适用于海工环境的蒸压预应力混凝土管桩及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种混凝土管粧，尤其涉及一种适用于海工环境的蒸压预应力混凝土 管粧及制备方法，属于建筑材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着我国基本建设的不断扩展，处于濒海或海洋环境中的建筑物或构筑物越来越 多，从而使得作为建筑物或构筑物基础组成部分的混凝土管粧在上述环境中的应用也越来 越多。但是，传统的普通预应力混凝土管粧强度较低，并且很难抵御海工环境无处不在的氯 盐侵蚀，从而导致管粧过早发生耐久性破坏。目前，为了增加强度，预应力混凝土管粧在制 备时会考虑掺入矿物掺合料，但具备高强和高抗氯盐侵蚀能力的蒸压预应力混凝土管粧却 严重不足，严重阻碍了沿海地区经济的发展。
[0003] 预应力混凝土管粧按养护工艺分为蒸压管粧和免蒸压管粧，蒸压管粧要经过蒸汽 +压蒸两次养护工艺，而免蒸压管粧只经过蒸汽养护一次工艺。国内有管粧企业进行了免蒸 压管粧试生产，采用硅灰和超细粉煤灰作为矿物掺合料，虽然产品强度可以达到SOMPads 质量不稳定且成本较蒸压养护高，加之国内免蒸压管粧研宄较少，所以免蒸压管粧当前还 不利于产业化和推广。
【发明内容】
[0004] 为解决上述现有的技术问题，本发明的目的在于提供一种制备成本低、强度和抗 侵蚀性能高、质量稳定、可广泛应用于海工环境的蒸压预应力混凝土管粧及制备方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种适用于海工环境的蒸压预应 力混凝土管粧，原材料包括砂、石、胶凝材料、水和减水剂，管粧表面涂覆涂层，砂用量为 685-710kg/m3,石用量为1275-1320kg/m3;胶凝材料由P.II52. 5硅酸盐水泥和矿物掺合 料组成，胶凝材料的用量为450-550kg/m3,矿物掺合料用量为胶凝材料用量的30-50wt%， 矿物掺合料包括I级粉煤灰、II级粉煤灰、超细粉煤灰和S95级矿粉，I级粉煤灰掺量为胶 凝材料用量的0_30wt%，II级粉煤灰掺量为胶凝材料用量的0-25wt%，超细粉煤灰掺量 为胶凝材料用量的〇_15wt%，S95级矿粉掺量为胶凝材料用量的0-15wt% ;水为普通自来 水，水胶重量比为0. 22-0. 24 ;减水剂为脂肪族和聚羧酸按1:2重量比配制的复合减水剂， 用量为胶凝材料的2. 1-2. 3wt% ;涂层由底漆、中间漆和面漆组成，底漆为环氧富锌底漆， 用量为220g/m2,干膜厚度25-40ym冲间漆采用环氧云铁中间漆，用量为260g/m2,干膜厚 度75ym;面漆采用脂肪族聚氨酯面漆，用量为170g/m2,干膜厚度25-35ym，涂层总厚度 125-150um〇
[0006] 优选的，砂为河砂，细度模数2. 2-2. 8,含水率6-7wt% ;石为5-25mm的碎石，含泥 量〈0? 2wt% ;减水剂的固含量28wt%。
[0007] 优选的，超细粉煤灰由I级粉煤灰或II级粉煤灰研磨得到。
[0008] 本发明还提供了如上所述的适用于海工环境的蒸压预应力混凝土管粧的制备方 法，包括如下步骤：
[0009] (1)称取原材料：砂 685-710kg/m3,石 1275-1320kg/m3,胶凝材料包括P.II52. 5 硅酸盐水泥和由I级粉煤灰、II级粉煤灰、超细粉煤灰、S95级矿粉组成的矿物掺合料，胶凝 材料总重450-550kg/m3,矿物掺合料总重为胶凝材料用量的30-50wt%，其中I级粉煤灰质 量为胶凝材料用量的0_30wt%，II级粉煤灰质量为胶凝材料用量的0-25wt%，超细粉煤灰 质量为胶凝材料用量的〇_15wt%，S95级矿粉质量为胶凝材料用量的0-15wt% ;水为普通 自来水，水胶重量比0. 22-0. 24 ;减水剂用量为胶凝材料的2. 1-2. 3wt% ;
[0010] (2)将上述原材料装入搅拌设备搅拌2-3min得到管粧混凝土拌合物，装模成型， 静停1. 5小时后，带模蒸汽养护5. 5-6小时，带模蒸汽养护温度80-95°C;
[0011] ⑶脱模后进蒸压爸蒸压养护4. 5-5. 5小时，蒸压养护温度175-185 °C，压力 1±0. 05MPa。
[0012] (4)养护结束后，对管粧混凝土表面进行清洁、打磨，对表面进行喷漆处理，先喷环 氧富锌底漆，用量为220g/m2,干膜厚度25-40ym;再喷环氧云铁中间漆，用量为260g/m2,干 膜厚度75ym;最后喷脂肪族聚氨酯面漆，用量为170g/m2,干膜厚度25-35ym，涂层总厚度 控制在125-150ym，在已涂涂层干后，方可涂下一层。
[0013] 本发明制备方法中的步骤（2)中，带模蒸汽养护先升温1-1. 5小时，在80-95°C温 度下恒温3-3. 5小时，然后降温1-1. 5小时，步骤（3)蒸压养护中，先升温升压1-1. 5小时， 在温度175-185°C、压力1±0. 05MPa恒温恒压2-3小时，最后降温降压1-1. 5小时出蒸压 釜。
