CN103434020A - 一种无余浆免蒸压预应力混凝土管桩的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无余浆免蒸压预应力混凝土管桩的生产方法，其步骤为：(1)向反应釜内依次加入细骨料、粗骨料、水泥、矿粉、矿物添加剂、水以及减水剂，搅拌均匀，得到混凝土混合物；(2)将混凝土混合物经布料、合模后进行预应力张拉；(3)将预应力张拉后的混凝土混合物进行离心，离心依次进行低速、低中速、中速以及高速离心步骤，离心过程中无余浆产生；(4)将离心后的混凝土混合物放入蒸养池中进行蒸养。本发明经过多次实验，通过对比分析，加入了纳米级的矿物添加剂，配合复配的高性能减水剂及调整现有的管桩离心和蒸养步骤，实现了离心无余浆及一次脱模强度达到C80，免去倒余浆及蒸压的工序，极大降低了企业的环境污染及能耗。

Description

一种无余浆免蒸压预应力混凝土管桩的生产方法

技术领域

本发明属于混凝土管桩领域，尤其是一种无余浆免蒸压预应力混凝土管桩的生产方法。

背景技术

现有的混凝土管桩生产工艺分为切筋、编笼、装配、混凝土浇筑、张拉、离心、蒸养、蒸压。其中两个环节一直是管桩企业头痛的问题：一是离心产生的大量余浆，这些余浆不仅含有大量水分，还含有很多水泥和搀和剂成分，直接影响了管桩成型后的质量，而余浆的回收和再利用的性价比较低，同时在回收和再利用的过程中还会产生大量的能耗；二是蒸压产生的大量能耗，而且必须借助大型压力容器，存在着严重的生产安全隐患。上述两个问题还涉及环保和压力容器的政府监管。所以解决这两个问题有相当可观的经济效益和社会效益。

目前混凝土管桩的原料搅拌均匀后，通常水灰比较高，这就需要在离心的过程中，通过离心力的作用将多余的水分甩出。原始的配比的最终强度只能通过两次养护工艺才能完成。一、蒸养：在85℃左右、养护时间6-7个小时达到C45的脱模强度。二：蒸压：脱模后在170℃左右、养护9-10个小时达到C80的强度。为了得到上述强度的混凝土管桩，在现有的管桩混凝土中，通常加入磨细沙及矿粉作为掺合料，在一定温度和压力下激发其活性与水泥形成化学反应，由此保证混凝土的操作性能。

经检索，发现一篇与本申请内容相关的专利文献：公开号为CN102848464A的中国专利提供了一种离心管桩无余浆成型工艺，生产骨料的配制步骤中粗骨料采用5～20mm连续级配碎石，且10mm以下颗粒占粗骨料总质量的40%以上；细骨料采用II区中砂，细度模数为2.2～2.8，0.3以下颗粒不少于细骨料总质量的20%；混凝土搅拌步骤添加增粘剂，加入增粘剂后搅拌时间不少于1min;搅拌结束至开始离心过程时间要控制在10～15min；离心成型步骤中适当控制离心的转速和时间。本发明解决了管桩生产离心产生余浆的问题，提高了材料的利用率，降低消耗，实现洁净生产，较好的保护了管桩生产场地卫生及厂区周边的环境。

经对比，上述专利文献在管桩采用的原料以及离心工艺等环节方面与本申请相比有较大不同。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足之处，提供一种加入了矿物添加剂且有效激发多个组分化学特性的无余浆免蒸压预应力混凝土管桩的生产方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种无余浆免蒸压预应力混凝土管桩的生产方法，其特征在于：其步骤为：

