免蒸压技术在PHC管桩中的试验研究

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徐跃，颜成华(江苏东浦管桩有限公司，江苏连云港222346)摘要：传统PHC管桩欲达到C80强度等级，通常要经过二次高压养护，不仅时间较长(10h以上)，而且能耗大。生产成本高。通过掺加矿粉和玻璃微珠粉，经过大量试验并确定最佳掺量范围，强度达到C80以上，可降低生产成本，节约资源，提高经济效益。关键词：免蒸压；矿粉；微珠；PHC管桩；经济效益Abstract：FortraditionalPHCpipepiles，pressuremaintenanceisusuallymadetwicetoreachthegradeofC80．Ithasalongerperiodoftime(10h)，highenergyconsumptionandhighproductioncost．Byaddingslagpowderandmicro—bead，afteralotoftestsanddeteHniningoftheoptimaldosagerange，thestrengthcanreachaboveC80．Itreducesproductioncost，savesresourcesandimprovestheeconomicbene6ts．KeywoI’ds：non—autoclave；slagpowder；micro—bead；PHCpipepile；economicbene6ts0引言PHC管桩在中国发展近30年．整体产业发展迅速，同时同行之间竞争也加大。管桩企业为了自身的可持续发展和国家节能减排的要求，迫切需要寻求新的材料或生产工艺。目前国内PHC管桩企业普遍采用常压养护和高压养护二次结合的方式，高压养护是PHC管桩工艺中耗时耗能源最多的工艺．因此研究免蒸压技术成为众多管桩企业面临的日益迫切的问题。本文主要分析矿粉和微珠粉单掺和复掺对混凝土强度的影响．并寻求最适合管桩生产的配比。矿粉是由炼铁厂排出的水淬矿渣属于工业废渣，因其在冷却属于急冷的过程，各组分的晶核结构具有不定性，故有一定的活性，经磨细后成为具有一定细度和级配的微粉，掺人混凝土中能够使混凝土的多项性能指标得以改善。微珠是一种几乎不含多孑L状物质的全球状颗粒，粒径极细，这就为混凝土带来极好的填充和“滚珠润滑”效应，物理减水效果显著，在相同塌落度条件下，混凝土用水量明显减少．减水率达15％，流动性增加。1试验材料1．1水泥采用中联P．052．5水泥，物理性能见表1。1．2细骨料采用山东中粗砂，属河砂，其技术指标见表2。1．3粗骨料表1水泥物理性能一27— 采用连云港本地碎石，技术指标见表3。很高的减水性)，其化学指标见表6。1．4外加剂2实验过程与结果分析采用徐州巨龙减水剂，其技术指标见表4。2．1配合比设计1．5矿粉配比设计依据JGJ55—2011《混凝土配合比设采用连云港长固S95矿粉，其技术指标见表5。计规程》，分别进行矿粉单掺、微珠单掺以及矿粉、1．6微珠微珠复掺试验，胶凝材料总量430kg，水灰比统一微珠的平均直径约15um(比表面积3300m纨g)，设定为O．29，实验配合比见表7。球体密度：2．52咖m3，胶砂需水量比：约85％(具有衰3粗骨料技术指标种类减水率(％)比重(k咖3)净浆流动度(m)含固量(％)配比编号水灰比水泥水砂石矿粉微珠2．2试验条件混凝土搅拌采用试验室小型搅拌机，容量60L。每次搅拌方量为20L。原材料下料顺序依次为砂、水泥、水和减水剂、碎石，搅拌时间100s。混凝土坍落度控制在30~50mm。