CN105294950B - 一种管桩及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管桩的制备方法，包括以下步骤：将混凝土原料混合搅拌形成桩身混凝土，将搅拌好的桩身混凝土装入模具中，进行预应力张拉，将预应力张拉后的桩身混凝土进行离心，直至管桩成型，随后进行脱模自然养护，即得所述预应力高强度混凝土管桩；所述混凝土原料包含超早强聚羧酸减水剂，所述超早强聚羧酸减水剂为式(1)或式(2)所示的化合物。本发明的管桩的制备方法具有操作简单，生产安全、成本低廉的优点；本发明制得的管桩内壁光滑且砂浆层较薄，不易软浆，7‑10小时可拆模，3‑5天达到出厂强度。
Description
技术领域
本发明属于混凝土管桩领域，尤其涉及一种管桩及其制备方法。
背景技术
近20年来，常规的预应力高强度混凝土管桩(PHC管桩)的生产，都是采取二级蒸汽养护生产工艺，初养和高压养护，蒸养池和高压釜都需要耗费大量蒸汽。然而国家新环保法的强制性实施，很多10吨(含10吨)以下燃煤锅炉都面临环保升级，要想环评达标，最终要选择烧天然气。这将给所有管桩生产厂家带来巨幅的成本增加，据统计：燃油成本是燃煤成本的3.5-4.0倍；燃气成本是燃煤成本的4.5-5.5倍，以常规产品D500-125桩为例，每米管桩成本将增加15-20元左右。所以，管桩行业“锅炉危机”很快会蔓延开来，它将成为各管桩生产厂家必须面对的难题。
目前，已有很多专家和业界人士对PHC管桩的免压蒸工艺进行了探索和研究，保留初级蒸汽养护过程(即，在养护池中恒温85℃，养护6小时)，并在原材料中加入硅灰(94级)和矿粉(S115级)的混合材料，以提高混凝土的早期强度。但硅灰等材料成本比较高，不适合现阶段的管桩市场形势。
发明内容
本发明的目的之一是解决现有的预应力高强度混凝土管桩制备过程中存在的问题而提供了一种管桩的制备方法，本发明的管桩的制备方法可实现免蒸养免压蒸，具有操作简单，生产安全、成本低廉的优点。
本发明采用的技术方案为：一种管桩的制备方法，包括以下步骤：将混凝土原料混合搅拌形成桩身混凝土，将搅拌好的桩身混凝土装入模具中，进行预应力张拉，将预应力张拉后的桩身混凝土进行离心，直至管桩成型，随后进行脱模自然养护，即得所述预应力高强度混凝土管桩；所述混凝土原料包含超早强聚羧酸减水剂，所述超早强聚羧酸减水剂为式(1)或式(2)所示的化合物；
所述式(1)所示的化合物的结构式如下：
所述式(2)所示的化合物的结构式如下：
其中a均为1～80的整数，b均为1～80的整数，c均为1～50的整数；l均为1～50的整数；
A为R为H或CH3；
B为
C为
M为 R2、R3和R4分别独自为C1-3烷基；X-均为Cl-、Br-或I-；m均为5～200的整数,n均为0～50的整数,z均为1～150的整数。
在上述技术方案中，本发明的双免制备工艺，免去原管桩生产工艺中的两道蒸汽养护工序，不需要用蒸汽，完全依靠自然条件进行养护，降低了生产成本，提高了生产效率和生产安全性。自然养护是指在自然气温条件下(高于5℃)，对混凝土采取覆盖、浇水润湿、挡风、保温等养护措施。
在上述技术方案中，本发明的双免制备工艺的实现主要是由于使用了超早强聚羧酸减水剂。本发明的超早强聚羧酸减水剂既保持了普规早强聚羧酸减水剂的结构设计理念，即采用的是长侧链，短主链，分子结构被设计成倒T型，呈现梳型结构，这样的分子结构可以利用强空间位阻效应保证分散作用，同时短主链降低减水剂在水泥颗粒的覆盖面积，保证水泥正常水化反应；更为重要的是，本发明的超早强聚羧酸减水剂利用特殊催化剂实现高分子中高度规整和采用促水化基团大单体，利用叠加效应，实现超早强效果。
在上述技术方案中，所述混凝土原料通常包含水泥、砂子、碎石和水，为了实现超早强，本发明添加了外加剂超早强聚羧酸减水剂。在此不对混凝土原料做限定，现有技术中使用的混凝土原料加入本发明的超早强聚羧酸减水剂后，均可实现超早强效果。例如，本发明的混凝土原料可以为：混凝土原料包含水泥、砂子、碎石、水和外加剂，其中外加剂包含超早强聚羧酸减水剂；本发明的混凝土还原料可以为：混凝土原料包含水泥、砂子、碎石、水、外加剂和掺合料，其中外加剂包含超早强聚羧酸减水剂。
