CN102659373A - 一种高性能耐腐蚀混凝土桩及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本本发明公开了一种高性能耐腐蚀混凝土桩及其制备方法，所述混凝土包括：胶凝材料、细骨料、粗骨料、减水剂和水，所述胶凝材料含量为350～550kg/m3，减水剂（固体掺量）为胶凝材料重量的1.0～4.0%，水灰比为0.2～0.35，砂率为30～44%；所述胶凝材料为水泥和活性增效剂的混合物，或者是水泥、矿物掺合料与活性增效剂的混合物。本发明可以在仅通过常压蒸汽养护的条件下使得生产的混凝土桩性能符合国家标准，且比现有技术具有更优异的耐久性和强度，从而大大缩短生产周期、降低成本，具有很大的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于混凝土建筑材料技术领域，尤其涉及免高压蒸汽养护的高性能耐腐蚀混凝土桩及其生产方法。
背景技术
混凝土是当今土木工程中用途最广泛，用量最大的建筑材料之一。在各种恶劣的环境下，混凝土长期遭受腐蚀介质的作用，导致混凝土结构性能的裂化、耐久性降低，而提前发生破坏。由于混凝土结构的耐久性不良，给世界各国造成巨大的经济损失。我国目前正在进行着世界上最大的土木工程建设，混凝土的耐久性问题已经关系到国计民生等的重大问题。对于土木工程来讲，改善混凝土的耐久性已经成为世界范围内的研究热点。
目前PHC桩厂都是使用磨细砂、矿物掺合料，采用蒸养+压蒸二次水热养护工艺。现行的养护工艺基本为：常压蒸汽养护(82±2℃，4h50min)，高压蒸汽养护(1.0±0.05Mpa，7h10min)。一般来讲，若果原材料选用的配合比和生产工艺合理的话，则以这种方法生产的PHC桩是具有抗中弱腐蚀的性能。
发明内容
发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供了一种高性能耐腐蚀混凝土桩及其制备方法。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种高性能耐腐蚀混凝土桩，由混凝土浇筑而成，所述混凝土包括：胶凝材料、细骨料、粗骨料、减水剂和水，所述胶凝材料含量为350～550kg/m3，减水剂(固体掺量)为胶凝材料重量的1.0～4.0％，水灰比为0.2～0.35，砂率为30～44％；所述胶凝材料为水泥和活性增效剂的混合物，或者是水泥、矿物掺合料与活性增效剂的混合物。
作为优选，所述活性增效剂含有10％～70％(重量)的活性硅、10％～70％(重量)的硫酸盐、10％～60％(重量)的氧化钙、0.5％～2％(重量)的表面活性剂和1％～5％(重量)的无机物添加剂。
作为优选，所述细骨料为天然砂或人工砂；所述细骨料为天然碎石或人工碎石。
作为优选，所述细骨砂的细度模数为2.3～3.5。
作为优选，所述粗骨砂碎石的粒径为5～25mm。
作为优选，所述减水剂为萘系减水剂或聚羧酸盐减水剂。
本发明的另一个目的是提供一种上述高性能耐腐蚀混凝土桩的制备方法，它包括以下步骤：(1)按配比将所述细骨砂和胶凝材料投入到混凝土搅拌机，搅拌直至均匀，然 后将所需水重量的70～90％投入到混凝土搅拌机，再进行搅拌直至均匀，最后依次投入所需的粗骨砂、减水剂和剩余的水再进行搅拌直至均匀得到搅拌好的混凝土；(2)将上述搅拌好的混凝土均匀装入已安装有钢筋笼骨架的模具中，待布料结束后，进行合模及预应力张拉，张拉力为预应力钢筋总抗拉强度的70～75％；(3)将装有混凝土的模具在预应力张拉后进行离心成型作业，直至混凝土桩成型；(4)待离心结束后将装有混凝土和钢筋骨架笼的模具进行常压蒸汽养护，常压蒸汽养护后脱模冷却即可；其中所述的常压蒸汽养护的温度为65-100℃，养护时间为4-6小时。