CN104045308A - 一种混凝土、混凝土管桩及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土、混凝土管桩及其制备方法。该混凝土包括胶凝材料，石子，黄沙和水，其中胶凝材料为水玻璃和矿粉，每立方米混凝土包含石子1250kg-1400kg，黄砂550kg-650kg，矿粉350kg-450kg，水玻璃120kg-170kg，无需使用硅酸盐水泥，有较好的流动性。利用该混凝土制备的混凝土管桩抗渗性高，结构密，强度大，性能稳定，制备步骤简单，不需要高压蒸养，减少燃煤烟汽，煤渣的排放和蒸汽的消耗，免除水洗，节约电力，人工和设备维修等的成产成本支出，避免多组分计算不准确影响产品强度的情况。

Description

一种混凝土、混凝土管桩及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑混凝土领域，更具体地说，涉及一种混凝土、混凝土管桩及其制备方法。。 

背景技术

预制混凝土管桩具有应用面广，适用于各类建筑物和构筑物的基础。桩身混凝土强度高，一般要求不低于C60(C60表示标准养护条件下的(150x150x150)立方体抗压强度标准值为60N/mm2的混凝土)，预应力高强混凝土管桩混凝土强度不得低于C80(C80表示标准养护条件下的(150x150x150)立方体抗压强度标准值为80N/mm2的混凝土)。目前工业上普遍的生产工艺是掺入30％的磨细矿渣粉制得混凝土管桩，在对管桩常温蒸养后再进行高压养护，并且视水化速度通过控制温度和养护时间来调整达到管桩混凝土强度。 

专利申请号为201110155513.6的中国专利公开了涉及新型高强度免蒸养混凝土及管桩的制备方法，其原料包括水泥、沙子、碎石和外加剂，所述外加剂由减水剂和早强剂构成，其特征在于：还包括超细高炉矿渣和超细氧化钙，超细高炉矿渣和超细氧化钙的总重量与水泥、沙子、碎石和外加剂的总重量比为180∶2813。该发明含有超细高炉矿渣，并使用超细氧化钙代替了常规大小的氧化钙，最终生产的管桩强度大于85MPa，符合市政管道和建筑支撑的要求，而且在管桩的生产过程中不需要高压蒸养过程，每吨管桩综合节省10元左右的成本，但管桩的强度不变，甚至有所增加，极大的节省了生产厂家的成本。 

专利申请号为201210513881.8的中国专利公布了涉及本发明公开了一种免压蒸预应力高强混凝土管桩及其生产方法，该管桩所用的混凝土由胶凝材料、减水剂、砂石组成，其中每立方米混凝土包含有420～500kg胶凝材料，胶凝材料由59～78.8％的硅酸盐水泥与21.2～41％的特种矿物掺合料组成；其中特种矿物掺合料由超细矿渣粉、超细石英砂粉、膨润土、炉渣粉组成，特种矿物掺合料的各组分占胶凝材料总量的比例为：超细矿渣粉15～25％，超细石英砂粉5～10％，膨润土0.2～1％，炉渣粉1～5％。本发明的目的提供一种免压蒸预应力高强混凝土管桩，该混凝土管桩只采用常压蒸汽养护和短期自然停放，无须进行高压蒸汽养护工艺就能达到使用要求，可降低煤耗，降低生产成本，减少烟气的排放，减轻企业的环保负担。 

专利申请号为201110363314.4的中国专利公布了涉及本发明公开了一种管桩混凝土材 料，属于混凝土材料技术领域。该发明由未经过水洗脱盐的海砂为细骨料，加水、水泥、磨细石英砂、粉煤灰、石子搅拌而成。其中每立方米混凝土内胶凝材料的重量份数为：水泥300±20份、磨细石英砂80±20份、粉煤灰50±20份、海砂640±40、小石子400±50份、大石子1000±50份、占胶凝材料总重量份数3.5％-4％的减水剂以及适量的水。优点是该管桩混凝土可以直接利用海砂，并不需要对其进行脱盐处理，该发明的应用既解决了建筑用砂资源短缺的供需矛盾问题，又避免了河砂过度开采造成河床严重下切的问题，还可以节约宝贵的淡水资源，有利于降低生产成本，节约能源，保护生态环境。 

专利申请号为201010299083.0的中国专利公布了一种免压蒸PHC管桩用早强型混凝土，所述混凝土中，每立方米混凝土的制备原料包括下列组分：硅酸盐水泥360-477kg；粒化高炉矿渣粉50-160kg；细度模数2.5-3.0的细骨料640-720kg；最大粒径不大于25mm的粗骨料1120-1200kg无水石膏10-16kg；高效减水剂4-7kg；水130-145kg。本发明的混凝土用于制备PHC管桩，可以在较短时间内达到免压蒸PHC管桩C80混凝土的抗压强度要求。 