(1)向反应釜内加入细骨料和粗骨料，搅拌10s后，再放入水泥、矿粉以及矿物添加剂，继续搅拌30s，最后放入水以及减水剂，搅拌90s，得到混凝土混合物；

(2)将混凝土混合物经布料、合模后进行预应力张拉；

(3)将预应力张拉后的混凝土混合物进行离心，离心依次进行低速、低中速、中速以及高速离心步骤，各离心步骤参数依次设定为：

低速离心：转速设定为58～65r/min，时间为4min±10s；

低中速离心：转速设定为108～134r/min，时间为1min±10s；

中速离心：转速设定为197～244r/min，时间为3min±10s；

高速离心：转速设定为390～430r/min，时间为4～5min±10s，离心过程中无余浆产生；

(4)将离心后的混凝土混合物放入蒸养池中进行蒸养。

而且，步骤(4)所述的蒸养方法为：将离心后的混凝土混合物放入蒸养池静置1h，升温2h后,将温度设定在85～95℃，恒温放置4h，然后冷却，冷却时间为0.5h，冷却后出池，脱模，即得外管壁为暗青色的混凝土管桩，经检测，蒸养后脱模1天强度大于80MPa。

而且，步骤(1)所述各原料组分及重量份数分别为：

而且，所述水泥为天瑞水泥P.O42.5，所述矿粉为天津大站矿粉S95级。

而且，所述细骨料为天然河砂，细度模数为2.8、泥含量1.0%；所述粗骨料为5-25mm粒径的连续级配碎石，压碎值为7.1%、泥含量0.3%。

而且，所述减水剂为聚羧酸减水剂，固含量10%、减水率大于30%、含气量小于3%。

而且，所述矿物添加剂为实心微珠，其原料组分及百分含量分别为：

而且，所述实心微珠的烧失量≤5%，球体密度为2.52Kg/dm³，自然状态下表现密度为0.67Kg/dm³，压缩后表现密度为0.89Kg/dm³，含水率≤1%，胶砂需水量比为90±1%，精细度d₉₀≤10μm。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明经过多次实验，通过对比分析，加入了纳米级的矿物添加剂，配合复配的高性能减水剂及调整现有的管桩离心和蒸养步骤，实现了离心无余浆及一次脱模强度达到C80，免去倒余浆及蒸压的工序，极大降低了企业的环境污染及能耗，且混凝土的耐久性能有了很大的提高。

2、本发明提供的纳米级矿物添加剂具有特殊的物理性能和化学性能，对水泥混凝土具有填充效应、减水效应、增强效应、及耐久效应，本纳米级矿物添加剂为表面光滑的球状颗粒，在混凝土中有极好的分散性能以及和易性，在超低水灰比的情况下保证混凝土的操作性能，并能极大提高混凝土的早期强度。

3、本发明中涉及的微珠是一种火山灰矿物超细粉体材料，可以作为混凝土的活性矿物微集料，该微珠为超细、连续粒径分布的全球状颗粒，由此可以大大提高混凝土的流变性、降低混凝土的需水比，而且其本身具有相当高的火山灰活性，可提高混凝土的强度，并能有效提高混凝土的密实性、耐久性、抗腐蚀等其他性能。

4、通过本发明得到的管桩特别适合强腐蚀地质，在沿海区域有很广阔的应用前景，具有良好的推广价值。

5、本发明在原料中粗骨料精选了5-25mm粒径的连续级配碎石，通过反复实验，再加入本发明中所涉及的实心微珠后，对于该级配碎石以及细骨料在混凝土中的性能均产生了一定的激发功能，由此提高了混凝土的荷载，同时也避免了管桩生产时产生不易回收的余浆。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

实施例1

一种无余浆免蒸压预应力混凝土管桩（直径400mm，管壁厚为95mm），其原料组分及重量（Kg）分别为：

所述矿物添加剂为实心微珠，其原料组分及百分含量分别为：

上述实心微珠的烧失量≤5%，球体密度为2.52Kg/dm³，自然状态下表现密度为0.67Kg/dm³，压缩后表现密度为0.89Kg/dm³，含水率≤1%，胶砂需水量比为90±1%，精细度d₉₀≤10μm。

