CN112776166A - 一种免蒸压高性能预制管桩的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种免蒸压高性能预制管桩的制备方法，该方法以管桩专用水泥、S115级复合掺合料、高性能减水剂、机制砂和碎石作为原料，经混凝土配料、搅拌均匀、制备钢筋龙、布料张拉、离心成型、常压蒸汽养护、脱模、质检入产品堆场等步骤，得到成品免蒸压高性能预制管桩。本发明所述方法工艺简单，成本低，制备出的成品免蒸压高性能预制管桩具有良好的稳定性，耐打(压)性，和良好的抗渗性、耐腐蚀性，产品设计寿命延长，耐久性显著提升，实现了管桩普通高强砼向高性能混凝土的转变，符合新时代下生态优先，绿色发展以及高质量发展的理念。

Description

一种免蒸压高性能预制管桩的制备方法
技术领域
本发明涉及预制管桩制备工艺技术领域，尤其涉及一种免蒸压高性能预制管桩的制备方法。
背景技术
近十几年以来，我国混凝土技术快速发展，C80以上高强高性能混凝土的配制或使用已十分普遍。例如国家大剧院、广州塔和天津117工程以及我国电气化铁路砼支柱以及大弯矩砼电杆等工程在建造过程中都使用了C100高强高性能混凝土。由此可见，我国在配制或完善高强高性能混凝土方面已积累了丰富的经验。
当今我们已进入一个崭新的时代，实现高质量发展，以及环保生态优先、绿色发展，是我们应达到的新目标，是我们科技研发的新领域。管桩作为技术含量最高、技术成分最多，工艺最繁多的超高强预制建材产品、基础工程材料，应该技术超前领先，与时俱进。回想管桩的生产工艺技术及工装设备，是80年代末全套从日本引进的，已经过30多年的运行与发展，其关键核心技术是靠高危高耗的蒸压釜养护工艺技术得到C80高强混凝土，显然已经远远落伍于时代。纵观当今科技发展日新月异，依靠新技术、新材料和新工艺即免蒸压技术实现C80高强早强已经成熟。
目前，在现有技术中，主要以微珠粉为原料制备免蒸压管桩，然而采用这一工艺制备免蒸压管桩普遍存在以下问题：(1)微珠粉普遍存在质量不稳定且活性低的缺点；(2)微珠粉料储存筒仓易粘仓壁和下料口堵塞；(3)微珠粉不能实现靠重力自然下料。因此，如何克服现有技术中存在的问题，开发出一种制备免蒸压高性能预制管桩的方法是本发明要解决的技术问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明在高强混凝土设计与配制基本原理的指导下，根据本发明所采用的混凝土各组成材料的基本特点、优势与功能，结合管桩生产工艺特点以及核心技术领域要点，开发了一种免蒸压高性能预制管桩的制备方法，包括以下步骤：
1)按比例称取以下原料：
预制管桩专用水泥 280～330份，
S115级复合掺合料 130～170份，
高性能减水剂 10～13份，
机制砂 750～850份，
碎石 1150～1250份；
2)将步骤1)中的原料与水按比例混合，搅拌均匀，得到混凝土，同时将钢棒调直定尺切断、线材冷拔，经编笼机编制，制成钢筋龙，并与端头板钢套箍装配好；
3)布料张拉：将搅拌好的砼料按规格长度称重计量，喂入管模布料，同时按设计张拉应力对钢筋笼实施预应力张拉；
4)离心成型：采用分阶段离心制度，慢速布料管模速度为70～85r/min，离心2～3min；低中速为170～210r/min，离心1～2.5min；中速为270～300r/min，离心1～2.5min；高速为400～450r/min，离心4～7min。
5)常压蒸汽养护：养护制度按静停、升温、恒温和降温四个阶段进行，静停时间0.5～1h，升温由室温匀速升至95～100℃，升温时间为1.5～2.5h，恒温温度为95～100℃，恒温时间为4～6h；降温时间为0.5～1.5h；
6)脱模、质检入产品堆场，得到成品免蒸压高性能预制管桩。
进一步地，所述S115级复合掺合料包括重量百分比为10％～30％的A组分和重量百分比为70％～90％的B组分。
进一步地，所述A组分包括以下重量百分比的原料：
石膏粉 30％～60％，
硅灰 15％～40％，
超细矿粉 25％～40％，
超细粉煤灰 0～15％，
石灰 3％，
硫酸钠 1％。
进一步地，所述超细矿粉和超细粉煤灰的粒径≤5μm，比表面积≥600m2/Kg。
进一步地，所述B组分包括以下重量百分比的原料：
S95级矿粉 80％～100％，
Ⅰ级粉煤灰 0～20％。
进一步地，所述S115级复合掺合料的制备方法包括以下步骤：
