浅析影响PHC管桩桩身混凝土强度的因素.pdf
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1、2 0 1 1年第 2期 2月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRET E AND CEMENT PRODUCTS 2 01 1 No 2 F e b r ua r y 浅析影响 P H C管桩桩身混凝土强度的因素 李 应 ( 珠 海市 兆 丰混凝 土有 限公 司 , 5 1 9 0 1 5 ) 摘要 : 从配合 比、 原材料 和生产工艺控制几个方面分析 了影响 P HC管桩桩 身混凝土强度的 因素 , 并就相应 的 预 防措 施 进 行 了探 讨 : 提 出 了高 强 混 凝 土 非 标 准 立 方 体 试 件 与 标 准 立 方 体 试 件 之 间可 采 用的 换 算
2、 系数 。 关 键 词 : P HC 管 桩 : 混凝 土 强度 ; 质 量 控 制 ; 工 艺 Ab s t r a c t : I 1h e ma i n f a c t o r s a f f e c t i n g t h e c o n c r e t e s t r e n g t h o f P HC p i l e s a r e a n a l y z e d b y t h e a s p e c t s s u c h a s mi x p r o p o r t i o n ,r a w ma t e r i a l s a n d p r o d u c i n g
3、p r o c e s s c o n t r o l l i n g ,a n d t h e r e l a t i v e p r e v e n t i v e me a s u r e s a r e d i s c u s s e d T h e c o n v e r s i o n c o e f f i c i e n t b e t we e n n o n- s t a n d a r d c u b e s p e c i me n a n d s t a n d a r d c u b e s p e c i me n o f h i g h s t r e n g
4、t h c o n c r e t e i s p r o po s e d Ke y w o r d s : P H C p i l e s ; C o n c r e t e s t r e n g t h ; Q u a l i t y c o n t r o l ; P r o c e s s 中 图分 类号 : TU5 2 5 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 : 1 0 0 0 4 6 3 7( 2 01 1) 0 2 31 0 4 O前 言 按 G B 1 3 4 7 6 2 0 0 9 先 张法预应力混凝土管桩 的要求 , 预应力高强混凝土管桩用混凝土强度等级 不得低
5、 于 C 8 0 。 但是 , 由于 P HC管桩 发 展极快 , 全 国 由 2 0 0 6年 3 0 0余 家发展到 目前 的 4 0 0余家 ,专业 技术 人 才严 重 缺乏 ; 同时 , 由于 激烈 的市 场竞 争 , 也 迫使不少企业片面强调经济效益 , 从而忽视产品质 量 导致 管桩 混 凝 土强 度 达不 到 要 求 。笔 者 就 以 下 几 个方 面分 析影 响 P HC管 桩桩 身强 度 的因素 。 1 配合 比 1 1 胶凝 材料 用量 胶 凝材 料 用 量为 水 泥 与掺 合 料 总 和 。 目前 , 广 东及全 国大部分有条件的地 区都采用 P1 I 4 2 5 R硅
