CN103317596B - 先张法预应力离心耐腐蚀混凝土空心方桩的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种先张法预应力离心耐腐蚀混凝土空心方桩的制作方法，步骤包括：1）设计混凝土配合比，制备耐腐蚀混凝土；2）浇灌；3）端板选型并装配；4）桩尖选型并装配；5）张拉，离心成型，蒸汽养护；6）放张，脱模，高压蒸汽养护，得到成品。本发明通过在混凝土中添加耐腐蚀性能优越的矿物掺合料和耐腐蚀材料，合理设计混凝土配合比，提高了混凝土的耐腐蚀性能，从而提高了离心蒸汽养护预制桩及桩基的耐久性和耐腐蚀性能，解决了混凝土、钢筋混凝土在腐蚀介质和环境中的使用寿命问题，使建筑材料和建筑物基础的安全性得到提高。

Description

先张法预应力离心耐腐蚀混凝土空心方桩的制作方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，特别是涉及一种先张法预应力离心耐腐蚀混凝土空心方桩的制作方法。

背景技术

先张法预应力混凝土空心方桩是以预应力钢筋和高性能混凝土为主要材料，采用先张法预应力离心成型工艺，并经过蒸汽养护制成的一种空心方型混凝土预制构件。

由于我国幅员辽阔，海洋环境各异，气候多样，如东南沿海地区的湿热、碳化和氯盐腐蚀，北方沿海地区的冻融、碳化和氯盐腐蚀，西部盐湖地区的干冷、干热、氯盐和硫酸盐腐蚀，使得预制混凝土的破坏形式更加普遍、复杂。

在1991年召开的第二届混凝土耐久性国际会议上，Metha在题为“混凝土耐久性-五十年进展”的报告中指出，“当今世界，混凝土构件破坏的主要原因按重要性递减排列顺序：钢筋锈蚀、冻融循环、侵蚀环境的物理化学作用”，也就是说，腐蚀是影响混凝土耐久性的主要因素之一。通常腐蚀包括酸、碱、盐对混凝土的腐蚀。

与现浇混凝土相比，对预制混凝土耐腐蚀性、耐久性的研究和相关技术开发严重不足。2006年，由中山市三和建材有限公司、清华大学深圳研究生院、同济大学材料工程研究所完成的一项研究认为，目前广泛使用的掺磨细砂、采用蒸压工艺生产的预应力高强混凝土桩的耐久性较低，不宜用于干湿循环条件下有抗冻、抗氯离子渗透和硫酸盐腐蚀等要求的桩基工程。20世纪80年代，Mehta和Gerwick调查了旧金山湾SanMateo-Hayward大桥遭受腐蚀的梁体，该梁体混凝土的单方水泥用量为370kg，部分梁采用蒸汽养护，部分梁采用自然养护。在经过17年的暴露后，采用蒸汽养护的梁已经发生了锈蚀而不得不进行修补，而自然养护的梁却还没有出现任何腐蚀的迹象。Detwiler等人的研究结果表明：在较高温度下的养护会降低硅酸盐水泥混凝土抗氯离子渗透的能力。这说明蒸汽养护的混凝土构件比自然养护的构件更容易发生耐腐蚀性问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种先张法预应力离心耐腐蚀混凝土空心方桩的制作方法，它可以提高蒸汽养护的先张法预应力离心混凝土空心方桩的耐腐蚀性。

为解决上述技术问题，本发明的先张法预应力离心耐腐蚀混凝土空心方桩的制作方法，步骤包括：

1）设计混凝土的配合比，并按此配合比制备耐腐蚀混凝土；

2）桩尖部位和桩身部位同时浇灌混凝土；

3）根据不同的腐蚀环境和类别，配置不同防护要求的端板，并进行不同工艺装配；

4）根据不同规格桩型和环境类别要求，选择桩尖类型，并装配不同桩尖成型板；

5）预应力张拉，离心成型，蒸汽养护；

6）放张，脱模，高压蒸汽养护，得到成品。

所述步骤3），采用增强型端板时，生产时采用端板止浆板。

本发明通过在混凝土中添加耐腐蚀性能优越的矿物掺合料和耐腐蚀材料，合理设计混凝土配合比，提高了混凝土的耐腐蚀性能，从而提高了离心蒸汽养护预制桩及桩基的耐久性和耐腐蚀性能，解决了混凝土、钢筋混凝土在腐蚀介质和环境中的使用寿命问题，使建筑材料和建筑物基础的安全性得到提高。

附图说明

图1是本发明的先张法预应力离心耐腐蚀混凝土空心方桩（含桩尖）的制作工艺流程图。

具体实施方式

请参见图1所示，本实施例的先张法预应力离心耐腐蚀混凝土空心方桩的具体生产工艺流程包括：

1.设计混凝土配合比。表1是本实施例的两种混凝土配合比。

表1混凝土配合比

上述两种配比的混凝土具有较高的耐腐蚀性能。其混凝土成分中，除传统的砂石骨料、水泥胶凝材料、减水剂外加剂和水等成分外，还添加了耐腐蚀性能优越的矿物掺合料和耐腐蚀材料。矿物掺合料包括粉煤灰、矿粉和硅灰等。耐腐蚀材料包括氢氧化钡、柠檬酸钠、硼酸、六偏磷酸钠、苯甲酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二磺基硫酸钠、硅砂等。根据腐蚀机理和环境的不同，混凝土中可以掺加不同的耐腐蚀材料。