优选地，所述式(1)所示的超早强聚羧酸减水剂由以下方法制备而成：
(1a)将烯丙醇、异丁烯醇、4-羟丁基乙烯基醚和异戊烯醇中的一种，环氧乙烷和环氧乙烷与环氧丙烷的混合物中的一种，与环氧卤丙烷混合，加入催化剂，在氮气气氛中、温度为80～150℃条件下反应2～10小时得到活性中间体；其中所述环氧卤丙烷为环氧溴丙烷、环氧碘丙烷和环氧氯丙烷中的一种；其反应方程式如下：
(2a)将季铵盐化合物与阻聚剂混合，缓慢加入步骤(1a)合成的活性中间体在温度为10～80℃条件下反应1～10h，得所述活性大单体；其反应方程式如下：
所述季铵盐化合物为N(R2R3R4)，其中R2、R3和R4分别独自为C1-3烷基；
(3a)将步骤(2a)合成的活性大单体，甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸和马来酸酐中的一种，APEG、HPEG、VPEG和TPEG中的一种，水和分子量调节剂混合，升温至85～95℃，滴加引发剂，滴加时间为1～10h，滴加完毕后保温，保温时间为1～12h，然后降温至45～50℃，调节pH至7.0-8.0，得到式(1)所示的超早强聚羧酸减水剂。
优选地，所述步骤(1a)中烯丙醇、异丁烯醇、4-羟丁基乙烯基醚和异戊烯醇中的一种，环氧乙烷和环氧乙烷与环氧丙烷的混合物中的一种，与环氧卤丙烷的摩尔比为烯丙醇、异丁烯醇、4-羟丁基乙烯基醚和异戊烯醇中的一种：环氧乙烷和环氧乙烷与环氧丙烷的混合物中的一种：环氧卤丙烷＝1:5～250:1～150。
所述步骤(2a)中季铵盐化合物与活性中间体的摩尔比为0.2:1～2:1。
所述步骤(3a)中活性大单体，甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸和马来酸酐中的一种与APEG、HPEG、VPEG和TPEG中的一种的摩尔比为阳离子季铵盐PEO活性大单体：甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸和马来酸酐中的一种：APEG、HPEG、VPEG和TPEG中的一种＝1.0～3.0：1～6.0：1。
优选地，所述步骤(1a)中催化剂为氢化钠或钠；所述步骤(2a)中阻聚剂为对苯二酚或对甲醚苯酚，所述阻聚剂的用量为所述活性中间体摩尔数的0.002％～0.010％；所述步骤(3a)中分子量调节剂为巯基化合物和异丙醇中的至少一种，所述分子量调节剂的用量为所述活性大单体，甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸和马来酸酐中的一种与APEG、VPEG、HPEG和TPEG中的一种的总摩尔数的0.005～5％；所述步骤(3a)中引发剂的滴加时间为1～10h；所述步骤(3a)中保温时间为1～12h；所述步骤(3a)中引发剂是过硫酸钾、过硫酸铵、双氧水和过氧化苯甲酰中的一种，所述引发剂的用量为所述活性大单体，甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸和马来酸酐中的一种与APEG、VPEG、HPEG和TPEG中的一种的总摩尔数的0.05％～5％。优选地，所述步骤(3a)中分子量调节剂为3-巯基丙酸、巯基乙酸、巯基乙醇和吊白块中的至少一种。
优选地，所述式(2)所示的超早强聚羧酸减水剂由以下方法制备而成：
(1b)将烯丙醇、异丁烯醇、4-羟丁基乙烯基醚和异戊烯醇中的一种，环氧乙烷和环氧乙烷与环氧丙烷的混合物中的一种，与环氧卤丙烷混合，加入催化剂，在氮气气氛中、温度为80～150℃条件下反应2～10小时，得到活性中间体；其中所述环氧卤丙烷为环氧溴丙烷、环氧碘丙烷和环氧氯丙烷中的一种；其反应方程式如下：
(2b)将季铵盐化合物与阻聚剂混合，缓慢加入步骤(1b)合成的活性中间体在温度为10～80℃条件下反应1～10h，得所述活性大单体；其反应方程式如下：
