CN109704660B - 一种北方地区免蒸压管桩及其制备方法 - Google Patents

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本发明涉及一种北方地区免蒸压管桩及其制备方法,免蒸压管桩包括如下重量份数的组分,水泥400‑440份、水120‑140份、矿粉80‑100份、中砂550‑600份、碎石1800‑850份、碎石2500‑550份、外加剂10‑15份。制备步骤包括,制备骨架笼‑混凝土制备‑将骨架笼放入模具,将混凝土喂入模具中,张拉,得初产品‑将初产品进行离心成型‑排浆‑常压养护,将第二中间产品在25±2℃的条件下静停0.4‑0.6h,然后1.5h升温至95±2℃并恒温养护4.5h,最后0.5h降温至室温‑脱模后冷却至室温。本申请文件的水灰比及材料的性能选择合理,用作管桩的制备时强度能够达到预设的范围。

Description

一种北方地区免蒸压管桩及其制备方法
技术领域
本发明涉及管桩生产的技术领域,尤其是涉及一种北方地区免蒸压管桩及其制备方法。
背景技术
目前,高强度混凝土管桩经离心成型后,先采用常压蒸汽养护,经历静停、升温、恒温、降温四个阶段,温度在60-70℃,时间为4-7h。然后脱模,再进行压蒸养护。压蒸养护采用蒸压釜,养护室蒸汽压力达到0.9MPa-1.0Mpa,温度在180℃左右,历时为7-10小时。混凝土在蒸压养护过程中,由于温度的快速升高和降低,管桩内的混凝土内外温差过大,管桩桩身易产生裂缝,甚至开裂,造成混凝土管桩强度降低,使管桩产品质量严重下降。另外,高压蒸汽养护能耗高,养护过程中会有大量热能被排掉,造成浪费,而且燃煤会产生大量的烟气,还需对烟气进行护理,加重了企业环保负担,再有,蒸压釜设备投入大,工艺复杂,特别是安全事故隐患多。
现有公告号为CN105884287A的中国专利公开了一种免蒸压的预制管桩及其制备方法,该预制管桩的组分包括水泥、细骨料、粗骨料、矿粉、微硅粉、聚羧酸减水剂、水。预制管桩的制备方法包括:1)按常规工艺制备骨架笼,装模;2)按组分比例制备免蒸压混凝土,即为将各组分混合搅拌均匀;3)将混凝土喂向模中,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氧池内进行蒸汽养护,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40-45℃,揭盖吊模;5)脱模、检验。
在上述技术中完成了免蒸压管桩的制备,但是在北方地区使用时,UI存在强度等级不够的情况,在北方温寒地区,冬季环境温度较低,管桩仅经过常压养护后,在自然环境温度下管桩自身强度并不能短期内达到设计强度,使用存在局限性。
发明内容
本发明的目的是提供一种北方地区免蒸压管桩,其不经养护蒸压养护就能达到比较高的强度等级。
本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的:一种北方地区免蒸压管桩,包括如下重量份数的组分,水泥400-440份、水120-140份、矿粉80-100份、中砂550-600份、碎石1800-850份、碎石2500-550份、外加剂10-15份。
通过采用上述技术方案,加入矿粉作为管桩生产的矿物掺合料,能够增强混凝土的强度。进一步的组分中选择碎石1、碎石2和中砂作为骨料材料,能够进一步的增强结构的强度,进一步在水泥和外加剂的作用下形成胶凝的结构。且在本申请文件的水灰比的配比下,最终制备出的管桩在不经蒸压养护的情况下强度等级高。不仅节约了蒸压养护造成的能源的消耗,节约经济成本,而且及时在寒冷的下管桩的强度也能够达到合格的范围内。
本发明进一步设置为:包括如下重量份数的组分,水泥400-420份、水130-140份、矿粉95-100份、中砂550-570份、碎石1 820-845份、碎石2 500-520份、外加剂12-13份。
通过采用上述技术方案,进一步的控制管桩所需的混凝土的组分在上述的含量范围内,制备出的混凝土的用以制备管桩性能更加优良。
本发明进一步设置为:所述碎石1的粒径为5-31.5mm,所述碎石2的粒径为5-16mm。
