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混凝土徐變不僅影響結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力，而且還直接影響結(jié)構(gòu)物長期使用的性能。影響混凝土徐變的因素很多，變化規(guī)律復(fù)雜。本文主要探討了引起預(yù)應(yīng)力張拉混凝土徐變的原因，從而能引起設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)等相關(guān)單位和人員的注意，把損失降低到最小。

關(guān)鍵詞：混凝土 預(yù)應(yīng)力張拉混凝土 徐變

1.引言

近年來，我國橋梁建設(shè)有了飛躍性的發(fā)展, 大跨度預(yù)應(yīng)力張拉橋梁的得到廣泛應(yīng)用，這種鋼-混組合結(jié)構(gòu)兼有混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。但預(yù)應(yīng)力張拉橋梁有一個(gè)不容忽視的問題——徐變。在持續(xù)荷載作用下,混凝土的變形隨時(shí)間的增長而增加的現(xiàn)象稱為徐變。由于混凝土徐變的時(shí)變性質(zhì),預(yù)應(yīng)力張拉混凝土橋梁的徐變效應(yīng)貫穿于橋梁建造時(shí)起至整個(gè)服役期,且其效應(yīng)依時(shí)而變�；炷�土徐變不僅顯著增加了橋梁的長期變形,而且造成了預(yù)應(yīng)力張拉鋼束的預(yù)應(yīng)力張拉損失,從而對結(jié)構(gòu)體系產(chǎn)生很大的影響。本文著重分析預(yù)應(yīng)力張拉橋梁的徐變和影響預(yù)應(yīng)力張拉橋梁徐變的因素。

2.預(yù)應(yīng)力張拉混凝土

預(yù)應(yīng)力張拉混凝土是最近幾十年發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，在全世界各國都得到了廣泛的應(yīng)用，

特點(diǎn)明顯。首先，能夠隨意控制混凝土的抗裂度。預(yù)應(yīng)力張拉混凝土能夠按照人們的要求，通過施加大小不同的預(yù)應(yīng)力張拉，隨意控制抗裂度。二是能夠充分利用材料的強(qiáng)度。預(yù)應(yīng)力張拉混凝土不但充分利用了混凝土的抗拉強(qiáng)度，同時(shí)還充分利用了鋼筋的抗拉強(qiáng)度，使高強(qiáng)度材料特別是高強(qiáng)度鋼筋的應(yīng)用成為可能。三是能夠使混凝土截面全部參加工作。預(yù)應(yīng)力張拉混凝土通過預(yù)加一定的應(yīng)力增加它的儲備，使整個(gè)截面在使用荷載下都參加工作。四是能夠預(yù)先鑒定材料和施工的質(zhì)量。預(yù)加應(yīng)力過程，無論是對于預(yù)應(yīng)力張拉筋還是混凝土，都是一個(gè)考驗(yàn)。如果質(zhì)量不好，就往往經(jīng)不住考驗(yàn)而損壞；如果經(jīng)住了預(yù)加應(yīng)力的考驗(yàn)，則在以后的使用中，也會安全可靠。

3.影響混凝土徐變的外部因素

影響混凝土徐變的因素很多，外部因素主要指加荷齡期、加荷應(yīng)力比（加荷應(yīng)力與混凝土強(qiáng)度之比）、持荷時(shí)間、環(huán)境相對濕度與溫度、結(jié)構(gòu)尺寸等。

3.1 加荷齡期

混凝土徐變隨加荷齡期的增長而減小。在早齡期，由于水泥水化正在進(jìn)行，強(qiáng)度很低，故徐變較大。隨著齡期的增長，水泥不斷水化，強(qiáng)度也不斷提高，故晚齡期徐變較小。若以 28 天齡期加荷徐變?yōu)榛鶞?zhǔn)，則 3 天齡期加荷的徐變?yōu)?28天齡期的 1.6～2.3 倍。7 天齡期加荷的徐變?yōu)?28 天齡期的 1.5 倍；90 天齡期的為 28 天齡期的 70%；1 年齡期的為 28 天齡期的 35%～50%。

3.2 加荷應(yīng)力

當(dāng)混凝土受力不超過強(qiáng)度的 0.4 倍時(shí)，一般都假定徐變與應(yīng)力成正比。蘇聯(lián)學(xué)者K.C.卡拉別加通過試驗(yàn)得出應(yīng)力不超過強(qiáng)度的0.5倍時(shí)，徐變與應(yīng)力成正比。

而佛勞登斯?fàn)柕热送ㄟ^試驗(yàn)得出，只有加荷應(yīng)力與強(qiáng)度之比（應(yīng)力比）在 0.20～0.26 以下時(shí)，徐變與應(yīng)力才成線性關(guān)系，有的人認(rèn)為應(yīng)力比在 0.3～0.4 以下，徐變與應(yīng)力成正比。所以，可以肯定的是在一定的應(yīng)力范圍內(nèi)徐變與應(yīng)力成線形關(guān)系。

3.3 持荷時(shí)間

混凝土徐變隨持荷時(shí)間的增長而增加。但徐變速率隨持荷時(shí)間的增長而降低�；炷�土徐變可以繼續(xù)非常長的時(shí)間，但大部分徐變卻在 1～2 年內(nèi)完成。根據(jù)國內(nèi) 8 個(gè)水利水電工程 15 個(gè)配比徐變試驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)（28 天齡期加荷），若以持荷 180 天為準(zhǔn)，則持荷 20 天的徐變?yōu)槌趾?180 天的 50%，持荷 90 天為85%，持荷 365 天為持荷 180 天的 1.15 倍。

