机制砂混凝土及其预应力梁受力性能探讨

吴飞

（中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550000）

在建筑工程建设环节中，混凝土是经常应用的一种材料。伴随着社会经济水平的提升，机制砂由于优势极高而被广泛应用到了工程建设阶段，特别是在公路以及铁路建设环节中，使用天然石材对机制砂进行生产是缓解天然砂资源趋势的最佳方式。本文以预应力混凝土结构特征和发展现状为主，分析了机制砂预应力混凝土的各项性能，并且全面论述了机制砂预应力混凝土梁受力性能实验工作的实施要点，以此确保工程的安全性。

1 对预应力混凝土结构特征以及发展现状的论述

所谓预应力混凝土结构，主要是指结构承受外荷载的前期阶段中，应当采取人为方式增加某项预应力的混凝土结构类型，此种外应力增加能够推迟裂缝的出现，或者是避免裂缝形成，有利于进一步增强结构的刚性。伴随着预应力混凝土技术的全面改进，自身抗裂性以及耐久性逐渐体现了出来，所以，在工程建设环节中应用极为普遍。通过分析可以看出，预应力混凝土优势如下所示：

首先能够缩减界面的尺寸，减轻自重以及工程材料，经济效果良好，在改善结构和增强构建受力效果的基础上解决裂缝现象，增强构件的抗裂程度，避免结构出现变形；其次预应力混凝土的应用还有利于增强结构自身的耐久性，抗疲劳性和抗震效果同时将使用其他结构材料难以解决的技术问题，彻底解决。一般来讲，该种类型的技术通常是应用于大型和重载建筑工程建造环节中，对于预应力混凝土设计和施工来讲，有着一定的复杂性特征，其对材料质量提出的要求是非常高的。在施工期间，可以采取专业性工具实施施工作业，要求施工人员有着丰富的经验，同时，质量控制环节也是非常复杂和烦琐的，只有在合适的场合内应用预应力混凝土才可以提升施工质量，产生提高的效果。

2 机制砂预应力混凝土的性能体现

无论是在房屋建筑、市政工程还是公路、桥梁以及隧道等工程中，水泥混凝土均属于建筑材料中的主要部分，水泥混凝土的组成部分细集料对于混凝土流动性和坍落度以及耐久性等方面有着直接的影响，因为天然砂过于缺乏，因此，机制砂的重要性逐渐体现了出来。以某项高速公路举例说明，该项公路项目周围地形环境极为复杂化，桥隧比例在路线总长中占据的比例为80%，施工期间少不了诸多数量的混凝土材料，此项目缺少天然砂，水泥价格合理，当使用当地储存量极为丰富的机制砂时，价格较低，产生的经济效益良好。在近年，我国工程技术人员加大了机制砂方面的研究力度，并且产生了极高效果，成功配置出了和各项要求相一致的高性能混凝土，机制砂和标准的质量要求相符合，配置的混凝土在指标上甚至远远超出了天然砂配置的混凝土，所以，在混凝土技术应用期间，机制砂是最佳的一种选择。

2.1 机砂混凝土的抗渗性能

对于混合砂混凝土以及天然土中沙混凝土试件同一条件下实施相关的抗渗性实验操作从中得出。前者的抗渗效果远远低于后者的抗渗效果。

2.2 机制砂混凝土的抗冻性能

由进行机制砂混凝土和天然砂混凝土抗冻性对比实验可以得出，前者的重量损失率和强度损失率远远低于后者的损失率，此种现象从一定程度上表明，机制砂混凝土的抗冻性能良好，效果极佳。

2.3 机制混凝土的收缩效果

混凝土自身收缩效果决定了混凝土结构耐久性的提升，特别是在28d 龄期前，混凝土试块自身的收缩量伴随着龄期增长速度而进一步增长，在龄期以后，龄期增长的情况下，混凝土试块收缩量增长速率，呈现出一定的降低状态。

2.4 机制砂混凝土的强度

当探究两项顶级机制砂混凝土强度可以看出，处于相同配比的情况下机制砂混凝土砂率远远高于天然砂混凝土的砂率，并且强度也远远高于天然砂混凝土的强度。

2.5 机制混凝土的徐变性能

在制作预应力混凝土工作期间，徐变是经常使用的一项技术指标，其可以将混凝土在荷载作用下产生的变形效果清楚地体现出来，并且直接影响构件的预应力损失情况。

3 机制砂预应力混凝土梁受力性能实验工作的实施

3.1 进行实验加载方面的实验

对于相关机制砂预应力混凝土梁来讲，一般是采取简支方式，三分点对称加载而荷载施加主要是以跨中纯弯段的计算弯矩为基本依据，依照跨中弯矩换算为两点集中加载的力，同时，在机制砂运力混凝土中，一般是采取分级加载的方式进行加载和处理。

