混凝土變形機理及防治措施

倪詩雨 刁云飛

青海大學土木工程學院（810016）

1 混凝土變形的種類

混凝土的變形按照是否有荷載作用大體上可以分為兩類。第一類是由荷載直接作用而引起的變形，又分為荷載持續增加直到混凝土破壞和混凝土一直經受長期荷載作用；第二類是體積變形，主要指的是外部環境變化導致混凝土的變形，如濕度改變而引起的干濕變形。變形會影響混凝土的強度和耐久性，甚至導致混凝土裂縫。對于素混凝土來說，產生裂縫意味著脆性破壞，失去了承載能力；對于鋼筋混凝土來說，裂縫產生之后，裂縫處混凝土隨即退出工作，承載力將全部轉傳給鋼筋。

1.1 荷載作用引起的變形

1）混凝土受外部遞增荷載作用直到破壞的過程，稱為混凝土的單調加載。混凝土的等級、拌合物配比、養護及使用條件都會影響混凝土的單調加載變形[1]。加載過程中，應力和應變的變化始終成非線性關系。 混凝土經過振搗密實后，因為粗細骨料的原因，依舊為非均勻材料，所以在單調加載時，裂縫會首先產生在粗骨料和混凝土相連接的地方。裂縫一旦產生，便會持續發展。

2）混凝土在外部荷載長時間作用下，其應變會與時間有一定的聯系。 前期，隨著時間增長應變會快速增加；一定時期后，應變增加會變得非常緩慢，這種情況稱作徐變。徐變主要和凝膠粒子的滑移有關，徐變的大小與水泥的用量、施加應力的大小及骨料彈性模量有著密切關系。徐變剛開始隨時間增長很快，但隨著變形的不斷增大，大概2~3 年之后徐變就趨于穩定了。

3）混凝土的疲勞破壞是指混凝土在大小、方向周期性變化的外力作用下發生的破壞。影響因素為混凝土本身的物理性質，如E、ν 等。

1.2 非荷載作用引起的變形

1）化學收縮，是混凝土因其自身內部膠凝材料的化學反應而收縮的現象。對混凝土的整體結構并沒有很大的破壞作用，但是可能會使混凝土內部產生微小裂縫，從而影響混凝土強度。 化學收縮產生的變形是不可恢復的，所以我們在工程施工中要盡量避免混凝土產生化學收縮。 影響因素有用水量、水泥等級和用量、養護時的溫濕度等。

2）干濕破壞，又被稱為混凝土的物理收縮，是混凝土隨著周圍環境的濕度變化而表現出的熱脹冷縮現象[2]。 干濕破壞對混凝土性能影響較大，因為隨著濕度的持續變化， 混凝土表面出現較大的拉應力， 外界又對內部混凝土起到一個束縛的作用，超過了混凝土所具備的抗劈拉強度，從而導致開裂。 在施工過程中需要重視約束收縮對混凝土造成的影響。 澆筑時的施工質量、養護時的外界環境及水泥的用量都是導致混凝土干濕破壞的因素。

2 防治措施

混凝土徐變最主要的影響因素就是應力大小，所以減小初始應力可以很有效地減少徐變對混凝土性能的影響。

對于干濕變形，盡量選擇顆粒較為粗糙的水泥，因為水泥較為細膩會引起較大的干縮。 選用級配良好的集料，無論是對混凝土的化學收縮還是干濕變化都起著有利的作用。 在振搗混凝土時，需要充分振搗，確保集料與膠凝材料充分混合，因為混凝土開裂時的第一條裂縫一般產生于粗集料與混凝土相接觸的位置。 在荷載強度比較高的時候，適當地提高混凝土強度也可以很好地阻止裂縫的產生。 其實生活中，絕大部分混凝土都是帶裂縫工作的，而大部分構件沒有破壞的原因在于鋼筋混凝土能夠提高其承載力。 鋼筋混凝土構件可以將破壞的類型由脆性破壞轉化為延性破壞，增加了結構安全性，確保建筑使用人員有較長的逃生時間。

3 結語

混凝土作為主要的建筑材料，在使用過程中，其安全性是首要考慮因素。 混凝土的變形會嚴重影響其工作性能，所以在施工的過程中，需要采取適當的防護措施減少混凝土變形的產生。 針對不同的功能要求、外部環境，需要合理地選擇混凝土膠凝材料及集料的配比等，同時，優良的施工質量和正確的養護也非常重要。