混凝土的弹性模量由集料和浆体的弹性模量、浆体体积百分率以及集料一浆体界面性质所决定,对于普通强度混凝土,集料的弹性模量远大于浆体的弹性模量,所以在其他情况下,增大混凝土集灰比可以提高其弹性模量。在保持相同水泥用量和坍落度的情况下,拨加减水剂由于可以提高混凝土的强度,因而会增大弹性模量。在保持相同强度和相同坍落度的情况下,掺加减水剂后可以减少水泥用量和用水量,相应地增加单位立方混凝土的集料用量,也会增大混凝土的弹性模量。

材料在一定的荷载持续作用下,变形随时间而缓慢增加的一种性质称为徐变。混凝土的徐变,在加荷早期增加得比较快,然后逐渐减慢,若干年后则增长很少。在载荷除去后,一部分变形瞬时恢复。此瞬时恢复的变形等于混凝土在卸荷时的弹性变形。那些约在若干天内能逐渐恢复的变形,称为恢复徐变。最后残留下来的不能恢复的变形为残余变形。恢复性徐变约在加荷后两个月就趋于稳定,而非恢复性徐变则在相当长时间内仍继续增加。

混凝土的徐变机理,目前尚未清楚。渗出假说认为徐变产生的原因是胶凝粒子的吸附水和层间水的迁移。在水泥石承受压力时,吸附在胶凝粒子表面的水分子,由应力高的部位向低的部位迁移。吸附水的渗出速率取决于压应力和毛细管通道的阻力。作用应力越大,水分的渗出速率和变形速率也越大,徐变也大。但是,水泥石的徐变还可能由于凝胶粒子的黏性流动或滑移的原因引起,因此可以解释某些难以解释的现象,例如,在高温下混凝土徐变性状的改变。

影响混凝土徐变的因素有环境条件(温度、湿度)、水泥品种、水灰比、集料和集料的体积率、试件尺寸、应力状态等。根据国内外大量的实验结果,认为减水剂对混凝土徐变的影响分为下述几种情况:

①当掺加减水剂的目的是改善混凝土流动性时,则换加减水剂混凝土的徐变与不掺者相当或略大于不掺者;

②当掺加减水剂的目在于节约水泥用量时,则参加减水剂混凝土的徐变与不掺者相当或略有减小;

③当掺加减水剂的目的在于减小W/C,从而提高混凝土强度时,掺加减水剂混凝土的徐变比不掺者明显减小。

试验结果表明,掺减水剂后混凝土的水灰比不变,徐变增大30%左右,如图14-24所示。

混凝土减水剂增加混凝土的收缩(含早期收缩和总收缩)和徐变,对混凝土早期开裂现象产生比较复杂的影响。一方面,混凝土的早期收缩的增加增大了混凝土早期开裂的风险;另一方面,徐变增大导致混凝土结构产生应力松弛现象,在相同的变形时混凝土开裂风险降低。掺加减水剂的混凝土早期开裂是上述两个指标综合作用的结果。但是在混凝土结构施工过程中,在使用了减水剂的条件下,需要注意不掺加减水剂的混凝土与掺加减水剂的混凝土性质变化,应加强早期养护措施以提高抗裂性。

对于不同的混凝土结构,设计者所期望的徐变值也不同,对于预应力混凝土结构,希望得到徐变小的混凝土,使结构具有较大的承载能力。对于大体积混凝土、大坝混凝土,要求混凝土具有较低的弹性模量和较大的徐变度,以求调整温度和应力,达到提高混凝土抗裂性的目的。