含義
混凝土結構或者材料在長期恆定荷載作用下,變形隨時間增長的現象稱為徐變。混凝土的徐變特性主要與時間參數有關,通常表現為前期增長較快,而後逐漸變緩,經過2~5年後趨於穩定。一般認為,引起混凝土徐變的原因主要兩個:1)當作用在混凝土構件上的應力不大時,混凝土具有黏性流動性質的水泥凝膠體,在荷載長期作用下產生黏性流動;2)當作用在混凝土構件上的應力較大時,混凝土中微裂縫在荷載長期作用下持續延伸和發展。




混凝土的典型徐變曲線如圖1所示。可以看出,當對稜柱體試件載入,應力達到0.5時,其載入瞬間產生的應變為瞬時應變。若保持荷載不變,隨著載入作用時間的增加,應變也將繼續增長,這就是混凝土的徐變。一般情況下,徐變開始增長較快,以後逐漸減慢,經過較長時間後就逐漸趨於穩定。
徐變原因
自身內部因素
(1)是混凝土受力後,水泥石中的膠凝體產生的黏性流動(顆粒間的相對滑動)要延續一個很長的時間;
(2)另一方面骨料和水泥石結合面裂縫的持續發展。
(3)混凝土在本身重力作用下發生的塑性變形(類似與土的固結)
外部因素
影響徐變的因素除了和時間有關外,還與下列因素有關:
(1)應力條件:此應力一般指長期作用在混凝土結構上的應力:如恆載;同時活載大小也是其中的一個因素。經過實驗表明,徐變與應力大小有直接關係。應力越大,徐變也越大。實際工程中,如果混凝土構件長期處於不變的高應力狀態是比較危險的,對結構安全是不利的。
(2)加荷齡期。初始加荷時,混凝土的齡期越早,徐變越大。若加強養護,使混凝土儘早結硬或採用蒸汽養護,可減少徐變。
(3)周圍環境。養護溫度越高,濕度越大,水泥水化作用越充分,徐變就越小;試件受荷後,環境溫度低,濕度大,徐變就越小。
(4)混凝土中水泥用量越多,徐變越大;水灰比愈大,徐變愈大。
(5)材料質量和級配好,彈性模量高,徐變小。
徐變的優缺點
優點
混凝土的徐變會顯著影響結構或構件的受力性能。如局部應力集中可因徐變得到緩和,支座沉陷引起的應力及溫度濕度力,也可由於徐變得到鬆弛,這對水工混凝土結構是有利的。
缺點
但徐變使結構變形增大對結構不利的方面也不可忽視,如徐變可使受彎構件的撓度增大2~3倍,使長柱的附加偏心距增大,還會導致預應力構件的預應力損損失。
壓應力
σc≤0.5fc ── 線性徐變,具有收斂性;
σc>0.5fc ── 非線性徐變,隨時間、應力的增大呈現不穩定現象;
σc>0.8fc ── 砼變形加速,裂縫不斷地出現、擴展直至破壞(非收斂性徐變)。
一般地, 混凝土長期抗壓強度取(0.75~0.8)fc徐變係數:φ=εcr/εce= ECεcr/σ。
性能影響
在荷載長期作用下,受彎構件的撓度增加;
細長柱的偏心距增大;
預應力混凝土構件將產生預應力損失等。
徐變可消除鋼筋混凝土內的應力集中,使應力較均勻的重新分布,對大體積混凝土能消除一部分由於溫度變形所產生的破壞應力。但在預應力混凝土結構中,徐變將使混凝土的預加應力受到損失。