2014年注冊化工工程師基礎(chǔ)知識輔導(dǎo):混凝土的收縮和膨脹

　　混凝土的收縮和膨脹

　　收縮和膨脹是混凝土在結(jié)硬過程中本身體積的變形，與荷載無關(guān)。混凝土在空氣中結(jié)硬體積會(huì)收縮，在水中結(jié)硬體積要膨脹。結(jié)硬初期收縮變形發(fā)展得很快，半個(gè)月大約可完成全部收縮的25%，一個(gè)月可完成約50%，兩個(gè)月可完成約75%，其后發(fā)展趨緩，一年左右即漸穩(wěn)定?；炷潦湛s變形的試驗(yàn)值很分散，最終收縮值約為(2～5)×10-4，對一般混凝土常取為3×10-4。

　　當(dāng)混凝土受到各種制約不能自由收縮時(shí)，將在混凝上中產(chǎn)生拉應(yīng)力，甚而導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生收縮裂縫。裂縫會(huì)影響構(gòu)件的耐久性、疲勞強(qiáng)度和觀瞻，還會(huì)使預(yù)應(yīng)力混凝土發(fā)生預(yù)應(yīng)力損失，以及對一些超靜定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利的影響。在鋼筋混凝土構(gòu)件中，鋼筋使混凝土收縮受到阻礙，其收縮值較素混凝土小一半，收縮值取為1.5×10-4。

　　一般認(rèn)為，混凝土結(jié)硬過程中特別是結(jié)硬初期，水泥水化凝結(jié)作用引起體積的凝縮，以及混凝土內(nèi)游離水分蒸發(fā)逸散引起的干縮，是產(chǎn)生收縮變形的主要原因。注意養(yǎng)護(hù)，在濕度大、溫度高的環(huán)境中結(jié)硬則收縮小;體表比直接涉及混凝土中水分蒸發(fā)的速度，體表比比值大，水分蒸發(fā)慢，收縮小;密實(shí)的混凝土收縮小;水泥用量多、水灰比大、收縮就大;用強(qiáng)度高的水泥制成的混凝土收縮較大;骨料的彈性模量高、粒徑大，所占體積比大，收縮小。

　　1)混凝土的質(zhì)量 水泥性能好、骨料強(qiáng)度高、配比得當(dāng)、振搗密實(shí)、養(yǎng)護(hù)良好的混凝土對粘結(jié)力和錨固非常有利。

　　2)鋼筋的形式 使用變形鋼筋比使用光圓鋼筋對粘結(jié)力要有利得多。

　　3)鋼筋保護(hù)層厚度 鋼筋的混凝土保護(hù)層不能過薄;另外，鋼筋的凈間距不能過小。就粘結(jié)力的要求而言，為了保證粘結(jié)錨固性能可靠，應(yīng)取保護(hù)層厚度c≥鋼筋的直徑d，以防止發(fā)生劈裂裂縫。

　　4)橫向鋼筋對粘結(jié)力的影響 橫向鋼筋可以延緩內(nèi)部裂縫和劈裂裂縫的發(fā)展，提高粘結(jié)強(qiáng)度。設(shè)置箍筋可將縱向鋼筋的抗滑移能力提高25%，使用焊接骨架或焊接網(wǎng)則提高得更多。

　　5)鋼筋錨固區(qū)有橫向壓力時(shí)對粘結(jié)力的影響 此時(shí)，混凝土橫向變形受到約束，摩阻力增大，抵抗滑移性能好。

　　6)反復(fù)荷載對粘結(jié)力的影響 結(jié)構(gòu)和構(gòu)件承受反復(fù)荷載對粘結(jié)力不利。反復(fù)荷載所產(chǎn)生的應(yīng)力愈大、重復(fù)的次數(shù)愈多，則粘結(jié)力的損害愈嚴(yán)重。