采用萘系高效减水剂试制免蒸压高强混凝土管桩.pdf

2 0 1 2年第 1 O期 1 O月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT PR0DUC 2 0l 2 No 1 0 Oc t o b e r 采用萘系高效减水剂试制免蒸压 高强混凝土管桩 田 寅 ， 匡红杰 ， 石 明正 ， 康 晓君 。 ( 1 苏州混凝土水泥制品研究 院有限公司 江苏省高耐久混凝土工程技术研究中心 ， 2 1 5 0 0 4 ； 2 苏 州 中天 新 型建材 有 限公 司 ， 2 1 5 0 2 1 ； 3 中国建材检验认证集团苏州有限公司， 2 1 5 0 0 8 ) 摘 要 ： 在优化管桩混凝土配合比的基础上，采用萘 系高效减水剂和 高活性矿物掺合料生产 了免蒸压高强混凝 土管桩 ， 并将产 品用于实际施工 中。结果证 明 ， 该管桩的 生产 工艺简单、 成本较低 、 性能 良好 ， 对节能减排 和环境保护 具有重要的意义。 关键 词 ： 萘 系高效减水剂 ； 免蒸压 ；管桩 Ab s t r a c t ： B a s e o n o p t i mi z i n g mi x p r o p o r t i o n o f t h e p i l e c o n c r e t e ， h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e p i l e s a r e p r o d u c e d b y a d d i n g h i g h e f fi c i e n c y w a t e r r e d u c i n g a g e n t ( n a p h t h a l e n e s e r i e s ) ， h i g h a c t i v e m i n e r a l a d m i x t u r e s a n d u s i n g n o n - a u t o c l a v e d p r o c e s s ， a n d t h e p r o d u c t i o n s a r e a p p l i e d i n t h e p r a c t i c a l c o n s t r u c t i o n T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e n o n - a u t o c l a v e d p r o c e s s o f t h e p i l e s i s s i mp l e ，l o w c o s t ，a n d t h e p i l e s h a v e g o o d p e rf o r ma n c e s ，wh i c h h a s g r e a t s i g n i fi c a n c e f o r t h e e n e r g y c o n s e r v a t i o n a n d e mi s s i o n r e d u c t i o n a n d e n v i r o n me n t a l p r o t e c t i o n Ke y wo r d s ： Hi g h e f fic i e n c y w a t e r r e d u c i n g a g e n t ( N印 h t h a l e n e s e r i e s ) ， No n - a u t o c l a v e d ； P i l e s 中图分类号 ： T U 5 2 5 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 2 ) 1 0 2 7 0 3 0前 言 预制混凝土管桩是 目前重要 的桩基材料之一。 预 制混 凝 土桩 基 工程 与 一般 基础 工 程 相 比 ， 具 有 桩 材质量好 、 施工快 、 工程地质适应性强 、 场地文 明等 优点 ， 预制混凝土管桩被广泛应用于各类建筑物和 构筑物 的基础工程 中， 如高层建筑、 公共建筑 、 一般 工业与民用建筑 、 港 口、 码头、 高速公路 、 桥梁 、 重型 机床、 仓库、 护岸等领域 1 1 。 目前 ， 国内预应力高强混凝 土管桩 ( 以下简称 P HC管桩)的生产厂家普遍采用两次蒸汽养护 ， 即 常压蒸汽养护与高压蒸汽养护( 简称蒸压养护 ) 进 行 P H C管桩生产，以使 P HC管桩在较短的时间内 获得出厂强度2 1 。常压蒸汽养护是温度控制在 8 5 左右条件下进行的养护 ， 养护时间 8 h左右 ， 包括静 停 、 升温 、 恒温 、 降温四个环节 ； 而蒸压养 护需 在蒸 汽压力 0 9 5 - 1 0 MP a和温度 1 7 0 1 8 0 的条件下 ， 养 护 l O h左右 。 