收缩和徐变作为混凝土材料的基本特性,其机理及影响因素十分复杂,各有特点,又相互关联,具有时变性和不确定性。目前还没有一种收缩徐变机理被广泛接受,但普遍认为,混凝土的收缩［1-101］包括自生收缩(在没有水分转移下,水泥水化物的体积小于参与水化的水泥和水的体积)、塑性收缩(混凝土浇筑后4～15h,出现泌水和水分急剧蒸发现象,骨料与胶合料之间产生不均匀沉缩变形)、干燥收缩(混凝土内部水分的散失)和碳化收缩(水泥水化物与空气中的CO2发生化学反应);徐变机理更为复杂,美国混凝土学会209委员会1972年的报告将徐变的主要机理［1-101］分为应力作用下水泥石的黏稠变形及吸附水的渗流或层间水的转移,水泥凝胶对骨架弹性变形的约束作用引起的滞后弹性变形,局部破裂以及重新结晶与新的联结而产生的永久变形。对混凝土收缩徐变性能的现有研究成果表明,几乎所有的材料性质及组成、浇筑养护条件、构件几何尺寸、环境条件、加载历史、荷载性质等影响因素都影响混凝土的收缩徐变及其变化规律。

混凝土收缩与应力作用无直接相关,收缩变形大约集中在0.5～1年内完成,根据各国试验研究结果［1-101］［1-102］［1-103］,标准条件下的混凝土收缩速率大致为：2周内完成极限收缩量的25％左右;3个月左右时间约为60％;一年内可达75％左右。

混凝土的徐变一般用徐变系数φ(t, τ)、徐变度C(t, τ)(又称比徐变、单位徐变,指在单位应力下混凝土的徐变)或徐变函数J(t, τ) (又称徐变柔量,指在单位应力作用下,混凝土的瞬时弹性应变与徐变应变之和)来描述。国内外常用的徐变计算公式基本上都是建立在试验数据基础上的经验公式,由于试验条件的局限或研究者侧重点的不同,不同的研究者提出的计算模型所考虑的影响因素也不尽相同。目前的徐变预测模式大致有三类:

(1) 描述整体发展规律的徐变模式,如CEB-FIP90［1-104］、ACI209R-82［1-105］、ACI 209(92)［1-106］、AASHTO(2004)［1-107］、GZ［1-108］、GL2000模型［1-109］及基于黏弹理论的流变模式［1-103］［1-110］等。

(2) 根据徐变在与环境相对湿度有无交换条件下呈现的不同性质,将徐变拆分为基本徐变和干燥徐变叠加的徐变模式,如BP模式、B3模式等［1-111］～［1-116］。(www.daowen.com)

(3) 根据徐变在加载和卸载时的行为特征,将徐变拆分为可恢复和不可恢复徐变叠加的徐变模式,如CEB-FIP78徐变模式［1-117］等。

我国关于混凝土收缩徐变的试验研究起步较晚,20世纪60年代开始,国内各科研单位对混凝土的徐变特性进行了系统的试验研究,提出了各种数学计算模式,如1962年赵祖武［1-118］、1965年林南熏等［1-119］提出的混合理论的徐变计算表达式,中国水科院朱伯芳等［1-120］于1985年提出的计算徐变度的幂指函数式，以及中国建科院于1986年推出的徐变系数的多系数方程式［1-121］等。卫军、赵红京［1-122］等在CEB-FIP90模型框架基础上建立了干燥地区混凝土徐变估算体系,经与试验结果比较,两者符合较好。吴胜兴［1-123］根据国内17组水工大坝混凝土的徐变试验数据进行统计分析,提出了估算水工大体积混凝土徐变度的数学模型。桥梁规范中收缩徐变的预测模式主要借鉴了欧美国家的标准,我国85桥规［1-124］采用了CEB-FIP78模式,04桥规［1-125］中混凝土徐变系数的计算公式采用了CEB-FIP90模式。

Lam Jian-Ping和Al-Manasser［1-126］［1-127］通过收缩徐变实验数据库对CEB-FIP90、ACI 209R(92)、B3和GL2000四个收缩徐变模型进行了详细的评估检验,评估方法采用了残差法、平均残差法、残差标准法、B3变异系数、CEB变异系数、CEB平均平方差法及CEB平均方差法。评估结果表明,B3和GL2000预测收缩应变的精度最好,B3总体低估了收缩应变,而GL2000模型高估了收缩应变。CEB-FIP90、B3和GL2000被认为能较好地预测徐变变形。此外,他们指出用于评估的数据筛选对模型的预测精度评估影响也较大。

Fanourak等［1-128］采用B3变异系数法,通过收缩徐变试验数据库对SABS 0100(1992)、BS 8110、ACI 209R(92)、AS 3600、CEB-FIP70、CEB-FIP78、CEB-FIP90和B3等8种收缩徐变预测模型进行了评估,发现对徐变预测最为准确的是B3模型,预测最差的是CEB-FIP78模型。