CN112500109A - 一种免蒸压phc管桩用混凝土及免蒸压phc管桩生产工艺 - Google Patents

一种免蒸压phc管桩用混凝土及免蒸压phc管桩生产工艺 Download PDF

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Abstract

本申请涉及混凝土工艺的技术领域,尤其是涉及一种免蒸压PHC管桩用混凝土及免蒸压PHC管桩生产工艺,其中一种免蒸压PHC管桩用混凝土,通过调节机制砂和骨料的级配,实现机制砂对天然砂的完全替代,可以生产得到复合实际生产需求的混凝土。本申请还提供了一种PHC管桩生产工艺,运用上述混凝土对管桩进行了生产,制得的管桩具有较好的强度,符合实际生产的要求,同时也节约了蒸压的步骤,降低了生产成本,具有较好的经济效应。

Description

一种免蒸压PHC管桩用混凝土及免蒸压PHC管桩生产工艺
技术领域
本申请涉及混凝土工艺的技术领域,尤其是涉及一种免蒸压PHC管桩用混凝土及免蒸压PHC管桩生产工艺。
背景技术
管桩是一种建筑施工常用的基础材料,在城乡建设中扮演着重要的角色。在现有技术中,管桩在离心成型后,需要经过常压蒸养后,脱模后在进行蒸压养护过程,在蒸压养护中,压力一般为0.9MPa~1.0MPa,温度为180℃左右,其目的在于使管桩内的物料充分反应。但是,高压蒸汽养护会带来额外的成本,因此免蒸压管桩的生产工艺的运用具有重大的意义。
公开号为CN103482913A、公开日为2014年1月1日的中国发明专利公开了一种无余浆免蒸压预应力混凝土管桩,其原料组分及重量份数分别为:水泥300~350;矿粉60~80;细骨料600~700;粗骨料1200~1400;自来水80~100;矿物添加剂35~40;减水剂8~12。
在上述技术方案中,细骨料选用天然河砂,在目前,随着天然河砂资源逐渐枯竭,国内天然河砂采取了限采的政策,因此天然河砂的供应链较为不稳定,价格也随之上涨,给企业添加了额外的生产成本。
发明内容
为了减少了天然河砂的使用,降低了企业的生产成本,并提高了生产连续性,本申请提供了一种免蒸压PHC管桩用混凝土及免蒸压PHC管桩生产工艺。
一方面,本申请提供一种免蒸压PHC管桩用混凝土,采用如下技术方案:
一种免蒸压PHC管桩用混凝土,包括如下质量份的组分:
骨料:1000~1260份;
机制砂:600~800份;
矿粉:100~320份;
石膏:8~15份;
水泥:300~480份;
减水剂:5~10份;
水:200~300份;
其中,所述机制砂的级配如下:细度模数为3.3的机制砂:35~40%,细度模数为2.4的机制砂:60~65%。
在上述技术方案中,选用机制砂替代了天然河砂作为混凝土中的细骨料。机制砂相较于天然河砂,是通过人工破碎制备得到的,其原料为岩石、矿渣、建筑垃圾等,原料来源广泛,有助于降低成本,提高企业的经济效应和生产的连续性。但是由于机制砂相较于天然河砂,其表面有棱角,不够圆润,流动性不强,且机制砂坚固性不如河沙,因此会影响混凝土水化反应的效果,因而在制备免蒸压PHC管桩时,会由于水化反应程度不足造成管桩的强度降低。在上述技术方案中,机制砂选用细度模数分别为2.4mm和3.3mm的机制砂进行调配,采用该级配的机制砂可以有效解决管桩强度不足的问题,制得的管桩具有较好的强度,符合实际生产运用的标准。
优选的,所述骨料由如下组分组成:
10~25mm碎石:720~915份;
5~10mm碎石:280~345份。
一般情况下,混凝土中使用的骨料为5~25mm的碎石。在上述技术方案中,将5~10mm的碎石掺入5~25mm的碎石中共同使用,有助于增大混凝土体系的均匀度,并提供较好的流动性,使机制砂和骨料可以更加均匀地混合,从而进一步提高制得的管桩的强度。
优选的,包括如下质量份组分:
骨料:1118份;
机制砂:714份;
矿粉:168份;