通过采用上述技术方案,碎石1和碎石2的粒径选择在上述的范围内,制备出的混凝土具有较高的强度。
本发明进一步设置为:所述外加剂选择聚羧高性能酸减水剂。
通过采用上述技术方案,聚羧酸减水剂具有良好的减水效果,但是实际中受到原材料波动影响较大,本申请文件中配合上述的组分含量及材料的性能,高性能聚羧酸发挥了比较大的作用。且聚羧酸高性能减水剂本身与各种水泥的相容性好,混凝土的坍落度保持性能好,延长混凝土的施工时间。且在使用时掺量低,减水率高,收缩小,能够大幅度的提高混凝土的早期、后期强度,且选择聚羧酸高性能减水剂氯离子含量低、碱含量低、有利于混凝土的耐久性。
本发明的又一发明目的在于提供一种免蒸压管桩的制备工艺,制备出的管桩无需经过蒸压养护即能达到比较高的强度。
本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的:一种免蒸压管桩的制备工艺,包括如下的制备步骤:
步骤1:制备骨架笼;
步骤2:混凝土制备,将中砂、碎石1、碎石2和水混合均匀,再将水泥、矿粉、外加剂加进去搅拌180-210S,得混凝土;
步骤3:将骨架笼放入模具,将混凝土喂入模具中,张拉,得初产品;
步骤4:将初产品进行离心成型,得第一中间产品;
步骤5:排浆,将离心过程中产生的余浆排出,得第二中间产品;
步骤6:常压养护,将第二中间产品在25±2℃的条件下静停0.4-0.6h,然后1.5h升温至95±2℃并恒温养护4.5h,最后0.5h降温至室温;
步骤7:脱模后自然环境下冷却至室温。
通过采用上述技术方案,通过上述步骤完成了管桩的制备,在制备的过程中在常压养护阶段,通过在不同的条件下静停、升温和降温的操作能够实现管桩的强度得到改善,制备出来的管桩不经蒸压养护既能达到高强度。
本发明进一步设置为:步骤4中离心的方式为低速100~120转/min,持续2~3min;中速280~300转/min,持续3~5min;高速400~420转/min,持续6~8min。
通过采用上述技术方案,通过上述步骤完成了管桩的离心成型,在离心过程中使混凝土充分搅拌均匀,甩出多余料浆,结构变的致密,强度显著提升。
本发明进一步设置为:步骤6中养护后的管桩的强度大于80MPa,自然寒冷条件下养护5d后,强度大于85MPa,自然寒冷条件下养护28d,强度为90-95MPa。
通过采用上述技术方案,在本申请文件的水灰比和特定的制备工艺下,得到的管桩的性能优良。
综上所述,本发明的有益技术效果为:
1.本申请文件的水灰比及材料的性能选择合理,用作管桩的制备时强度能够达到预设的范围;
2.本申请的管桩制备工艺中管桩不经蒸压养护,节约了大量的能源;且避免了蒸压釜的投入;
3.一般蒸压养护使混凝土内部结构形成速度加快,晶体结构中粗大晶体占大多数,内部晶胶比偏大,导致混凝土的脆性变大;本申请中未经蒸压养护也就避免了脆性变大的情况;
4.经蒸压养护的管桩出釜时温度很高,若不经过有效的降温处理,温差足以使桩身产生裂缝,对管桩的耐久性产生不利影响;且实际常压养护完成后,蒸压养护一般还需要3-4h升至更长时间,增加了生产时间,降低了生产效率;本申请文件中不经蒸压养护,则桩身性能优良,节约生产时间,生产效率高;
5.本申请文件中的管桩在冬季施工条件下的强度能达到涉及强度,性能优良。
具体实施方式
实施例1
免蒸压管桩包括如下重量份数的组分,400kg水泥、120kg水、80kg矿粉、600kg中砂、800kg碎石1、550kg碎石、10kg外加剂。
免蒸压管桩的制备工艺,包括如下的制备步骤:
步骤1:制备骨架笼;
步骤2:混凝土制备,将中砂、碎石1、碎石2和水混合均匀,再将水泥、矿粉、外加剂加进去搅拌180S,得混凝土;
步骤3:将骨架笼放入模具,将混凝土喂入模具中,张拉,得初产品;
步骤4:将初产品进行离心成型,得第一中间产品;
步骤5:排浆,将离心过程中产生的余浆排出,得第二中间产品;
步骤6:常压养护,将第二中间产品在25±2℃的条件下静停0.5h,然后1.5h升温至95±2℃并恒温养护4.5h,最后0.5h降温至室温;
步骤7:脱模后自然环境下冷却至室温。