专利申请号为201210401715.9的中国专利公布了一种免压蒸PHC管桩用混凝土，每立方米免压蒸PHC管桩用混凝土原料的用料如下：水泥-387kg，DHC-43kg，砂-678kg，石-1380kg，水-110kg，外加剂-5.6kg，提高了抗压强度，并且能够减少混凝土离心成型过程产生的余浆。2011年2月江晓君在第33卷第2期《武汉理工大学学报》发表的《碱激发免蒸压加气混凝土的研究》通过实验得出结论，碱激发磷渣可以在非蒸压的条件下制备出性能优良的加气混凝土当碱含量为6％,水玻璃模数为1.2,养护温度为60摄氏度的条件下可以制备出容重为806kg/m3强度高达11.9MPa的加气混凝土。 

但是，上述专利存在的技术问题是，仍然需要添加大量减水剂，及其他组分，配比计算量大，容易出错，不利于工业化操作，胶凝材料还是需要添加水泥，成本高，制成的混凝土管桩的强度不高，抗渗性不高，混凝土管桩的制备过程繁琐，复杂，虽然不需要高压蒸养但是对水分消耗大。 

发明内容

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为： 

本发明提供一种混凝土、混凝土管桩及其制备方法，一种混凝土，该混凝土主要由胶凝材料，石子，黄沙，和水组成，所述的胶凝材料由矿粉和水玻璃组成，每立方米混凝土包含1250kg-1400kg,石子550kg-650kg,矿粉350kg-450kg，水玻璃120kg-170kg。 

所述的一种混凝土，所述的水玻璃与水质量比为3:1配置成水玻璃液。 

所述的一种混凝土，所述水玻璃液与矿粉质量比为0.35-0.50。 

一种混凝土管桩，该管桩含有上述混凝土。 

一种混凝土管桩的其制备方法，包括以下步骤： 

步骤一：钢筋笼绑扎后装入管桩模具中； 

步骤二：预拌如权利要求1所述的混凝土； 

步骤三：用步骤二得到的混凝土灌注步骤一得到的管桩模具，张拉，离心成型； 

步骤四：步骤三得到的混凝土管桩静停2-2.5小时； 

步骤五：步骤四得到的混凝土管桩常压蒸养； 

步骤六：步骤五得到的混凝土管桩脱模。 

步骤七：步骤六得到的混凝土管桩自然养护，吊至外堆场。 

所述的一种混凝土管桩制备方法，其所述的常压蒸养的养护温度为86-90℃，蒸养时间为6-10小时。 

3.有益效果 

本专利发明的一种混凝土、混凝土管桩及其制备方法，采用低碳复合材料水玻璃替代碳排放量高的胶凝材料水泥，利用偏硅酸钠溶液激发矿粉的潜在能量，制得低抗渗的超高强碱矿渣免高压蒸养的混凝土管桩。 

(1)能针对水资源紧缺的地方而混凝土的骨石料含泥量偏高的特点，可做到免除水洗，减少浪费水资源、电力,人工和设备维修等费用的支出。 

(2)由于采用了减性激发剂,与矿粉和胶凝材料有机的结合,能达到减少减水剂的用量或者不用减水剂,避免了多组份的混淆和计量的不准确性,同时也降低了成本，适合工业化操作。 

(3)本发明大量利用工业废渣等，减少了自然资源的消耗，降低了对环境的污染，,变废为宝达到保护自然的目的，完全符合国家的发展政策。 

(4)所制成的混凝土管桩，桩身混凝土强度高，达到C80以上，单桩承载力高，抗弯性能好， 采用工业化生产，成桩质量可靠。 

(5)免高压蒸养管桩混凝土的工艺，过程简单容易控制，缩短管桩制备时间，减少燃煤烟汽，煤渣的排放和蒸汽的消耗。 

具体实施方式

实施例1 

配合比设计：设计混凝土容重为每立方为2600kg/m³,其中:石子1450kg，黄砂650kg，矿粉430kg,稀释后的水玻璃溶液500×0.45＝225kg，是以胶材质量的0.45的掺量计，即水玻璃的是225×0.75＝168.75kg,水玻璃：水＝3：1，用水玻璃溶液配制的混凝土材料总质量是(1450+650+500+225)＝2825kg。而混凝土的容重是2600kg/m³，水玻璃在混凝土当中的容重，即单位体积所用的水玻璃重量是＝168.75×2600/2825＝155.3kg/m³。视制备的混凝土所需要的凝结时间，来调整YP-3型缓凝剂(杨长辉，论碱矿渣水泥及混凝土的缓凝问题及缓凝方法，重庆建筑大学学报，1996年,03期,67-72)投放量。钢筋笼绑扎后装入管桩模具中后，按计量依次投料进行搅拌，灌注管桩模具，张拉，离心成型；静停2-2.5小时；常温86℃-90℃蒸养时间依按控制的强度要求可分为8小时，混凝土管桩脱模，自然养护。 