石膏:10份;
水泥:420份;
减水剂:7份;
水:280份;
其中骨料中包括810份5~25mm碎石和308份5~10mm碎石。
通过上述技术方案中物料比例配置得到的混凝土,其强度更佳,在不经蒸压的反应过程中具有更好的水化性能,经简单常压蒸养后即可得到符合使用标准的管桩,且管桩的诸多性质均较佳。
优选的,所述机制砂通过如下工艺制备得到:
S1-1、将制砂原料送入冲击式破碎机中进行破碎,得到第一混料;
S1-2、将步骤S1中得到的第一混料经风选箱除去的石粉,得到第二混料;
S1-3、将第二混料送入振动筛中,经筛网组过滤分选,得到粗料和机制砂。
通过如上工艺对机制砂进行生产,控制风选箱对机制砂中的石粉含量进行调节,从而根据实际需求制备不同的机制砂。在第二混料经过筛网组振动筛分后,即可得到不同级配的机制砂,当原料来源不同时,即可通过调节上述流程中各步骤的参数,得到级配稳定、粒度均匀的机制砂,从而有助于提高混凝土的均匀度,使制备得到管桩强度更高,性质均一稳定。
优选的,在步骤1-3中,将粗料经再次筛分,得到细度模数大于5.5的第一粗料和细度模数小于等于5.5且大于等于3.3的第二粗料,将第一粗料送入冲击式破碎机中重新破碎;将第二粗料送入整型破碎机中再次破碎,得到第四混料,并将第四混料与第一混料混合。
在上述技术方案中,在经一次破碎筛分后,将粒径大于5mm的第一粗料传输至冲击式破碎机中重新进行破碎,并将粒径小于5mm的第二粗料送入整型破碎机中进行破碎,对于不同粒径的原料采用不同的工艺方法进行破碎,有利于提高破碎得到的机制砂的均匀度,进而提高上述混凝土制备的均匀性和稳定性。
优选的,通过如下工艺进行制备:
S1、通过如S1-1至S1-4中的步骤制备机制砂;
S2、将占矿粉总量30~40%的矿粉和石膏先进行混合,并加入30~36份水,以40~67rpm的搅拌速度搅拌2~4min,得到第一混合体系;
S3、将水泥和机制砂混合后,加入剩余量的水,以55~70rpm的速度搅拌2~3min,将步骤S2中得到的第一混合体系加入,保持搅拌速度继续搅拌3~5min,得到第二混合体系;
S4、在保持搅拌的状态下向第二混合体系中均匀加入骨料和剩余矿粉,并在加入骨料和剩余矿粉的过程中逐渐将搅拌速度降至27~35rpm,骨料加入完毕后继续加入减水剂,上述过程完成后,搅拌2~5min,得到免蒸压PHC管桩用混凝土。
通过采用上述技术方案,混合得到的混凝土具有更好的和易性,其中在步骤S2中,先对矿粉、石膏和水进行搅拌,再在步骤S3中加入水泥和机制砂,可以形成较为稳定的结构,随后继续加入骨料和剩余的矿粉,促进其发生二次水化反应,进而使得到的混凝土整体强度和流动性均较好。
另一方面,本申请提供了一种免蒸压PHC管桩生产工艺,采用如下技术方案:
一种免蒸压PHC管桩生产工艺,包括如下流程:
P1、经计量称取原料,拌合如上述免蒸压PHC管桩用混凝土备用;
P2、制作管桩罩笼,对管桩模具进行清模,将管桩罩笼放入管桩模具中,并合模;
P3、对合模后的管桩模具进行预应力张拉处理;
P5、张拉处理完成后,将P1中的免蒸压PHC管桩用混凝土注入对合模后的管桩模具中,并对管桩模具进行离心处理;
P6、对离心完成后的管桩模具进行常压蒸养;
P7、管桩蒸养完毕后,拆卸模具,将管桩吊起,模具重新进入步骤P2进行清模。
在上述技术方案中,采用前述方案中制备得到的混凝土对管桩进行加工,由于混凝土整体强度较好,水化反应充足,因此得到的管桩具有较好的强度,同时,在上述工艺中,免去了蒸压的步骤,节约了生产工艺,降低了生产成本,缩短了生产周期,具有较好的经济效应。
优选的,在步骤P5中,离心转速具体如下设置,先以100~120r/min的转速离心30~60s,随后缓慢将转速升高,在1~1.2min内将转速升至310~335r/min,随后继续保持转速离心2.5~3min,随后继续在3~3.5min内将转速升高至620~660r/min,随后保持转速并离心4~5min,随后在2~3min内减速至静止。