[0014] 优选的，本发明采用的搅拌设备为60L强制式自动搅拌机。
[0015] 同现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
[0016] (1)本发明通过研宄优化原材料的配比和制备过程中的参数及管粧表面涂覆涂 层，一方面，使矿物掺合料的火山灰活性被充分激发，通过研磨得到超细粉煤灰属于物理激 发，高温高压条件属于化学激发，本发明利用复合激发法制备管粧混凝土，通过不同细度矿 物料按合适的比例掺加，使胶凝材料级配更均匀，使粉煤灰在低水胶比条件下，表现出更好 的效应，使混凝土更加密实，改善水化产物及微观形貌，强度和耐久性更好，也有利于混凝 土强度和耐久性能，使蒸压预应力混凝土管粧的抗压强度、抗氯盐侵蚀性能有很大提高；另 一方面，对管粧混凝土表面进行合理涂覆有机成膜涂层，利用多层涂层的物理屏蔽作用，有 效延缓腐蚀介质的渗透，从而大幅提高管粧混凝土的耐久性能。发明的管粧3d抗压强度 彡90MPa、28d氯离子扩散系数彡I. 5X10_12m2/s、混凝土电通量彡400C，从而大大降低了因 氯离子侵蚀而引起的钢筋锈蚀风险，能够大幅度延长海工环境条件下混凝土管粧的使用寿 命，可以有效解决海工环境基础工程建设的用粧问题。
[0017] (2)本发明使用优化配比的矿物掺合料部分替代水泥，不同细度矿物料的掺加，使 胶凝材料级配更均匀，减少了水泥的用量，一方面降低了成本达到一个平衡；另一方面，有 效减少了水泥生产中二氧化碳排放量，降低了能源的消耗，有利于推进我国资源节约型和 环境友好型社会建设和可持续发展。
[0018] (3)本发明从生产的原材料进行技术改进，优化了制备过程中的参数，方便企业生 产，易于科技成果转化和产业化。
【附图说明】
[0019] 图1为对实施例1技术方案制备的试件和普通粧分别通电6小时的电流变化曲线 对比图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
[0021] 以下实施例中所用到的原材料来源及性能指标如下：
[0022] I级粉煤灰和II级粉煤灰为山东日照生产，超细粉煤灰由II级粉煤灰研磨得到， 各项性能指标见表1。
[0023] 表I.I级粉煤灰、II级粉煤灰和超细粉煤灰性能指标表
[0024]
[0025]S95级矿粉为山东日钢粉体材料有限公司生产，各项性能指标见表2。
[0026] 表2.S95级矿粉各项性能指标表
[0027]
[0028]P.II52. 5硅酸盐水泥为连云港海螺P.II52. 5硅酸盐水泥，其各项物理性能指 标见表3。
[0029] 表3.P.II52. 5硅酸盐水泥各项物理性能指标表
[0030]
[0031] 砂为河砂，细度模数2. 2-2. 8,含水率6-7wt% ;石为5-25mm的碎石，含泥量 〈0? 2wt% 〇
[0032] 涂层材料中，底漆为环氧富锌底漆，中间漆为环氧云铁中间漆，面漆为脂肪族聚氨 酯面漆。
[0033] 实施例1
[0034] 本实施例中，混凝土各原材料用量为：砂和石用量分别为700kg/m3和1280kg/ m3;胶凝材料总量为513kg/m3,其中矿物掺合料用量为胶凝材料用量的40wt%。矿物掺合 料为I级粉煤灰、II级粉煤灰和超细粉煤灰，掺量分别占胶凝材料用量的5wt%、25wt%、 IOwt%，水胶比为0. 22 ;减水剂为脂肪族和聚羧酸按1:2重量比配制的复合减水剂，固含量 为28wt%，减水剂用量占胶凝材料的2. 23wt%。
[0035] 按上述管粧混凝土原材料比例将原料装入60L强制式自动搅拌机搅拌3min得到 管粧混凝土拌合物，装模成型，静停1. 5小时，然后带模进蒸养池蒸汽养护，先升温1. 5小 时，保持80°C恒温3小时，然后降温1小时；蒸汽养护完脱模放进蒸压釜进行蒸压养护，先 升温升压1小时，再保持175°C恒温、I.OMPa恒压3小时，最后降温降压1. 5小时出釜。对 养护好的管粧混凝土表面进行清洁、打磨处理，在处理好的表面进行体系喷漆，先喷底漆， 用量为220g/m2,干膜厚度25ym，再喷中间漆，用量为260g/m2,干膜厚度约75ym，最后喷面 漆，用量为170g/m2,干膜厚度25ym，涂层总厚度控制在125ym。在已涂涂层干后，方可涂 下一层。
[0036] 根据GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中"电通 量法"试验规范，对成型28d的普通管粧混凝土试件和本实施例管粧混凝土试件进行电通量 试验。图1为对试件通电6小时普通粧与本实施例试件的电流变化曲线对比图，分别对各 自时间-电流关系曲线进行面积积分得到普通粧28d电通量为2831C，本发明28d电通量为 388C〇
[0037] 本实施例中，所得管粧3d抗压强度为93. 8MPa，氯离子扩散系数为1. 42XKT12m2