CN105818265A - 免蒸汽养护预应力高强混凝土离心管桩材料及其制备方法 - Google Patents

免蒸汽养护预应力高强混凝土离心管桩材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种免蒸汽养护预应力高强混凝土离心管桩材料及制备方法，该管桩材料由胶凝材料、减水剂、砂石、水组成，其中每立方米混凝土包含有450‑550kg胶凝材料，4‑6kg减水剂，1650‑1950kg砂石，105‑125kg水，其中胶凝材料由65％‑95％的硅酸盐水泥与5％‑35％的超活性矿物掺合料组成。本发明的预应力超早强离心混凝土管桩仅需在室内常温养护，18小时混凝土强度即可超过脱模强度45MPa，3天强度到达80MPa以上，能够在不影响工厂现有生产进度的条件下实现免蒸汽养护，既简化了生产工序，又能极大地降低生产能耗和成本，具有极大的经济和环保效益。

Description

免蒸汽养护预应力高强混凝土离心管桩材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土制品领域，特别涉及一种免蒸汽养护预应力高强混凝土离心管桩材料。
背景技术
预应力高强混凝土管桩(简称PHC管桩)是现阶段基础建设中应用最为广泛的水泥制品材料之一，已广泛地应用于工业与民用建筑、公路与铁路桥梁、港口码头等各类工程结构。
目前国内工厂生产预应力高强离心混凝土管桩的养护均采用热养护方式，通过提高养护温度能够大幅度提高混凝土的早期强度，使得管桩强度能够较早达到脱模强度。传统的预应力高强离心混凝土管桩生产中，配比中添加磨细石英砂，先将离心过的管桩在65-85℃的蒸汽下进行常压蒸养4-6小时，达到脱模强度后脱模，再将脱模后的管桩放入200℃蒸汽、1MPa压强下进行蒸压养护，在压蒸条件下，磨细石英砂能够和水泥反应生成具有较高强度的托贝莫来石，使得管桩短时间获得80MPa以上的高强度。
而现有技术中，很多学者通过使用矿物掺合料、化学添加剂、高效减水剂、优化配合比等手段来获得一种满足免压蒸养护的混凝土，将两次蒸汽养护缩短至一次常压蒸汽养护，即免压蒸养护，进而获得免压蒸预应力高强混凝土管桩。比如专利CN200910041269.3一种免蒸压高性能预应力高强混凝土管桩，作者将矿渣微粉、硫酸盐、活性二氧化硅、氧化钙和粉煤灰组成自制的特种矿物掺合料，内掺使用获得了一种适合免蒸压高性能预应力高强管桩的混凝土；专利CN201510747060.4，作者使用了一种抗凝剂，获得了满足免蒸压生产要求的管桩混凝土；专利CN201410438747.5中，作者通过使用聚羧酸高效减水剂、粉煤灰以及激发剂，获得了一种免蒸压的PHC管桩用混凝土。
无论是压蒸养护还是免压蒸养护都必不可少地要通过烧煤或汽油等燃料提高养护温度，不仅是管桩生产过程中所占成本比较大的一部分，而且还会对环境有着很大的污染。如果能够省去蒸汽养护工序，开发出免蒸汽养护生产工艺，这将会有着巨大的经济意义和环保意义。而且通过文献检索，发现目前关于免蒸汽养护的专利文献目前未见报道。
发明内容
技术问题：本发明要解决的技术问题是提供一种满足免蒸汽养护预应力高强混凝土离心管桩材料及制备方法，该方法具有节约能耗、简化生产工序、早期强度高的特点。
技术方案：为实现上述目的，本发明的免蒸汽养护预应力高强混凝土离心管桩材料采用以下技术方案实现：
该管桩材料所采用的混凝土由胶凝材料、聚羧酸减水剂、砂石组成，其中每立方米混凝土包含有450-550kg胶凝材料，4-6kg聚羧酸减水剂，1650-1950kg砂石，105-125kg水，其中胶凝材料由重量比65％-95％的硅酸盐水泥与重量比5％-35％的超活性矿物掺合料组成。
所述的硅酸盐水泥为PⅡ52.5或PⅡ52.5R型水泥。
所述的超活性矿物掺合料为超细微珠粉、超细矿粉、硅灰中的一种、两种或三种的混合。
