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[摘要] 自应力混凝土作为一种高性能材料在工程上已经得到一定范围的应用。钢筋限制下自应力混凝土的限制膨胀变形是进行结构设计的关键。本文在限制试验的基础上总结出限制膨胀变形随龄期的关系，同时，分析产生这一变化的原因。
[关键词] 钢筋自应力混凝土限制变形配筋率
[Abstract] self-stressing concrete as a kind of high-performance materials have been implemented in some situation。Expansion deformation of self-stressing concrete is key to the structural design under the action of reinforced restrictions 。Through the experiment，the author sums up relations between restrictive expansion deformation and the ages，at the same time，analyzes the reasons for this change 。
[Key words] ReinforcementSelf-stressing concrete deformationReinforcement ratio
1.引言
自应力混凝土是依靠混凝土自身的作用，在自应力混凝土生成硫铝酸钙水化产物钙矾石后，通过钢筋和混凝土的粘结性能张拉钢筋（并且能够根据钢筋配置的方向作多向张拉)从而在混凝土中形成预压应力，由于这种预应力是由化学能产生的，所以又叫化学预应力，以区别于广泛使用的机械预应力。自应力混凝土相比机械预应力混凝土具有较高自应力，可以产生多向预应力，不受现场和机械的影响，施工工艺简单，节省人力物力等优点，具有非常好的应用前景。自应力混凝土具有独特的变形行为，所以自应力的一切特征都和变形有直接的关系，研究不同限制条件下的变形，如何确定一定配筋条件下的限制膨胀率是进行结构设计的基础和关键，对自应力的计算起到提纲挈领的效果，本文在限制试验的基础上对自应力混凝土的在不同配筋率下，限制变形随龄期的变化进行研究。
2. 钢筋率与自应力混凝土限制膨胀变形的计算
和自由变形的自应力混凝土相比而言，限制条件下的自应力混凝土在膨胀过程中，使钢筋产生了拉力，从而使混凝土产生了自应力。
2.1理论计算公式
自应力混凝土在限制条件下早期膨胀变形较为复杂，目前自应力混凝土的限制膨胀变形主要通过实验来确定，是配筋率的函数。国内外学者通过实验研究主要归纳出三种公认的计算方法：.
（1）比功法[1]：日本骏马大学的过幸和等研究表明在配合比和养护条件相同的情况下，自应力混凝土的限制膨胀变形与配筋率之间存在以下的关系
（2.1）
式中，—单向限制下，单位体积的膨胀混凝土对限制钢筋作功也就是比功
—钢筋的弹性模量。
（2）多项式法[2] ：杨瑞珊建议采用二次多项式表示限制膨胀率与配筋率的函数关系，
（2.2）
式中，A、B均为与试验有关的常数，可由试验推定，其值随自应力水泥的品种、混凝土的配合比、骨料等的改变而不同。同时此方法只适用一定的配筋率（0.5％-2.0％）范围，在大配筋情况下就不能再使用。
（3）指数法[3]：同济大学黄蕴元等综合考察了我国硅酸盐自应力水泥、美国型水泥、日本石灰型膨胀水泥所配制的自应力混凝土，发现随自应力混凝土限制程度的增加，其限制变形由开始急剧下降到渐趋平缓，认为自应力混凝土的限制膨胀变形与配筋率之间存在着如下的指数关系
（2.3）
式中，D和为与试验有关的常数，可由试验推定。
对式2.5取对数得到
（2.4）
2.2试验测定的限制膨胀变形与配筋的关系
本文通过试验测定的不同配筋率与自应力混凝土限制膨胀变形的关系如表2.1所示。
表2.1配筋率与限制膨胀变形关系
钢筋直径（mm） 配筋率（％） 限制膨胀变形（）
6 0.57 860
12 1.13 700
14 1.54 600
16 2.01 540
18 2.55 480
通过表2.1的数据采用指数法绘制出配筋率与限制膨胀变形关系如图2.1
图2.1指数回归限制膨胀与配筋率的关系
根据图2.1的指数回归结果当≥1%时，D和分别为9.18×10-4、25.96。
3.小结
钢筋限制下，自应力混凝土的限制膨胀变形随着配筋率的增加逐渐加大，主要是作为膨胀组分的钙矾石的生成，随之产生膨胀能在钢筋限制作用下产生了较大的限制膨胀变形；当配筋率逐步增加限制变形也逐步增大，作为强度组分的水化硅酸钙胶凝形成并逐渐增加，同时伴有徐变和弹性回缩的产生，限制变形增加比较缓慢，最后趋于平衡，达到了相对平衡的状态，从宏观表现上限制膨胀变形趋于稳定。
参考文献：
[1] 吴中伟，张鸿直.膨胀混凝土.中国铁道出版社[M]．北京：1990．
[2]杨瑞珊.自应力管设计的现状与展望.混凝土与水泥制品.1993，5.
[3]黄蕴元，沈曼曼.自应力混凝土的力学特性参量及其应用.同济大学.1984
[4]JP.Romuoldi，G.B.Batso，Behavior of Reinforeed Conerete Beams with Closely Spaced Reinforeement，ACIJoumal，June.1963.