1)A组分的制备：按比例称取A组分的原料，依次投入混合机搅拌10～15min；
2)B组分的制备：按配比称取B组分的原料，依次投入混合机搅拌5～15min；
3)S115级复合掺合料的制备：按比例称取A组分和B组分原料，依次投入混合机搅拌5～25min，制得S115级复合掺合料。
进一步地，所述高性能减水剂为聚羧酸系减水剂。
进一步地，所述混凝土的水胶比为0.25～0.27。
进一步地，所述机制砂中包含重量比为0～40％的掺尾矿砂。
本发明通过矿物掺合料的复配得到高活性材料，彻底取代了高压釜，实现了免蒸压技术，能够使管桩在省去蒸压养护步骤后，强度依然可以达到C80的设计强度，为管桩免蒸压技术奠定了基础。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
(1)采用本发明所述方法制备出的免蒸压管桩产品在外观及产品综合性能等方面均有明显提升或改观。经三年多的施工实践证明，产品性能稳定，耐打(压)性能良好，在有效解决管桩超长规格桩型易弯曲、环裂等质量缺陷的同时，提高了管桩承载力，深受市场青睐。
(2)采用本发明所述方法制备出的免蒸压新型管桩蒸养出池后2d龄期强度即可达到C80的设计强度，完全不需要自然养护即可运往工地施工打(压)桩，并且免去了管桩的第二次高压蒸养，只经过常压蒸汽养护即可满足C80的设计强度，显著提升了管桩的耐打性和延性韧性，降低管桩的脆性，提高其使用性能，能够减少管桩成品库存压力，便于管桩施工工期以及客户的急需。
(3)本发明采用机制砂或尾矿砂替代天然河沙，极大的降低了管桩成本，有利于保护国家河道资源，符合国家环保生态政策，具有社会环保生态治理效益。
(4)本发明免蒸压管桩砼采用矿物复合掺合料，能够结合原材料质量以及砼料状态、温度季节等具体情况，进行原料的自由调配。即可采用“单掺”(即只掺高活性矿物复合掺合料)或“双掺”(高活性矿物复合掺合料和矿粉、)或“三掺”(高活性矿物复合掺合料、矿粉和Ⅰ级优质粉煤灰)技术，使管桩砼料和易性佳，离心作业工作性好，更利于离心砼结构强度及离心成型制造工艺，减少离心分层缺陷。
(5)本发明在原料中掺用了高活性矿物复合掺合料且掺量较大，使得管桩砼单方水泥用量可减少至280Kg/m3以下，水泥水化反应产生的有害矿物产物减少，使管桩产品设计寿命延长，耐久性提升。
(6)本发明采用了S115级复合掺合料，提高了管桩砼的和易性，同时改善了离心制度，使砼密实度增大，使离心工艺本身引起的离心混凝土结构分层得到改良，增强了管桩产品的抗渗性能，使其抗渗指标由P8提高到P10以上，同时增强其抗腐蚀性，使其能够在不额外添加任何砼防腐剂或钢筋阻锈剂的前提下，满足中度腐蚀或强腐蚀的要求。
(7)与传统工艺相比，本发明所述免蒸压高性能预制管桩的制备方法能够节省50％以上的天然气能源；同时降低了工作难度，减少人工成本，实现普通高强砼向高性能混凝土的转变，符合新时代下生态优先，绿色发展以及高质量发展理念。
具体实施方式
本发明提供了一种免蒸压高性能预制管桩的制备方法，包括以下步骤：
1)按比例称取以下原料：
预制管桩专用水泥 280～330份，
S115级复合掺合料 130～170份，
高性能减水剂 10～13份，
机制砂 750～850份，
碎石 1150～1250份；
2)将步骤1)中的原料与水按比例混合，搅拌均匀，得到混凝土，同时将钢棒调直定尺切断、线材冷拔，经编笼机编制，制成钢筋龙，并与端头板钢套箍装配好；
3)布料张拉：将搅拌好的砼料按规格长度称重计量，喂入管模布料，同时按设计张拉应力对钢筋笼实施预应力张拉；
4)离心成型：采用分阶段离心制度，慢速布料管模速度为70～85r/min，离心2～3min；低中速为170～210r/min，离心1～2.5min；中速为270～300r/min，离心1～2.5min；高速为400～450r/min，离心4～7min。
5)常压蒸汽养护：养护制度按静停、升温、恒温和降温四个阶段进行，静停时间0.5～1h，升温由室温匀速升至95～100℃，升温时间为1.5～2.5h，恒温温度为95～100℃，恒温时间为4～6h；降温时间为0.5～1.5h；
6)脱模、质检入产品堆场，得到成品免蒸压高性能预制管桩。
在一个实施例中，所述S115级复合掺合料包括重量百分比为10％～30％的A组分和重量百分比为70％～90％的B组分。
在一个实施例中，所述A组分包括以下重量百分比的原料：
石膏粉 30％～60％，
硅灰 15％～40％，
超细矿粉 25％～40％，
超细粉煤灰 0～15％，
