混凝土的潜变与收缩

混凝土的潜变与收缩是混凝土的两种物理特性。 混凝土的徐变源于硬化的波特兰水泥浆体（矿物骨料的粘结剂）中的水化硅酸钙（C-S-H），与金属和聚合物的徐变有着根本的不同。 与金属的蠕变不同，它发生在所有应力水平，并且在服务应力范围内，如果孔隙水含量恒定，则与应力线性相关。 与聚合物和金属的蠕变不同，它表现出数月老化，这是由于水合作用引起的化学硬化，使微观结构变硬，以及多年老化，这是由于纳米材料中自平衡微应力的长期松弛引起的 C-S-H 的多孔微观结构。 如果混凝土完全干燥，它就不会蠕变，但要完全干燥而不严重开裂几乎是不可能的。

由于干燥或润湿过程引起的孔隙水含量的变化导致无载荷试样中混凝土的显着体积变化。 它们被称为收缩（通常导致 0.0002 和 0.0005 之间的应变，在低强度混凝土中甚至是 0.0012）或膨胀（在普通混凝土中 < 0.00005，在高强度混凝土中 < 0.00020）。

多年蠕变随时间以对数方式演变（没有最终渐近值），并且在典型的结构寿命期间，它可能达到比初始弹性应变大 3 到 6 倍的值。 当突然施加变形并保持不变时，蠕变会导致临界产生的弹性应力松弛。 卸载后，发生蠕变恢复，但这是部分的，因为老化。

在实践中，干燥过程中的蠕变与收缩密不可分。 蠕变速率随着孔隙湿度（即孔隙中的相对蒸气压）的变化率而增加。 对于厚度较小的试样，干燥过程中的蠕变xxx超过空载时的干燥收缩和加载密封试样的蠕变之和。这种差异称为干燥蠕变或皮克xxx应（或应力引起的收缩），代表应变和孔隙湿度变化之间的湿机械耦合。

高湿度下的干燥收缩主要是由固体微观结构中的压应力引起的，该压应力平衡了孔壁上毛细管张力和表面张力的增加。 在低孔隙湿度 (<75%) 下，收缩是由小于约 3 nm 厚的纳米孔隙之间的分离压力降低引起的，纳米孔隙充满吸附水。

波特兰水泥水化的化学过程导致另一种类型的收缩，称为自收缩，在密封样本中观察到，即没有水分损失。 它部分是由化学体积变化引起的，但主要是由水合反应消耗的水损失引起的自干燥引起的。 它仅相当于普通混凝土干燥收缩的 5% 左右，普通混凝土会自行干燥至约 97% 的孔隙湿度。 但它可以与水灰比极低的现代高强度混凝土的干燥收缩相当，后者可能会在低至 75% 的湿度下自动干燥。

蠕变起源于硬化硅酸盐水泥浆体的水化硅酸钙 (C-S-H)。 它是由粘结断裂引起的滑移引起的，相邻部位有粘结修复。 C-S-H 具有很强的亲水性，并且具有从几纳米到无序的胶体微观结构。 这种糊状物的孔隙率约为 0.4 至 0.55，比表面积巨大，约为 500 平方米/立方厘米。 其主要成分是硅酸三钙水合物凝胶（3 CaO·2 SiO3·3 H2O，简称C3S2H3）。 凝胶形成胶体尺寸的颗粒，由范德华力弱结合。

物理机制和建模仍在争论中。 以下方程式中的本构材料模型不是xxx可用的模型，但具有目前xxx大的理论基础，并且最适合所有可用的测试数据。

在使用中，结构中的应力小于等于 混凝土强度的 50%，在这种情况下，应力-应变关系是线性的，除了孔隙湿度变化时由于微裂纹引起的校正。