在上述技术方案中,采用逐渐加速的方式,可以实现管桩内预应力的调整,进而减少管桩在蒸养过程中出现破损、开裂等现象,同时也有助于减少管桩内的细小裂纹或其他瑕疵破损,进一步提高制得的管桩的品质和强度。
优选的,在步骤P6中蒸养的过程中,保持温度为60~70℃,蒸养时间为6~8h,在蒸养过程中,向蒸养室中通入氨气,保持蒸养环境中氨气的分压占空气中总压的0.002~0.005%。
在上述技术方案中,在蒸养过程中通入少量的氨气,氨气可以在水化反应过程中个提高管桩表面的物料在水化反应后的交联度,使管桩的整体体系形成更加复杂且高强度的交联结构,进一步提高管桩的强度,使制得的管桩具有较好的品质。
综上所述,本申请包括以下至少一种有益技术效果:
1.在本申请中,利用机制砂替换了天然砂,同时对机制砂的级配进行了调整,使得免蒸养PHC管桩在施工过程中减少了对河沙的依赖,降低了生产成本,提高生产的连续性,同时,采用模度系数为2.4mm和3.3mm的机制砂进行复配,使制得的管桩具有较好的强度。
2.在本申请中,通过设置机制砂加工工艺,可以有效对机制砂的原料进行利用,同时也有利于提高机制砂的均匀度。
3.在本申请中,提供了一种免蒸压PHC管桩生产工艺,可以制备得到强度较高且无需蒸养的PHC管桩,有助于节约生产时间,降低企业生产成本。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
在下述实施例和对比例中,所用水泥为强度等级为52.5的硅酸盐水泥,矿粉为S105矿渣粉,减水剂为PCA-3聚羧酸高效减水剂。
实施例1~9
一种免蒸压PHC管桩用混凝土,其原料组分如表1所示。
表1、实施例1~9的原料组分表
表1、实施例1~9的原料组分表
Figure BDA0002832637310000051
其中机制砂采用如下级配:细度模数为3.3的机制砂35%,细度模数为2.4的机制砂:65%。
在实施例1~9中,机制砂的制备工艺具体包括如下步骤:S1-1、将砂原料送入冲击式破碎机中进行破碎,得到第一混料。
S1-2、将步骤S1中得到的第一混料经风选箱除去石粉,得到第二混料。
S1-3、将步骤S2中得到的第二混料送入振动筛中,经筛网组过滤分选,筛选得到符合要求的机制砂,并筛除粗料。
上述混凝土通过如下步骤进行制备:
S1、通过如步骤S1-1至S1-3,制备机制砂;
S2、将全部物料进行混合,并以60rpm的速度搅拌5min,得到免蒸压PHC管桩用混凝土。
其中,在步骤S1-3中,筛分得到的粗料进一步筛分,得到细度模数大于5.5的第一粗料和细度模数小于等于5.5且大于等于3.3的第二粗料,将第一粗料送入冲击式破碎机中重新破碎;将第二粗料送入整型破碎机中再次破碎,得到第四混料,并将第四混料与第一混料混合
实施例10
一种免蒸压PHC管桩用混凝土,与实施例3的区别在于,机制砂的具体级配如表2所示。
同时,设置如下对比例,与上述实施例进行对比。
对比例1~5
一种混凝土,与实施例3的区别在于,机制砂的具体级配如表2所示。
表2、实施例10及对比例1~5中机制砂细度模数对照表
细度模数 1.6 2.0 2.4 2.8 3.3 3.6
实施例10 0 0 60 0 60 0
对比例1 0 0 30 0 70 0
对比例2 25 40 0 0 35 0
对比例3 40 30 30 0 0 0
对比例4 0 0 25 25 30 20
对比例5 0 20 30 0 50 0
对比例6
一种混凝土,与实施例3的区别在于,用等量河沙替代机制砂。
对比例7
一种混凝土,与实施例3的区别在于,石膏的份数为0。
对比例8
一种混凝土,与实施例3的区别在于,不含减水剂。
进一步地,设置如下实施例进行调整。
实施例11
一种免蒸压PHC管桩用混凝土,与实施例3的区别在于,混凝土通过如下步骤进行制备:
S1、通过如步骤S1-1至S1-3,制备机制砂;
S2、将占矿粉总量30%的矿粉与石膏混合,并加入30份水,以67rpm的速度搅拌2min,得到第一混合体系;
S3、将水泥和机制砂混合后,加入剩余量的水,以55rpm的速度搅拌2min,将步骤S2中得到的第一混合体系加入,保持搅拌速度继续搅拌3min,得到第二混合体系;
S4、在保持搅拌的状态下向第二混合体系中均匀加入骨料和剩余矿粉,并在加入骨料和剩余矿粉的过程中逐渐将搅拌速度降至35m,骨料加入完毕后继续加入减水剂,上述过程完成后,搅拌2min,得到免蒸压PHC管桩用混凝土。
实施例12
一种免蒸压PHC管桩用混凝土,与实施例11的区别在于,混凝土通过如下步骤进行制备:
S1、通过如步骤S1-1至S1-3,制备机制砂;
S2、将占矿粉总量40%矿粉与石膏混合,并加入36份水,以40rpm的速度搅拌4min,得到第一混合体系;
S3、将水泥和机制砂混合后,加入剩余量的水,以70rpm的速度搅拌3min,将步骤S2中得到的第一混合体系加入,保持搅拌速度继续搅拌5min,得到第二混合体系;
S4、在保持搅拌的状态下向第二混合体系中均匀加入骨料和剩余矿粉,并在加入骨料和剩余矿粉的过程中逐渐将搅拌速度降至27m,骨料加入完毕后继续加入减水剂,上述过程完成后,搅拌5min,得到免蒸压PHC管桩用混凝土。
实施例13
一种免蒸压PHC管桩用混凝土,与实施例11的区别在于,在步骤S2中,将所有矿粉都加入。
实施例14
一种免蒸压PHC管桩用混凝土,与实施例11的区别在于,在步骤S2中,将所有水都加入。
实施例15
一种免蒸压PHC管桩用混凝土,与实施例11的区别在于,骨料在步骤S2中加入。
实施例16
一种免蒸压PHC管桩用混凝土,与实施例11的区别在于,石膏在步骤S3中加入。
针对上述实施例和对比例,设置如下实验。
实验1、混凝土抗折强度实验:参照GBT 50081-2019,将上述混凝土制成150mm×150mm×600mm的混凝土块,并测定其抗折强度。
实验2、混凝土抗压强度实验:参照GBT 50081-2019,将上述混凝土制成150mm×150mm×150mm的混凝土块,并测定其抗压强度。
实验3、混凝土劈裂抗拉强度实验,参照GBT 50081-2019,将上述混凝土制成150mm×150mm×150mm的混凝土块,并测定其劈裂抗拉强度。
实验4、混凝土坍落度实验:参照GB/T 50080-2016,测定上述混凝土的坍落度。
对实施例1~16及对比例1~8,进行实验1~4,其结果如表3所示。
表3、实施例1~16及对比例1~8在实验1~4中的实验结果
Figure BDA0002832637310000081
Figure BDA0002832637310000091
通过上述实验数据可知,通过采用实施例1~16中的配方和工艺制备得到的混凝土,具有较好的力学性能和和易性,加工过程中有较大的优势。其与对比例6中的方案相比,在选用机制砂替代河沙的基础上,获得了类似的机械性能,具有较好的经济效应。其中,在实施例3和实施例10中,选用的配比具有更加出色的性能。实施例11~16中,进一步对该免蒸压PHC管桩用混凝土的加工工艺进行了调整,通过先将矿粉、是该和部分的水进行搅拌,使矿粉充分与水接触,随后水泥加入其中,通过矿粉的活化效果产生第一次水化反应,形成初步的交联结构,再将剩余的骨料、矿粉加入,通过矿粉对骨料进行活化,形成二次水化结构,即提高了混凝土本身的强度,也有助于提高混凝土的和易性。
进一步地,对上述实施例中涉及的免蒸压PHC管桩用混凝土,制备管桩,得到如下实施例。
实施例17~32
一种免蒸压PHC管桩生产工艺,分别采用了实施例1~16中的免蒸压PHC管桩用混凝土,其具体加工工艺如下:
P1、经计量称取原料,拌合上述免蒸压PHC管桩用混凝土备用;
P2、制作管桩罩笼,对管桩模具进行清模,将管桩罩笼放入管桩模具中,并合模;