研究表明，持荷 20 年以后仍有徐變，但很微小。若以持荷 20年的徐變?yōu)闇?zhǔn)，則持荷 1 年的徐變?yōu)槌趾?20 年的 76%。20 年徐變的 18～35%在14 天內(nèi)完成；40～70%在 3 個(gè)月內(nèi)完成；64～83%在 1 年內(nèi)完成。由此可見，用短期徐變推算極限徐變的誤差較大。

3.4 濕 度<br>影響混凝土徐變的最重要的外部因素之一是其周圍環(huán)境的相對濕度。對于某一給定的混凝土來說，相對濕度越低，徐變就越大�；炷�土徐變隨相對濕度的增加而減�。煌瑫r(shí)徐變速率也隨相對濕度的增加而降低，但在兩年以后，徐變速率與相對濕度基本無關(guān)。這是因?yàn)榧雍赏瑫r(shí)經(jīng)受干燥使混凝土產(chǎn)生附加徐變----干燥徐變，而后來試件濕度與空氣相對濕度達(dá)到平衡，就不產(chǎn)生干燥徐變。所以，只要加荷前試件的濕度與周圍環(huán)境相對濕度達(dá)到平衡（沒有濕度交換），那相對濕度對徐變就沒有什么影響。<br>暴露在野外的混凝土結(jié)構(gòu)，由于受風(fēng)吹日曬的影響會提高其蒸發(fā)速度。這里日曬主要是太陽輻射溫度升高引起相對濕度降低。由于太陽輻射溫度升高引起相對濕度降低和快速干燥。當(dāng)然，這影響也受到滲出速率的限制。因橋梁位置和方位都會受到風(fēng)吹和日曬的影響，從而影響大橋結(jié)構(gòu)的徐變。雖然干燥混凝土的徐變較小，但重新泡濕能增加其徐變和徐變恢復(fù)，這種泡濕后增加的徐變稱為濕徐變。<br>3.5 溫 度<br>溫度也是影響混凝土徐變的主要外部因素之一。近幾年來，由于混凝土用于建造預(yù)應(yīng)力張拉混凝土核電站壓力容器，溫度對徐變的影響已成為興趣日益增長的問題。在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，即使外界氣溫不變，其內(nèi)部仍有周期性溫度變化。

一般來說，溫度升高，使混凝土的粘性降低，也使其彈性模量降低，即彈性提高。1962 年英格蘭特（G.L.England）和羅斯對密封試件進(jìn)行了 20～125℃的徐變試驗(yàn)。試件先在水中養(yǎng)護(hù) 3 天，然后放在相對濕度為 90%的環(huán)境中養(yǎng)護(hù) 6 天，到第 10 天進(jìn)行加荷徐變試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果表明，**徐變發(fā)生在大約 100℃左右的溫度。

徐變速率隨溫度的升高（約達(dá) 70℃）而提高，此時(shí)徐變速率約為 21℃時(shí)的3.5 倍。而溫度在 70～96℃之間，徐變速率降低為 21℃時(shí)的 1.7 倍。這特性可能是由于水分從凝膠體表面上解除吸附，使凝膠體本身逐漸變成承受分子擴(kuò)散和剪切流變的單相物質(zhì)，從而使徐變速率降低。

3.6 試件尺寸、形狀及各向異性

一般認(rèn)為試件的尺寸越小，徐變越大。其原因有兩個(gè)：一是構(gòu)件尺寸小，混凝土中的水分蒸發(fā)快，產(chǎn)生附加的干燥徐變；另一個(gè)是構(gòu)件尺寸小，不能容納較大粒徑的骨料，單位體積內(nèi)灰漿率增加，故徐變大。研究認(rèn)為，當(dāng)構(gòu)件厚度超過 90 ㎝時(shí)，構(gòu)件尺寸對徐變的影響可以忽略不計(jì)。

混凝土構(gòu)件形狀可用其體積與表面積之比來表示，體積與表面積之比對混凝土徐變系數(shù)（徐變與彈性變形之比）有影響�；炷�土的徐變系數(shù)隨體積和表面積比的增加而減小。

沿混凝土試件澆筑方向和沿垂直于澆筑方向的性能是不同的，即所謂各向異性問題。試驗(yàn)結(jié)果表明，沿澆筑方向的壓縮徐變大于垂直于澆筑方向的，而徐變恢復(fù)卻相反，即沿澆筑方向的徐變恢復(fù)小于沿垂直于澆筑方向的。

4.7 浸泡的介質(zhì)

混凝土浸泡在不同介質(zhì)（礦物油、石蠟油、碳?xì)浠�合物、海水等）中的徐變是不同的。錫羅薩奈（Z.N.Cilosani）發(fā)現(xiàn)砂漿梁試件存放在礦物油中的徐變比存放在水中的小的多，特別是在應(yīng)力比 0.3 情況下，前者根本沒有徐變發(fā)生。

碳?xì)浠�合物（石油、戊烷）對混凝土徐變的影響比海水大，浸泡在碳�(xì)浠�合物中的徐變比浸泡在海水中的大。這可能是由于碳?xì)浠�合物中的自由水少所致�?/div>