蒸 压 养护 是 整个 管 桩生 产 过程 中耗 能 、 耗 时 最 多的工序 ， 据相关厂家实际监测 ， 每 m 管桩混凝土 在蒸 压 养护 过程 中消 耗 的能源 折算 成 原煤 约 为 4 0 k g 。 此外 ， 蒸压养护需要高压釜 ， 生产投入比较高 ； P HC管桩出釜 时温度很高 ，若不经过有效 的降温 处理 ， 则温差足以使桩 身混凝 土产生裂缝 ， 给 P HC 管桩的耐久性带来不利影响。本文通过调整混凝土 的配合 比， 采用掺加高效减水剂与高活性矿物掺合 料技术 ， 生产了免蒸压 P HC管桩 ， 并对其试件强度 、 施工性能 、 技术、 经济和应用前景进行了分析研究。 1 试 验原材 料 ( 1 ) 水泥 ： 采用 P 5 2 5级硅酸盐水泥。 ( 2 ) 矿物掺合料 ： 采用粒化高炉矿渣粉 ， 其物理 力 学性 能指标 见表 1 。 表 1 粒化高炉矿渣粉的物理力学性 能 ( 3 ) 细骨料 ： 采 用 细度 模数 为 2 8的 中砂 ， 表 观 密 度 为 2 6 0 0 k g m 3 , 含泥 量 0 5 ， 泥块含 量 0 1 。 ( 4 ) 粗 骨 料 ： 采用 5 - 2 5 mm 连 续 级配 的碎石 ， 表 观 密 度 为 2 6 4 0 k g m ， 含泥 量 0 4 ， 泥块 含量 0 1 ， 针 片状 含量 7 。 ( 5 ) 减水剂 ： 采用 MD 一 1 5 0萘系高效减水剂。 ( 6 ) 拌合水 ： 采用普通 自来水 ， 符合 J G J 6 3 _2 0 0 6 27 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2年第 l 0期 混凝土与水泥制 品 总第 1 9 8期 混凝土拌合用水 的质量要求 。 2确 定配 合 比 2 1 基准配合 比 根据混凝土配合 比设计规范网 并结合 目前管桩 生产状况 以及本试验的要求设计确定了基准配合 比 ， 见 表 2 。 2 2 MD一 1 5 0萘系高效减水剂 与矿物掺合料 复掺 试验 表 2基准配合 比表 采 用 MD一 1 5 0萘 系 高 效 减水 剂 与 矿 物 掺 合 料 复掺进行试配， 具体掺量与性能见表 3 。 表 3 MD 一 1 5 0萘系高效减水剂与矿物掺合 料复掺试验性能表 由表 3可知 ， MD 一 1 5 0萘系高效减水剂与高活 性 矿物掺合料进行复配 ， 水胶 比控制在 0 2 7 、 减水 剂掺量为 2 3 2 5 、高活性矿物掺合料 掺量为 2 0 、 胶凝材料用量选用 5 0 0 k m 。 时 ， 混凝 土的工 作性能能够满足管桩生产的需要。同时外加剂掺量 可调 控 区域 比较 大 ， 实 际生产 过 程 的可 操 作性 也 将 大大提高 。考虑到成本等其他因素的影响 ， 我们最 终确定 MD 一 1 5 0的最佳掺量为 2 3 。 2 _ 3 成型配合 比 本试验混凝土配合 比见表 4 。 表 4 混凝土配合 比 3成 型试 验 3 1 搅拌 制度 在管桩 流水线上使用表 4配合 比进行试制成 品管桩的过程中，采用正常的投料顺序进行制作 ， 搅拌之后物料未出现搅拌不均的现象 ， 采用表 4配 合 比可以成功生产 出成品管桩 。 3 2 布料 与离 心 采用表 4所 示 的配合 比配 制 的管桩 混 凝土 ， 和 易性 良好 ， 使用喂料车进行喂料时 ， 物料下料流畅 ， 降低了工人的劳动强度 ， 提高了生产效率。 离心程序采用普通管桩的离心制度 ， 离心结束 一 2 8一 后 ， 桩体内表 面光滑 ， 余浆较少 ， 未 出现漏浆 、 露石 的现象 。 3 3 养护 制度 采 用 一次 蒸 汽养 护制 度 ， 整个 养 护过 程 分 为 静 停 、 升温、 恒温、 降温 4个阶段 。 其 中静停阶段 2 h ； 升 温 阶段 1 5 h ， 温度 从 4 0 C 升 到 8 5 ； 恒 温 阶段 4 h ， 温 度保持 在 8 5 ； 降温 阶段 l h ； 全 部养 护程 序 8 5 h 。 3 4 试件 强度 按照表 4的配合 比成型试件 ， 混凝 土试件尺寸 为 1 5 0 mr n x 1 5 0 m mx 1 5 0 mm， 并 按 照 上 述养 护 制 度 进 行一次养护 。经试压 ， 混凝土试件 的平均脱模强度 为 7 3 5 MP a ， 7 d平 均强 度 为 8 2 6 MP a ， 达到 了 C 8 0高 强混凝土管桩的要求。具体数据见表 5 。 表 5 混凝土 的抗压强度 3 5 施 工性 能 采用表 4配合 比试制免蒸压高强混凝土管桩 ， 使用在某基础施工过程中， 具体沉桩数据见表 6 。 由表 6可知 ， 1 # 5 #为免蒸压 P H C管桩 ， 6 # - 1 0 #为普通 P HC管桩。