混凝土为什么有徐变

混凝土在长期荷载作用下，即使压应力保持不变，其应变仍会随时间增加而继续增长，这种现象被称为混凝土的徐变。徐变是混凝土材料特有的一种物理现象，其产生原因复杂多样，对混凝土结构的性能有着重要影响。

1. 胶体颗粒的粘性流动

混凝土的徐变部分归因于外力作用下胶体颗粒的粘性流动。在荷载作用下，混凝土中的水泥浆体会发生粘性流动，导致晶体滑动，从而引起徐变。托马斯(F.G.Thomas)的粘性流动理论指出，水泥浆体的流动受到骨料的阻碍，使骨料承受较高应力，而水泥浆体承受的应力随时间减小，这是徐变产生的重要原因之一。

2. 毛细孔中水的迁移

毛细孔中水的迁移也是混凝土徐变的一个重要因素。在荷载作用下，吸附在凝胶粒子上的吸附水会向毛细孔渗透，导致混凝土的体积变化，进而产生徐变。这种迁移过程与混凝土的孔隙结构和水灰比密切相关。

3. 初应力大小

施加的初应力大小是影响混凝土徐变的主要因素之一。初应力越大，徐变也越大。这是因为较大的初应力会加速胶体颗粒的流动和水的迁移过程，从而加剧徐变现象。

4. 加荷时混凝土的龄期

加荷时混凝土的龄期越早，徐变也越大。这是因为早期混凝土中的水泥水化反应尚未完全，孔隙结构相对松散，更容易发生徐变。随着龄期的增加，混凝土逐渐硬化，孔隙结构变得紧密，徐变现象也会相应减弱。

5. 水灰比与水泥用量

水灰比和水泥用量对混凝土的徐变有显著影响。水灰比越大，水泥石含量及毛细孔数量越多，徐变也越大。同样，水泥用量越多，徐变也越大。这是因为较大的水灰比和水泥用量会增加混凝土中的孔隙和水分含量，从而促进徐变的发生。

6. 养护条件

养护条件对混凝土的徐变也有重要影响。良好的养护条件可以提高混凝土的密实度和强度，减少孔隙和水分含量，从而降低徐变。例如，提高养护温度可以促进水泥的水化反应和强度发展，减小徐变。

7. 使用环境与构件尺寸

混凝土的使用环境和构件尺寸也会影响徐变。在湿度较大的环境中，混凝土中的水分更容易迁移和蒸发，从而促进徐变。构件的尺寸越大，体表比越大，徐变则越小。这是因为较大的构件具有更好的抗变形能力。

8. 混凝土的组成与配合比

混凝土的组成和配合比是影响徐变的内在因素。通过优化配合比设计，如降低水灰比、增加粉煤灰等掺合料的用量，可以改善混凝土的性能，降低徐变。

9. 应力条件与荷载作用时间

混凝土的应力条件是影响徐变的非常重要的因素。在持续且不变的应力作用下，混凝土的变形会随时间逐渐增长。荷载作用时间越长，徐变也越大。这是因为长时间的荷载作用会使混凝土中的孔隙和微裂缝逐渐扩展和连通，导致徐变加剧。

10. 塑性流动与微裂缝理论

除了粘性流动理论外，塑性流动理论和微裂缝理论也为解释混凝土的徐变提供了重要视角。在高应力作用下，混凝土中的晶体可能发生滑动和微裂缝扩展，导致徐变的发生。这些理论有助于更全面地理解混凝土的徐变机制。

11. 内力平衡理论

内力平衡理论认为，混凝土的徐变是由于荷载破坏了水泥浆体中的内力平衡状态并达到新的平衡的过程。在这个过程中，内力包括凝胶微粒产生收缩的表面张力、凝胶微粒之间的力以及吸附水在胶粒切点分离作用的压力等。这些内力的变化会导致混凝土的徐变。

12. 外部因素与徐变关系

除了上述内部因素外，外部因素如温度、湿度等也会对混凝土的徐变产生影响。例如，在较高的温度下，混凝土的徐变量会增加。这是因为高温会加速水泥的水化反应和胶体颗粒的流动过程。同样，湿度的变化也会影响混凝土中水分的迁移和蒸发过程，从而影响徐变。

13. 徐变对混凝土结构的影响

混凝土的徐变对混凝土结构的性能有着重要影响。一方面，徐变可以缓解混凝土中的部分内部应力，有利于抑制裂纹的生成；徐变也会导致预应力混凝土中的预应力损失和长细比较大的偏心受压构件承载力的降低等问题。在混凝土结构的设计、施工和使用过程中，必须充分考虑徐变的影响。

14. 徐变的预防与应对措施

为了预防和控制混凝土的徐变，可以采取多种措施。例如，优化配合比设计、加强施工管理、采用高性能混凝土以及加强养护管理等。这些措施可以有效降低混凝土的徐变程度，提高混凝土结构的安全性和耐久性。

15. 徐变研究的未来方向

尽管目前对混凝土徐变的研究已经取得了显著进展，但仍有许多问题有待进一步探索。例如，如何更准确地预测混凝土的徐变性能、如何开发新型抗徐变混凝土材料等。未来的研究可以结合先进的实验技术和数值模拟方法，更深入地揭示混凝土的徐变机制并为其控制提供科学依据。