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、本发明利用免蒸压混凝土技术进行生产，可以减少高压蒸汽养护的环节，大大降低生产成本，减少或消除安全隐患，经济效益显著；2、本发明减少了大约2/3的蒸汽使用量，节约了资源，有利于环保，社会效益显著；3、本发明产品经过检测，其力学性能完全符合GB13476-2009的要求，降低成本并不影响产品的性能，甚至比现有产品的性能更优，产品质量能够得到保证；4、本发明产品在硫酸盐侵蚀、氯离子渗透、抗冻等耐久性方面都表现出较高的水平，因此具有很好的经济效益和社会效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1：
一种高性能耐腐蚀混凝土桩，其混凝土包含420kg/m3胶凝材料、天然砂、碎石、聚羧酸高效减水剂和水，其水灰比为0.32。其中天然砂的细度模数为3.0，砂率为36％；碎石的粒径为5～25mm，压碎值为5％；而减水剂(固体掺量)为总胶凝材料的1.0％；其中胶凝材料由54％的水泥、35％的粉煤灰(矿物掺合料)和10％的高活性增效剂组成。而该高活性增效剂各组成的重量百分比分别为：10％的活性硅、70％的天然磨细石膏、14％的氧化钙、1％的N酰基十二烷基肌氨酸钠以及5％的无机硅酸盐。上述配方的混凝土的容重比约为2500kg/m3。
实施例2：
一种高性能耐腐蚀混凝土桩，其混凝土包含450kg/m3胶凝材料、天然砂、碎石、萘系高效减水剂和水，其水灰比为0.30。其中天然砂的细度模数为2.8，砂率为35％；碎石的粒径为5～25mm，压碎值为5％；而减水剂的使用量为总胶凝材料的3.5％；其中胶凝材 料由45％的水泥、40％的矿粉(矿物掺合料)和15％的高活性增效剂组成。而该高活性增效剂的组成配方为50％的超细粉煤灰作为活性硅、20％的脱硫石膏硫酸盐、15％的氧化钙、1％的N月桂酰基甘氨酸钾和4％的无机硅酸盐及碳酸钠的混合物。上述配方的混凝土的容重比约为2450kg/m3。
实施例3：
一种高性能耐腐蚀混凝土桩，其混凝土包含430kg/m3胶凝材料、人工砂、碎石、聚羟酸高效减水剂和水，其水灰比为0.28。其中人工砂的细度模数为3.0，砂率为37％；碎石的粒径为5～25mm，压碎值为5％；而减水剂的使用量为总胶凝材料的4％；其中胶凝材料由85％的水泥和15％的高活性增效剂组成。而该高活性增效剂的组成配方为1％(重量)的微硅粉、10％的脱硫石膏、60％的氧化钙、0.5％的N月桂酰基谷氨酸钠和1.5％的硅酸盐及碳酸钠的混合物。上述配方的混凝土的容重比约为2550kg/m3。
实施例1～3通过以下方法制备混凝土桩：具体生产过程如下：(1)先向混凝土搅拌机投入砂、胶凝材料进行搅拌直至均匀，然后投入整个配方中70～90％的水，再进行搅拌直至均匀，最后依次投入碎石、减水剂和所剩余的水再进行搅拌直至均匀；(2)将预搅拌好的混凝土混合物均匀装入已安装有钢筋笼骨架的模具中，待布料结束后，进行合模及预应力张拉，张拉力约为预应力钢筋总抗拉强度的70～75％；(3)将装有混凝土的模具在预应力张拉后进行离心成型作业，直至混凝土桩成型；(4)待离心结束后将装有混凝土和钢筋骨架笼的模具进行常压蒸汽养护，常压蒸汽养护后脱模冷却；其中所述的常压蒸汽养护的恒温温度为65-95℃，养护时间为4-6小时；(5)常压蒸汽养护结束，混凝土桩冷却后即可得到成品，可出厂运往工地施打。