实施例2
免蒸压管桩包括如下重量份数的组分,405kg水泥、125kg水、85kg矿粉、590kg中砂、810kg碎石1、534kg碎石、11kg外加剂。
免蒸压管桩的制备工艺,包括如下的制备步骤:
步骤1:制备骨架笼;
步骤2:混凝土制备,将中砂、碎石1、碎石2和水混合均匀,再将水泥、矿粉、外加剂加进去搅拌180S,得混凝土;
步骤3:将骨架笼放入模具,将混凝土喂入模具中,张拉,得初产品;
步骤4:将初产品进行离心成型,得第一中间产品;
步骤5:排浆,将离心过程中产生的余浆排出,得第二中间产品;
步骤6:常压养护,将第二中间产品在25±2℃的条件下静停0.5h,然后1.5h升温至95±2℃并恒温养护4.5h,最后0.5h降温至室温;
步骤7:脱模后自然环境下冷却至室温。
实施例3
免蒸压管桩包括如下重量份数的组分,410kg水泥、130kg水、90kg矿粉、568kg中砂、820kg碎石1、530kg碎石、12kg外加剂。
免蒸压管桩的制备工艺,包括如下的制备步骤:
步骤1:制备骨架笼;
步骤2:混凝土制备,将中砂、碎石1、碎石2和水混合均匀,再将水泥、矿粉、外加剂加进去搅拌190S,得混凝土;
步骤3:将骨架笼放入模具,将混凝土喂入模具中,张拉,得初产品;
步骤4:将初产品进行离心成型,得第一中间产品;
步骤5:排浆,将离心过程中产生的余浆排出,得第二中间产品;
步骤6:常压养护,将第二中间产品在25±2℃的条件下静停0.5h,然后1.5h升温至95±2℃并恒温养护4.5h,最后0.5h降温至室温;
步骤7:脱模后自然环境下冷却至室温。
实施例4
免蒸压管桩包括如下重量份数的组分,420kg水泥、125kg水、95kg矿粉、556kg中砂、850kg碎石1、500kg碎石、14kg外加剂。
免蒸压管桩的制备工艺,包括如下的制备步骤:
步骤1:制备骨架笼;
步骤2:混凝土制备,将中砂、碎石1、碎石2和水混合均匀,再将水泥、矿粉、外加剂加进去搅拌190S,得混凝土;
步骤3:将骨架笼放入模具,将混凝土喂入模具中,张拉,得初产品;
步骤4:将初产品进行离心成型,得第一中间产品;
步骤5:排浆,将离心过程中产生的余浆排出,得第二中间产品;
步骤6:常压养护,将第二中间产品在25±2℃的条件下静停0.5h,然后1.5h升温至95±2℃并恒温养护4.5h,最后0.5h降温至室温;
步骤7:脱模后自然环境下冷却至室温。
实施例5
免蒸压管桩包括如下重量份数的组分,420kg水泥、130kg水、98kg矿粉、560kg中砂、820kg碎石1、520kg碎石、12kg外加剂。
免蒸压管桩的制备工艺,包括如下的制备步骤:
步骤1:制备骨架笼;
步骤2:混凝土制备,将中砂、碎石1、碎石2和水混合均匀,再将水泥、矿粉、外加剂加进去搅拌200S,得混凝土;
步骤3:将骨架笼放入模具,将混凝土喂入模具中,张拉,得初产品;
步骤4:将初产品进行离心成型,得第一中间产品;
步骤5:排浆,将离心过程中产生的余浆排出,得第二中间产品;
步骤6:常压养护,将第二中间产品在25±2℃的条件下静停0.6h,然后1.5h升温至95±2℃并恒温养护4.5h,最后0.5h降温至室温;
步骤7:脱模后自然环境下冷却至室温。
实施例6
免蒸压管桩包括如下重量份数的组分,400kg水泥、137kg水、95kg矿粉、570kg中砂、845kg碎石1、500kg碎石、13kg外加剂。
免蒸压管桩的制备工艺,包括如下的制备步骤:
步骤1:制备骨架笼;
步骤2:混凝土制备,将中砂、碎石1、碎石2和水混合均匀,再将水泥、矿粉、外加剂加进去搅拌200S,得混凝土;
步骤3:将骨架笼放入模具,将混凝土喂入模具中,张拉,得初产品;
步骤4:将初产品进行离心成型,得第一中间产品;
步骤5:排浆,将离心过程中产生的余浆排出,得第二中间产品;
步骤6:常压养护,将第二中间产品在25±2℃的条件下静停0.6h,然后1.5h升温至95±2℃并恒温养护4.5h,最后0.5h降温至室温;
步骤7:脱模后自然环境下冷却至室温。
实施例7
免蒸压管桩包括如下重量份数的组分,400kg水泥、137kg水、95kg矿粉、570kg中砂、845kg碎石1、500kg碎石、13kg外加剂。
