一种免蒸压高性能预应力高强混凝土管桩.pdf

本发明涉及一种免蒸压高性能预应力高强混凝土管桩，每立方米管桩混凝土中包含有400～500kg胶凝材料、高效萘系减水剂和所需的砂石，胶凝材料由硅酸盐水泥与自制的特种矿物掺合料组成，其中自制的特种矿物掺合料由矿渣微粉、硫酸盐、活性二氧化硅、氧化钙和粉煤灰组成，各组分占混凝土总量的比例为：矿渣微粉15～25％、硫酸盐6～10％、活性二氧化硅5～7％、氧化钙2～4％、粉煤灰7～15％，特种矿物掺合料占混凝土总量的20～45％。在搅拌成型后，直接采用常压蒸汽养护工艺和自然养护工艺即可使混凝土的强度满足设计要求，可降低煤耗达50％以上，降低生产成本，减少烟气的排放，且生产的混凝土管桩的各项性能明显提高。

1.  一种免蒸压高性能预应力高强混凝土管桩，其特征在于其中管桩混凝土中每立方米包含有400～500kg胶凝材料、高效萘系减水剂和所需的砂石，胶凝材料是由硅酸盐水泥与自制的特种矿物掺合料组成，其中所述自制的特种矿物掺合料由矿渣微粉、硫酸盐、活性二氧化硅、氧化钙和粉煤灰组成，且特种矿物掺合料各组分占混凝土总量的比例为：矿渣微粉15～25％、硫酸盐6～10％、活性二氧化硅5～7％、氧化钙2～4％、粉煤灰7～15％，且特种矿物掺合料占混凝土总量的20～45％。

2.  根据权利要求1所述的一种免蒸压高性能预应力高强混凝土管桩，其特征在于管桩混凝土的抗压强度大于90MPa，混凝土的渗透性电通量小于1000库仑，氯离子扩散系数小于2.0×10^-8cm²/s，抗硫酸盐干湿侵蚀次数达到30次以上，抗冻性次数达到300次以上。

