淺談活性粉末混凝土與普通混凝土組合梁的界面應力

陳學鋒

(四川公路橋梁建設集團有限公司大橋分公司，四川 成都 610072 )

隨著現代科研技術的不斷發展，組合梁能夠結合多種材料應用增強梁耐久性、拉力和壓力。通過活性粉末混凝土和普通混凝土的形成的組合梁，能夠減輕梁的自重，加強物理性能。

1 混凝土和組合梁相關定義和實用性分析

1.1 活性粉末混凝土

活性粉末混凝土具有很強的耐久性、抗壓性。是一種高強、高性能的新型建筑材料。就其工程應用而言，它有著耐久性和抗壓性的特點。除此之外，因為活性粉末混凝土的骨料本身徑長就短，因此它能夠填滿物質之間的空隙，減小界面過渡區的厚度和范圍，增強組合梁的抗腐蝕性能和力學性。

1.2 普通混凝土

普通混凝土的原料有水、沙石、礦物摻和物、化學添加劑(視工程建設情況添加)。經過原料的配比，在水泥的黏合攪拌和振搗和養護后，能夠形成密實、硬化的混凝土。

1.3 混凝土組合梁

混凝土組合梁又稱聯合梁，它是由兩種或以上的建筑材料經過不同工序結合而成的梁。在建筑施工中，組合梁在布置上有不同，如預應力鋼筋混凝土和現澆梁的結合。

2 組合梁的界面應力分析

2.1 特殊組合梁構件分析

如下圖所示，由活性粉末混凝土預制成“U”型槽，通過內填入普通混凝土后，能夠合成特殊的組合梁。這種結構的組合梁在施工時，不需要進行鋼筋捆扎和支模，僅將普通混凝土倒入“U”型模型就能完成搭接。這種方法減少了綁扎工序和布筋，施工操作簡單、安全性更高。利用這種結構，在減少鋼材、混凝土的用量的同時，也將工程成本進行了控制。可見，利用這種特殊的組合梁，滿足了施工經濟性和適用性的統一。

2.2 增強組合梁界面應力的方法

2.2.1 物理搭接

為了加強活性粉末混凝土和普通混凝土的黏合程度，可以采用物理搭接的方式。在澆筑前，首先將活性粉末混凝土外觀進行打磨、除銹、將疏松層磨損，從而得到堅實的基層；之后，通過對U 型槽鑿毛、磨平，可以形成堅實的結合面剪力鍵，能夠加強和普通混凝土的黏合程度。除此之外，在預制U 型槽梁時，還可以間隔設置一些小型的鋼筋墊塊，幫助結合面剪力鍵的形成。通過物理打磨、墊塊的方式能有效輔助結合面的合成，不過這種方法耗時耗力，施工效率低。

2.2.2 化學黏合

利用化學黏合的方式能夠最大程度地提升施工效率，滿足結合面形成的各項需要。采取粘結的原理，將預制的活性粉末混凝土制件內部表面清洗干凈、晾干，依據結合梁的生成強度涂刷適量的化學粘結劑，在適當的溫度和濕度下將普通混凝土進行粘結，經過養護后，形成高強度、耐久性的組合梁。這種組合梁方式節約時間、見效快，適合大型施工預制組合梁。

3 組合梁的界面應力實踐分析

3.1 有限元模型下對材料特性分析

在有限元實體模型建立時，鋼筋、混凝土的使用環境都為理想環境，均采用雙線性隨動強化屈服準則；在進行應力附加時候，對材料都是執行的多線性、同性硬化破壞，在模擬時，組合梁內部結合性較好，沒有發生滑動和偏移。

3.2 組合梁在受到破壞時的靜力特征

為了分析組合梁在收到破壞時界面應力的變化，現進行靜力特征分析。在組合梁下端施加15*1458.6KN 的破壞力下，相關性能分析如下圖1 所示：

(表1 靜力特征分析)

隨著荷載加重，撓度和組合梁的外觀狀態如下圖2。

由上圖可知，組合梁剛開始處于彈性階段，應變力成正比。當加載荷載于4500KN 時，頂板、腹板交界處出現裂隙，在負載加到5500KN 左右時，構件產生大規模劈裂，組合梁中鋼纖維開始承擔拉應力。隨著荷載的繼續增加，組合梁發生破壞，由此可見，組合梁對比普通的混凝土梁有著更好的抗壓、抗拉、抗破壞性能。

4 結語

本文通過對活性粉末混凝土、普通混凝土及形成的組合梁的定義進行簡述，將其形成原理、使用優點、適用范圍、界面應力進行了分析。結合耐久性、抗腐蝕、抗壓、抗拉的性質，組合梁也有著低成本、易操作、高效率的性價比。相信在建筑行業的發展下，組合梁的未來的應用范圍會更加廣泛。