上述无余浆免蒸压预应力混凝土管桩的生产方法的步骤为：

(1)向反应釜内加入细骨料和粗骨料，搅拌10s后，再放入水泥、矿粉以及矿物添加剂，继续搅拌30s，最后放入水以及减水剂，搅拌90s，得到混凝土混合物；

(2)将混凝土混合物经布料、合模后进行预应力张拉；

(3)将预应力张拉后的混凝土混合物进行离心，离心依次进行低速、低中速、中速以及高速离心步骤，各离心步骤参数依次设定为：

低速离心：转速设定为58/min，时间为4min±10s；

低中速离心：转速设定为134r/min，时间为1min±10s；

中速离心：转速设定为244r/min，时间为3min±10s；

高速离心：转速设定为430r/min，时间为4min±10s，离心过程中无余浆产生；

(4)将离心后的混凝土混合物放入蒸养池中进行蒸养，该蒸养方法是：将离心后的混凝土混合物静置1h，升温2h后,将温度设定在85～95℃，恒温放置4h，然后冷却，冷却时间为0.5h，冷却后出池，脱模，即得外管壁为暗青色的混凝土管桩，经检测，蒸养后脱模1天强度大于80MPa。

步骤(2)所述的布料方法为：

开工前所有布料斗用清水湿润。

布料顺序：先中间，后两端；钢筋笼两端加密区适当多布，中间段力求均匀；两端套箍内用钢钎筑实，严禁干料放于两头处。

布料完毕后，将挡板边缘粘附的混凝土料清理干净，高低不均匀段由人工铲平。

步骤(2)所述的合模方法为：

将钢筋笼边框散落的余料、套箍上沿粘附的水泥浆清理干净，止浆草绳顺直铺放在止浆槽内，盖上上模。

合模顺序：从一端往另一端两人同步跳跃式间隔拧紧螺栓，再回头同步对称拧紧所有螺栓，缺损的螺栓要补齐，滑牙的螺栓及时更换。拧完螺栓应复检，上下跑轮位应无错位且紧贴，间隙不超过1mm。

