CN104446310A - 一种混凝土管桩的混凝土配方及管桩制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土管桩的混凝土配方及管桩制备方法，属于混凝土管桩技术领域。一种混凝土管桩的混凝土配方，包括胶凝材料、石子、黄砂和缓凝剂，其中，所述的胶凝材料由矿粉和水玻璃液组成。每立方混凝土中，石子、黄砂和矿粉质量比为石子：黄砂：矿粉＝135：65：45；所述的水玻璃液与矿粉质量比为(0.30-0.35)：1，采用上述混凝土配方制备混凝土管桩，进行静停养护、常压蒸汽养护，使得混凝土管桩成形。制备方法用水量小、不用减水剂、配比简单、不经过高压等工序，混凝土管桩具有强度高的优点。

Description

一种混凝土管桩的混凝土配方及管桩制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土管桩技术领域，更具体地说，涉及一种混凝土管桩的混凝土配方及管桩制备方法。

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边长为150mm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边长为150mm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蒸汽养护，并且视水化速度通过控制温度和养护时间来调整管桩混凝土强度。

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420kg-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50kg-160kg；细度模数2.5-3.0的细骨料640kg-720kg；最大粒径不大于25mm的粗骨料1120kg-1200kg无水石膏10kg-16kg；高效减水剂4kg-7kg；水130kg-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，DHC43kg，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。

公开文献，《武汉理工大学学报》，“碱激发免蒸压加气混凝土的研究”，江晓君，2011年2月，在第33卷第2期，文献中通过实验得出结论，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℃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，胶凝材料还是需要增加水泥用量，成本高，制成的混凝土管桩的不能利用现今的矿粉资源，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原材料砂石料含泥量的水洗需要耗费大量的水资源和用电量及设备的投入。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的需要掺配大量减水剂、用水量大、配比计算量大容易出错、混凝土管桩的强度波动大的特点，本发明提供了一种混凝土管桩的混凝土配方及管桩制备方法。它具有用水量小、不用减水剂、配比简单、混凝土管桩强度高的优点。

2.技术方案

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种混凝土管桩的混凝土配方，包括胶凝材料、石子、黄砂和缓凝剂，其中,所述的胶凝材料由矿粉和水玻璃液组成，每立方混凝土中，石子、黄砂和矿粉质量比为石子：黄砂：矿粉＝135：65：45；所述的水玻璃液与矿粉质量比为(0.30-0.35)：1。

更进一步的，所述的水玻璃液是由水和水玻璃拌合组成，质量比为水：水玻璃＝1：3。

更进一步的，所述的缓凝剂质量为水玻璃液质量的2.25％。

一种使用上述混凝土配方制备混凝土管桩的方法，其步骤为：

(A)使用编制机械编制好钢筋笼，钢筋笼编制后装入所需要类型的管桩模具中，按照混凝土管桩的混凝土配方配置所需质量的胶凝材料，称取石子、黄沙和缓凝剂；

(B)对混凝土进行搅拌，将配置好的胶凝材料、石子、黄沙和缓凝剂放入搅拌机进行搅拌，搅拌时间55s-65s，使物料得到充分均匀；

(C)将步骤(B)得到的混凝土灌注入由步骤(A)得到的管桩模具中，安装好模具盖，进行张拉，离心，混凝土管桩成型；

(D)将步骤(C)得到的混凝土管桩进行静停养护处理，使成型后的混凝土逐步失去塑性状态，开始进入初凝硬化时，就可以进行常压蒸汽养护了；

(E)步骤(D)静停养护过后，将得到的混凝土管桩进行常压蒸养，在此温度时间范围内上述混凝土的配合比能得到最佳的水化效果，此时的混凝土强度发挥能达到最高值；

(F)将步骤(E)获得的混凝土管桩进行强度检验，强度达到C80后，对得到的混凝土管桩进行脱模处理，达不到C80强度则继续进行常压蒸养直到强度足够；

(G)将步骤(F)得到的混凝土管桩进行自然气温条件下养护堆放，对混凝土管桩采取覆盖、浇水润湿和保温养护，防止因温度变化而桩体表面产生裂纹，进行出厂前的短期养防护堆放出厂处理。

更进一步的，步骤(D)中所述的静停养护时间为2.5-3小时。

更进一步的，步骤(E)中所述的常压蒸养的养护温度为85-90℃，蒸养时间为6-10小时。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)由于采用了水玻璃溶液与矿渣粉组合使用,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，使用水玻璃液工艺能达到不用减水剂时所产生的效果，能起到避免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。能针对水资紧缺的地区而混凝土的骨石料含泥量偏高的特点，可做到免除水洗石子，减少浪费水资源、电力，人工和设备维修等的费用支出；

