CN105884287A - 免蒸压的预制管桩及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种免蒸压的预制管桩，其特征是：包括基本混凝土、微硅粉、聚羧酸减水剂组成的免蒸压混凝土体系；免蒸压预制管桩的制备方法，其特征是：去掉传统工艺的高压蒸汽养护实现一次蒸汽养护管桩的工艺，管桩离心成型后，将模具连带管桩一起吊入蒸养池内进行蒸汽养护，盖池静放2.0小时、温度30℃—40℃；升温1小时，在60℃停0.5小时；恒温4.5小时，温度至85±2℃；停汽降温1小时，温度降至40℃—50℃，揭盖吊模。有益效果：本发明通过调整免蒸压高强高性能预制管桩配合比和养护工艺，可简化了生产环节、节约成本、“节能减排”，提高了PHC管桩产品质量与产量。
Description
技术领域
本发明属于预制管桩，尤其涉及一种免蒸压的预制管桩及其制备方法。
背景技术
PHC管桩因其具有优异的力学性能、制桩周期短、价格低的优势，在工业民用建筑、市政工程、港口码头以及跨海大桥等大型工程中得到广泛的应用。随着水运工程建设的高速发展，PHC桩的需求量逐年增加，于此同时国家也对PHC管桩的节能环保、性能、质量以及经济性提出了更高的要求。
当前，PHC管桩的生产工艺包括混凝土配料、混凝土搅拌、钢筋笼制作、布料、张拉、离心、蒸汽养护、拆模、蒸压养护等过程。在整个PHC管桩的生产过程中，养护工序占了很长时间和消耗很多能源，生产PHC管桩所消耗的能量约占管桩生产能源的90％以上；所耗时间也约占PHC管桩生产时间的90％以上。目前，国内PHC管桩的生产厂家普遍采用两次蒸汽养护(蒸汽养护与蒸压养护)进行PHC管桩生产，以使PHC管桩在较短的时间内获得出厂强度。蒸汽养护在温度低于85℃±2℃条件蒸汽条件下进行养护，包括静停、升温、恒温与降温的过程；而蒸压养护需在蒸汽压力0.95～1.0MPa和温度170～180℃的条件下，蒸压养护7～8小时。蒸压养护是耗能与耗时最多的工序，蒸汽养护全过程需要约15小时。一般来说，每蒸压养护1m3混凝土约耗煤60kg(按燃煤锅炉为例)，采用免蒸压的预制管桩及其制备方法一方混凝土不仅可节省约65％的煤耗,还可以降低综合能耗、减少二氧化碳及氮氧化物、二氧化硫等主要污染物排放。此外，蒸压养护需要高压釜，生产投入比较高；PHC管桩出釜时温度很高，若不经过有效的降温处理，则温差足以使桩身混凝土产生裂缝，对PHC管桩的耐久性会带来不利影响。总之，采用高压蒸养工艺和管桩倒浆工艺会消耗大量的能源，增加生产工序，占用大量的生产时间，对PHC管桩的质量控制也会产生影响。PHC管桩是高能耗生产企业，生产工厂均在想办法解决这一问题。例如，专利申请号：201210211578.2公开了一种混凝土预制桩蒸汽养护自动控制系统，包括一组蒸养池、管路系统、引风机、蒸汽分气缸、倒汽分气缸和PLC控制系统，蒸汽分气缸和倒汽分气缸均通过一组开度控制阀与一组蒸养池连接；引风机通过气动蝶阀与一组蒸养池连接，在倒汽分气缸与倒汽电动闸阀之间设有电接点压力表；在单个蒸养池内设有测温单元；电接点压力表、测温单元、气动蝶阀、电动闸阀、开度控制阀和引风机均与PLC控制系统连接。本发明能对一个或几个蒸养池进行单独的精确控制，提高了混凝土预制桩的质量和蒸养池的工作效率；同时使锅炉产生的蒸汽得到合理有效使用，避免了蒸汽浪费现象的发生，充分的利用了蒸压釜排出的余汽，具有显著地节能效果。
PHC管桩企业亟待解决减少PHC管桩生产过程中的能耗和污染、降低生产成本的难题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种免蒸压的预制管桩及其制备方法，改变预制管桩的混凝土配合比和养护工艺，并充分利用环境温度对PHC管桩蒸养后的作用，实现了一次蒸汽养护PHC管桩的工艺。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种免蒸压的预制管桩，其特征是：包括基本混凝土、微硅粉、聚羧酸减水剂组成的免蒸压混凝土体系，包含以下组分，