试件采用100mm×100mm×100mm非标准试模制作，结果乘以换算系数0．95。一28一在实验室振动成型，静停3h后放进蒸养池养护。养护工艺见表8。2．3试验结果本次试验结果见表9。2．4强度分析微珠作为一种颗粒极细的铝硅酸盐物质．虽然 竺兰：竺竺兰苎竺兰查圭竺竺兰!竺兰竺竺兰■雹圈平均粒径只有1．5um，但是在混凝土水化反应初期，微珠几乎不与混凝土中的碱性物质反应，混凝土强度主要通过微珠的填充效应补充．因此与其他种类高比表面积微填料(硅灰等)相比，水化反应前期混凝土水化热低，干收缩小；在一定范围内，随着掺量增加，混凝土强度也随着增加，但ld和3d强度均未达到80MPa，7d强度则达到80MPa(图1)。图1微珠强度对比矿粉可以有效改善混凝土的坍落度和流动性，具有一定的减水效果。在相同水灰比条件下，随着矿粉掺量的增加，混凝土出现泌水现象，粘聚性增强，和易性变差。随着矿粉掺量的增加，混凝土出现一定的缓凝效果，强度也随着线性增加，但仅通过掺加矿粉。混凝土强度在7d内都难以达到80MPa(图2)。由于微珠具有特殊的物理化学性能，对水泥混凝土具有填充效应、降粘效应、减水效应、增强效应圈2矿粉强度对比及耐久性效应，与其他的超细掺合料相比，微珠在兼顾填充与增强的同时。为低水胶比混凝土带来极好的降粘、减水作用，提高混凝土的和易性、操作性。在此情况下，矿粉可以作为一种活性矿物掺合料使用，价格便宜，同微珠复掺效果显著。通过表9及图3可知。微珠与矿粉复掺强度均比矿粉、微珠单掺强度大幅提高。3d强度便可满足C80强度要求。通过C1一C4比较，并结合表9及图3，可知在相同胶凝总量和相同水胶比条件下。配合比C2效果最好，为此次免蒸压试验中的最优配比。3经济效益3．1成本分析采用免蒸压工艺可以省略蒸压环节．蒸压环节需高压釜、人工并消耗大量的能源，会增加PHC管裹9免蒸压强度结果一29— 1d强度(MPa)3d强度(MPa)7d强度(MPa图3矿粉微珠复掺强度对比桩的成本。表10为每米PHC管桩蒸压所需的成本。采用免蒸压工艺，每米PHC管桩可节约成本10．7元。因此采用免蒸压工艺管桩可节约大量能源和成本，具有显著的经济效益，同时还可以减少废气排放，有利于环保。表10PHC管桩每米所需成本3．2应用前景PHC管桩的免蒸压技术可以节约PHC管桩生产过程中的蒸压养护成本，符合“节能减排”的战略要求，能够给企业带来更大的经济效益。因此免蒸压PHC管桩技术具有非常广泛的应用前景。4总结(1)本文通过试验验证不同掺量微珠单掺、矿粉单掺以及微珠矿粉复掺情况。开发出一次蒸养的复掺免蒸压PHC管桩，抗压强度满足规范要求。(2)免蒸压PHC管桩可节省成本和节能环保，每米节约成本12元，具有显著的经济效益和推广应用前景。(3)免蒸压PHC管桩技术的应用，将提供管桩制作新途径，提高制作的灵活性，更为合理地利用现有资源，全面提高PHC管桩行业的技术水平，实现可持续发展战略。参考文献f11何友林，李龙，魏宜龄．浅谈PHC管桩免压蒸技术U】．混凝土与水泥制品，2012，(8)：38—39．f21张建纲，毛永琳，乔敏．PHC管桩混凝土免蒸压技术研究Ⅱ】．混凝土与水泥制品，2012，(7)：31．[3】王成启，谷坤鹏，王春明，等．免压蒸PHC管桩的开发与应用U】．工程材料，2013，(1)：7．f41汤小平，李培鹏，孙延庆．免压蒸管桩混凝土原材料的选用Ⅱ】．混凝土与水泥制品，2009，(5)：31—32．f51陈礼文．PHC管桩免高压蒸养项目节能减排技术的应用Ⅱ】．建筑工程，2012，(2)：76．第一作者：徐跃(1986一)，男，本科，助工，主要从事管桩混凝土研究。(编辑：黄烨)l收稿日期：2014—8—3)一30一∞加∞^∞“=v辚拈螂嘎卅爨骥