专利名称：免压蒸phc管桩用早强型混凝土的制作方法
技术领域：
本发明涉及混凝土，具体涉及免压蒸PHC管桩用早强型混凝土。
背景技术：
PHC管桩因其具有优异的力学性能、制桩周期短、价格低而在工业民用建筑、市政 工程、港口码头以及跨海大桥等大型工程中得到广泛的应用。随着港口工程、跨海大桥等基 础设施建设的高速发展，PHC桩的需求量逐年增加，同时国家、业主以及设计单位也对PHC 管桩的节能环保、性能、质量以及经济性提出了更高的要求。PHC管桩生产是高能耗过程， “节能减排”是国家发展战略，应不断减少PHC管桩生产过程中的能耗，减少污染；业主要求 在不断提高PHC管桩性能的基础上使其具有低廉的价格；同时设计单位要求PHC管桩具有 较高的承载能力和良好的耐久性等性能。PHC管桩的生产工艺包括混凝土配料、混凝土搅拌、钢筋笼制作、布料、张拉、离心、 蒸汽养护、拆模、蒸压养护等过程。在整个PHC管桩的生产过程中，养护工序占了很长的时 间和消耗很多能源，生产PHC管桩所消耗的能量约占管桩生产能源的90%以上；所耗时间 也约占PHC管桩生产时间的90%以上。目前，国内PHC管桩的生产厂家普遍采用两次蒸汽 养护(蒸汽养护与蒸压养护)进行PHC管桩生产，以使PHC管桩在较短的时间内获得出厂 强度。蒸汽养护在温度低于100°C条件蒸汽条件下进行养护，包括静停、升温、恒温、与降温 的过程；而蒸压养护需在蒸汽压力0. 95 1. OMPa和温度170 180°C的条件下，蒸压养护 3 5小时。蒸压养护是耗能与耗时最多的工序，一般来说，每蒸压养护Im3混凝土约耗油 25kg(按燃油锅炉为例)；蒸压养护全过程需要10 20小时，耗用时间较多。此外，蒸压养 护需要高压釜，生产投入比较高；PHC管桩出釜时温度很高，若不经过有效的降温处理，则 温差足以使桩身混凝土产生裂缝，对PHC管桩的耐久性会带来不利影响。总之，采用高压蒸 养工艺会消耗大量的能源，增加生产工序，占用大量的生产时间，对PHC管桩的质量控制也 会产生影响。上世纪90年代初，很多管桩厂没有蒸压设备，而选用初期养护脱模后，将管桩 浸入水池中的办法生产PHC管桩，实际上也得到混凝土强度等级达到C80等级的试验数据， 但终究强度保证率较低，于是90年代中期又纷纷增加高压釜，掺入磨细石英砂和干排粉煤 灰后，高压釜更是比不可少。开发免压蒸PHC管桩用早强型混凝土用于制备PHC管桩，在保 证混凝土强度等级的情况下，可简化施工环节、节约成本、“节能减排”、控制质量，对PHC管 桩产品质量与产量的提高、提高效益以及推广应用均具有重要意义。
发明内容
本发明的目的即为克服现有技术中的缺陷，提供一种免压蒸PHC管桩用早强型混凝土。本发明的免压蒸PHC管桩用早强型混凝土中，每立方米混凝土的制备原料包括下 列组分硅酸盐水泥360_477kg
粒化高炉矿渣粉细度模数2. 5-3. 0的细骨料最大粒径不大于25mm的粗骨料无水石膏高效减水剂水
10-16kg 4-7kg
50-160kg 640-720kg
130-145kg