实施例2 

设计容重同上：以水玻璃模数(是水玻璃中的氧化硅和碱金属氧化物的摩尔比)用氢氧化钠调至1.3---1.4间，溶胶比0.42，矿粉430kg,水玻璃液用量是430×0.42＝180.6kg/m³，水玻璃密度＝1.25，水玻璃质量＝180.6×0.75＝135.45kg。 

即设计￠500×100-10管桩各物料的消耗情况，混凝土的总重量＝1.25体积方量×1.07系数＝1.34立方×设计容重2600＝3484kg/m³。对应的物料消耗名称：石子＝1.34×1450＝1943kg，黄砂＝1.34×650＝871kg，矿粉＝1.34×430＝576.2kg，水玻璃液180.6kg。总质量＝1943+871+576.2+180.6＝2786.8kg。视制备的混凝土所需要的凝结时间，来调整YP-3型缓凝剂(杨长辉，论碱矿渣水泥及混凝土的缓凝问题及缓凝方法，重庆建筑大学学报，1996,1(83),67-72)投放量。钢筋笼绑扎后装入管桩模具中后，按计量依次投料进行搅拌，灌注管桩模具，张拉，离心成型；静停2-2.5小时；常温86℃，蒸养时间依按控制的强度要求可分为6---10小时，与同批次的试块检验强度达到C₈₀时即可脱模，自然养护。 

实施例的有利效果： 

1、与同批次配合比所制的管桩进行钻芯取样大于C80，试块强度经检测98.5mpa并与试块强度对比进行判定。 

2、免高压管桩混凝土抗渗检测平均渗水压力1.1mpa，平均渗水高度20mm，达到S10以上。 

3、免高压管桩混凝土抗冻融循环达到500次以上。 

4、免高压管桩混凝土抗硫酸盐侵蚀性能达到K120以上。 

5、免高压管桩混凝土氯离子渗透性能达到极低等级(Q_S＜500C)。 

以碱激发铝硅酸盐体系的碱矿渣水泥制成的混凝土混合料有较好的流动性，其坍落度能满足生产管桩的要求。 

通过常温蒸养在不掺用其他增强剂的前提下，一天强度能达到20～68mpa，三天强度达到65～90mpa，符合管桩混凝土的强度等级。抗渗性高，抗渗等级一般为P10---40，有的可达P40以上。抗冻性高，碱矿渣混凝土的抗冻融循环300---1000次。抗侵蚀优良，在海水中放置一年，碱矿渣混凝土强度增高1％，在稀酸溶液中放置一年，碱矿渣混凝土强度保持不变。 

护筋优良，碱矿渣混凝土具有较高的碱度(PH＝11.5---12.9)，加之结构密，抗渗性好，因此具有优良的保护钢筋的能力。 

Claims (6)

1.一种混凝土，该混凝土主要由胶凝材料，石子，黄沙，和水组成，所述的胶凝材料由矿粉和水玻璃组成，每立方米混凝土包含1250kg-1400kg,石子550kg-650kg,矿粉350kg-450kg，水玻璃120kg-170kg。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土，其特征在于所述的水玻璃与水质量比为3:1配置成水玻璃液。

3.根据权利要求1或2所述的一种混凝土，其特征在于所述水玻璃液与矿粉质量比为0.35-0.50。

4.一种混凝土管桩，该管桩含有权利要求1所述的混凝土。

5.一种混凝土管桩的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：钢筋笼绑扎后装入管桩模具中；

步骤二：预拌如权利要求1所述的混凝土；

步骤三：用步骤二得到的混凝土灌注步骤一得到的管桩模具，张拉，离心成型；

步骤四：步骤三得到的混凝土管桩静停2-2.5小时；

步骤五：步骤四得到的混凝土管桩常压蒸养；

步骤六：步骤五得到的混凝土管桩脱模。

步骤七：步骤六得到的混凝土管桩自然养护，吊至外堆场。

6.根据权利要求6所述的一种混凝土管桩的制备方法，其所述的常压蒸养的养护温度为86-90℃，蒸养时间为6-10小时。