(2)本发明大量利用工业废渣矿粉，结合水玻璃液，制得低抗渗的超高强的具备活性功能的碱矿渣，制成混凝土管桩减少了自然资源的消耗，降低了对环境的污染，有效的保护了自然环境；克服了由于厂家生产时带来的对矿渣资源堆放问题，还可以节约宝贵的水洗石子的淡水资源，有利于降低生产成本，节约能源，保护生态环境；

(3)所制成的混凝土管桩，桩身混凝土强度高，在较短的时间内可循环生产周转，有效利用现有模具，可免除压高压蒸养的这一环节，而且强度能达到C80以上，单桩承载力高，抗弯性能好，成桩质量可靠；

(4)混凝土管桩制备过程中免除了高压蒸养，达到了免高压管桩的目的，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。对环境起到了保护的作用。

附图说明

图1为本发明的混凝土配比流程示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。

实施例1

如图1所示，设计混凝土容重为每立方2600kg/m3，配置1立方的混凝土，其中：石子1350kg，黄砂650kg，矿粉450kg，矿粉为矿渣微粉，利用了工业废渣，经磨细制得低抗渗的超高强的具备活性功能的矿渣粉，制成混凝土管桩减少了自然资源的消耗，降低了对环境的污染，有效的保护了自然环境；克服了由于厂家生产时带来的对矿渣资源堆放问题，还可以节约宝贵的水洗石子的淡水资源，有利于降低生产成本，节约能源，保护生态环境。

水玻璃液质量计算，水玻璃液与矿粉质量比为0.33：1，水玻璃液用量是450㎏×0.33％＝148.5㎏，水玻璃液是由水和水玻璃拌合组成，质量比为水：水玻璃＝1：3，则需求水的质量为148.5㎏×25％＝37.125kg，水玻璃质量为148.5㎏×75％＝111.375kg。使用水玻璃液工艺能达到不用减水剂时所产生的效果，能起到避免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。

缓凝剂质量为水玻璃液质量的2.25％，缓凝剂由水玻璃液质量计算，148.5kg×2.25％＝3.34㎏。

按照上述的1立方混凝土制备混凝土管桩，步骤如下：

(A)按标准要求编制的钢筋笼放入事先准备好所需类型的底模内，底模可以为，圆型、方型等混凝土管桩所需要的形状，此处选用圆型钢模的底模，称取胶凝材料、石子、黄沙和缓凝剂；

(B)将称取的胶凝材料、石子、黄沙和缓凝剂放入搅拌机进行搅拌，对混凝土进行预拌，搅拌时间60s。

(C)将搅拌好的混凝土放入喂料斗，经过滑槽，流入步骤(A)得到的圆管桩模具内，将圆模的上半扣上并上紧螺母，并进行张拉，离心成型。

(D)将将步骤(C)得到的浇铸成型好后的带有模具内的管桩吊入蒸养池平放好，置入静置状态，进行静停养护时间为2.5小时，混凝土管桩慢慢进入硬化状态。

(E)静停养护过后，将步骤(D)得到的混凝土管桩进行常压蒸养，常压蒸养的养护温度为85-90℃，蒸养时间为8小时，在此温度时间范围内上述混凝土的配合比能得到最佳的水化效果，此时的混凝土强度发挥能达到最高值。

(F)将步骤(E)获得的混凝土管桩进行强度检验，使用和管桩同步获得的对同步的混凝土试件进行检测，试件的强度达到C80，表示混凝土管桩的强度达到C80，后对得到的混凝土管桩进行脱模处理。

(G)将步骤(F)得到的混凝土管桩进行自然气温条件下养护堆放，对混凝土管桩采取的覆盖、浇水润湿、保温养护，管桩吊入堆场做好防护，盖上雨布，防止气温突变产生裂纹。

得到所需要的混凝土管桩，桩身混凝土强度高，在较短的时间内可有效利用模具的周转，免除压高压蒸养这一环节，而且能达到C80以上的强度，单桩承载力高，抗弯性能好，成桩质量可靠；混凝土管桩制备过程中免除了高压蒸养，达到了免高压管桩的目的，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。