P3、对合模后的管桩模具进行预应力张拉处理;
P5、张拉处理完成后,将P1中的免蒸压PHC管桩用混凝土注入对合模后的管桩模具中,并对管桩模具进行离心处理;
P6、对离心完成后的管桩模具进行常压蒸养;
P7、管桩蒸养完毕后,拆卸模具,将管桩吊起,模具重新进入步骤P2进行清模。
其中,在步骤P5中,采用300r/min的转速离心6min,随后在2min内减速至停止。蒸养时间为6h。
在步骤P6中,蒸养的温度为60℃,蒸养时间为8h。
实施例33
一种免蒸压PHC管桩生产工艺,与实施例27的区别在于,在步骤P5中,离心转速具体如下设置:先以100r/min的转速离心30s,随后缓慢将转速升高,在1min内将转速升至310r/min,随后继续保持转速离心3min,随后继续在3.5min内将转速升高至620r/min,随后保持转速并离心4min,随后在2min内减速至静止。
实施例34
一种免蒸压PHC管桩生产工艺,与实施例27的区别在于,在步骤P5中,离心转速具体如下设置:先以120r/min的转速离心60s,随后缓慢将转速升高,在1.2min内将转速升至335r/min,随后继续保持转速离心2.5min,随后继续在3min内将转速升高至660r/min,随后保持转速并离心5min,随后在3min内减速至静止。
实施例35
一种免蒸压PHC管桩生产工艺,与实施例27的区别在于,在步骤P5中,离心转速具体如下设置:先以100r/min的转速离心30s,随后将转速缓慢升高,在1min内将转速升至310r/min,随后保持离心8min,最后在2min内减速至静止。
实施例36
一种免蒸压PHC管桩生产工艺,与实施例27的区别在于,在步骤P5中,离心转速具体如下设置,先以100r/min的转速离心30s,随后将转速缓慢升高,在4min内升高至660r/min,随后保持转速并离心7min,随后在2min内减速至静止。
实施例37
一种免蒸压PHC管桩生产工艺,与实施例33的区别在于,在步骤P6的蒸养过程中,温度为70℃,蒸养时间为6h。
实施例38
一种免蒸压PHC管桩生产工艺,与实施例33的区别在于,在步骤P6的蒸养过程中,向蒸养室内通入氨气,保持蒸养环境中氨气的分压占空气中总压的0.002~0.005%范围内波动。
对比例9~16
一种免蒸压PHC管桩生产工艺,与实施例17的区别在于,分别采用了对比例1~8中制得的混凝土。
针对实施例17~38及对比例9~16,设置如下实验。
实验5、管桩抗裂弯矩值实验:参照GB13476-2009《先张法预应力混凝土管桩》,制备型号为PHC 500A 100 15GB13476的预应力管桩,并测定其抗裂剪力。
实施例17~38及对比例9~16的在实验5中的实验结果如表4所示。
表4、实施例17~38及对比例9~16在实验5中的实验结果
Figure BDA0002832637310000111
通过上述实验数据可知,在实施例17~32及对比例9~16中制得的管桩的强度基本与实施例1~16及对比例1~8中混凝土本身的性能较为情况相似,证明了在采用本申请中的混凝土的配方的情况下,制得的管桩与采用河沙制得的管桩在性质上基本没有差别,说明在采用本申请中技术方案的前提下,可以完全使用机制砂替代河沙,具有较好的经济效应,且完全可以实现与河沙类似的效果。
在实施例33~37中,进一步对离心的工序进行了调整,实施例33和实施例34中的离心转速调整方式制得的管桩具有较好的强度,属于较优的条件。进一步地,在实施例38中,通过在养护室中保持一定浓度的氨气,有助于进一步提高制得的管桩的强度。
本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例,并非依此限制本申请的保护范围,故:凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种免蒸压PHC管桩用混凝土,其特征在于:包括如下质量份的组分:
骨料:1000~1260份;
机制砂:600~800份;
矿粉:100~320份;
石膏:8~15份;
水泥:300~480份;
减水剂:5~10份;
水:200~300份;
其中,所述机制砂的级配如下:细度模数为3.3的机制砂:35~40%,细度模数为2.4的机制砂:60~65%。
2.根据权利要求1所述的一种免蒸压PHC管桩用混凝土,其特征在于:所述骨料由如下组分组成:
10~25mm碎石:720~915份;
5~10mm碎石:280~345份。
3.根据权利要求2所述的一种免蒸压PHC管桩用混凝土,其特征在于:包括如下质量份组分:
骨料:1118份;
机制砂:714份;
矿粉:168份;
石膏:10份;
水泥:420份;
减水剂:7份;
水:280份;
其中骨料中包括810份5~25mm碎石和308份5~10mm碎石。
4.根据权利要求1所述的一种免蒸压PHC管桩用混凝土,其特征在于:所述机制砂通过如下工艺制备得到:
S1-1、将制砂原料送入冲击式破碎机中进行破碎,得到第一混料;
S1-2、将步骤S1中得到的第一混料经风选箱除去的石粉,得到第二混料;
S1-3、将第二混料送入振动筛中,经筛网组过滤分选,得到粗料和机制砂。
5.根据权利要求4所述的一种免蒸压PHC管桩用混凝土,其特征在于:在步骤1-3中,将粗料经再次筛分,得到细度模数大于5.5的第一粗料和细度模数小于等于5.5且大于等于3.3的第二粗料,将第一粗料送入冲击式破碎机中重新破碎;将第二粗料送入整型破碎机中再次破碎,得到第四混料,并将第四混料与第一混料混合。
6.根据权利要求4所述的一种免蒸压PHC管桩用混凝土,其特征在于:通过如下工艺进行制备:
S1、通过如S1-1至S1-4中的步骤制备机制砂;
S2、将占矿粉总量30~40%的矿粉和石膏先进行混合,并加入30~36份水,以40~67rpm的搅拌速度搅拌2~4min,得到第一混合体系;
S3、将水泥和机制砂混合后,加入剩余量的水,以55~70rpm的速度搅拌2~3min,将步骤S2中得到的第一混合体系加入,保持搅拌速度继续搅拌3~5min,得到第二混合体系;
S4、在保持搅拌的状态下向第二混合体系中均匀加入骨料和剩余矿粉,并在加入骨料和剩余矿粉的过程中逐渐将搅拌速度降至27~35rpm,骨料加入完毕后继续加入减水剂,上述过程完成后,搅拌2~5min,得到免蒸压PHC管桩用混凝土。
7.一种免蒸压PHC管桩生产工艺,其特征在于:包括如下流程:
P1、经计量称取原料,拌合如权利要求1~7中任意一项所述的免蒸压PHC管桩用混凝土备用;
P2、制作管桩罩笼,对管桩模具进行清模,将管桩罩笼放入管桩模具中,并合模;
P3、对合模后的管桩模具进行预应力张拉处理;
P5、张拉处理完成后,将P1中的免蒸压PHC管桩用混凝土注入对合模后的管桩模具中,并对管桩模具进行离心处理;
P6、对离心完成后的管桩模具进行常压蒸养;
P7、管桩蒸养完毕后,拆卸模具,将管桩吊起,模具重新进入步骤P2进行清模。
8.根据权利要求7所述的一种免蒸压PHC管桩生产工艺,其特征在于:在步骤P5中,离心转速具体如下设置,先以100~120r/min的转速离心30~60s,随后缓慢将转速升高,在1~1.2min内将转速升至310~335r/min,随后继续保持转速离心2.5~3min,随后继续在3~3.5min内将转速升高至620~660r/min,随后保持转速并离心4~5min,随后在2~3min内减速至静止。
9.根据权利要求8所述的一种免蒸压PHC管桩生产工艺,其特征在于:在步骤P6中蒸养的过程中,保持温度为60~70℃,蒸养时间为6~8h,在蒸养过程中,向蒸养室中通入氨气,保持蒸养环境中氨气的分压占空气中总压的0.002~0.005%。
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