其中 ， 这些桩除了在养护制 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 田 寅 ， 匡红杰 ， 石明正 ， 等采用萘系高效减水剂试制免蒸压高强混凝土管桩 表 6 相同地质 、 不 同养护制度下管桩的沉桩 度不 同外 ， 其他生产条件 、 管径大小 、 配筋等都一 致 。试桩过程 中发现 ， 在相 同地质条件下 ， 免蒸压 P HC管桩即使承受多于普通 P HC管桩的锤击次数 情况下 ， 也没有一例 出现打断 、 打爆的情况 ， 显示免 蒸压 高强混凝土管桩在强度满足施工要求 的前 提 下 ， 有效降低了桩身的脆性 ， 使施工更加方便 ， 同时 也降低 了施工过程 中由于桩身脆性 问题 而导致桩 被打 断 、 打爆 的情 况 。 4技术经 济分 析与 应用前 景 4 1 技术 分析 ( 1 )本 次试验采用 萘系高效 减水剂作为外加 剂 ， 在掺加适量高活性矿物掺合料 的情况下 ， 可以 配制 出免蒸 压 C 8 0管 桩混凝 土 。 ( 2 )高活性矿物掺合料对混凝土后期强度具有 较为显著 的影响，在混凝土和易性较好的情况下 ， 经过一次蒸汽养护的免蒸压混凝土 7 d强度均 比脱 模强度高 1 0 MP a左右 。同时 ， 掺加高活性矿物掺合 料 的混 凝 土 ， 给 予 足够 的静 停 时 间 ， 混 凝 土 的强 度 将会显著提高。 ( 3 )高活性矿物掺合料的掺量对混凝土和易性 具有较大影响 ， 在一定 范围内 ， 矿物掺合 料掺量越 大 ， 混凝土流动性能越好 ； 超过一定范 围， 增加矿物 掺合料的掺量 ， 对混凝土的和易性不但没有正面影 响 ， 甚至有可能造成不 良影响。本试验所使用的矿 物掺合料 ， 经过试 验配制与实 际生产 ， 得 出免蒸压 高强管桩混凝土 的矿物掺合料掺量控制在 2 0 左 右较为合适。 ( 4 )采用超细矿物掺合料时 ， 搅拌时间应适当 的延长， 避免物料搅拌不均匀， 出现物料结块的现象。 ( 5 )养护过程中， 升温速度要控制平稳 ， 恒温温 度控制在 8 5 ， 升温速度过快以及恒温温度过高都 会导致管桩脆性增加 ， 降低管桩后期的性能。 4 2 经济分析 采用一次蒸汽养护工艺制造管桩 ， 一方面可以 简化管桩 的制造程序 ， 减少 管桩 的生产成本 ； 另一 方面也可 以降低管桩厂初期高压釜的投资 ， 在降低 投资成本 的情况下 ， 还可提高管桩生产过程 中的安 全性 能 。 采用 免蒸 压 工艺 ， 可节 约能 源 ， 并 可 节 省人 工 、 设备折旧、 场地建设维护费用等 。以 0 5 0 0 m m管桩 为例 ， 预计每 m可节约成本 1 5元。因此 ， 采用免蒸 压管桩可以大量节约能源和成本 ， 具有显著 的经济 效益 ， 同时还可减少废气排放 ， 降低管桩生产过程的 安全隐患 ， 有利于环保 3 1 。 4 3 应用 前景 采用一次蒸汽养护工艺不管在经济效 益 ， 还是 在社会效益上都是相当可观的。一次蒸汽养护相比 两次蒸汽养护可以明显降低投资与生产成本 ， 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。目前 ， 国内有管桩生产厂 5 0 0余家， 年生产 管桩超过 3 亿 m， 如若将免蒸压技术推广 ， 将对 国家 乃至社会都是一个 巨大的贡献。 5结论 ( 1 ) 采用高活性粒化高炉矿渣粉作为矿物掺合 料与萘系高效减水剂复掺 ，水胶 比控制在 0 2 7左 右 、矿物掺合料 的比例 2 0 左右 、胶凝材料用量 5 0 0 k g m 左右 、 砂用量 6 5 0 k g , m 左右 、 粗骨料用量 1 1 5 0 k g m 左右 、 l- J ll 剂掺量 2 3 左右时 ， 可 以生产 出免蒸压 C 8 0高强混凝土管桩， 并能满足施工的要 求 。 ( 2 ) 开发一次蒸汽养护 P H C管桩免蒸压工艺可 以简化生产环节 、 节约成本 、 对 P HC管桩产品的节 能减排和保护环境具有重要意义。 参考 文献 ： 1 1 阮起南 预应力混凝土管桩 M 北京： 中国建材工业 出版社 【 2 王成启， 谷坤鹏 ， 王 春明， 等 免 蒸压 P HC管桩 的研制与 工 程研究 J 混凝土 与水泥制 品， 2 0 1 1 ( 4 ) 3 】 卢迪 芬， 胡海鹏， 王秀龙， 等 免压蒸高性能混凝 土管桩掺 合 料 的试验研究I J 1 混凝 土， 2 0 0 7 ( 4 ) 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 8 2 8 作者简介 ： 田寅 ( 1 9 8 6 一 ) ， 男 ， 助理工程师 。 通讯地址 ： 苏州市三香路 7 1 8号 联 系电话 ： 1 3 8 6 2 1 5 8 6 6 9 E- ma i l ： o 5 1 2 t y 1 5 3 c o m 一 2 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m