CN109704660B - 一种北方地区免蒸压管桩及其制备方法 - Google Patents
一种北方地区免蒸压管桩及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
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
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
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。
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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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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