免蒸压管桩的制备工艺,包括如下的制备步骤:
步骤1:制备骨架笼;
步骤2:混凝土制备,将中砂、碎石1、碎石2和水混合均匀,再将水泥、矿粉、外加剂加进去搅拌200S,得混凝土;
步骤3:将骨架笼放入模具,将混凝土喂入模具中,张拉,得初产品;
步骤4:将初产品进行离心成型,得第一中间产品;
步骤5:排浆,将离心过程中产生的余浆排出,得第二中间产品;
步骤6:常压养护,将第二中间产品在25±2℃的条件下静停0.6h,然后1.5h升温至95±2℃并恒温养护4.5h,最后0.5h降温至室温;
步骤7:脱模后自然环境下冷却至室温。
对比例
对比例1与实施例1的区别在于步骤6中经常压养护后将管桩在蒸汽压力为0.95-1MPa、温度在170-180℃的条件下养护6h。
实验检测
1、抗压强度
Figure BDA0001976629490000071
对比例1的5d抗压强度为89MPa,28d抗压强度为93MPa。
2、免蒸压管桩与蒸压管桩的芯样强度对比情况。
Figure BDA0001976629490000072
对比例1的芯样外观表现为良好,致密,个别小孔洞。
3、各温度条件下免蒸压管桩抗压强度
环境温度/℃ 0℃以上 -5~0℃ -5℃以下
5d平均抗压强度/MPa 88.6 86.9 85.7
28d平均抗压强度/MPa 93.4 92.2 91.8
则由上述的实验结果能够得到,在本申请文件的配合比下,不经蒸压得到的管桩在抗压强度和芯样强度方面都具有优良的性能。则进一步的证明本申请文件的可行性,既能够满足使用要求,又具有经济效益,节约能源。
经实际验证,每天生产1500m的管桩,免蒸压后可以节省天然气2800—3000方/天,按照3.8万米/月的产量每月可节约成本14—18万元。
本申请文件中碎石1的粒径为5-31.5mm,所述碎石2的粒径为5-16mm。外加剂选择高性能聚羧酸减水剂。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例,并非依此限制本发明的保护范围,故:凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种北方地区免蒸压管桩,其特征在于:包括如下重量份数的组分,水泥400-440份、水120-140份、矿粉80-100份、中砂550-600份、碎石1 800-850份、碎石2 500-550份、外加剂10-15份;
免蒸压管桩的制备工艺,其特征在于,包括如下的制备步骤:
步骤1:制备骨架笼;
步骤2:混凝土制备,将中砂、碎石1、碎石2和水混合均匀,再将水泥、矿粉、外加剂加进去搅拌180-210S,得混凝土;
步骤3:将骨架笼放入模具,将混凝土喂入模具中,张拉,得初产品;
步骤4:将初产品进行离心成型,得第一中间产品;
步骤5:排浆,将离心过程中产生的余浆排出,得第二中间产品;
步骤6:常压养护,将第二中间产品在25±2℃的条件下静停0.4-0.6h,然后2.5h升温至95±2℃并恒温养护3.5h,最后0.5h降温至室温;
步骤7:脱模后自然环境下冷却至室温;
步骤4中离心的方式为低速100~120转/min,持续2~3min;中速280~300转/min,持续3~5min;高速400~420转/min,持续6~8min;
步骤6中养护后的管桩的强度大于80MPa,自然寒冷条件下养护5d后,抗压强度大于85MPa,自然寒冷条件下养护28d,抗压强度为90-95MPa。
2.根据权利要求1所述的免蒸压管桩,其特征在于:包括如下重量份数的组分,水泥400-420份、水130-140份、矿粉95-100份、中砂550-570份、碎石1 820-845份、碎石2 500-520份、外加剂12-13份。
3.根据权利要求1所述的免蒸压管桩,其特征在于:所述碎石1的粒径为5-31.5mm,所述碎石2的粒径为5-16mm。
4.根据权利要求1所述的免蒸压管桩,其特征在于:所述外加剂选择高性能聚羧酸减水剂。
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