1120-1200kg所述细骨料的含泥量不大于1. 5wt%，泥块含量不大于0. 5wt%。实施例具体列举 了细度模数为2. 6，含泥量为0. 6wt%，泥块含量为0. 2衬％的中砂。经发明人研究表明，在 免蒸压养护的情况下，细骨料的细度模数和含泥量会对混凝土强度产生较大影响，需要严 格控制。所述粗骨料最大粒径不大于25mm，针片状含量不大于10. Owt %，含泥量不大于 0. 5wt %，泥块含量不大于0. 2wt %。经发明人研究表明，在免蒸压养护的情况下，粗骨料 的粒径、针片状含量和含泥量会对混凝土强度产生较大影响，因此需选用最大粒径不大 于25mm，针片状含量不大于5. 0%，含泥量不应大于0. 5 %，泥块含量不应大于0. 2%的粗 骨料。实施例具体列举了采用5-25mm连续级配的碎石作粗骨料。其碎石可由5-lOmm和 10-25两级配配制而成，5-10mm和10-25的比例为1 4，针片状含量为4. ，含泥量为 0. 4wt %，泥块含量为0. Iwt %。所述减水剂优选上海华登HP400高效减水剂。本发明选用减水率大于20%的减水剂与粒化高炉矿渣粉复合可提高混凝土的工 作性和抗压强度。优选的，所述硅酸盐水泥为水泥强度等级为52. 5的II型硅酸盐水泥。本发明采用粒化高炉矿渣粉替代了常规PHC管桩混凝土所使用的粉煤灰，可有效 解决使用粉煤灰在离心成型后，管桩易产生管壁组分分层的问题。优选的，所述粒化高炉矿 渣粉为S95级粒化高炉矿渣粉。本发明采用无水石膏作为激发剂，可提高掺合料的活性，加速矿物掺合料的二次 水化反应的进行，以提高混凝土的早期强度。在本发明中，相比其他早强剂，如三乙醇胺、氯 化物系早强剂等，综合效果更为突出。本发明中，粒化高炉矿渣粉与激发剂的优选配比为，粒化高炉矿渣粉占胶凝材料 总重量的10%，激发剂占胶凝材料总重量的2. 5%，所述胶凝材料包括硅酸盐水泥和粒化 高炉矿渣粉。本发明进一步从混凝土的工作性、耐久性、强度、弹性模量和干缩率等方面综合 考量，提供了优选的配合比，即所述早强型混凝土的水胶比0. 25-0. 30 ；胶凝材料用量小于 550kg/m3 ；砂率为 36-38%。小于0. 30的水胶比既能满足本发明混凝土的工作性的条件，又能保证混凝土的 抗压强度。适当增加胶凝材料用量，可提高混凝土的强度，但胶凝材料也不宜过多，过多胶 凝材料用量将使混凝土用水量增加，水泥浆体的用量增加，从而使骨料的用量相应减小，对 抗压强度产生一定影响，同时，过多的胶凝材料用量还会使混凝土产生较大的收缩。因此， 胶凝材料用量优选控制在550kg/m3以内。合理地选择砂率是十分必要的，大量试验表明， 配制C80级高强混凝土较低的砂率还能使强度增长，但这将损害工作度和增加脆性，对管桩生产和工地施打不利。砂率控制在37%左右比较合适。 本发明的混凝土可用于制备PHC管桩。本发明的混凝土的制备方法采用常规，本技术领域的技术人员在获知本发明混凝 土成份的基础上，可采用常规混凝土制备方法获得本发明的混凝土。免压蒸PHC桩能否在常压蒸养条件下使PHC桩在一定的时间内达到C80的抗压强 度以及其它的技术要求，PHC桩选用合适的混凝土配合比加速混凝土早期水化反应的进行， 进而提高PHC管桩脱模强度是关键，本发明对其所用混凝土的配方进行了深入研究，获得 了能在较短时间内达到PHC管桩C80混凝土的强度要求的优化混凝土配合比。
具体实施例方式以下列举具体实施方式
以进一步阐述本发明，应理解，实例并非用于限制本发明 的保护范围。实施例的原材料来源(1)水泥强度等级52. 511型硅酸盐水泥。(2)矿渣粉S95粒化高炉矿渣粉。(3)细骨料(砂)细度模数为2. 6的中砂，含泥量为0. 6%，泥块含量为0. 2%。(4)粗骨料(石)5-25mm连续级配的碎石(由5_10mm和10-25两级配配制而成， 5-10_和10-25的比例为1 4)，含泥量为0. 4%，泥块含量为0. 1 %。