所述超细微珠粉为粉状煤粒经高温悬浮燃烧后形成的一种空心球状玻璃体,是粉煤灰的主要组分之一，比表面积为800m2/kg以上；超细矿粉为磨细的水淬矿渣粉，比表面积800m2/kg以上；硅灰为市售92级硅灰。
所述的聚羧酸减水剂为早强型高效减水剂。
本发明的一种免蒸汽养护预应力高强混凝土离心管桩的制备方法包括以下步骤：
取硅酸盐水泥和超细微珠粉混合组成胶凝材料，将其与砂石、减水剂和水按配比进行搅拌，将搅拌好的混凝土放入带有钢筋笼的模具中，离心成型后直接在室内常温下养护18小时即可脱模，随后自然养护3-7天即可达到80MPa设计强度。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：
(1)本发明首次研究了一种免蒸汽养护预应力高强混凝土离心管桩制备方法，并且通过前期的原材料优选以及配合比设计，选择具有超活性的矿物掺合料以及早强型高效减水剂，获得了满足免蒸汽养护强度要求的配合比，混凝土18小时能够达到脱模强度，3d强度能够达到80MPa以上，能够在不影响工厂实际生产进度的情况下应用。
(2)本发明的一种免蒸汽养护预应力高强混凝土离心管桩，只需在常温条件下养护，无需高温养护，既能够大幅度降低生产能耗和成本，又有极大的环保意义。
具体实施方式
免蒸汽养护预应力高强混凝土离心管桩材料所采用的混凝土由胶凝材料、聚 羧酸减水剂、砂石组成，其中每立方米混凝土包含有450-550kg胶凝材料，4-6kg减水剂，1650-1950kg砂石，105-125kg水，其中胶凝材料由重量比65％-95％的硅酸盐水泥与重量比5％-35％的超活性矿物掺合料组成。
其中，所述的硅酸盐水泥为PⅡ52.5或PⅡ52.5R型水泥。
另，所述的超活性矿物掺合料为超细微珠粉、超细矿粉、硅灰中的一种、两种或三种。超细微珠粉为粉状煤粒经高温悬浮燃烧后形成的一种空心球状玻璃体,是粉煤灰的主要组分之一，比表面积为800m2/kg以上；超细矿粉为磨细的水淬矿渣粉，比表面积800m2/kg以上；硅灰为市售92级硅灰。
又，所述的减水剂为早强型高效减水剂。
再，所述的免蒸汽养护预应力高强混凝土离心管桩的18小时强度在45MPa以上，3天强度达到80MPa以上，满足生产脱模进度和产品质量要求。
同时，所述的一种免蒸汽养护预应力高强混凝土离心管桩的制备方法的步骤如下：
(1)高强高性能混凝土的制备：
按各原料的配比为：胶凝材料450-550kg，其中胶凝材料由65％-95％的硅酸盐水泥与5％-35％的超活性矿物掺合料组成，减水剂4-6kg/m3，1650-1950kg砂石，105-125kg水，选取硅酸盐水泥、超活性矿物掺合料、减水剂、砂石和水，将原料混合搅拌，得到超早强混凝土；
(2)带桩头的钢筋笼的制作(采用现有制作工艺)，然后将带桩头的钢筋笼放入模具中；
(3)布料(采用现有公知技术)：向下半模具中浇注准备好的混凝土，然后将上半模具与下半模具合上，拧紧连接螺栓(即合模，变成整体性良好的带料桩模)，形成带料桩模；带料桩模两端的张拉螺杆上旋上张拉螺母；
(4)然后进行纵向张拉(采用现有公知技术)：对带桩头的钢筋笼进行整体张拉；
(5)将张拉后的带料桩模放在离心机上离心成型(采用现有技术)；
(6)室内常温下养护
(7)拆模：养护18小时后，即可进行拆模，得到超早强高性能混凝土管桩。
实施例1
一种免蒸汽养护预应力高强混凝土离心管桩的制备方法，它包括如下步骤：
(1)超早强免蒸养混凝土的制备：
按下表称取原材料(单位：kg/m3)
水泥 超细微珠粉 超细矿粉 硅灰 砂 石 水 减水剂
360 64 63 63 500 1150 125 4
其中硅酸盐水泥为PⅡ52.5或PⅡ52.5R型水泥；
超细微珠粉为超细微珠粉为粉状煤粒经高温悬浮燃烧后形成的一种空心球状玻璃体,是粉煤灰的主要组分之一，比表面积为800m2/kg以上；超细矿粉为磨细的水淬矿渣粉，比表面积800m2/kg以上；硅灰为市售92级硅灰；
砂：江砂，最大粒径5mm，细度模数为2.9；
