一种降低胶凝材料用量的pc管桩制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种降低胶凝材料用量的PC管粧制备方法。
【背景技术】
[0002] PC管粧，即预应力混凝土管粧，是建筑基础中常用的预制混凝土构件，被广泛地应 用于各类建筑、交通、水利等工程。
[0003] 按照GB 13476-2009《先张法预应力混凝土管粧》的规定，PC管粧用混凝土强度 不低于C60。PC管粧生产中，混凝土是最大宗材料，而混凝土成本的决定性因素在于胶凝材 料。如果能降低胶凝材料用量，那么就可以降低成本，提高竞争力。
[0004] 在现有生产技术和条件下，实际生产中的PC管粧胶凝材料用量已经是较低水平， 基本在450kg/m3。如果直接减少胶凝材料，会使混凝土的工作性能难以达到生产要求。
[0005] 如果减少胶凝材料用量，同时提高水胶比，虽然可以使工作性能得到提高，但是混 凝土强度难以达到要求；如果减少胶凝材料用量，同时保持水胶比不变，提高减水剂用量， 也可以使工作性能得到提高，但过高的减水剂掺量会使混凝土离析、泌水。
[0006] 此外，采用离心工艺生产PC管粧会产生副产品一一余浆。余浆是在离心过程中被 挤出的一部分混凝土浆体，主要含有水、水泥、矿物掺合料、泥土 (来自砂、石骨料表面)、减 水剂等。余浆对于管粧产品的性能不起作用，但是如果去掉这部分浆体，离心前的管粧生产 过程中，如布料、合模等过程中混凝土拌合物的工作性能就达不到要求。由于余浆的成分不 稳定，质量难以控制，因此难以应用于其他混凝土制品的生产；一些企业采取了余浆回用技 术，增大了生产的复杂性和人工需求量，也增大了管粧质量控制的难度。余浆属于污染物， 且凝结产生强度后难以处理，因此难以排放。如何处理余浆，是令管粧生产企业头疼的问 题。
[0007] 引气剂能经济有效地改善新拌混凝土的和易性，特别是对胶凝材料用量少的混凝 土效果更显著。但是GB 50119-2013《混凝土外加剂应用技术规范》规定引气剂及引气减 水剂不宜用于蒸养混凝土。这是因为高温养护条件下，引气剂引入的气体会产生巨大膨胀， 如果引入的气体含量不恰当，甚至可能导致混凝土强度大幅度下降及耐久性变差。因此，传 统上管粧生产不掺加引气剂。
[0008] 考虑到PC管粧生产工艺中有离心步骤，在离心时，引气剂引入的气体会被挤出混 凝土。也就是说，在拌合混凝土阶段加入引气剂，引入的气体仅存在于拌合、布料、合模阶 段，而这些阶段要求混凝土有较好的工作性能。在离心阶段引气剂引入的气体被挤出，对混 凝土的强度、耐久性影响很小。因此，提出采用掺加引气剂的方法来降低混凝土中胶凝材料 用量的思路。
[0009] 如果掺加引气剂，降低了胶凝材料的用量，也就相应降低了水泥浆体量。离心时， 一部分气体代替浆体被挤出混凝土，使得浆体挤出量，也即余浆量减少。因此掺加引气剂可 在一定程度上减少余浆的产量。
[0010] 经检索，发现两篇与本申请内容相关的专利文献：公开号为CN 101096114A的中 国专利《高耐久性预应力高强混凝土管粧》和公开号为CN 101130456A的中国专利《混凝土 外加剂》，也涉及在管粧混凝土中掺加引气剂。但其目的是提高管粧耐久性，因为引气剂可 以提高混凝土中的气泡数量，提高混凝土的抗冻性；引气剂引入的气泡最终保留在管粧中， 且其胶凝材料用量为450~480kg/m3,与普通蒸压PHC管粧一致。本专利与上述专利的关键 区别在于引气剂引入的气体在离心阶段几乎完全挤出，生产出的预应力混凝土管粧产品中 几乎不含有引气剂引入的气泡，引气剂只在拌合、布料、合模阶段发挥提高混凝土工作性能 的作用，从而为进一步降低PC管粧胶凝材料用量提供可能。此外，本专利针对的是PC管粧， 而上述专利针对的是蒸压预应力高强混凝土管粧（PHC管粧)。因此本专利采用引气剂的目 的、作用、实施对象和产生的效果上与上述专利存在明显区别。
[0011]
【发明内容】
