一种PHC管桩混凝土及其制备方法

1.一种PHC管桩混凝土，其特征在于,所述PHC管桩混凝土由以下组分组成：胶凝材料、 增效剂、细骨料、粗骨料、减水剂以及水，所述混凝土的容重为2400～2600Kg/m3,每立方米 混凝土所用胶凝材料用量为12～22%,增效剂用量为1.0～5%，细骨料用量为22～32%，粗骨 料用量为40～52%，减水剂掺量为0.2%～1.0%，水用量为4.0～7.5%；所述胶凝材料为水泥或水泥与掺合料按照1:0.1～0.3组成的混合物，其中所述掺合料为矿粉、粉煤灰、硅砂粉中的任意一 种或多种；所述增效剂为磨细碳酸钙粉 或磨细碳酸钙粉与羧甲基纤维素钠按照1：
0.05～0.10组成的混合物；所述细骨料为低品位机制砂，其 细度模数为3.5～4.0，MB值＞
1.4，石粉含量＞5.0%，泥块含量＞2.0%，单级最大压碎指标＞ 30%。
2.根据权利要求1所述的PHC管桩混凝土，其特征在于,所述PHC管桩混凝土由以下组分 组成：胶凝材料、增效剂、细骨料、粗骨料、减水剂以及水，所述混凝土的容重为2450～ 
2550Kg/m3,每立方米混凝土所用胶凝材料用量为15～20%,增效剂用量为2.0～3.5%，细骨 料用量为24～30%，粗骨料用量为42～50%，减水剂掺量为0.4%～0.8%，水用量为4.5～6.5%。
3.根据权利要求1所述的PHC管桩混凝土，其特征在于,所述粗骨料为粒径5～25㎜的 碎石。
4.根据权利要求1所述的PHC管桩混凝土，其特征在于,所述减水剂为复配萘系高效减 水剂。
5.采用权利要求1-4中任意一项所述PHC管桩混凝土的制备方法，其特征在于,包括以下步骤；1）原料称取、按照质量分数称取所有的原材料；2）将低品位机制砂和胶凝材料、增效剂投入 到搅拌机内，搅拌20～30s直至均匀；3）将水总量的80%～90%投入到搅拌机内，进行搅拌20 ～30s直至均匀；4）依次投入碎石、减水剂和剩余的10%～20%水，再进行搅拌60～
90s直至均 匀，然后对混凝土内控坍落度进行检测，5)将混凝土均匀的装入PHC管模内，经张拉、离心工 序后，按照PHC管桩混凝土养护工艺制度，将管模放入蒸养池内进行常压蒸汽养护，养护结 束后，拆模，将PHC管桩放入蒸压釜内进行高压蒸汽养护直至养护结束。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4）中混凝土内控坍 落度要求在60±20mm。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述混凝土的养护工艺制 度分为常压蒸汽养护和高压蒸汽养护，常压蒸汽养护具体操作如下，在蒸养池内先静养1.5 小时，然后经1.5小时达到恒温温度80±5℃，升温速率按30±5℃/小时控制，保证恒温温度 80±5℃，恒温时间为4.5小时，开池降温0.5小时，降至室温，温度在22—30℃；高压蒸汽养 护具体操作如下，常温蒸汽养护结束后，在蒸压釜内经2.5小时由常温常压达到恒温180±5 ℃，恒压压力1.00±0.05MPa，升压速率0.25±0.05MPa/小时，恒温恒压时间为3.5小时，然 后经2.0小时降温降压至常温常压状态。

一种PHC管桩混凝土及其制备方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种混凝土，具体涉及一种PHC管桩混凝土及其制备方法，属于混凝土生产加工技术领域。\n背景技术\n[0002] 随着我国基础建设的快速发展，PHC管桩在建筑领域的应用越来越广泛。同时，建筑基础工程对PHC管桩混凝土的强度、性能等的要求也越来越高。砂是PHC管桩混凝土制备过程中必不可少的组分，现阶段，我国大部分管桩企业混凝土生产使用的都是天然砂。