注意事项：布料、合模力求快速，保证从加水搅拌开始到离心结束时间不宜超过30min。

步骤(2)所述的张拉方法为：

控制油阀，使油阀运行平稳，缓慢进行，中途至少停顿2次，每次停顿不少于5秒。操作时如混入空气，应将千斤顶空转排除机内气体。

张拉机达到规定数值后，一定要旋紧锚固螺环或螺母，并保持稳定压力不少于10秒才卸荷，卸荷降压时应平稳无冲击。

产品强度检测：

生产时，按照实施例1中的原料配比和生产方法制作三组混凝土管桩试件，蒸养，脱模后试压一天强度如下：

实施例2

一种无余浆免蒸压预应力混凝土管桩（直径500mm，管壁厚为100mm），其原料组分及重量（Kg）分别为：

所述矿物添加剂同实施例1。

生产方法中各离心步骤参数设定为：

低速离心：转速设定为62r/min，时间为4min±10s；

低中速离心：转速设定为122r/min，时间为1min±10s；

中速离心：转速设定为223r/min，时间为3min±10s；

高速离心：转速设定为390/min，时间为4min±10s，离心过程中无余浆产生。

其余生产方法同实施例1，成品检测：蒸养后脱模1天强度大于80MPa。

产品强度检测：

生产时，按照实施例2中的原料配比和生产方法制作三组混凝土管桩试件，蒸养，脱模后试压一天强度如下：

实施例3

一种无余浆免蒸压预应力混凝土管桩（直径500mm，管壁厚为125mm），其原料组分及重量（Kg）分别为：

所述矿物添加剂同实施例1。

生产方法中各离心步骤参数设定为：

低速离心：转速设定为62r/min，时间为4min±10s；

低中速离心：转速设定为122r/min，时间为1min±10s；

中速离心：转速设定为223r/min，时间为3min±10s；

高速离心：转速设定为400/min，时间为4min±10s，离心过程中无余浆产生。

其余生产方法同实施例1，成品检测：蒸养后脱模1天强度大于80MPa。

产品强度检测：

生产时，按照实施例3中的原料配比和生产方法制作三组混凝土管桩试件，蒸养，脱模后试压一天强度如下：

实施例4

一种无余浆免蒸压预应力混凝土管桩（直径600mm，管壁厚为110mm），其原料组分及重量（Kg）分别为：

所述矿物添加剂同实施例1。

生产方法中各离心步骤参数设定为：

低速离心：转速设定为65r/min，时间为4min±10s；

低中速离心：转速设定为108r/min，时间为1min±10s；

中速离心：转速设定为197r/min，时间为3min±10s；

高速离心：转速设定为380/min，时间为4min±10s，离心过程中无余浆产生。

其余生产方法同实施例1，成品检测：蒸养后脱模1天强度大于80MPa。

产品强度检测：

生产时，按照实施例4中的原料配比和生产方法制作三组混凝土管桩试件，蒸养，脱模后试压一天强度如下：

实施例5

一种无余浆免蒸压预应力混凝土管桩（直径600mm，管壁厚为130mm），其原料组分及重量（Kg）分别为：

所述矿物添加剂同实施例1。

生产方法中各离心步骤参数设定为：

低速离心：转速设定为65r/min，时间为4min±10s；

低中速离心：转速设定为108r/min，时间为1min±10s；

中速离心：转速设定为197r/min，时间为3min±10s；

高速离心：转速设定为390/min，时间为5min±10s，离心过程中无余浆产生。

其余生产方法同实施例1，成品检测：蒸养后脱模1天强度大于80MPa。

产品强度检测：

生产时，按照实施例5中的原料配比和生产方法制作三组混凝土管桩试件，蒸养，脱模后试压一天强度如下：

Claims (10)

1.一种无余浆免蒸压预应力混凝土管桩的生产方法，其特征在于：其步骤为：

(1)向反应釜内加入细骨料和粗骨料，搅拌10s后，再放入水泥、矿粉以及矿物添加剂，继续搅拌30s，最后放入水以及减水剂，搅拌90s，得到混凝土混合物；

(2)将混凝土混合物经布料、合模后进行预应力张拉；

(3)将预应力张拉后的混凝土混合物进行离心，离心依次进行低速、低中速、中速以及高速离心步骤，各离心步骤参数依次设定为：

低速离心：转速设定为58～65r/min，时间为4min±10s；

低中速离心：转速设定为108～134r/min，时间为1min±10s；

中速离心：转速设定为197～244r/min，时间为3min±10s；

高速离心：转速设定为390～430r/min，时间为4～5min±10s，离心过程中无余浆产生；

(4)将离心后的混凝土混合物放入蒸养池中进行蒸养。

2.根据权利要求1所述的无余浆免蒸压预应力混凝土管桩的生产方法，其特征在于：步骤(4)所述的蒸养方法为：将离心后的混凝土混合物放入蒸养池静置1h，升温2h后，将温度设定在85～95℃，恒温放置4h，然后冷却，冷却时间为0.5h，冷却后出池，脱模，即得外管壁为暗青色的混凝土管桩，经检测，蒸养后脱模1天强度大于80MPa。

3.根据权利要求1所述的无余浆免蒸压预应力混凝土管桩的生产方法，其特征在于：步骤(1)所述各原料组分及重量份数分别为：

4.根据权利要求3所述的无余浆免蒸压预应力混凝土管桩，其特征在于：所述水泥为天瑞水泥P.O42.5。

5.根据权利要求3所述的无余浆免蒸压预应力混凝土管桩，其特征在于：所所述矿粉为天津大站矿粉S95级。

6.根据权利要求3所述的无余浆免蒸压预应力混凝土管桩，其特征在于：所述细骨料为天然河砂，细度模数为2.8、泥含量1.0%。

7.根据权利要求3所述的无余浆免蒸压预应力混凝土管桩，其特征在于：所述粗骨料为5-25mm粒径的连续级配碎石，压碎值为7.1%、泥含量0.3%。

8.根据权利要求3所述的无余浆免蒸压预应力混凝土管桩，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸减水剂，固含量10%、减水率大于30%、含气量小于3%。

9.根据权利要求3所述的无余浆免蒸压预应力混凝土管桩，其特征在于：所述矿物添加剂为实心微珠，其原料组分及百分含量分别为：

10.根据权利要求9所述的无余浆免蒸压预应力混凝土管桩，其特征在于：所述实心微珠的烧失量≤5%，球体密度为2.52Kg/dm3，自然状态下表现密度为0.67Kg/dm3，压缩后表现密度为0.89Kg/dm3，含水率≤1%，胶砂需水量比为90±1%，精细度d90≤10μm。