预应力次轻混凝土及其叠合构件的研究综述

摘 要：近年来，在政府的大力推广下，装配式建筑又掀起了一个新的发展阶段。其中叠合梁板是装配式建筑的重要构件，同时兼顾现浇结构整体性好和装配式结构施工方便等优点。传统的叠合梁使用的是普通混凝土，这导致叠合梁的自重过大，本文探索陶粒复合骨料混凝土（简称为次轻混凝土）应用到叠合梁的可性性。从陶粒复合骨料的变形性能、物理力学性能；叠合梁的受力性能以及叠合框架的受力性能四个方面发展现状研究，分析陶粒复合骨料混凝土预应力叠合梁的应用前景。

关键词：预应力；陶粒复合骨料混凝土；叠合梁；叠合框架

引言

近年来，我国的建筑业得到了迅猛的发展，然而相比于其他发达国家而言，我国建筑物传统建造过程中占用和消耗了过多的建筑资源，并且存在施工周期比较长、工业化程度低以及施工环境差等问题。这说明在建造建筑物时，传统的建造形式迫切需要得到改进，建筑工业化新型建造形式的出现可以有效的解决传统建造方式中施工周期长、能源和劳动力消耗大以及施工环境差等问题，并且能够提高施工效率和施工质量.

叠合梁是装配式建筑的重要构件，同时兼顾现浇结构整体性好和装配式结构施工方便等优点。传统的叠合梁使用的是普通混凝土，这导致叠合梁的自重过大，致使其抗震性能不强；故本文探索陶粒复合骨料混凝土应用到叠合梁的可性性，研究陶粒复合骨料预应力叠合梁相关的发展现睢

1.陶粒复合骨料混凝土简介

陶粒复合骨料混凝土，即次轻混凝土，是指在轻粗骨料中掺入适量普通粗骨料，干表观密度大于1950kg/m3，小于或等于2300kg/m3的混凝土，它是一种特定密度的复合骨料混凝土，在国外也称做特定密度混凝土（specified density concrete）。次轻混凝土兼具了普通混凝土和轻骨料混凝土的优点。由于轻骨料的内养护作用，高强次轻混凝土克服了高强混凝土自收缩大、体积稳定性不良的缺点；同时由于用轻粗骨料取代了部分体积的粗骨料，使混凝土的自重得到一定幅度的降低，提高了材料的比强度，相对同强度等级的普通混凝土，弹性模量和力学性能下降不多，有的力学性能甚至更好，从而克服了轻骨料混凝土弹性模量低、力学性能不高的缺点，单方混凝土的原材料成本增加不多。

2.叠合结构简介

混凝土叠合结构就是将整浇式结构根据其使用时和制造时的受力特点改变为预制的单个构件部分和现浇部分，其中预制的单个构件部分在工厂制造，然后将其运到现场装配，再在其上浇筑振捣现浇部分，当现浇部分结硬后即形成混凝土叠合式装配整体结构。

3.次轻混凝土变形性能研究

田耀刚[9]通过试验分析研究了次轻混凝土的自收缩性能，试验表明，与轻骨料混凝土和普通混凝土相比，次轻混凝土具有更小的干缩和自收缩性能，且收缩稳定期也较短；集料组成成分能显著的影响次轻混凝土收缩性能，当普通骨料与轻骨料的体积相当时，次轻混凝土的收缩性能最小；同时，硅灰的掺入能够显著的提高次轻混凝土的短期收缩性能，然而对次轻混凝土中长期的收缩性能影响不大。

丁建彤、宋培晶等人[6]研究了次轻混凝土的收缩性能，试验设计采用中、高吸水率性能的轻集料和低吸水率性能的轻集料混合的方法，试验表明，在不增加次轻混凝土容重的前提下，能够提高次轻混凝土的早期收缩性能；用刚度较大的普通粗骨料代替部分轻粗骨料，次轻混凝土的收缩性能随着普通粗骨料的体积替代率的提高而下降，这种现象随着混凝土龄期的增长而更加的明显。

Arnon Bentur 等人[7]在0.33水灰比、10%硅灰掺量的普通高强混凝土中，分别用气干轻骨料和饱和面干轻骨料取代普通骨料，体积替代率为25%，分别配制成两种不同的复合骨料混凝土，试验结果表明，高强混凝土的自收缩可以完全由饱和面干轻骨料消除；而气干轻骨料虽然也能减少自收缩，但气干轻骨料中水分不足是难以阻止高强混凝土自收缩的发生的主要原因。

