形特性。具體來(lái)說(shuō),試驗(yàn)的意義包括以下幾點(diǎn):

1.預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)變形:通過(guò)徐變?cè)囼?yàn)可以獲得混凝土的徐變曲線,從而預(yù)測(cè)大型結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中的變形情況,尤其是在橋梁、大壩和高層建筑中,長(zhǎng)期荷載會(huì)顯著影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
2.優(yōu)化設(shè)計(jì):了解混凝土的徐變特性后,設(shè)計(jì)師可以根據(jù)徐變參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整,確保建筑物的長(zhǎng)期安全性。
3.減少開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn):徐變引起的變形可能導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫,尤其是在約束條件較強(qiáng)的情況下,及時(shí)進(jìn)行徐變測(cè)試能幫助工程師預(yù)測(cè)并減小裂縫的風(fēng)險(xiǎn)。


三、混凝土徐變?cè)囼?yàn)的基本步驟
進(jìn)行混凝土徐變?cè)囼?yàn),通常需要遵循一套標(biāo)準(zhǔn)化的流程,以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和結(jié)果的可靠性。以下是試驗(yàn)的主要步驟:
1.試件準(zhǔn)備:根據(jù)試驗(yàn)要求制作標(biāo)準(zhǔn)尺寸的混凝土試件。通常試件為圓柱體或棱柱體,具體尺寸可按照相關(guān)規(guī)范確定。試件的材料配比應(yīng)與實(shí)際工程中的混凝土保持一致。
2.加恒定荷載:在試驗(yàn)開(kāi)始時(shí),使用徐變儀對(duì)混凝土試件施加恒定的外力,通常荷載大小為混凝土抗壓強(qiáng)度的一定比例(如30%或40%)。確保荷載保持恒定,且不產(chǎn)生任何波動(dòng)。
3.長(zhǎng)期測(cè)量:在施加荷載后,使用高精度的測(cè)量?jī)x器,如應(yīng)變計(jì)或激光測(cè)距儀,定期記錄混凝土試件的變形量。通常,試驗(yàn)時(shí)間可能長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)月甚至幾年,以獲得足夠的長(zhǎng)期數(shù)據(jù)。
4.數(shù)據(jù)分析:通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù),繪制混凝土的徐變曲線(即變形量隨時(shí)間的變化曲線)。通過(guò)分析這條曲線,可以提取出關(guān)鍵參數(shù),如初始變形、徐變速率和最終徐變值等。

四、混凝土徐變?cè)囼?yàn)的影響因素
混凝土的徐變受多種因素的影響,因此在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)需要充分考慮以下條件:
1.材料配比水灰比、砂石比例以及外加劑的使用都會(huì)影響混凝土的徐變特性。通常,水灰比越大,混凝土的孔隙率越高,徐變也就越明顯。
2.荷載水平施加的荷載越大,混凝土產(chǎn)生的徐變?cè)斤@著。如果荷載接近混凝土的極限強(qiáng)度,徐變將更加顯著。
3.濕度和溫度外界環(huán)境條件對(duì)混凝土徐變有重要影響。在干燥條件下,水分蒸發(fā)較快,徐變效應(yīng)會(huì)更明顯,而在潮濕條件下,徐變則相對(duì)較緩。
4.齡期混凝土的徐變行為在其齡期內(nèi)會(huì)發(fā)生顯著變化。齡期較短的混凝土水化反應(yīng)尚未完全,徐變效應(yīng)會(huì)更為顯著。

混凝土徐變是建筑工程中不可忽視的現(xiàn)象,尤其在長(zhǎng)期受荷的結(jié)構(gòu)中,徐變會(huì)對(duì)整體結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生重要影響。通過(guò)開(kāi)展混凝土徐變?cè)囼?yàn),可以深入了解材料的長(zhǎng)期變形特性,幫助工程師優(yōu)化設(shè)計(jì),確保建筑物在全生命周期內(nèi)的安全性與穩(wěn)定性。隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步和材料科學(xué)的不斷發(fā)展,未來(lái)的徐變?cè)囼?yàn)方法將更加精確,為工程建設(shè)提供更可靠的數(shù)據(jù)支撐。



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