一种适用于腐蚀环境下的免蒸压phc管桩的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种适用于腐蚀环境下的免蒸压PHC管桩，所述混凝土的原材料包括减水剂、胶凝材料、水和砂石；减水剂为聚羧酸系减水剂，所述胶凝材料为硅酸盐水泥和掺合料，所述胶凝材料的用量为440-520kg/m3，所述掺合料用量为胶凝材料总质量的32%~48%；水胶比为0.18~0.23。管桩带模养护时间为8-9h。管桩混凝土1d抗压强度超过80MPa，5d抗压强度超过90MPa，28d电量值低于150C，氯离子扩散系数低于1.0×10-12m2/s，抗硫酸盐等级达到KS150要求，抗冻等级达到F400要求，具有裂缝自愈合能力。本发明的免蒸压PHC管桩耐久性好，且具有裂缝自愈合能力，适用于腐蚀环境。
【专利说明】—种适用于腐蚀环境下的免蒸压PHC管粧
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种适用于腐蚀环境下的免蒸压PHC管桩。
[0002]
【背景技术】
[0003]PHC管桩全称预应力高强混凝土管桩，是建筑基础中最常采用的混凝土构件，被广泛地应用于各类建筑、交通、水利等工程。我国是世界上最大的管桩生产国和使用国，2011年全国年产量超过3.5亿米。
[0004]目前我国PHC管桩主要采用常压蒸养+高压蒸养两段式生产工艺生产，也称蒸压PHC管桩。采用此工艺制成的管桩3天强度可达C80，其早强、高强的原理是在高温高压蒸养条件下，磨细石英砂与水泥水化产物发生反应，产生高强度的托勃莫来石晶体。
[0005]蒸压PHC管桩生产工艺存在以下缺点:(I)耗能高:Φ400桩每米消耗标准煤约4kg?5kg，以2011年全国管桩年产量3.5亿米计算，则全年管桩生产耗煤约为140万吨，由于煤的燃烧所排放的CO2约为367万吨，SO2约为1.19万吨；(2)需要配置高压釜，设备投入与维护费用高；(3)PHC管桩出釜温度高，若降温不当易使桩身产生裂缝，管桩耐久性下降；
(4)劳动环境差，体力消耗大，招工困难。
[0006]取消管桩生产的高压蒸养环节，仅采用常压蒸养的免蒸压PHC管桩能够有效解决上述问题，近年来得到了较多研究。但以往的研究多采用萘系减水剂，而萘系减水剂生产过程污染大；也有部分研究采用聚羧酸系减水剂，但带模养护时间通常在10小时-16小时，生产效率较低，难以进行产业化。
[0007]此外，由于管桩施工过程通常采用锤击法或者静压法，无论采用何种方法，均会不同程度的造成管桩产生微裂纹，从而导致管桩耐久性下降。因此在我国标准《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB 50046-2008)中明确指出，在强硫酸盐腐蚀环境中，不应采用管桩；在强氯盐腐蚀环境中，不宜采用管桩；在中硫酸盐腐蚀或中氯盐腐蚀环境下，应采用防腐蚀措施。这使得管桩在腐蚀地区的应用受到很大限制。
[0008]但目前在沿海等腐蚀环境地区，需要应用管桩的工程又非常多，这就急需开发适用于腐蚀环境的PHC管桩。
[0009]
【发明内容】
[0010]为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种适用于腐蚀环境下的免蒸压PHC管桩。
[0011]本发明的目的通过以下技术方案实现。
[0012]一种适用于腐蚀环境下的免蒸压PHC管桩，所述管桩包括钢材和混凝土，所述混凝土的原材料包括减水剂、胶凝材料、水和砂石；所述减水剂为聚羧酸系减水剂，所述胶凝材料为硅酸盐水泥和掺合料，所述胶凝材料在混凝土中的用量为440-520kg/m3，所述掺合料用量为胶凝材料总质量的32°/Γ48% ;水胶比为0.18^0.23。
[0013]上述方法中，所述掺合料包括矿渣微粉、硅灰和I级粉煤灰，所述矿渣微粉掺量为胶凝材料总质量的17°/Γ35%，硅灰掺量为胶凝材料总质量的09Γ15%，I级粉煤灰掺量为胶凝材料总质量的0%-20%。
[0014]上述方法中，所述管桩带模养护时间为8-9小时，管桩混凝土 Id抗压强度超过80MPa，5d抗压强度超过90MPa，28d电量值低于150C，氯离子扩散系数低于1.0 X l(T12m2/s，抗硫酸盐等级达到KS150要求，抗冻等级达到F400要求，并具有裂缝自愈合能力；所述管桩带模养护包括静停段、升温段和恒温段，其中静停段的时间不低于4h ;恒温段的恒温温度为850C _90°C，恒温时间不低于2.5h。