本发明不需要使用减水剂，配比组分简单，计算量小，利于工业化操作，且使用的胶凝材料利用现今的矿粉资源，成本低，抗渗性高，混凝土管桩的制备过程简单，混凝土管桩制备过程中免除了高压蒸养，达到了免高压管桩的目的，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。能针对水资紧缺的地区而混凝土的骨石料含泥量偏高的特点，可做到免除水洗石子，在水资源匮乏地区尤其适合，减少浪费水资源、电力，人工和设备维修等的费用支出；综合考虑可以节约成本近30元每吨。

实施例2

设计生产￠500×100-10管桩，根据各物料的消耗情况，管桩充盈系数为1.07，￠500×100-10的管桩计算可得体积方量为1.25，混凝土的总立方量＝1.25体积方量×1.07系数＝1.34立方。根据1立方消耗混凝土质量按照比例计算，对应的物料消耗质量如下：石子＝1.34×1350＝1809kg，黄砂＝1.34×650＝871kg，矿粉＝1.34×450＝603kg，水玻璃液与矿粉质量比为0.30：1，水玻璃液＝603×0.30＝180.9kg，缓凝剂＝180.9kg×2.25％＝4.07kg。总质量＝1809+871+603+180.9+4.07＝3467.97kg。

按照实施例1基本相同的步骤制备混凝土管桩，不同之处在于，步骤(B)搅拌时间为65s，步骤(E)蒸养时间为10小时。制得￠500×100-10管桩。其强度为C80。

实施例3

设计生产￠400×80-10的管桩，混凝土方量＝0.8038体积方量×1.07＝0.86立方。

配比：进行搅拌混凝土料，石子：1350㎏，黄砂650㎏，矿粉450㎏，对应0.86方量后的各物料重量比是：石子0.86×1350＝1161㎏，黄砂0.86×650＝559㎏，矿粉0.86×450＝387㎏，水玻璃液与矿粉质量比为0.35：1，水玻璃液用量是387×0.35＝135.45㎏，缓凝剂用量是135.45×2.25％＝3.04kg，总质量＝1161+559+387+135.45+3.04＝2245.49kg。

按照实施例1基本相同的步骤制备混凝土管桩，不同之处在于，步骤(B)搅拌时间为55s，步骤(D)中所述的静停养护时间为3小时，步骤(E)蒸养时间为6小时。制得￠400×80-10管桩，其强度为C80。

以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。

Claims (6)

1.一种混凝土管桩的混凝土配方，其特征在于：包括胶凝材料、石子、黄砂和缓凝剂，其中，所述的胶凝材料由矿粉和水玻璃液组成，每立方混凝土中，石子、黄砂和矿粉质量比为石子：黄砂：矿粉＝135：65：45；所述的水玻璃液与矿粉质量比为(0.30-0.35)：1。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土管桩的混凝土配方，其特征在于：所述的水玻璃液是由水和水玻璃拌合组成，质量比为水：水玻璃＝1：3。

3.根据权利要求1或2所述的一种混凝土管桩的混凝土配方，其特征在于：所述的缓凝剂质量为水玻璃液质量的2.25％。

4.一种使用权利要求1中所述的混凝土配方制备混凝土管桩的制备方法，其步骤为：

(A)使用编制机械编制好钢筋笼，钢筋笼编制后装入所需要类型的管桩模具中，按照混凝土管桩的混凝土配方配置所需质量的胶凝材料，称取石子、黄沙和缓凝剂；

(B)对混凝土进行搅拌，将配置好的胶凝材料、石子、黄沙和缓凝剂放入搅拌机进行搅拌，搅拌时间55s-65s；

(C)将步骤(B)得到的混凝土灌注入由步骤(A)得到的管桩模具中，安装好模具盖，进行张拉、离心，混凝土管桩成型；

(D)将步骤(C)得到的混凝土管桩进行静停养护处理；

(E)步骤(D)静停养护过后，将得到的混凝土管桩进行常压蒸养；

(F)将步骤(E)获得的混凝土管桩进行强度检验，强度达到C80后，对得到的混凝土管桩进行脱模处理，达不到C80强度则继续进行常压蒸养直到强度足够；

(G)将步骤(F)得到的混凝土管桩进行自然气温条件下养护堆放，对混凝土管桩采取覆盖、浇水润湿和保温养护。

5.根据权利要求4所述的一种混凝土管桩的制备方法，其特征在于：步骤(D)中所述的静停养护时间为2.5-3小时。

6.根据权利要求4所述的一种混凝土管桩的制备方法，其特征在于：步骤(E)中所述的常压蒸养的养护温度为85-90℃，蒸养时间为6-10小时。