石灰 3％，
硫酸钠 1％。
在一个实施例中，所述超细矿粉和超细粉煤灰的粒径≤5μm，比表面积≥600m2/Kg。
在一个实施例中，所述B组分包括以下重量百分比的原料：
S95级矿粉 80％～100％，
Ⅰ级粉煤灰 0～20％。
在一个实施例中，所述S115级复合掺合料的制备方法包括以下步骤：
1)A组分的制备：按比例称取A组分的原料，依次投入混合机搅拌10～15min；
2)B组分的制备：按配比称取B组分的原料，依次投入混合机搅拌5～15min；
3)S115级复合掺合料的制备：按比例称取A组分和B组分原料，依次投入混合机搅拌5～25min，制得S115级复合掺合料。
在一个实施例中，所述高性能减水剂为聚羧酸系减水剂。
在一个实施例中，所述混凝土的水胶比为0.25～0.27。
在一个实施例中，所述机制砂中包含重量比为0～40％的掺尾矿砂。
以下结合实施例对本发明提供的免蒸压高性能预制管桩的制备方法进行进一步说明。
实施例1
一种免蒸压高性能预制管桩的制备方法，包括以下步骤：
1)按比例称取以下原料：
预制管桩专用水泥 280份，
S115级复合掺合料 150份，
聚羧酸减水剂 10份，
机制砂 830份，
碎石 1220份；
2)将步骤1)中的原料与水按比例混合，搅拌均匀，得到水胶比为0.25的混凝土，同时制备钢筋龙；
3)布料张拉：将搅拌好的砼料按规格长度称重计量，喂入管模布料，同时按设计张拉应力对钢筋笼实施预应力张拉；
4)离心成型：采用分阶段离心制度，慢速布料管模速度为70～85r/min，离心2～3min；低中速为170～210r/min，离心1～2.5min；中速为270～300r/min，离心1～2.5min；高速为400～450r/min，离心4～7min。
5)常压蒸汽养护：养护制度按静停、升温、恒温和降温四个阶段进行，静停时间0.5～1h，升温由室温匀速升至95～100℃，升温时间为1.5～2.5h，恒温温度为95～100℃，恒温时间为4～6h；降温时间为0.5～1.5h；
6)脱模、质检入产品堆场，得到成品免蒸压高性能预制管桩。
所述S115级复合掺合料包括重量百分比为20％的A组分和重量百分比为80％的B组分。
所述A组分包括以下重量百分比的原料：
石膏粉 43％，
硅灰 22％，
超细矿粉 18％，
超细粉煤灰 13％，
石灰 3％，
硫酸钠 1％。
所述B组分包括以下重量百分比的原料：
S95级矿粉 90％，
Ⅰ级粉煤灰 10％。
所述S115级复合掺合料的制备方法包括以下步骤：
1)A组分的制备：按比例称取A组分的原料，依次投入混合机搅拌10min；
2)B组分的制备：按配比称取B组分的原料，依次投入混合机搅拌5min；
3)S115级复合掺合料的制备：按比例称取A组分和B组分原料，依次投入混合机搅拌7min，制得S115级复合掺合料。
在一个实施例中，所述机制砂中包含重量比为20％的掺尾矿砂。
对比例1
同实施例1，区别在于：步骤2)中的到的混凝土水胶比为0.29。
测试例1
将实施例1与对比例1中得到的试模成型试件，与管桩同条件蒸汽养护，分别测定出池2d、28d龄期的抗压强度，结果如下：
Figure BDA0002888036030000071
实施例2
一种免蒸压高性能预制管桩的制备方法，包括以下步骤：
1)按比例称取以下原料：
预制管桩专用水泥 315份，
S115级复合掺合料 135份，
聚羧酸减水剂 11份，
机制砂 820份，
碎石 1210份；
2)将步骤1)中的原料与水按比例混合，搅拌均匀，得到水胶比为0.25的混凝土，同时将钢棒调直定尺切断、线材冷拔，经编笼机编制，制成钢筋龙，并与端头板钢套箍装配好；
3)布料张拉：将搅拌好的砼料按规格长度称重计量，喂入管模布料，同时按设计张拉应力对钢筋笼实施预应力张拉；
4)离心成型：采用分阶段离心制度，慢速布料管模速度为70～85r/min，离心2～3min；低中速为170～210r/min，离心1～2.5min；中速为270～300r/min，离心1～2.5min；高速为400～450r/min，离心4～7min。
5)常压蒸汽养护：养护制度按静停、升温、恒温和降温四个阶段进行，静停时间0.5～1h，升温由室温匀速升至95～100℃，升温时间为1.5～2.5h，恒温温度为95～100℃，恒温时间为4～6h；降温时间为0.5～1.5h；
6)脱模、质检入产品堆场，得到成品免蒸压高性能预制管桩。
所述S115级复合掺合料包括重量百分比为23％的A组分和重量百分比为77％的B组分。