碎石：花岗岩，5-25mm连续粒级，压碎值为8％；
减水剂：早强型高效减水剂，固含量为20％，减少率为30％。；
将水泥、超细微珠粉、砂、碎石混合后搅拌均匀，加入减水剂和水兵充分搅拌均匀后出料，得到工作性良好的超早强混凝土，其中新拌混凝土坍落度为55mm；
(2)带桩头的钢筋笼的制作(采用现有制作工艺)，然后将带桩头的钢筋笼放入模具中；
(3布料(采用现有公知技术)：向下半模具中浇注准备好的混凝土，然后将上半模具与下半模具合上，拧紧连接螺栓(即合模，变成整体性良好的带料桩模)，形成带料桩模；带料桩模两端的张拉螺杆上旋上张拉螺母；
(4)然后进行纵向张拉(采用现有公知技术)：对带桩头的钢筋笼进行整体张拉；
(5)将张拉后的带料桩模放在离心机上离心成型(采用现有技术)；
(6)室内常温下养护
(7)拆模：室内常温养护18小时后，即进行拆模，得到超早强高性能混凝土管桩。其中18小时混凝土立方体试块强度为58.8MPa，3天混凝土立方体试块强度为91.6MPa。
实施例2
一种免蒸汽养护预应力高强混凝土离心管桩的制备方法，它包括如下步骤：
(1)超早强免蒸养混凝土的制备：
按下表称取原材料(单位：kg/m3)
水泥 超细微珠粉 砂 碎石 水 减水剂
430 20 850 1100 105.3 5.8
其中硅酸盐水泥为PⅡ52.5或PⅡ52.5R型水泥；
超细微珠粉为超细微珠粉为粉状煤粒经高温悬浮燃烧后形成的一种空心球状玻璃体,是粉煤灰的主要组分之一，比表面积为800m2/kg以上；
砂：江砂，最大粒径5mm，细度模数为2.9；
碎石：花岗岩，5-25mm连续粒级，压碎值为8％；
减水剂：早强型高效减水剂，固含量为20％，减少率为30％。；
将水泥、超细微珠粉、砂、碎石混合后搅拌均匀，加入减水剂和水兵充分搅 拌均匀后出料，得到工作性良好的超早强混凝土，其中新拌混凝土坍落度为45mm；
(2)带桩头的钢筋笼的制作(采用现有制作工艺)，然后将带桩头的钢筋笼放入模具中；
(3)布料(采用现有公知技术)：向下半模具中浇注准备好的混凝土，然后将上半模具与下半模具合上，拧紧连接螺栓(即合模，变成整体性良好的带料桩模)，形成带料桩模；带料桩模两端的张拉螺杆上旋上张拉螺母；
(4)然后进行纵向张拉(采用现有公知技术)：对带桩头的钢筋笼进行整体张拉；
(5)将张拉后的带料桩模放在离心机上离心成型(采用现有技术)；
(6)室内常温下养护
(7)拆模：室内常温养护18小时后，即进行拆模，得到超早强高性能混凝土管桩。其中18小时混凝土立方体试块强度为56.3MPa，3天混凝土立方体试块强度为89.2MPa。
实施例3
一种免蒸汽养护预应力高强混凝土离心管桩的制备方法，它包括如下步骤：
(1)超早强免蒸养混凝土的制备：
按下表称取原材料(单位：kg/m3)
水泥 超细微珠粉 硅灰 砂 碎石 水 减水剂
460 25 15 700 1100 112 5
其中硅酸盐水泥为PⅡ52.5或PⅡ52.5R型水泥；
超细微珠粉为超细微珠粉为粉状煤粒经高温悬浮燃烧后形成的一种空心球状玻璃体,是粉煤灰的主要组分之一，比表面积为800m2/kg以上；硅灰为市售92级硅灰；
砂：江砂，最大粒径5mm，细度模数为2.9；
碎石：花岗岩，5-25mm连续粒级，压碎值为8％；
减水剂：早强型高效减水剂，固含量为20％，减少率为30％。；
将水泥、超细微珠粉、砂、碎石混合后搅拌均匀，加入减水剂和水兵充分搅拌均匀后出料，得到工作性良好的超早强混凝土，其中混凝土的坍落度为65mm；
(2)带桩头的钢筋笼的制作(采用现有制作工艺)，然后将带桩头的钢筋笼放入模具中；
(3)布料(采用现有公知技术)：向下半模具中浇注准备好的混凝土，然后将上半模具与下半模具合上，拧紧连接螺栓(即合模，变成整体性良好的带料桩模)，形成带料桩模；带料桩模两端的张拉螺杆上旋上张拉螺母；
(4)然后进行纵向张拉(采用现有公知技术)：对带桩头的钢筋笼进行整体 张拉；
(5)将张拉后的带料桩模放在离心机上离心成型(采用现有技术)；