对比例：
PHC混凝土管桩的制备方法与实施例1相比，不同点在于：所述混凝土的组分为胶凝材料、砂、碎石、萘系高效减水剂和水，其中胶凝材料为水泥与磨细砂按照1∶0.5组成的混合物；其中，混凝土的容重为2500kg/m3，水灰比为0.3，胶凝材料的用量为420kg/m3；砂的细度模数为2.7，砂率为36％；碎石的粒径为5～25mm，压碎值为5％；减水剂(固体掺量)为总胶凝材料的3.25％。
将实施例1～3与对比例进行比较，得到如表1所示的性能对比。
表1
从表1可知，实施例1～3使用免蒸压技术生产的混凝土强度完全符合GB13476-2009的要求，其强度及耐久性指标甚至更优于普通高强混凝土。
本发明主要以自主研发的高活性增效剂为主导，结合特定的混凝土配方及养护工艺，在低水胶比常压蒸汽养护的条件下获得高强度混凝土。高活性增效剂含有大量活性“纳米级”SiO2，其平均粒径远远小于水泥粒子的平均粒径，它们能填充于水泥粒子之间的空隙中，减少早期生成的Ca(OH)2造成的缺陷，延缓钙矾石和石膏的结晶析出，使的水泥石结构更为致密，并阻断可能形成的渗透通路。与此同时使用了高效减水剂及高性能减水剂，降低了混凝土用水量，使混凝土的总孔隙，特别是毛细管孔隙率大幅度降低。这些措施使得混凝土的耐腐蚀性能得到显著改善。
Claims (7)
1.一种高性能耐腐蚀混凝土桩，由混凝土浇筑而成，所述混凝土包括：胶凝材料、细骨料、粗骨料、减水剂和水，所述胶凝材料含量为350～550kg/m3，减水剂（固体掺量）为胶凝材料重量的1.0～4.0%,水灰比为0.2～0.35，砂率为30～44%；所述胶凝材料为水泥和活性增效剂的混合物，或者是水泥、矿物掺合料与活性增效剂的混合物。
2.根据权利要求1所述高性能耐腐蚀混凝土桩，其特征在于：所述活性增效剂含有10%～70%（重量）的活性硅、10%～70%的硫酸盐、10%～60%的氧化钙、0.5%～2%的表面活性剂和1%～5%的无机物添加剂，该无机物添加剂为硅酸盐或硅酸盐和碳酸盐的混合物。
3.根据权利要求1所述高性能耐腐蚀混凝土桩，其特征在于：所述细骨料为天然砂或人工砂；所述细骨料为天然碎石或人工碎石。
4.根据权利要求1～3任一所述高性能耐腐蚀混凝土桩，其特征在于：所述细骨砂的细度模数为2.3～3.5。
5.根据权利要求1～3任一所述高性能耐腐蚀混凝土桩，其特征在于：所述粗骨砂碎石的粒径为5～25mm。
6.根据权利要求1或2所述高性能耐腐蚀混凝土桩，其特征在于：所述减水剂为萘系减水剂或聚羧酸盐减水剂。
7.一种权利要求1～6任一所述高性能耐腐蚀混凝土桩的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）按配比将所述细骨砂和胶凝材料投入到混凝土搅拌机，搅拌直至均匀，然后将所需水重量的70~90%投入到混凝土搅拌机，再进行搅拌直至均匀，最后依次投入所需的粗骨砂、减水剂和剩余的水再进行搅拌直至均匀得到搅拌好的混凝土；
（2）将上述搅拌好的混凝土均匀装入已安装有钢筋笼骨架的模具中，待布料结束后，进行合模及预应力张拉，张拉力为预应力钢筋总抗拉强度的70~75%；
（3）将装有混凝土的模具在预应力张拉后进行离心成型作业，直至混凝土桩成型；
（4）待离心结束后将装有混凝土和钢筋骨架笼的模具进行常压蒸汽养护，常压蒸汽养护后脱模冷却即可；其中所述的常压蒸汽养护的温度为65-100℃，养护时间为4-6小时。
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