但是，随着天然砂的长期开采，也导致天然砂的资源日渐枯竭，同时开采对环境也造成了严重污染和破坏。国标GB 13476-2009中明确规定：PHC管桩混凝土可以使用人工砂，其质量应符合GB/T14684的有关规定。细度模数为2.5～3.5之间。目前，一些机制砂生产企业在产品生产过程中，不可避免的产生了大量的低品位机制砂，其颗粒级配不良，细度模数一般为1.6～2.4及3.5～4.0之间，MB值＞1.4（或快速法试验不合格），石粉含量＞5.0%，泥块含量＞\n2.0%，单级最大压碎指标＞30%。这样低品位的机制砂，如果在管桩混凝土中使用，会造成混凝土和易性不良、砼料严重离析，产品抗压强度大幅下降，进而严重影响管桩产品质量。管桩企业在现有工艺技术条件下，是不可能使用这些低品位机制砂的。这些低品位机制砂的产生，由于不能对其合理利用，不仅污染环境，也造成了资源的大量浪费。如果能够采取一些技术措施，在PHC管桩混凝土中对这些低品位机制砂加以充分合理利用，不仅解决了环境污染问题，同时也缓解了天然砂供应不足的现状，具有很大的经济效益和社会效益。因此，迫切需要一种新的技术方案来解决上述技术问题。\n发明内容\n[0003] 为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种PHC管桩混凝土的制备方法，本发明主要针对现有PHC管桩混凝土制备技术的不足，提供一种以低品位机制砂完全替代天然砂制备混凝土的技术，以解决天然砂资源紧缺和低品位机制砂资源浪费、污染环境的问题。用该方法制备的PHC管桩混凝土，在拌合物性能、力学性能、长期性能和耐久性能等方面完全符合GB 50164-2011《混凝土质量控制标准》及GB 13476-2009《先张法预应力混凝土管桩》相关要求。\n[0004] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种PHC管桩混凝土，其特征在于,所述PHC管桩混凝土由以下组分组成：胶凝材料、增效剂、细骨料、粗骨料、减水剂以及水，所述\n3\n混凝土的容重为2400～2600Kg/m ,每立方米混凝土所用胶凝材料用量为12～22%,增效剂用量为1.0～5%，细骨料用量为22～32%，粗骨料用量为40～52%，减水剂掺量为0.2%～1.0%，水用量为4.0～7.5%。\n[0005] 作为本发明的一种改进,所述PHC管桩混凝土由以下组分组成：胶凝材料、增效剂、\n3\n细骨料、粗骨料、减水剂以及水，所述混凝土的容重为2450～2550Kg/m ,每立方米混凝土所用胶凝材料用量为15～20%,增效剂用量为2.0～3.5%，细骨料用量为24～30%，粗骨料用量为42～50%，减水剂掺量为0.4%～0.8%，水用量为4.5～6.5%。\n[0006] 作为本发明的一种改进,所述胶凝材料为水泥或水泥与掺合料按照1:0.1～0.3组成的混合物，其中所述掺合料为矿粉、粉煤灰、硅砂粉中的任意一种或多种。\n[0007] 作为本发明的一种改进,所述增效剂为磨细碳酸钙粉或磨细碳酸钙粉与羧甲基纤维素钠按照1：0.05～0.10组成的混合物。该技术方案中增加了增效剂，所述增效剂为磨细碳酸钙粉或磨细碳酸钙粉与羧甲基纤维素钠按照1：0.05～0.10组成的混合物。增效剂可以改善混凝土拌合物性能，提高混凝土早期强度和耐久性能。增效剂中的磨细碳酸钙，其化学式CaCO3,呈碱性。在PHC管桩混凝土中加入磨细碳酸钙粉，可以有效改善拌合物的粘聚性、保水性，,降低泌水情况的出现。碳酸钙粉的加入促进了水泥中C3S的早期水化，水泥中的C3S开始水化时，会释放出大量的Ca2+，并且Ca2+的迁移能力比SiO2-离子团高得多，根据吸附理论，当Ca2+扩散到CaCO3颗粒表面附近时，首先发生CaCO3颗粒表面对Ca2+的物化吸附作用，由\n2+\n于这种吸附，导致在水化中C3S颗粒周围的Ca 浓度降低，从而加速了C3S的水化，而C3S是水泥石强度的主要来源，所以混凝土的早期强度得到了提高。