水泥 300kg/m3～380kg/m3 细骨料 630kg/m3～700kg/m3
粗骨料 1300kg/m3～1400kg/m3 矿粉 100kg/m3～150kg/m3
微硅粉 15kg/m3～30kg/m3 聚羧酸减水剂 6kg/m3～9kg/m3
水 100kg/m3～140kg/m3。
混凝土填充细骨料一般包括河沙、湖砂、山砂和淡化海砂、机制砂、石屑
所述免蒸压的预制管桩的混凝土水灰比为0.27。
一种免蒸压预制管桩的制备方法，其特征是：去掉传统工艺的高压蒸汽养护实现一次蒸汽养护管桩的工艺，具体工艺步骤如下：
1)按常规工艺制备钢筋骨架笼，装模；
2)按组分比例制备免蒸压混凝土：将水泥300kg/m3～380kg/m3、细骨料630kg/m3～700kg/m3、粗骨料1300kg/m3～1400kg/m3、矿粉100kg/m3～150kg/m3、微硅粉15kg/m3～30kg/m3、聚羧酸减水剂6kg/m3～9kg/m3和水100kg/m3～140kg/m3混合搅拌；
3)将免蒸压混凝土项模中喂料、合模并离心成型；
4)管桩离心成型后，将模具连带管桩一起吊入蒸养池内进行蒸汽养护，盖池静放2.0小时、温度30℃—40℃；升温1小时，在60℃停0.5小时；恒温4.5小时，温度至85±2℃；停汽降温1小时，温度降至40℃—50℃，揭盖吊模。
5)脱模、检验。
所述微硅粉比表面积≥24000㎡/㎏，二氧化硅≥94％，28天活性指数≥115％；其聚羧酸减水剂减水率≥27％，流动度≥260mm。
有益效果：与现有技术相比，本发明通过调整免蒸压高强高性能预制管桩配合比和养护工艺，可简化了生产环节、节约成本、“节能减排”，提高了PHC管桩产品质量与产量。免蒸压高强高性能预制管桩的抗压强度满足规范要求，并具有韧性高、高弹性模量、良好的抗弯性能和较低的预应力损失，具有较强的抗氯盐侵蚀和抗冻融性能。
附图说明
图1是本发明的工艺流程简图。
具体实施方式
下面结合较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。
最佳实施例1
一种免蒸压的预制管桩，包括基本混凝土、微硅粉、聚羧酸减水剂组成的免蒸压混凝土体系，包含以下组分，
水泥 300kg/m3 河沙 700kg/m3
粗骨料 1300kg/m3 S95矿粉 115kg/m3
微硅粉 20kg/m3 聚羧酸减水剂 6kg/m3
水 110kg/m3。
实施例2
一种免蒸压的预制管桩，包括基本混凝土、微硅粉、聚羧酸减水剂组成的免蒸压混凝土体系，包含以下组分，
水泥 380kg/m3 石屑140kg/m3 河沙560kg/m3
粗骨料 1400kg/m3 S95矿粉 100kg/m3
微硅粉 15kg/m3 聚羧酸减水剂 9kg/m3
水 124kg/m3。
实施例3
一种免蒸压的预制管桩，包括基本混凝土、微硅粉、聚羧酸减水剂组成的免蒸压混凝土体系，包含以下组分，
水泥 350kg/m3 机制砂 680kg/m3
粗骨料 1300kg/m3 S95矿粉 100kg/m3
微硅粉 17kg/m3 聚羧酸减水剂 8kg/m3
水 119kg/m3。
实施例4
一种免蒸压的预制管桩，包括基本混凝土、微硅粉、聚羧酸减水剂组成的免蒸压混凝土体系，包含以下组分，
水泥 330kg/m3 石屑250kg/m3 河沙400kg/m3
粗骨料 1350kg/m3 S95矿粉 110kg/m3
微硅粉 25kg/m3 聚羧酸减水剂 6kg/m3
水 119kg/m3。
所述免蒸压的预制管桩的混凝土水灰比为0.27。
即，混凝土水灰比＝水及减水剂总和/胶凝材料总和
其中：胶凝材料包括水泥、矿粉及微硅粉。
粗骨料指材料粒径大于4.75mm的骨料。普通混凝土常用的粗骨料有碎石和卵石。由天然岩石或卵石经破碎，筛分而得的粗骨料称为碎石或者碎卵石。
所述实施例免蒸压预制管桩的制备方法，去掉了传统工艺的常温蒸汽养护制度及高压蒸汽养护制度，实现了一次蒸汽养护PHC管桩的工艺，具体工艺步骤如下：