[0012] 为解决预应力混凝土管粧（PC管粧)胶凝材料用量高的问题，本发明提供一种降低 胶凝材料用量的PC管粧制备方法。通过掺加引气剂，使得混凝土在拌合时内部引入大量气 体，提高混凝土拌合物和易性，易于搅拌、布料，从而使混凝土在降低胶凝材料用量的情况 下仍然具有适宜的工作性能。在之后的管粧离心过程中，混凝土在高速离心过程中挤压密 实，这些气体被挤出，因此管粧的强度和耐久性基本不受影响。
[0013] 本发明的目的通过以下技术方案实现： 一种降低胶凝材料用量的PC管粧制备方法，包括步骤： 1) 配制并拌合混凝土，所述混凝土每立方米总质量为2450~2520kg，其中胶凝材料质 量为320~420kg，水与胶凝材料的质量比为0. 28~0. 32 :1，减水剂用量为胶凝材料质量的 I. 2~2. 0%，引气剂用量为胶凝材料质量的0. 005~0. 08%，余量为砂子和石子，其中砂子与砂 石的质量比为〇. 32~0. 36:1，所述胶凝材料中水泥占65~75%，矿物掺合料占25~35% ; 2) 将拌合好的混凝土投入喂料机中布料，管粧模具合模、张拉； 3) 管粧离心，使混凝土中由引气剂引入的气体被挤出； 4) 蒸养养护，养护时间共6~8h ; 5) 管粧脱模； 6) 蒸压养护，将脱模后的管粧置于蒸压釜中，养护气压为0. 8~1. 2MPa，养护温度 165~200°C，蒸压养护时长7-12h。
[0014] 进一步地，步骤3中管粧离心过程依次包括低速、低中速、中高速、高速四个阶段， 各阶段的转速与时间与现有PC管粧的工艺相同。
[0015] 进一步地，所述步骤4的蒸养养护过程包括静停阶段、由静停温度升至恒温温度 的升温阶段、恒温阶段、由恒温温度降至室温温度的降温阶段四个阶段，所述静停阶段的温 度为40~55°C，恒温阶段的温度为80~90°C。
[0016] 进一步地，拌合混凝土前，所述引气剂预先与减水剂充分混合，制备成引气减水 剂。
[0017] 进一步地，所述减水剂为聚羧酸减水剂或萘系减水剂。
[0018] 与现有技术相比，本发明具有如下优点： 1.本发明能有效降低PC管粧的胶凝材料用量6~29%，且对混凝土的工作性能、强度、 耐久性基本无影响，从而降低原材料成本，提高竞争力。
[0019] 2.本发明能有减少管粧生产过程中的副产品--余浆的产量，减少余浆处理成 本。
[0020] 3.本发明仅需要在拌合混凝土时加入引气剂，不改变原有工艺流程，也不需要增 加设备，便于推广。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的具体详细描述，但本发明的实施方式不 限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
[0022] 以下实施例采用的水泥为华润水泥P. II 42. 5R，砂为天然河砂（2区中砂，细度模 数2. 9)，碎石由粒径0-5_和10-20_两类碎石混合成连续级配。
[0023] 实施例1 一种降低胶凝材料用量的PC管粧制备方法，包括步骤： 1) 配制并拌合混凝土，所述混凝土每立方米总质量为2520kg，其中胶凝材料质量为 420kg，水与胶凝材料的质量比为0. 28 :1，减水剂用量为胶凝材料质量的2. 0%，引气剂用量 为胶凝材料质量的〇. 005%，余量为砂子和石子，其中砂子与砂石的质量比为0. 32:1，所述 胶凝材料中水泥占65%，矿物掺合料占35% ; 2) 将拌合好的混凝土投入喂料机中布料，管粧模具合模、张拉； 3) 管粧离心，使混凝土中由引气剂引入的气体被挤出； 4) 蒸养养护，养护时间共6~8h ; 5) 管粧脱模； 6) 蒸压养护，将脱模后的管粧置于蒸压釜中，养护气压为0. 8~1. 2MPa，养护温度 165~200°C，蒸压养护时长7-12h。
[0024] 进一步地，步骤3中管粧离心过程依次包括低速、低中速、中高速、高速四个阶段。
[0025] 进一步地，所述步骤4的蒸养养护过程包括静停阶段、由静停温度升至恒温温度 的升温阶段、恒温阶段、由恒温温度降至室温温度的降温阶段四