混凝土变形机理及防治措施

倪诗雨 刁云飞

青海大学土木工程学院（810016）

1 混凝土变形的种类

混凝土的变形按照是否有荷载作用大体上可以分为两类。第一类是由荷载直接作用而引起的变形，又分为荷载持续增加直到混凝土破坏和混凝土一直经受长期荷载作用；第二类是体积变形，主要指的是外部环境变化导致混凝土的变形，如湿度改变而引起的干湿变形。变形会影响混凝土的强度和耐久性，甚至导致混凝土裂缝。对于素混凝土来说，产生裂缝意味着脆性破坏，失去了承载能力；对于钢筋混凝土来说，裂缝产生之后，裂缝处混凝土随即退出工作，承载力将全部转传给钢筋。

1.1 荷载作用引起的变形

1）混凝土受外部递增荷载作用直到破坏的过程，称为混凝土的单调加载。混凝土的等级、拌合物配比、养护及使用条件都会影响混凝土的单调加载变形[1]。加载过程中，应力和应变的变化始终成非线性关系。 混凝土经过振捣密实后，因为粗细骨料的原因，依旧为非均匀材料，所以在单调加载时，裂缝会首先产生在粗骨料和混凝土相连接的地方。裂缝一旦产生，便会持续发展。

2）混凝土在外部荷载长时间作用下，其应变会与时间有一定的联系。 前期，随着时间增长应变会快速增加；一定时期后，应变增加会变得非常缓慢，这种情况称作徐变。徐变主要和凝胶粒子的滑移有关，徐变的大小与水泥的用量、施加应力的大小及骨料弹性模量有着密切关系。徐变刚开始随时间增长很快，但随着变形的不断增大，大概2~3 年之后徐变就趋于稳定了。

3）混凝土的疲劳破坏是指混凝土在大小、方向周期性变化的外力作用下发生的破坏。影响因素为混凝土本身的物理性质，如E、ν 等。

1.2 非荷载作用引起的变形

1）化学收缩，是混凝土因其自身内部胶凝材料的化学反应而收缩的现象。对混凝土的整体结构并没有很大的破坏作用，但是可能会使混凝土内部产生微小裂缝，从而影响混凝土强度。 化学收缩产生的变形是不可恢复的，所以我们在工程施工中要尽量避免混凝土产生化学收缩。 影响因素有用水量、水泥等级和用量、养护时的温湿度等。

2）干湿破坏，又被称为混凝土的物理收缩，是混凝土随着周围环境的湿度变化而表现出的热胀冷缩现象[2]。 干湿破坏对混凝土性能影响较大，因为随着湿度的持续变化， 混凝土表面出现较大的拉应力， 外界又对内部混凝土起到一个束缚的作用，超过了混凝土所具备的抗劈拉强度，从而导致开裂。 在施工过程中需要重视约束收缩对混凝土造成的影响。 浇筑时的施工质量、养护时的外界环境及水泥的用量都是导致混凝土干湿破坏的因素。

2 防治措施

混凝土徐变最主要的影响因素就是应力大小，所以减小初始应力可以很有效地减少徐变对混凝土性能的影响。

对于干湿变形，尽量选择颗粒较为粗糙的水泥，因为水泥较为细腻会引起较大的干缩。 选用级配良好的集料，无论是对混凝土的化学收缩还是干湿变化都起着有利的作用。 在振捣混凝土时，需要充分振捣，确保集料与胶凝材料充分混合，因为混凝土开裂时的第一条裂缝一般产生于粗集料与混凝土相接触的位置。 在荷载强度比较高的时候，适当地提高混凝土强度也可以很好地阻止裂缝的产生。 其实生活中，绝大部分混凝土都是带裂缝工作的，而大部分构件没有破坏的原因在于钢筋混凝土能够提高其承载力。 钢筋混凝土构件可以将破坏的类型由脆性破坏转化为延性破坏，增加了结构安全性，确保建筑使用人员有较长的逃生时间。

3 结语

混凝土作为主要的建筑材料，在使用过程中，其安全性是首要考虑因素。 混凝土的变形会严重影响其工作性能，所以在施工的过程中，需要采取适当的防护措施减少混凝土变形的产生。 针对不同的功能要求、外部环境，需要合理地选择混凝土胶凝材料及集料的配比等，同时，优良的施工质量和正确的养护也非常重要。