一种免蒸压高性能预应力高强混凝土管桩
技术领域
本发明涉及一种混凝土制品，特别是一种采用免蒸压工艺，具有高性能的混凝土管桩。
背景技术
预应力高强混凝土管桩(简称PHC管桩)是现阶段基础建设中应用最为广泛的水泥制品材料之一，已广泛地应用于工业与民用建筑、公路与铁路桥梁、港口码头等各类工程结构。由于使用地质条件的不同，PHC管桩在使用过程中，其面临着有害离子侵蚀的问题，如地下水的侵蚀，土壤中可溶性粒子的渗透等等。地下水的侵蚀和可溶性粒子的渗透，使管桩的寿命缩短，并可能威胁建筑安全。所以技术创新来提高PHC管桩的使用性能。
于此同时，在经济高速发展的今天，能源和环境已成为影响我国经济发展步伐的重要因素。其中，在水泥制品行业中，能源紧张的状况尤为突出。PHC管桩作为桩基础建设的一种建筑构件，在生产过程中多用磨细砂为掺合料以提高强度，传统的PHC管桩的生产需采用常压蒸汽养护和高压蒸汽养护相结合的二次养护工艺。特别是高压蒸汽养护工艺，对于促进磨细砂与混凝土中碱的反应起到至关重要的作用。但同时高压养护工艺也会降低混凝土的某些性能，并且在养护过程中需要燃烧大量的燃煤来产生蒸汽，故能源成本在管桩的生产中占据较大比例，而且燃煤的燃烧会产生大量烟气，为使烟气的排放符合排放标准，需要对烟气进行处理，因而会加重生产企业的环保负担。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种高性能的预应力高强混凝土管桩。这种管桩只采用常压蒸汽养护和自然养护，无须进行高压蒸汽养护工艺就能达到使用要求。因而可降低煤耗，降低生产成本，减少烟气的排放，减轻企业的环保负担，同时也提升了PHC管桩的性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种免蒸压高性能预应力高强混凝土管桩，其特征在于其中管桩混凝土中每立方米包含有400～500kg胶凝材料、高效萘系减水剂和所需的砂石，胶凝材料是由硅酸盐水泥与自制的特种矿物掺合料组成，其中所述自制的特种矿物掺合料由矿渣微粉、硫酸盐、活性二氧化硅、氧化钙和粉煤灰组成，其中各组分占混凝土总量的比例为：矿渣微粉15～25％、硫酸盐6～10％、活性二氧化硅5～7％、氧化钙2～4％、粉煤灰7～15％，且特种矿物掺合料占混凝土总量的20～45％。
上述管桩混凝土的抗压强度大于90MPa，混凝土的渗透性电通量小于1000库仑，氯离子扩散系数小于2.0×10^-8cm²/s，抗硫酸盐干湿侵蚀次数达到30次以上，抗冻性次数达到300次以上。
本发明采用的硫酸盐主要成分为硫酸钙。
本发明的混凝土管桩可采用如下方法制备：取特种矿物掺合料和水泥混合组成胶凝材料，并将其与其它混凝土辅料搅拌成每立方含有胶凝材料的混凝土，通过离心成型，静置，在养护温度为80～85℃的条件下用蒸汽养护数小时，然后自然养护3～7天即可得到本发明的高性能混凝土管桩。
本发明采用的萘系高效减水剂是经化工合成的非引气型高效减水剂。化学名称萘磺酸盐甲醛缩合物，它对于水泥粒子有很强的分散作用。对配制大流态混凝土，有早强、高强要求的现浇混凝土和预制构件，有很好的使用效果，可全面提高和改善混凝土的各种性能，广泛用于公路、桥梁、大坝、港口码头、隧道、电力、水利及工民建工程、蒸养及自然养护预制构件等。该萘系高效减水剂可从市场直接购得，如山东万山集团有限公司生产的萘系高效减水剂产品等。
本发明的有益效果是：本发明采用自制的特种矿物掺合料，采用常压蒸汽养护工艺以提高混凝土管桩的早期强度，再通过自然养护即可使PHC管桩混凝土的强度满足使用要求。本技术使用过程中可降低总养护煤耗达50％以上，降低生产成本，减少烟气的排放，减轻企业的环保负担，且生产的混凝土管桩的各项性能明显提高。实验证明，上述管桩混凝土的抗压强度大于90MPa，采用混凝土的渗透性电量法测量的电通量小于1000库仑，氯离子扩散系数小于2.0×10^-8cm²/s，抗硫酸盐侵蚀次数达到30次以上，抗冻性次数达到300次以上。
下面结合实施例对本发明进一步说明。
具体实施方式
实施例1
取100kg特种矿物掺合料和300kg水泥混合组成胶凝材料，并将其与其它混凝土辅料搅拌成每立方含有400kg胶凝材料的混凝土，其中自制的特种矿物掺合料由矿渣微粉、硫酸钙、活性二氧化硅、氧化钙和粉煤灰组成，其中各组分占混凝土总量的比例为：矿渣微粉15％、硫酸钙6％、活性二氧化硅5％、氧化钙4％、粉煤灰15％。然后通过离心成型，再将静置1～1.5小时，在养护温度为80～85℃的条件下用蒸汽养护6小时，然后自然养护3～7天即可得到本发明的高性能混凝土管桩。
实施例2
取100kg特种矿物掺合料和320kg水泥混合组成胶凝材料，并将其与其它混凝土辅料搅拌成每立方含有420kg胶凝材料的混凝土，其中自制的特种矿物掺合料由矿渣微粉、硫酸钙、活性二氧化硅、氧化钙和粉煤灰组成，其中各组分占混凝土总量的比例为：矿渣微粉20％、硫酸钙7％、活性二氧化硅6％、氧化钙3％、粉煤灰8％。再通过离心成型，再将静置1～1.5小时，在养护温度为80～85℃的条件下用蒸汽养护6小时，然后自然养护3～7天即可得到本发明的高性能混凝土管桩。
实施例3
取150kg特种矿物掺合料和310kg水泥混合组成胶凝材料，并将其与其它混凝土辅料搅拌成每立方含有460kg胶凝材料的混凝土，其中自制的特种矿物掺合料由矿渣微粉、硫酸钙、活性二氧化硅、氧化钙和粉煤灰组成，其中各组分占混凝土总量的比例为：矿渣微粉20％、硫酸钙10％、活性二氧化硅5％、氧化钙2％、粉煤灰8％。再通过离心成型，再将静置1～1.5小时，在养护温度为80～85℃的条件下用蒸汽养护6小时，然后自然养护3～7天即可得到本发明的高性能混凝土管桩。
实施例4
取160kg特种矿物掺合料和320kg水泥混合组成胶凝材料，并将其与其它混凝土辅料搅拌成每立方含有480kg胶凝材料的混凝土，其中自制的特种矿物掺合料由矿渣微粉、硫酸盐、活性二氧化硅、氧化钙和粉煤灰组成，其中各组分占混凝土总量的比例为：矿渣微粉15～23％、硫酸盐6～10％、活性二氧化硅5～7％、氧化钙2～4％、粉煤灰10～15％。通过离心成型，再将静置1～1.5小时，在养护温度为80～85℃的条件下用蒸汽养护6小时，然后自然养护3～7天即可得到本发明的高性能混凝土管桩。
实施例5
取180kg特种矿物掺合料和320kg水泥混合组成胶凝材料，并将其与其它混凝土辅料搅拌成每立方含有500kg胶凝材料的混凝土，通过离心成型，再将静置1～1.5小时，在养护温度为80～85℃的条件下用蒸汽养护6小时，然后自然养护3～7天即可得到本发明的高性能混凝土管桩。