此外，碳酸钙粉与水泥之间可以相互发生填充效应，使颗粒间的空隙减少，空隙水量降低，自由水量增加，进而使PHC管桩混凝土的流变性能增大，解决了由于完全使用低品位机制砂造成的坍落度降低的问题。在耐久性方面，磨细碳酸钙粉加入到PHC管桩混凝土中，改善了混凝土的密实度，充分发挥了微集料填充效应、活性效应、晶核效应，填充和优化了硬化后混凝土的孔隙结构，提高了新拌混凝土的均匀性，不但使毛细孔得到细化，而且使孔隙率降低，从而使得孔隙结构改善，同时也改善了水泥石界面过渡区；CaCO3在与水泥中的C3A反应生成碳铝酸盐的同时，还改善了CaCO3颗粒的表面形态，有利于CaCO3颗粒与水泥水化产物之间的粘结，改善并细化孔结构，加速C3S的水化，并避免了晶体的集中生长，降低了孔隙率，提高了混凝土的长期耐久性能。\n增效剂中的羧甲基纤维素钠。在PHC管桩混凝土中加入羧甲基纤维素钠，具有明显的增稠、保水的作用，并可提高混凝土的早期强度，避免PHC管桩由于使用蒸汽快速养护易出现裂纹的现象。同时提高混凝土的匀质性，保持混凝土拌合物不泌水、不离析。\n[0008] 作为本发明的一种改进,所述细骨料为低品位机制砂，其细度模数为3.5～4.0，MB值＞1.4，石粉含量＞5.0%，泥块含量＞2.0%，单级最大压碎指标＞30%。\n[0009] 作为本发明的一种改进, 所述粗骨料为粒径5～25㎜的碎石。\n[0010] 作为本发明的一种改进,所述减水剂为复配萘系高效减水剂。该技术方案中混凝土减水剂是AKII复配高效减水剂，其主要成分为β一萘磺酸盐甲醛缩合物，三聚氰胺、甲醛、亚硫酸钠按适当比例、在一定条件下经磺化、缩聚而成，另外添加适量的硫酸钠配制而成。\n它具有减水率高，氯离子含量和碱含量低，强度增长快的特点，特别适用于蒸汽混凝土，普通的萘系和脂肪族减水剂减水率较低，保塌时间短，尤其用在蒸养混凝土强度增长慢。AKII复配高效减水剂所含的总碱量及硫酸钠含量较低有利于混凝土的总碱含量控制，它的PH值要略高于混凝土的PH值，对混凝土中的钢筋起到良好的保护作用。AKII高效减水剂在配剂上特别引入水溶性聚氧化烯类高分子聚合物，改善与胶凝材料的相容性，在改善混凝土的流动性和粘聚性方面效果显著，并且能够提高混凝土抗折强度。在萘系高效减水剂中加入羟基，它与碱性水溶液反应释放负电基团的反应官能团共同参与萘系高效减水剂的缩合过程，优化各基团的品种比列调整分子量，最后经高效除碱从而合成出性能优于萘系的减水剂的产品。\n[0011] 一种PHC管桩混凝土的制备及养护方法，其特征在于,所述方法包括以下步骤；1）原料称取、按照上述质量分数称取所有的原材料；2）将低品位机制砂和胶凝材料、增效剂投入到搅拌机内，搅拌20～30s直至均匀；3）将水总量的80%～90%投入到搅拌机内，进行搅拌\n20～30s直至均匀；4）依次投入碎石、减水剂和剩余的10%～20%水，再进行搅拌60～90s直至均匀，然后对混凝土内控坍落度进行检测；5）将混凝土均匀的装入PHC管模内，经张拉、离心工序后，按照PHC管桩混凝土养护工艺制度，将管模放入蒸养池内进行常压蒸汽养护，养护结束后，拆模，将PHC管桩放入蒸压釜内进行高压蒸汽养护直至养护结束。\n[0012] 作为本发明的一种改进,所述步骤4）中混凝土内控坍落度要求在60±20mm。这样才能达到混凝土拌合物综合质量稳定的目的。