[0015]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
(I)采用本发明所用的配方，比例所制备得到的产品，同时具有带模养护时间短，有高抗氯离子性能、抗硫酸盐性能和抗冻性能，且具有裂缝自愈合能力。
[0016](2)本发明的免蒸压PHC管桩，本身具有高抗氯离子性能、抗硫酸盐性能和抗冻性能，且具有裂缝自愈合能力，能有效解决原有蒸压PHC管桩产生裂缝后无法愈合，腐蚀环境下耐久性差的问题，从而将管桩应用领域扩展到腐蚀环境。
[0017](3)本发明采用聚羧酸减水剂，减水剂生产过程节能环保；管桩生产无需采用高压蒸养，带模养护时间在8-9小时，较现有蒸压PHC管桩和免蒸压PHC管桩技术更为节能和环保；带模养护时间适宜安排生产，易于产业化。
[0018]
【具体实施方式】
[0019]下面结合具体实施例对本发明作进一步地具体详细描述，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。
[0020]实施例1
本实施例中，混凝土的原材料为:减水剂、胶凝材料、水和砂石。减水剂为江门市强力建材科技有限公司产QL-PC5B型聚羧酸系减水剂，减水剂在混凝土中的用量为胶凝材料质量的3.6%，减水剂固含量为10%，胶凝材料为硅酸盐水泥和掺合料，胶凝材料在混凝土中的用量为440kg/m3，采用I型52.5R硅酸盐水泥，掺合料用量为胶凝材料总质量的32%，所述掺合料为矿渣微粉和硅灰，其中矿渣微粉掺量为胶凝材料总质量的17%，硅灰掺量为胶凝材料总质量的15% ;水胶比为0.23 ;砂石中的砂和石在混凝土中的用量分别为693 kg/m3和1232kg/m3。
[0021]按照上述混凝土原材料的比例，取1.5立方米混凝土原材料，于2立方米强制式混凝土搅拌机中搅拌3min,得到管桩混凝土拌合物。
[0022]本实施例中，所得管桩带模养护时间为9小时。管桩混凝土 Id抗压强度为80.5MPa，5d抗压强度为92.1MPa, 28d电量值为105C，氯离子扩散系数为0.61 X 10_12m2/s,抗硫酸盐等级达到KS150要求，抗冻等级达到F400要求。
[0023]所述管桩带模养护阶段包括静停段、升温段和恒温段，其中静停段的时间为4h ；恒温段的恒温温度为90°C，恒温时间为4h。
[0024]本实施例所得管桩的自愈合能力测试: 步骤1、取5组同条件养护的管桩混凝土立方体试件，待测；
步骤2、取I组步骤I得到管桩混凝土立方体试件a，在管桩混凝土立方体试件a与300吨压力机接触的上下表面涂润滑剂，测定管桩混凝土立方体试件a的抗压强度，得到试件抗压强度值a为83MPa ;另取2组步骤I得到的管桩混凝土立方体试件b，在管桩混凝土立方体试件b与压力机接触的上下表面涂润滑剂，按试件抗压强度值a的80%施加荷载，并持荷5min，使试件内部产生微裂纹，得到压裂试件；将压裂试件上的润滑剂除去，放置30min后，测定I组压裂试件的电量值，得到压裂试件的初始电量值Xtl为160库仑；
步骤3、另取I组步骤I得到的管桩混凝土立方体试件C，测定所述管桩混凝土立方体试件c的电量值，得到未压裂试件的初始电量值10为130库仑；
步骤4、将I组步骤2所述的压裂试件除去润滑剂后，得到去除润滑剂的压裂试件?’另取I组步骤I得到的管桩混凝土立方体试件d，将去除润滑剂的压裂试件与管桩混凝土立方体试件d —并放入水中，浸泡3d，测定浸泡3d的去除润滑剂的压裂试件与管桩混凝土立方体试件d的电量值，得到去除润滑剂的压裂试件电量值X3为125库仑，和管桩混凝土立方体试件d电量值y3为115库仑；
步骤5、判定方法为:若Y0-X0 > yn-xn,且Xn- Xtl > O时，则表示管桩混凝土有自愈合性能；否则，则表示管桩混凝土没有自愈合性能；由测得的数据得出，^-^=160-130=30,x3-y3=125-115=10,且 X。- x3=160_125=35 > O,符合 x0- y0 > xn - yn,且 x0_ xn>0,因此表示此管桩混凝土有自愈合性能。
[0025]实施例2