3.2 试验测量相关要点

（1）实施应变量测工作。当制作机制砂预应力混凝土梁期间，需要依照基本要求处于合理的位置处实施测量工作，在试验梁施工环节中，动态性的监督和检测对应变现象，将机制砂预应力混凝土梁的力详细记录下来。

（2）量测裂缝。当试验梁裂开后，应当详细观察裂缝发展情况，当每级别荷载持荷到相应时间段以后，开始量测最大裂缝宽度、长度以及间距等，将实际情况记录到试验梁中。对于垂直裂缝宽度而言，还必须在试验梁内的侧面相应受拉主筋高度实施量测工作。

（3）量测挠度。依照混凝土结构试验标准方式可以看出，对于受弯构件量测挠度曲线的测点来讲，必须依照构件的跨度方向进行合理布设，其中涉及量测支座沉降和变形情况，需要明确认识到的是，测点数量不可以低于五点，对于宽度非常大的构件而言，还可以结合实际情况合理增加测点数量。

（4）量测开裂荷载以及极限荷载。在试验加载和开裂荷载相接近的情况下，应当动态性地实施试验梁量测操作，当发生裂缝后，必须马上停止加载现象的实施，将准确的开裂荷载值记录下来。一旦试验梁临近破坏以后，荷载稳定性下降，面对此种现象，就需要记录极限荷载值。

3.3 机制砂预应力混凝土梁的受力特征以及被破坏形式

在加载试验梁到破坏环节中，可以将实际的受力情况分为多方面，具体情况如下所示：

（1）弹性工作阶段。由于加载的初期荷载十分小，混凝土并没有完全裂开，相关构件依旧处于弹性状态，试验梁的刚度处于不变化状态，此环节的钢筋应力不大，不管是钢筋应力增长还是混凝土应力增长等，都趋于稳定性。

（2）带裂缝的工作时期。主要是指荷载增加的背景下，试验梁内的跨中纯弯段薄弱截面逐渐产生了一些裂缝现象，试验梁逐渐进入带裂缝的工作环节中。在裂缝初期出现环节中，形状为细且短，数量非常少。

开裂后，在开裂截面上，受拉区混凝土将会停止工作，在开裂前期阶段中，承担的部分拉应力将会转移到钢筋方面承担，非预应力纵筋的应变比之间开裂之前存在着增大情况，钢筋应力有了明显的改变。

（3）破坏环节。也就是说，非应力钢筋屈服后，试验梁存在着塑性变形现象，裂缝宽度逐渐扩大，挠度速度增加比较快。荷载挠度曲线发生一定程度的转折现象后，将会演变成第二阶段以及第三阶段的转折点，处于该种状态下，荷载处于不变化或者是荷载变化程度非常小的时候，实验挠度增加速度极快，试验梁处于不稳定状态。

3.5 结论

经过相关探究来看，机制砂预应力混凝土梁受力性能极佳，荷载挠度曲线在混凝土开裂以及非预应力钢筋屈服期间，有着一定程度的转折现象，临近破坏的时候扰度以及裂缝宽度存在着明显增大情况，比较得出，试验梁的延性极好。机制砂预应力混凝土界面混凝土应变和截面要求相符合，当构件临近破坏的时候，受拉钢筋可以达到屈服，梁顶混凝土压碎，机制砂预应力混凝梁正界面承载能力极限状态计算期间，可以依照标准的混凝土结构设计规范要求进行计算。

在机制砂预应力混凝土梁内，混凝土和预应力钢绞线能够进行良好的协同工作，钢筋在机制砂预应力梁内的受力性能和天然砂预应力梁是一样的，试验梁在临近破坏的时候，非预应力钢筋以及预应力钢绞线可以达到屈服，强度增强，价值被全面体现出来。

4 结语

从以上论述来看，伴随着社会经济的不断发展，各项建设项目数量逐渐增加，其中，在基础建设阶段中，混凝土是普遍使用的一种材料，产生的消耗量是非常多的，而天然砂是短时间内的不可再生资源，应当应用机制砂将其替代。如今，在混凝土梁施工作业开展期间，应用机制砂优势非常高。本文主要对实际情况进行了相关探究，以此确保公路桥梁工程的安全性和稳定性。