2.混凝土制备。混凝土下料的配置顺序：先将砂子、水泥、矿物掺合料和耐腐蚀材料干搅拌10秒，然后加总用水量的约70%～90%的混凝土用水，湿搅拌25秒，加石子、减水剂，再根据骨料的含水率补充水量，总搅拌时间控制在120秒左右。如此制备的混凝土具有高匀质性、高致密性、高强度等优点。

3.混凝土浇灌。包括开模人工布料、合模泵送布料、合模螺旋输送布料等。开模人工布料，布料车要保持平稳，落料时要按“先中间，后头端，再尾端，再中间”的程序布料，使料均匀布在管模内。布料车备料必须达到相应桩规格的用料量方可布料，其分料车分料量应控制在误差≤0.5%。布料应均匀，两端的插料，要求整堆撬入，较饱满，不得过分插实，并保证砂石分离。掉下的料要及时铲起，但沾水、沾油及零散的料不得再用。端头撬入料时，注意不得将螺旋筋撬散。用钢锹将料铲齐堆好，清干净两侧模边用毛刷，放好档浆草绳，合上模盖，用风炮拧紧螺栓，从一端两边同时向另一端打紧合模螺栓，确保合缝严实。合模泵送布料和合模螺旋输送布料采用全自动控制系统，保障管模内混凝土料均匀可靠，避免人工操作造成误差。合模泵送布料采用混凝土泵机，将混凝土通过混凝土泵管输送到模具内。合模螺旋输送布料是通过螺旋输送管将混凝土输送到模具内。

4.端板选型及装配。根据不同的腐蚀环境和类别，选用不同防护要求的端板。

端板装配要求：笼筋与管模边平行才能装配两端板，注意主筋镦头一定要完全进入到端板上的沉孔内；上螺丝时，应用手旋入几圈，才用气板机拧紧，采用对角交叉方法拧紧螺钉；在全部拧紧后，重新检查一遍，以保持合力一致，防止桩端倾斜和保证安全。

5.桩尖选型及装配。根据不同规格桩型和环境类别要求选择桩尖类型。桩尖的装配方法：加强筋成形，和钢靴一起焊接成骨架，经装模、灌料、成型、静停、抽杆、带模蒸养，最后脱模，制成桩尖成品。

6.张拉。预应力张拉至钢筋抗拉强度的70%～75%。

7.离心成型。离心有四个阶段、五个阶段和六个阶段等，应确保离心平稳，速度均匀增加和下降，保证离心混凝土的质量。

8.蒸汽养护。养护过程分为静停、升温、恒温和降温四个阶段。恒温阶段温度有80℃和60℃两种工艺。

9.放张，脱模，产品初检，对初检合格的产品进行高压蒸汽养护，然后抽样检验，合格的成品放入仓库。

经由上述工艺流程制得的先张法预应力离心耐腐蚀混凝土空心方桩的耐腐蚀和耐久性指标见表2所示。由表2可见，本实施例的蒸汽养护的先张法预应力离心混凝土空心方桩的耐腐蚀性能得到了明显的提升，在腐蚀介质和环境中的使用寿命大大延长。

表2本实施例制作的空心方桩的耐腐蚀、耐久性技术指标

Claims (5)

1.先张法预应力离心耐腐蚀混凝土空心方桩的制作方法，其特征在于，步骤包括：

1)设计混凝土的配合比，并按此配合比制备耐腐蚀混凝土；所述混凝土的成分包括砂石骨料、水泥胶凝材料、减水剂、水、耐腐蚀矿物掺合料和耐腐蚀材料；所述耐腐蚀矿物掺合料包括粉煤灰、矿粉和硅灰；所述耐腐蚀材料包括氢氧化钡、柠檬酸钠、硼酸、六偏磷酸钠、苯甲酸钠、十二烷基苯磺酸钠和硅砂；所述混凝土的配合比为：水泥345～371质量份，矿粉69～80质量份，粉煤灰32～37质量份，硅灰14～42质量份，耐腐蚀材料1.5～3质量份，减水剂7～7.36质量份，砂689～698质量份，石子1173～1188质量份，水123～126质量份；

2)桩尖部位和桩身部位同时浇灌混凝土；

3)根据不同的腐蚀环境和类别，配置不同防护要求的端板，并进行不同工艺装配；

4)根据不同规格桩型和环境类别要求，选择桩尖类型，并装配不同桩尖成型板；

5)预应力张拉，离心成型，蒸汽养护；

6)放张，脱模，高压蒸汽养护，得到成品。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)，制备混凝土时，先将砂子、水泥、耐腐蚀矿物掺合料和耐腐蚀材料干搅拌10秒钟，然后加70％～90％的水，湿搅拌25秒，加石子、减水剂，再根据骨料的含水率补充水量，总搅拌时间为120秒。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)，所述混凝土浇灌包括开模人工布料、合模泵送布料和合模螺旋输送布料，所述开模人工布料的布料程序为先中间、后头端、再尾端、再中间，使料均匀布在管模内；两端的插料整堆撬入，并使砂石分离，所述合模泵送布料和合模螺旋输送布料采用全自动控制系统；所述合模泵送布料采用混凝土泵机，将混凝土通过混凝土泵管输送到模具内；所述合模螺旋输送布料通过螺旋输送管将混凝土输送到模具内。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)，采用增强型端板时，生产时采用端板止浆板。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5)，预应力张拉至钢筋抗拉强度的70％～75％；蒸汽养护包括静停、升温、恒温和降温四个阶段，恒温阶段的温度为80℃或60℃。