\n[0013] 作为本发明的一种改进,所述混凝土的养护工艺制度分为常压蒸汽养护和高压蒸汽养护，常压蒸汽养护具体操作如下，在蒸养池内先静养1.5小时，然后经1.5小时达到恒温温度80±5℃，升温速率按30±5℃/小时控制，保证恒温温度80±5℃，恒温时间为4.5小时，开池降温0.5小时，降至室温，温度在22—30℃；高压蒸汽养护具体操作如下，常温蒸汽养护结束后，在蒸压釜内经2.5小时由常温常压达到恒温180±5℃，恒压压力1.00±0.05MPa ，升压速率0.25±0.05MPa/小时，恒温恒压时间为3.5小时，然后经2.0小时降温降压至常温常压状态。\n[0014] 相对于现有技术，本发明的优点如下，1）整个技术方案基于在现有的土壤中添加复配固化剂，该技术方案节约天然资源，使用低品位机制砂完全替代天然砂，减少了天然砂的开采，节约了天然砂资源的使用；2）该技术方案避免资源浪费，使用低品位机制砂完全替代天然砂，解决了机制砂生产企业对低品位机制砂较难处理的问题，使得废物利用成为现实，3）该技术方案环保效益，使用低品位机制砂完全替代天然砂，既节约了天然砂资源，又合理有效利用了废弃的低品位机制砂资源；降低了天然砂开采对自然环境造成的破坏，又有效解决了低品位机制砂随便废弃对环境的污染和危害，有利于环保，社会效益显著，4）该技术方案具有可观的经济效益。现阶段，机制砂的价格要低于天然砂的价格，低品位机制砂的价格要更低，所以，使用低品位机制砂完全替代天然砂制备PHC管桩混凝土，原材料成本会降低，管桩生产企业的经济效益会提高。综上所述，低品位机制砂作为PHC管桩混凝土中必要成分--天然砂的理想替代品，一旦被管桩生产企业应用，必将带来显著的经济效益、环保效益及社会效益。\n具体实施方式\n[0015] 为了加深对本发明的认识和理解，下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明。\n[0016] 实施例：按设计配合比编号1、2、3进行试验，试制3盘PHC管桩混凝土，试配配合比及试配抗压强度见附表。试配制作的混凝土试块是从管桩生产布料工序取样制作，制作完成的试块按照养护工艺制度进行养护，试制原材料质量以及生产工艺相关技术要求见以下附表：\n[0017] 表1 PHC管桩混凝土质量要求指标\n[0018]\n[0019] 表2 PHC管桩混凝土设计配合比（Kg/m3)\n[0020]\n[0021] 表3 中联牌P.O52.5级水泥主要性能指标\n[0022]\n[0023] 表4 日照牌S95矿粉主要性能指标\n[0024]\n[0025] 表5 Ⅱ级粉煤灰主要性能指标\n[0026]\n[0027] 表6 磨细碳酸钙粉主要性能指标\n[0028]\n[0029] 表7 羧甲基纤维素钠主要性能指标\n[0030]\n[0031] 表8 低品位机制砂主要性能指标\n[0032]\n[0033] 表9 碎石主要性能指标\n[0034]\n[0035] 按照PHC管桩混凝土养护工艺制度对混凝土试块进行养护，到达养护龄期后分别测试了三组编号的试块抗压强度，同时进行了三组编号混凝土试块的长期性能和耐久性能试验，按照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行检测。最终检测结果详见下表：\n[0036]\n[0037] 通过以上实施例可以得出：本发明采用低品位机制砂制备PHC管桩混凝土技术，主要是胶凝材料、增效剂、低品位机制砂和复配减水剂等综合性能的相互作用，解决了由于使用低品位机制砂造成的混凝土拌合物和易性不良---粘聚性、保水性差的缺点、不足，有效保证了混凝土抗压强度及混凝土长期耐久性能。使用该机制砂制备的混凝土完全满足PHC管桩生产、质量要求，使用该种混凝土制作的PHC管桩产品质量完全符合GB 13476-2009的相关规定。\n[0038] 需要说明的是，上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上作出的等同替换或者替代，均属于本发明的保护范围。