本实施例中，混凝土的原材料为:减水剂、胶凝材料、水和砂石。减水剂为江门市强力建材科技有限公司产QL-PC5B型聚羧酸系减水剂，减水剂在混凝土中的用量为胶凝材料质量的4.0%，减水剂固含量为10%，胶凝材料为硅酸盐水泥和掺合料，胶凝材料在混凝土中的用量为520kg/m3，采用II型42.5R硅酸盐水泥，掺合料用量为胶凝材料总质量的48%，所述掺合料为矿渣微粉和I级粉煤灰，其中矿渣微粉掺量为胶凝材料总质量的35%，粉煤灰掺量为月父凝材料总质量的13% ;水|父比为0.18 ;砂石中的砂和石在混凝土中的用量分别为693 kg/m3 和 1232kg/m3。
[0026]按照上述混凝土原材料的比例，取1.5立方米混凝土原材料，于2立方米强制式混凝土搅拌机中搅拌3min,得到管桩混凝土拌合物。
[0027]本实施例中，管桩带模养护时间为8小时。管桩混凝土 Id抗压强度为89.5MPa，5d抗压强度为100.9MPa，28d电量值为80C，氯离子扩散系数为0.55 X 10_12m2/s，抗硫酸盐等级达到KS150要求，抗冻等级达到F400要求，并具有裂缝自愈合能力(测试方法参照实施例1中的方法)。
[0028]所述管桩带模养护阶段包括静停段、升温段和恒温段，其中静停段的时间为4.5h ；恒温段的恒温温度为85°C，恒温时间为2.5h。
[0029]实施例3
本实施例中，混凝土的原材料为:减水剂、胶凝材料、水和砂石。减水剂为江门市强力建材科技有限公司产QL-PC5B型聚羧酸系减水剂，减水剂在混凝土中的用量为胶凝材料质量的3.8%，减水剂固含量为10%，胶凝材料为硅酸盐水泥和掺合料，胶凝材料在混凝土中的用量为470kg/m3，采用52.5普通硅酸盐水泥，掺合料用量为胶凝材料总质量的40%，所述掺合料为矿渣微粉、硅灰和I级粉煤灰，其中矿渣微粉掺量为胶凝材料总质量的17%，硅灰掺量为胶凝材料总质量的3%，粉煤灰掺量为胶凝材料总质量的20% ;水胶比为0.20 ;砂石在混凝土中的用量分别为693 kg/m3和1232kg/m3。
[0030]按照上述混凝土原材料的比例，取1.5立方米混凝土原材料，于2立方米强制式混凝土搅拌机中搅拌3min,得到管桩混凝土拌合物。
[0031]本实施例中，管桩带模养护时间为8.5小时。管桩混凝土 Id抗压强度为85.1MPa,5d抗压强度为95.4MPa，28d电量值为85C，氯离子扩散系数为0.51 X 10_12m2/S，抗硫酸盐等级达到KS150要求，抗冻等级达到F400要求，并具有裂缝自愈合能力(测试方法参照实施例1中的方法)。
[0032]所述管桩带模养护阶段包括静停段、升温段和恒温段，其中静停段的时间为4.5h ；恒温段的恒温温度为85°C，恒温时间为3h。
[0033]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种适用于腐蚀环境下的免蒸压PHC管桩，所述管桩包括钢材和混凝土，其特征在于，所述混凝土的原材料包括减水剂、胶凝材料、水和砂石；所述减水剂为聚羧酸系减水剂，所述胶凝材料为硅酸盐水泥和掺合料，所述胶凝材料在混凝土中的用量为440-520kg/m3，所述掺合料用量为胶凝材料总质量的329Γ48% ;水胶比为0.18^0.23。
2.根据权利要求1所述的免蒸压PHC管桩，其特征在于，所述掺合料包括矿渣微粉、硅灰和I级粉煤灰，所述矿渣微粉掺量为胶凝材料总质量的17°/Γ35%，硅灰掺量为胶凝材料总质量的09Γ15%，I级粉煤灰掺量为胶凝材料总质量的0%-20%。
3.根据权利要求1所述的免蒸压PHC管桩，其特征在于，所述管桩带模养护时间为8-9小时，管桩混凝土 Id抗压强度超过80MPa，5d抗压强度超过90MPa，28d电量值低于150C，氯离子扩散系数低于1.0X 10_12m2/s，抗硫酸盐等级达到KS150要求，抗冻等级达到F400要求，并具有裂缝自愈合能力；所述管桩带模养护包括静停段、升温段和恒温段，其中静停段的时间不低于4h ;恒温段的恒温温度为85°C -90°C，恒温时间不低于2.5h。
【文档编号】C04B28/04GK104291757SQ201410514145
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】杨医博, 陈峭卉, 黄红建, 郭文瑛, 陈应钦, 赖兆琼, 詹镇峰, 刘峰, 陈锦光, 莫海鸿, 王恒昌, 梁松 申请人:华南理工大学, 江门市新三联管桩有限公司, 广东工业大学, 江门市强力建材科技有限公司