1)按常规工艺制备钢筋骨架笼，装模；
2)按组分比例制备免蒸压混凝土：将水泥、细骨料、粗骨料、矿粉、微硅粉、聚羧酸减水剂和水混合搅拌；
3)将免蒸压混凝土项模中喂料、合模并离心成型；
4)管桩离心成型后，将模具连带管桩一起吊入蒸养池内进行蒸汽养护，盖池静放2.0小时、温度30℃—40℃；升温1小时，在60℃停0.5小时；恒温4.5小时，温度至85±2℃；停汽降温1小时，温度降至40℃—50℃，揭盖吊模；
5)脱模、检验。
所述微硅粉比表面积≥24000㎡/㎏，二氧化硅≥94％，28天活性指数≥115％；其聚羧酸减水剂减水率≥27％，流动度≥260mm。
本发明的原理：
组分中采用微硅粉与聚羧酸减水剂共同作用促进密实结构的形成，加速水泥混凝土的凝结硬化，提高管桩制品的早期强度。基本混凝土+微硅粉+聚羧酸减水剂就组成了“免蒸压混凝土体系”。对其性能进行了全面系统的测试和对比分析；通过免蒸压高强高性能预制管桩力学性能、耐久性、微观结构的全面试验分析，开展了不同气温条件下免蒸压高强高性能预制管桩抗压强度试验研究，试验确定了不同环境温度下免蒸压高强高性能预制管桩的自然养护时间，为免蒸压高强高性能预制管桩生产质量控制提供指导；开展了PHC管桩性能的研究，开发研制的免蒸压高强高性能预制管桩的抗压强度满足规范要求，并具有韧性高、高弹性模量、良好的抗弯性能和较低的预应力损失，并具有较强的抗氯盐侵蚀和抗冻融性能；开展了不同矿粉掺量和不同品种纤维免蒸压高强高性能预制管桩的试验研究，提出了进一步改善免蒸压高强高性能预制管桩脆性的方法。经工程实际应用表明，免蒸压高强高性能预制管桩性能、外观以及沉桩效果良好，无裂缝出现；具有显著的经济效益和推广前景。
试验数据结果见下表所示
1、蒸压混凝土管桩与免蒸压混凝土管桩性能对比
2、按照国家标准GB13476-2009对生产的直径600mm、长度13m、壁厚为130mm、预应力主筋直径为16Φ10.7，AB型PHC混凝土管桩进行了抗弯性能检测，测试结果见下表所示。
3、按照免蒸压的预制管桩及其制备方法对该批次的混凝土强度进行了检验，结果见下表所示。
上述参照实施例对该一种免蒸压预制管桩及其制备方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种免蒸压的预制管桩，其特征是：包括基本混凝土、微硅粉、聚羧酸减水剂组成的免蒸压混凝土体系，包含以下组分，
2.根据权利要求1所述的免蒸压的预制管桩，其特征是：所述免蒸压的预制管桩的混凝土水灰比为0.27。
3.根据权利要求1所述的免蒸压的预制管桩，其特征是：所述微硅粉比表面积≥24000㎡/㎏，二氧化硅≥94％，28天活性指数≥115％；其聚羧酸减水剂减水率≥27％，流动度≥260mm。
4.一种根据权利要求1所述免蒸压预制管桩的制备方法，其特征是：去掉传统工艺的高压蒸汽养护实现一次蒸汽养护管桩的工艺，具体工艺步骤如下：
1)按常规工艺制备钢筋骨架笼，装模；
2)按组分比例制备免蒸压混凝土：将水泥300kg/m3～380kg/m3、细骨料630kg/m3～700kg/m3、粗骨料1300kg/m3～1400kg/m3、矿粉100kg/m3～150kg/m3、微硅粉15kg/m3～30kg/m3、聚羧酸减水剂6kg/m3～9kg/m3和水100kg/m3～140kg/m3混合搅拌；
3)将免蒸压混凝土项模中喂料、合模并离心成型；
4)管桩离心成型后，将模具连带管桩一起吊入蒸养池内进行蒸汽养护，盖池静放2.0小时、温度30℃—40℃；升温1小时，在60℃停0.5小时；恒温4.5小时，温度至85±2℃；停汽降温1小时，温度降至40℃—50℃，揭盖吊模；
5)脱模、检验。
5.根据权利要求4所述的免蒸压的预制管桩的制备方法，其特征是：所述微硅粉比表面积≥24000㎡/㎏，二氧化硅≥94％，28天活性指数≥115％；其聚羧酸减水剂减水率≥27％，流动度≥260mm。
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