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背向变形使混凝土质点间距较大,组织变松,自由膨胀是背向变形,膨胀超过一定限度就会开裂. 而限制下的收缩和膨胀同时包含相向及背向两种变形(图2). 图2相向变形与背向变形 可将限制膨胀分解为两部分变形:一是假定未受到限制,质点间距从原长l1增加到不受限制时能达到的长度l2也就是自由膨胀的全部变形,这部分是背向变形;另一是因限制作用使质点间距从上面达到的长度l2减小到限制后实际达到的长度l3,这部分是相向变形.当限制程度足够大时,非但使混凝土避免开裂,并能起增强和密实的好作用. 限制收缩也可分两个部分的变形:一是假定未受到限制,质点间距从原长l1减小到不受限制时能达到的长度l2,即自由收缩的全部变形,这部分是相向变形;另一是因限制作用使质点间距从上面达到的长度l2加大到限制后实际达到的长度l3,这部分是背向变形.当限制程度很大时,这部分背向变形会引起开裂. 混凝土的湿度变形(干缩及湿胀) 混凝土中水分存在于孔隙中,这些孔隙分布在水泥石、骨料及骨料与水泥石之间和钢筋与水泥石之间的交界处.孔隙分胶孔、毛细孔、气孔.气孔(直径在1mm到0.01mm之间)中存在自由水,其增减不引起混凝土体积变化.毛细孔尺寸比气孔小100倍,其中存在着受毛细管力作用的可蒸发水,此种水分蒸发将引起体积收缩,胶孔比毛细孔小1000倍,即约为10~40(埃)(1=10)约为水分子直径的5倍.胶孔中经常充满着水、不易蒸发.但胶孔水仍对混凝土大体积变化有重要影响. (一)干缩机理 T.C.Powers对干缩机理提出如下假设:当水分进入干燥的凝胶孔时,吸附水被均匀分布到固体颗粒全部表面.当相对湿度达到100%时或在水中时,固体颗粒表面吸附水层厚度可达5个水分子直径,即两个粒子间需有10个水分子直径的间距,但胶孔平均尺寸只约5个水分子直径,容纳不下10个水分子直径厚度的吸附水,因此产生吸附水对粒子的推力.此推力大小随环境湿度而变.当相对湿度达到100%时推力最大,体积膨胀,即湿胀现象.当湿度降低,推力减小,毛细孔水也开始蒸发,在毛细孔中产生拉应力,相应的在固体结构中产生压应力.随着推力减小与压应力增加,体积就收缩.毛细孔含量愈,周围的压应力就愈大,收缩率也愈大.当环境相对湿度降低到40%以下时,固体颗粒表面吸附水膜的厚度不足两个水分子直径,胶孔中就不饱含水分,就不产生推力,体积收缩就更加剧烈. 在砂浆和混凝土中骨料起着阻止水泥石收缩的作用,混凝土的收缩率只是水泥石的1/10. (二)影响干缩率的因素 1.骨料:骨料在混凝土中含量以及骨料的弹性模量对干缩率有重要影响.骨料尺寸及级配影响不大. 2.存放条件(环境湿度)对干缩率有重要影响.延长湿养时间可推迟干缩的发生与发展,但对最终的干缩率并无显著影响. 3.水灰比与加水量:水灰比及加水量大时干缩率大. 4.尺寸形状:试件(构件)尺寸增加,则干缩率减小.用体积与表面积的比值来表示试件的形状特征,比值小时则干缩率大.但有一定限度. (三)混凝土的干缩率的数字表达式 一般认为新鲜混凝土的干缩率的近似为3.24*10-4. 中国建材院混凝土所提出了在标准条件下混凝土的自由收缩函数方程: (1) (2) 公式(5-1)及(5-2)分别表示标准条件下初始测试龄期
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雅雅
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