CN101096114A - 高耐久性预应力高强混凝土管桩 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高耐久性预应力高强混凝土管桩。该高耐久性预应力高强混凝土管桩由胶凝材料、萘磺酸甲醛缩合物减水剂与三萜皂甙非离子型表面活性引气剂复合而成的外加剂、砂和石、水，经离心成型、蒸养和蒸压而成，外加剂的加入量为胶凝材料重量的1.0～1.2wt％。该高耐久性预应力高强混凝土管桩同时具备良好的抗渗透性、抗硫酸盐侵蚀性和抗冻性。

Description

高耐久性预应力高强混凝土管桩
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体地说，本发明是一种高耐久性预应力高强混凝土管桩。
背景技术
目前，管桩作为桩基础建设的一种建筑构件，使用过程中，其面临着有害离子侵蚀的问题，如地下水的侵蚀，土壤中可溶性粒子的渗透等等。地下水的侵蚀和可溶性粒子的渗透，使管桩的寿命缩短，并可能威胁建筑安全。
PHC管桩全称为高耐久性预应力高强混凝土管桩，桩身混凝土为C80高强混凝土。其主要生产工艺为：布设混凝土、施加预应力、高速离心成型、常压蒸养、脱模后高温高压蒸汽养护即成。PHC管桩具有高强度、高密度、低水灰比、低渗透(抗渗标号＞P30)，耐冲击、结构承载力高等特点，已广泛地应用于工业与民用建筑、公路与铁路桥梁、港口码头等各类工程结构。PHC管桩作为管桩中的一种，同样存在着耐久性的问题。
王海飞在中国硅酸盐学会2004年的《预制混凝土木桩学术论文集》撰文指出了提高PHC管桩混凝土抗氯离子渗透性能的方法，鲜见有人对PHC管桩的耐久性进行实验研究，也鲜见基于耐久性指标要求而进行PHC配制、生产和设计的报道。但是全面提高管桩的耐久性的文献，目前尚没有见到报道。
发明内容
本发明克服了上述缺点，提出了一种高耐久性预应力高强混凝土管桩。该管桩具有良好的耐久性。具体地说，该管桩同时具备良好的抗渗透性、抗氯离子扩散、抗硫酸盐侵蚀性和抗冻性。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
该高耐久性预应力高强混凝土管桩，由以下原料经离心成型、蒸养和蒸压而成：
A.胶凝材料，其加入量为每一立方米混凝土中加入450～480kg；胶凝材料由矿物掺和料和硅酸盐水泥组成，矿物掺和料占胶凝材料的20～30wt％，余量为硅酸盐水泥；
B.砂和石，砂率为35～38％，余量为石；砂和石的总重量为1950～2000公斤/立方米混凝土，最优选为1977公斤/立方米混凝土；
C.外加剂，加入量为胶凝材料重量的1.0～1.2wt％；
D.水，水胶重量比为0.26～0.28。
所述的外加剂为萘磺酸甲醛缩合物减水剂与三萜皂甙非离子型表面活性引气剂复合而成，减水剂与引气剂重量比例为97～99∶1～3。
所述的外加剂中，减水剂与引气剂重量比例为98∶2。
所述的矿物掺和料优选是粉煤灰。
所述的胶凝材料优选由一级粉煤灰与P II 42.5硅酸盐水泥组成。
所述的石优选为5～25mm的碎石，砂优选为中砂。
萘磺酸甲醛缩合物减水剂简称萘系减水剂，它是由精萘用浓硫酸经磺化得到β-萘磺酸。然后与甲醛缩合，再用苛性钠中和得到萘磺酸甲醛缩合物减水剂。
引气剂为三萜皂甙非离子型表面活性引气剂。该引气剂为粉剂，细度为80-100目，产品呈黄色或浅褐色，比重约1.2，水分含量＜5％，水不溶物微量。产品中皂角甙含量达60％以上，其他成分为少量挥发物和糖分。易溶于水，对酸、碱和硬水有较强的化学稳定性。
三萜皂甙分子由单糖基和甙元基两部分通过甙键相连而成。甙元基由两个相连的甙元组成，一般情况下，一个甙元可能联结三个或三个以上的单糖，形成一个较大的五环三萜空间结构。对其中一个甙元作化学元素分析证明它是一种齐墩果酸。
该复合该外加剂具有减水、引气、保塑、改善混凝土微观结构及界面结构，同时具有增加管桩的离心均匀性，减少分层，泌水离析的特性。
产品检验主要通过以下检验方法：
1.通过快速冻融，检测混凝土的动弹性模量的降低值，反映混凝土的抗冻性；
2.通过检测混凝土在硫酸盐溶液中的干湿循环后，抗压强度和抗折强度的降低程度，反映混凝土的抗硫酸盐性能；
3.通过测量混凝土的电通量和氯离子扩散系数，检测混凝土的渗透性。