6、酸盐 水 泥和 比表 面积 4 0 0 m 2 k g 、 S i O 含量 9 0 的 磨细砂。与单纯使用水泥相 比较 , 掺加磨细砂的管 桩 混 凝 土 ,配 合 常 压 蒸 养 和 高 压 蒸 养 两 道 养 护 工 序 , 更 易 达到 8 0 MP a 。当前 , 影 响各管 桩生 产企业 管 桩 桩 身 强 度 的 主要 因 素 是 : 为 了 降 低 成本 , 盲 目减 少胶 凝 材 料用 量 ; 或 者 盲 目提 高 胶凝 材 料 中价格 较 为便宜的掺合料( 如磨细砂 ) 比例 。 胶凝材料的组成 以及用量 , 直接决定混凝土强 度 的高低。根据国内外经验 。 管桩混凝土中胶
7、凝材 料总用量不应超过 5 4 0 k #m ,但是当胶凝材料总用 量低于 4 4 0 k m 时 , 混凝土强度 的波动相 当大。笔 者按 照胶凝材料 自 4 6 0 5 2 0 0 k m 进行 了试配 , 见 表 1 表 l P HC管 桩 混 凝 土 试 配 强 度 试 验 证 明胶 凝材 料 用 量 减少 , 混凝 土强 度 明显 降低 。同时 , 胶凝 材料 用量 过少 时 , 砂 浆 量相 应也会 减少 使混凝土和易性变差 , 离心后的混凝 土密实 度降低 , 甚至出现内壁塌落, 露石等现象。 在高压蒸汽养护时 , 磨细砂 中的 S i O 与 C a ( OH ) 之 间 的化
8、 学 反 应 可 形 成 托 勃 莫 莱 石 等 水 化 产 物 。 磨细砂 的最佳用量与配合 比有关 , 一般掺量 占胶凝 材料 总重 量 3 0 左 右 时 , 混 凝 土可 取 得较 好 的 强度 和相 关 性 能 。部 分工 厂 为 节省 成 本 , 刻 意 提高 磨 细 砂 的 比例 而使 得 P H C管 桩桩 身 的脆性 增大 1 2水 灰 比 水灰 比是控制混凝 土各项 指标的又一个重要 因素 。它是 影 响强度 、 耐久性 、 收 缩和徐 变 等混凝 土 性 能最重要 的参数。水泥水化时所需要 的水 , 一般 只占水泥质量 的 2 3 左右 l I , 但在拌制混凝土混合 料
9、 时 , 为获得必要 的流动性需要多加些水 , 但实践 一 31 2 0 1 1年第 2期 混凝 土与水 泥制 品 总 第 1 7 8 期 证明 , 当原始水灰比大时 , 离心后的剩余水灰 比也 大 。因此 , 如原 始水 灰 比不 加 以控制 , 最终会 导致 管 桩混凝土强度降低。所以 , 控制水灰 比是控制混凝 土强 度的关 键 。通过 试验 , 管桩混 凝土 水灰 比在 0 _ 3 左右较为合理。 1 3混凝 土流 动性 管桩 混凝 土一 方 面要 考 虑应 具备 的强度 , 同 时 必须 考虑其 工作性 。它 的工 作性 既要满 足布料 时 的 要求 , 同时也要满足后续的离心工艺要
10、求。 较大的坍落度会导致混合料离析 、 跑浆等现象 发 生 , 离心 后 混凝 土 的 内外 分层 更 加 明显 。操作 工 在操作中也不易控制 , 合模 困难。过小的坍落度会 使 管 桩离 心后 产生 蜂 窝 、 露石 和混 凝 土不 密 实等 质 量 问题 。操作 工操作 闲难 , 劳动量 大大 增加 。 根据生产实践的摸索和总结 , 坍落度应保证在 3 7 e ra。当气温过 高 时混凝土 的坍 落度损 失较 快 , 可 将坍落度适当加大。当因离心机故障或行车故障而 导致 管桩 混凝 土等 待离 心 时 间过 长 时 , 应 适 当添 加 减水剂 , 增加 其流动 性 。一般 来说 ,
11、等待 的时 间冬天 不宜 超过 1 h , 夏 天 不宜超 过 0 5 h 。否则 会造 成 桩身 空洞 、 蜂 窝 、 露 石等情 况 。 2原材料 2 1 减水剂 管桩行 业 现大 多用萘 系高效减 水剂 。 由于 减水 剂对 水泥 起 到分散 和 润滑 作用 , 当减 水剂 加 入混 凝 土 以后 , 可 以使水 泥水 化产 物形 成 的絮凝 结 构分 散 开来 ,把被束缚在絮凝结构中的游离水释放 出来 , 这就是减水剂分子吸附产生的分散作用。同时减水 剂 分 子定 向吸 附 于水泥 颗粒 表 面 , 亲水 基 团 指 向水 溶 液 , 使 水 泥 颗 粒 表 面 的溶 剂 化 层 增