(6)室内常温下养护
(7)拆模：室内常温养护18小时后，即进行拆模，得到超早强高性能混凝土管桩。其中18小时混凝土立方体试块强度为54.1MPa，3天混凝土立方体试块强度为88.7MPa。
实例4
一种免蒸汽养护预应力高强混凝土离心管桩的制备方法，它包括如下步骤：
(1)超早强免蒸养混凝土的制备：
按下表称取原材料(单位：kg/m3)
水泥 超细微珠粉 超细矿粉 砂 石 水 减水剂
460 20 20 700 1100 114 4.9
其中硅酸盐水泥为PⅡ52.5或PⅡ52.5R型水泥；
超细微珠粉为超细微珠粉为粉状煤粒经高温悬浮燃烧后形成的一种空心球状玻璃体,是粉煤灰的主要组分之一，比表面积为800m2/kg以上；超细矿粉为磨细的水淬矿渣粉，比表面积800m2/kg以上；
砂：江砂，最大粒径5mm，细度模数为2.9；
碎石：花岗岩，5-25mm连续粒级，压碎值为8％；
减水剂：早强型高效减水剂，固含量为20％，减少率为30％。；
将水泥、超细微珠粉、砂、碎石混合后搅拌均匀，加入减水剂和水兵充分搅拌均匀后出料，得到工作性良好的超早强混凝土，其中新拌混凝土坍落度为50mm；
(2)带桩头的钢筋笼的制作(采用现有制作工艺)，然后将带桩头的钢筋笼放入模具中；
(3布料(采用现有公知技术)：向下半模具中浇注准备好的混凝土，然后将上半模具与下半模具合上，拧紧连接螺栓(即合模，变成整体性良好的带料桩模)，形成带料桩模；带料桩模两端的张拉螺杆上旋上张拉螺母；
(4)然后进行纵向张拉(采用现有公知技术)：对带桩头的钢筋笼进行整体张拉；
(5)将张拉后的带料桩模放在离心机上离心成型(采用现有技术)；
(6)室内常温下养护
(7)拆模：室内常温养护18小时后，即进行拆模，得到超早强高性能混凝土管桩。其中18小时混凝土立方体试块强度为53.7MPa，3天混凝土立方体试块强度为86.4MPa。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还 包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种免蒸汽养护预应力高强混凝土离心管桩材料，其特征在于，该管桩材料所采用的混凝土由胶凝材料、聚羧酸减水剂、砂石组成，其中每立方米混凝土包含有450-550kg胶凝材料，4-6kg聚羧酸减水剂，1650-1950kg砂石，105-125kg水，其中胶凝材料由重量比65％-95％的硅酸盐水泥与重量比5％-35％的超活性矿物掺合料组成。
2.根据权利要求1所述的一种免蒸汽养护预应力高强混凝土离心管桩材料，其特征在于，所述的硅酸盐水泥为PⅡ52.5或PⅡ52.5R型水泥。
3.根据权利要求1所述的一种免蒸汽养护预应力高强混凝土离心管桩材料，其特征在于，所述的超活性矿物掺合料为超细微珠粉、超细矿粉、硅灰中的一种、两种或三种的混合。
4.根据权利要求3所述的一种免蒸汽养护预应力高强混凝土离心管桩材料，其特征在于，所述超细微珠粉为粉状煤粒经高温悬浮燃烧后形成的一种空心球状玻璃体,是粉煤灰的主要组分之一，比表面积为800m2/kg以上；超细矿粉为磨细的水淬矿渣粉，比表面积800m2/kg以上；硅灰为市售92级硅灰。
5.根据权利要求1所述的一种免蒸汽养护预应力高强混凝土离心管桩材料，其特征在于，所述的聚羧酸减水剂为早强型高效减水剂。
6.根据权利要求1所述的一种免蒸汽养护预应力高强混凝土离心管桩材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
取硅酸盐水泥和超细微珠粉混合组成胶凝材料，将其与砂石、减水剂和水按配比进行搅拌，将搅拌好的混凝土放入带有钢筋笼的模具中，离心成型后直接在室内常温下养护18小时即可脱模，随后自然养护3-7天即可达到80MPa设计强度。
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