[5]Moore A E, Taylor H F W. Crystal structure of ettringite [J]. ActaCrystallo graphica.1970,26(2):386．
[6]Michaelis .G .L．Kopanda.J.E. Cem and Con Res．1971,1,63.
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[关键词] 钢筋自应力混凝土限制变形配筋率
[Abstract] self-stressing concrete as a kind of high-performance materials have been implemented in some situation。Expansion deformation of self-stressing concrete is key to the structural design under the action of reinforced restrictions 。Through the experiment，the author sums up relations between restrictive expansion deformation and the ages，at the same time，analyzes the reasons for this change 。
[Key words] ReinforcementSelf-stressing concrete deformationReinforcement ratio
1.引言
自应力混凝土是依靠混凝土自身的作用，在自应力混凝土生成硫铝酸钙水化产物钙矾石后，通过钢筋和混凝土的粘结性能张拉钢筋（并且能够根据钢筋配置的方向作多向张拉)从而在混凝土中形成预压应力，由于这种预应力是由化学能产生的，所以又叫化学预应力，以区别于广泛使用的机械预应力。自应力混凝土相比机械预应力混凝土具有较高自应力，可以产生多向预应力，不受现场和机械的影响，施工工艺简单，节省人力物力等优点，具有非常好的应用前景。自应力混凝土具有独特的变形行为，所以自应力的一切特征都和变形有直接的关系，研究不同限制条件下的变形，如何确定一定配筋条件下的限制膨胀率是进行结构设计的基础和关键，对自应力的计算起到提纲挈领的效果，本文在限制试验的基础上对自应力混凝土的在不同配筋率下，限制变形随龄期的变化进行研究。
2. 钢筋率与自应力混凝土限制膨胀变形的计算
和自由变形的自应力混凝土相比而言，限制条件下的自应力混凝土在膨胀过程中，使钢筋产生了拉力，从而使混凝土产生了自应力。
2.1理论计算公式
自应力混凝土在限制条件下早期膨胀变形较为复杂，目前自应力混凝土的限制膨胀变形主要通过实验来确定，是配筋率的函数。国内外学者通过实验研究主要归纳出三种公认的计算方法：.
（1）比功法[1]：日本骏马大学的过幸和等研究表明在配合比和养护条件相同的情况下，自应力混凝土的限制膨胀变形与配筋率之间存在以下的关系
（2.1）
式中，—单向限制下，单位体积的膨胀混凝土对限制钢筋作功也就是比功
—钢筋的弹性模量。
（2）多项式法[2] ：杨瑞珊建议采用二次多项式表示限制膨胀率与配筋率的函数关系，
（2.2）
式中，A、B均为与试验有关的常数，可由试验推定，其值随自应力水泥的品种、混凝土的配合比、骨料等的改变而不同。同时此方法只适用一定的配筋率（0.5％-2.0％）范围，在大配筋情况下就不能再使用。
（3）指数法[3]：同济大学黄蕴元等综合考察了我国硅酸盐自应力水泥、美国型水泥、日本石灰型膨胀水泥所配制的自应力混凝土，发现随自应力混凝土限制程度的增加，其限制变形由开始急剧下降到渐趋平缓，认为自应力混凝土的限制膨胀变形与配筋率之间存在着如下的指数关系
（2.3）
式中，D和为与试验有关的常数，可由试验推定。
对式2.5取对数得到
（2.4）
2.2试验测定的限制膨胀变形与配筋的关系
本文通过试验测定的不同配筋率与自应力混凝土限制膨胀变形的关系如表2.1所示。
表2.1配筋率与限制膨胀变形关系
钢筋直径（mm） 配筋率（％） 限制膨胀变形（）
6 0.57 860
12 1.13 700
14 1.54 600
16 2.01 540
18 2.55 480
通过表2.1的数据采用指数法绘制出配筋率与限制膨胀变形关系如图2.1
图2.1指数回归限制膨胀与配筋率的关系
根据图2.1的指数回归结果当≥1%时，D和分别为9.18×10-4、25.96。
3.小结
钢筋限制下，自应力混凝土的限制膨胀变形随着配筋率的增加逐渐加大，主要是作为膨胀组分的钙矾石的生成，随之产生膨胀能在钢筋限制作用下产生了较大的限制膨胀变形；当配筋率逐步增加限制变形也逐步增大，作为强度组分的水化硅酸钙胶凝形成并逐渐增加，同时伴有徐变和弹性回缩的产生，限制变形增加比较缓慢，最后趋于平衡，达到了相对平衡的状态，从宏观表现上限制膨胀变形趋于稳定。
参考文献：
[1] 吴中伟，张鸿直.膨胀混凝土.中国铁道出版社[M]．北京：1990．
[2]杨瑞珊.自应力管设计的现状与展望.混凝土与水泥制品.1993，5.
[3]黄蕴元，沈曼曼.自应力混凝土的力学特性参量及其应用.同济大学.1984
[4]JP.Romuoldi，G.B.Batso，Behavior of Reinforeed Conerete Beams with Closely Spaced Reinforeement，ACIJoumal，June.1963.
[5]Moore A E, Taylor H F W. Crystal structure of ettringite [J]. ActaCrystallo graphica.1970,26(2):386．
[6]Michaelis .G .L．Kopanda.J.E. Cem and Con Res．1971,1,63.
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