12、厚 , 增 加 了水 泥颗粒 间的 润滑功 能 , 起 到了 润滑和减 水作 用 。 掺 加高 效 减 水 剂 的混 凝 土 可 比不 加 高 效 减 水 剂 的? 昆 凝 土强 度增 加 2 5 3 0 MP a 。可 见 高效 减水 剂 对 P H C管桩桩身混凝土的强度起至关重要的作用。 目前 有些 品牌 的减 水 剂 质量 并 不 稳 定 , 提 供 的减 水 剂 的减 水 率 波 动很 大 , 甚 至会 突然 降 低 , 导致 混 凝土混合料的流动性突然降低 。操作工往往在发现 混凝 土 流动性 较 低之 后 不经 分析 判 断 ,盲 目加 水 , 通过 加水 来解 决 流动性 差
13、的问题 , 而 使得 混 凝 土 的 水灰比大幅提高 , 进而导致混凝土强度下降。 所 以 , 笔 者建 议 , 无论 什 么 品牌 、 使用 多 久 的减 水剂 , 每次进厂前必须做减水率的测试 。 以备万一。 2 2骨料 配制 高强 度混 凝 土 , 骨料 也 是关 键 因素 。粗骨 料 的颗 粒 形 状 、 级 配 和 含 泥量 , 是 配 制 管桩 混凝 土 一 3 2 一 质 量好 坏 的关 键 。另外 , 粗 骨料 的表 面粗 糙度 等 影 响 水泥 浆与 骨料 间的相 互粘 结 , 如 碎石 颗 粒较 粗糙 的表 面较 卵 石 来 说 ,会 与 水 泥浆 形 成 较 好 的 粘结
14、 面 ; 针 片状 颗粒 不宜 超过 5 ; 而 骨料 表 面泥 粉较 大 时也会影响骨料与水泥浆的界面结合 , 有条件的工 厂 应 对粗 骨 料 进 行 清 洗 : 同 时 , 选用 的粗 骨 料 应 考 虑 其压 碎 指 标 不应 大 于 1 0 ;风化 石 含量 不 应 超 过 5 z J 。 2 - 3 掺合 料 掺合料主要考虑两个方面 的因素 :其一是细 度 ; 其二是有效成分的含量。以广东地区常用的磨 细砂 为例 : 其 比表 面积 14 0 0 m2 k g 、 S i O 2 含量 t9 0 , 须 符合 J C 厂 r 9 5 0 2 0 0 5 ( 预应 力 高强 混凝 土
15、 管桩 用硅 砂粉 的要求 。 目前 ,部分管桩企业 由于检验设备不齐全 , 检 验 方法 不 完 善 而 使 得部 分 不 合 格 的 磨 细 砂 也用 到 生产 中去 。磨 细砂存 在 的主要 问题是 比表 面积达不 到 4 0 0 m 2 k g , S i O : 含量 偏低 , 从 而影 响到 管桩 混凝 土 的强 度 。同时 , 由于近年来 河砂 资源 的紧 张 , 价格 的 上涨 , 部 分磨 细 砂生 产企 业 在河 砂 中掺 入 一部 分 未 经处理 的海砂 使混凝土 中氯 离子含量偏高 , 使 P H C管桩桩身混凝土的耐久性存在严重隐患。 鉴于这样 的实际情况 , 笔者建
16、议各管桩生产企 业 一定 要 对 每 次 进 厂 的磨 细砂 进 行 检 验 ,同 时定 期 、 不 定 期 的 取 样送 质 检 机 构 进 行 校验 , 以保 证 其 安全 、 可靠 的使用 。 3生产 过程 中的工 艺控制 3 1 配料 工序 目前 ,不少管桩厂采用双卧轴强制式搅拌机。 其搅 拌 叶片绕 水 平轴 旋转 对 物料 进行 强 制搅 拌 , 使 混凝 土在规 定时 间 内搅 拌均 匀 。由于搅拌机 叶 片的 弧线 部分 与 衬板 内表 面 构成 一定 的缝 隙 , 同 时管桩 混凝土通常坍落度在 3 7 e m之间, 加剧了搅拌机叶 片与搅拌机衬板之 间的磨损。所 以一旦发现
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