所述A组分包括以下重量百分比的原料：
石膏粉 40％，
硅灰 27％，
超细矿粉 17％，
超细粉煤灰 12％，
石灰 3％，
硫酸钠 1％。
所述B组分包括以下重量百分比的原料：
S95级矿粉 87％，
Ⅰ级粉煤灰 13％。
所述S115级复合掺合料的制备方法包括以下步骤：
1)A组分的制备：按比例称取A组分的原料，依次投入混合机搅拌11min；
2)B组分的制备：按配比称取B组分的原料，依次投入混合机搅拌5min；
3)S115级复合掺合料的制备：按比例称取A组分和B组分原料，依次投入混合机搅拌8min，制得S115级复合掺合料。
在一个实施例中，所述机制砂中包含重量比为25％的掺尾矿砂。
对比例2
同实施例2，区别在于：步骤2)中的到的混凝土水胶比为0.29。
测试例2
将实施例1与对比例1中得到的试模成型试件，与管桩同条件蒸汽养护，分别测定出池2d、28d龄期的抗压强度，结果如下：
Figure BDA0002888036030000081
通过上述结果可知，采用本发明所述方法制备出的预制管桩，其测定出池2d、28d龄期的抗压强度显著高于对比例，可见本发明所述方法能够在外观及产品综合性能等方面均有明显提升。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种免蒸压高性能预制管桩的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按比例称取以下原料：
预制管桩专用水泥280～330份，
S115级复合掺合料130～170份，
高性能减水剂10～13份，
机制砂750～850份，
碎石1150～1250份；
2)将步骤1)中的原料与水按比例混合，搅拌均匀，得到混凝土，同时将钢棒调直定尺切断、线材冷拔，经编笼机编制，制成钢筋龙，并与端头板钢套箍装配好；
3)布料张拉：将搅拌好的砼料按规格长度称重计量，喂入管模布料，同时按设计张拉应力对钢筋笼实施预应力张拉；
4)离心成型：采用分阶段离心制度，慢速布料管模速度为70～85r/min，离心2～3min；低中速为170～210r/min，离心1～2.5min；中速为270～300r/min，离心1～2.5min；高速为400～450r/min，离心4～7min。
5)常压蒸汽养护：养护制度按静停、升温、恒温和降温四个阶段进行，静停时间0.5～1h，升温由室温匀速升至95～100℃，升温时间为1.5～2.5h，恒温温度为95～100℃，恒温时间为4～6h；降温时间为0.5～1.5h；
6)脱模、质检入产品堆场，得到成品免蒸压高性能预制管桩。
2.根据权利要求1所述的免蒸压高性能预制管桩的制备方法，其特征在于，所述S115级复合掺合料包括重量百分比为10％～30％的A组分和重量百分比为70％～90％的B组分。
3.根据权利要求2所述的免蒸压高性能预制管桩的制备方法，其特征在于，所述A组分包括以下重量百分比的原料：
石膏粉30％～60％，
硅灰15％～40％，
超细矿粉25％～40％，
超细粉煤灰0～15％，
石灰3％，
硫酸钠1％。
4.根据权利要求3所述的免蒸压高性能预制管桩的制备方法，其特征在于，所述超细矿粉和超细粉煤灰的粒径≤5μm，比表面积≥600m2/Kg。
5.根据权利要求2所述的免蒸压高性能预制管桩的制备方法，其特征在于，所述B组分包括以下重量百分比的原料：
S95级矿粉80％～100％，
Ⅰ级粉煤灰0～20％。
6.根据权利要求1所述的免蒸压高性能预制管桩的制备方法，其特征在于，所述S115级复合掺合料的制备方法包括以下步骤：
1)A组分的制备：按比例称取A组分的原料，依次投入混合机搅拌10～15min；
2)B组分的制备：按配比称取B组分的原料，依次投入混合机搅拌5～15min；
3)S115级复合掺合料的制备：按比例称取A组分和B组分原料，依次投入混合机搅拌5～25min，制得S115级复合掺合料。
7.根据权利要求1所述的免蒸压高性能预制管桩的制备方法，其特征在于，所述高性能减水剂为聚羧酸系减水剂。
8.根据权利要求1所述的免蒸压高性能预制管桩的制备方法，其特征在于，所述混凝土的水胶比为0.25～0.27。
9.根据权利要求1所述的免蒸压高性能预制管桩的制备方法，其特征在于，所述机制砂中包含重量比为0～40％的掺尾矿砂。
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