本发明的管桩的耐久性能够达到以下要求：混凝土的渗透性电量法测量小于1000库仑(以ASTM C1202法进行测定)；氯离子扩散系数小于3.0×10-8cm2/s(以NEL法进行测定)；抗硫酸盐侵蚀次数达到30次以上；抗冻性次数达到300次以上。所述的NEL法，又称作清华大学NEL法，是中国土木工程学会标准CCES01-2004《混凝土结构耐久性设计与施工指南》附录B2“混凝土中氯离子扩散系数快速检测的NEL法”。实验步骤是：将来样切成100×100×50mm的试块，然后用4Mol/L的NaCl溶液进行真空饱盐，之后用NEL-PDR混凝土渗透性电测仪对氯离子扩散系数进行测定。
本发明的优点在于：该高耐久性预应力高强混凝土管桩同时具备良好的抗渗透性、抗氯离子扩散、抗硫酸盐侵蚀性和抗冻性。
具体实施方式
具体实施方式中，所用的水泥为P II 42.5R型粤秀水泥，细骨料为肇庆河砂，尺寸为中砂，粗骨料为田螺坑石场的花岗岩碎石，尺寸为5～25mm。引气剂采用SJ-2型水溶性引气剂。
实施例1
取P II 42.5R型粤秀水泥380公斤，一级粉煤灰100公斤，肇庆河砂690公斤，花岗岩碎石1287公斤，水128公斤。萘磺酸甲醛缩合物减水剂3.528kg，SJ-2型水溶性引气剂72g。
配料：先搅拌砂石20秒，加部分胶凝材料和部分外加剂与部分水搅拌40秒，将剩余全部加入搅拌1分钟。
然后管桩离心成型，静停1小时，经蒸汽养护和蒸压养护，蒸压养护温度为80℃，升温30分钟，恒温5小时，降温30分钟；蒸压养护压力1.0MPa，温度大于180℃，升压1.5小时，恒压5.5小时，降压1小时，即得到具有高耐久性的高强预应力混凝土管桩。
所得的管桩，桩身外观完好，内壁光滑，无漏浆、漏石、挂浆、少料、裙板凹陷、局部磕损、表面裂缝等问题，端板平整，桩深弯曲度符合规范要求。终压力为4000KN，桩身仍完好，竖向承载力能够满足要求。
混凝土的渗透性电量法测量900库仑，以ASTM C1202法进行测定；氯离子扩散系数为2.5×10-8cm2/s，以NEL法进行测定；抗硫酸盐侵蚀次数达到38次；抗冻性次数(冻融循环次数)达到400次。
实施例2
磺酸甲醛缩合物减水剂3.550kg，SJ-2型水溶性引气剂50g，其他条件与实施例1完全相同。
混凝土的渗透性电量法测量1000库仑，以ASTM C1202法进行测定；氯离子扩散系数为3.0×10-8cm2/s，以NEL法进行测定；抗硫酸盐侵蚀次数达到35次；抗冻性次数(冻融循环次数)达到300次。
实施例3
磺酸甲醛缩合物减水剂3.510kg，SJ-2型水溶性引气剂90g，其他条件与实施例1完全相同。
混凝土的渗透性电量法测量1000库仑，以ASTM C1202法进行测定；氯离子扩散系数为2.9×10-8cm2/s，以NEL法进行测定；抗硫酸盐侵蚀次数达到37次；抗冻性次数(冻融循环次数)达到403次。
以上对本发明所提供的高耐久性预应力高强混凝土管桩进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种高耐久性预应力高强混凝土管桩，其特征在于，由以下原料经离心成型、蒸养和蒸压而成：
A.胶凝材料，其加入量为每一立方米混凝土中加入450～480kg；胶凝材料由矿物掺和料和硅酸盐水泥组成，矿物掺和料占胶凝材料的20～30wt％，余量为硅酸盐水泥；
B.砂和石，砂率为35～38％，余量为石；砂和石的总重量为1950～2000公斤/立方米混凝土；
C.外加剂，加入量为胶凝材料重量的1.0～1.2wt％；
D.水，水胶重量比为0.26～0.28。
2.根据权利要求1所述的高耐久性预应力高强混凝土管桩，其特征在于：所述的外加剂为萘磺酸甲醛缩合物减水剂与三萜皂甙非离子型表面活性引气剂复合而成，减水剂与引气剂重量比例为97～99∶1～3。
3.根据权利要求2所述的高耐久性预应力高强混凝土管桩，其特征在于：所述的外加剂中，减水剂与引气剂重量比例为98∶2。
4.根据权利要求1所述的高耐久性预应力高强混凝土管桩，其特征在于：所述的矿物掺和料是粉煤灰。
5.根据权利要求1所述的高耐久性预应力高强混凝土管桩，其特征在于：所述的胶凝材料由一级粉煤灰与PII42.5硅酸盐水泥组成。
6.根据权利要求1所述的高耐久性预应力高强混凝土管桩，其特征在于：所述的石为5～25mm的碎石。
7.根据权利要求1所述的高耐久性预应力高强混凝土管桩，其特征在于：所述的砂为中砂。
8.根据权利要求1所述的高耐久性预应力高强混凝土管桩，其特征在于：所述的砂和石的总重量为1977公斤/立方米混凝土。
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