(5)减水剂上海华登HP400高效减水剂、三瑞化学VIVD-500高效减水剂。(6)早强剂三乙醇胺。(7)激发剂无水石膏粉作激发剂。(8)拌合水采用城市自来水。实施例的试验方法(1)力学性能抗压强度、劈拉强度、弹性模量以及干燥收缩试验按《水运工程混凝土试验规程》 (JTJ270-98)的有关规定进行。(2)耐久性电通量试验按《混凝土抗氯离子渗透性标准试验方法》(ASTM C1202)进行；扩散系 数试验按《硬化混凝土 快速氯离子侵蚀试验方法》(NT BUILD 443)进行。实施例所采用的蒸汽养护制度静停2小时一升温控制在20°C /小时一恒温7小 时一降温控制在20°C /小时，恒温温度为70°C。实施例1混凝土配合比研究按照下表配制混凝土并进行比较，配合比设计如表1-1所示。表1-1混凝土配合比设计
权利要求
一种免压蒸PHC管桩用早强型混凝土，所述混凝土中，每立方米混凝土的制备原料包括下列组分硅酸盐水泥360 477kg粒化高炉矿渣粉50 160kg细度模数2.5 3.0的细骨料 640 720kg最大粒径不大于25mm的粗骨料1120 1200kg无水石膏 10 16kg高效减水剂4 7kg水130 145kg。
2.如权利要求1所述免压蒸PHC管桩用早强型混凝土，其特征在于，所述细骨料的含泥 量不大于1. 5wt%，泥块含量不大于0. 5wt%。
3.如权利要求1所述免压蒸PHC管桩用早强型混凝土，其特征在于，所述粗骨料最 大粒径不大于25mm，针片状含量不大于5. Owt %，含泥量不大于0. 5wt %，泥块含量不大于 0. 2wt%。
4.如权利要求1所述免压蒸PHC管桩用早强型混凝土，其特征在于，所述减水剂为 HP400高效减水剂。
5.如权利要求1所述免压蒸PHC管桩用早强型混凝土，其特征在于，所述硅酸盐水泥为 水泥强度等级为52. 5的II型硅酸盐水泥。
6.如权利要求1所述免压蒸PHC管桩用早强型混凝土，其特征在于，所述粒化高炉矿渣 粉为S95级粒化高炉矿渣粉。
7.如权利要求1所述免压蒸PHC管桩用早强型混凝土，其特征在于，所述早强型混凝土 的水胶比0. 25-0. 30 ；胶凝材料用量小于550kg/m3 ；砂率为36-38%。
8.如权利要求1-7任一权利要求所述免压蒸PHC管桩用早强型混凝土用于制备免压蒸 PHC管桩。硅酸盐水泥粒化高炉矿渣粉细度模数2. 5-3. 0的细骨料最大粒径不大于25mm的粗骨料无水石膏高效减水剂水1120-1200kg 10-16kg 4-7kg 130-145kg。360-477kg 50-160kg 640-720kg
全文摘要
本发明公开了一种免压蒸PHC管桩用早强型混凝土，所述混凝土中，每立方米混凝土的制备原料包括下列组分硅酸盐水泥360-477kg；粒化高炉矿渣粉 50-160kg；细度模数2.5-3.0的细骨料 640-720kg；最大粒径不大于25mm的粗骨料1120-1200kg；无水石膏 10-16kg；高效减水剂 4-7kg；水130-145kg。本发明的混凝土用于制备PHC管桩，可以在较短时间内达到免压蒸PHC管桩C80混凝土的抗压强度要求。
文档编号C04B28/08GK101948288SQ20101029908
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者周郁宾, 王成启, 王春明 申请人:中交第三航务工程局有限公司;中交上海三航科学研究院有限公司;中交第三航务工程局有限公司南京分公司