4.叠合梁构件受力性能研究

清华大学过镇海教授[8]通过对四根普通混凝土叠合梁和两根整浇梁的对比试验，主要研究分析了叠合梁的影响系数和二次受力性能，并发现二次受力的叠合梁存在受拉区钢筋应力超前的不利现象，并且对于这种现象在设计时必须加以限制。

我国叠合结构科研组成立[2]，该叠合结构科研组人员在18年中分别对叠合结构体系的普通混凝土叠合梁板的斜截面理论设计方法；正截面的理论设计方法；装配整体式新型建造形式的应用推广研究；连续叠合构件受力试验分析研究和设计方法四个方面的课题进行试验研究和理论分析。

广西大学课题组[3]通过对六根二次受力以及一根一次受力两跨连续叠合梁与一根整浇连续梁进行单点受力试验，并主要针对二次受力两跨叠合梁的受力状态进行研究。试验理论分析研究得出了二次受力两跨叠合梁预制部分跨中受拉钢筋存在应力超前和现浇部分混凝土压应变存在滞后的结论。文章还指出构件正截面抗弯性能受叠合高度比的影响较大，给出了二次受力两跨连续叠合梁弯矩调幅系数建议值。

湖南大学马远荣[1]在导师廖莎的指导下，通过对3根相同规格的工字形截面活性粉末混凝土预应力叠合梁进行静力加载试验，得出了活性粉末预应力叠合梁沿截面高度的应变符合平截面假定，同时叠合梁的正截面承载力有较大的提高，活性粉末混凝土材料的也表现出良好的抗剪能力。现有规范对活性粉末混凝土叠合梁的抗剪计算值偏于安全。

5.叠合框架受力性能研究

长沙交通学院课题组[4]通过对一榀整浇框架与两榀两跨两层3m×3m的叠合框架对比试验进行分析研究。不仅进一步证实了二次受力叠合构件的预制部分受拉钢筋应力超前及现浇部分混凝土压应力滞后的结论。而且得出了叠合构件的承载力与整浇构件相当的结论。并提出叠合框架关键节点处的刚度问题，给出了关键节点处的合理构造措施。

长沙理工大学课题组[5]通过对一榀整浇框架和两榀两跨两层的叠合框架的缩尺构件进行低周反复荷载抗震性能对比试验研究。试验研究表明，在低周反复荷载作用下两榀两跨两层的叠合框架最终破坏形式为铰型破坏机制，在进行试验过程中两榀两跨两层的叠合框架表现出良好的整体抗侧性能，并且该叠合框架的叠合面粘结良好无裂缝产生，叠合框架与整浇框架耗能能力也相差不大。

6.小结

由此可见，国内外学者对次轻混凝土材料的变形性能、物理力学性能和叠合构件、框架的受力性能做了大量的研究，由相关文献可知次轻混凝土较普通混凝土的重量降低，且其他相关性能差异不大或者下降不大；这一优点对装配整体式结构的抗震有良好的效果，然而这些研究仅限于次轻混凝土材料本身的研究，并未将次轻混凝土应用到叠合梁上进行研究；次轻混凝土中的陶粒是混凝土中的薄弱点，故将次轻混凝土应用到叠合梁上还需要相应的试验理论支撑。

参考文献

[1] 马远荣.活性粉末混凝土（RPC）预应力叠合梁试验研究[D].湖南大学，2002.

[2] 叠合结构专题组.钢筋混凝土及预应力混凝土叠合结构设计方法的研究综合报告，1981

[3] 邓志恒，陆春阳，王良才.钢筋砼连续叠合梁受力性能试验研究[J].广西土木建筑，1994，（03）：101-108.

[4] 宋建中，耿渝新.叠合框架受力性能的试验研究[J].长沙交通学院学报，1996，（02）：65-74.

[5] 李佳升，沈长春，欧阳国辉.预应力混凝土叠合框架抗震性能试验研究[J].长沙铁道学院学报，2003，（04）：35-39.

[6] 宋培晶等.高强轻骨料混凝土的收缩及其影响因素的研究[J].建筑材料学报，（2）：138～144.

[7]Arnon Bentur， Shin-ichiIgarashi， KonstantinKovler. Prevention of autogenous shrinkage in high-strength concrete by internal curing using wet lightweight aggregates[J].Cement and Concrete Research， 2001， 1587-1591.

[8] 过镇海.钢筋混凝土叠合梁的受力性能和设计方法的试验研究[M].北京：清华大W，1965，6

[9] 田耀刚. 高强次轻混凝土的研究[D].武汉理工大学，2005

【文章编号】1627-6868（2017）06-0025-02

【基金项目】江苏省大学生实践创新项目（201611117050Y）