所述季铵盐化合物为N(R2R3R4)，，其中R2、R3和R4分别独自为C1-3烷基；
(3b)步骤(2b)合成的活性大单体，甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸和马来酸酐中的一种，APEG、VPEG、HPEG和TPEG中的一种，丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的一种，水和分子量调节剂混合，升温至85～95℃，滴加引发剂，滴加时间为1～10h，滴加完毕后保温，保温时间为1～12h，然后降温至45～50℃，调节pH至7.0-8.0，得到式(2)所示的超早强聚羧酸减水剂。
优选地，所述步骤(1b)中烯丙醇、异丁烯醇、4-羟丁基乙烯基醚和异戊烯醇中的一种，环氧乙烷和环氧乙烷与环氧丙烷的混合物中的一种，与环氧卤丙烷的摩尔比为烯丙醇、异丁烯醇、4-羟丁基乙烯基醚和异戊烯醇中的一种：环氧乙烷和环氧乙烷与环氧丙烷的混合物中的一种：环氧卤丙烷＝1:5～250:1～150。
所述步骤(2b)中季铵盐化合物与活性中间体的摩尔比为0.2:1～2:1。
所述步骤(3b)中活性大单体，甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸和马来酸酐中的一种，APEG、HPEG、VPEG和TPEG中的一种与丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的一种的摩尔比为所述PEO活性大单体：甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸和马来酸酐中的一种：APEG、HPEG、VPEG和TPEG中的一种：丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的一种＝＝1.0～3.0：1～6.0：1：0.2～6.0。
优选地，所述步骤(1b)中催化剂为氢化钠或钠；所述步骤(2b)中阻聚剂为对苯二酚或对甲醚苯酚，所述阻聚剂的用量为所述活性中间体摩尔数的0.002％～0.010％；所述步骤(3b)中分子量调节剂为巯基化合物和异丙醇中的至少一种，所述分子量调节剂的用量为所述活性大单体，甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸和马来酸酐中的一种，APEG、VPEG、HPEG和TPEG中的一种与丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的一种的总摩尔数的0.005～5％；所述步骤(3b)中引发剂的滴加时间为1～10h；所述步骤(3b)中保温时间为1～12h；所述步骤(3b)中引发剂是过硫酸钾、过硫酸铵、双氧水和过氧化苯甲酰中的一种，所述引发剂的用量为所述活性大单体，甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸和马来酸酐中的一种，APEG、VPEG、HPEG和TPEG中的一种与丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的一种的总摩尔数的0.05％～5％。优选地，所述步骤(3a)中分子量调节剂为3-巯基丙酸、巯基乙酸、巯基乙醇和吊白块中的至少一种。
本发明所述活性中间体的结构式如下：
其中R1为 或者X为Cl、Br或I；
m为5～200的整数,n为0～50的整数,z为1～150的整数。
本发明所述活性大单体的结构式如下：
其中R1为 或者R2、R3和R4分别独自为C1-3烷基；X-为Cl-、Br-或I-；
m为5～200的整数,n为0～50的整数,z为1～150的整数。
优选地，所述混凝土原料包含：水泥、砂子、碎石、超早强聚羧酸减水剂和水。
优选地，所述超早强聚羧酸减水剂的折固掺量为水泥重量的0.1％～0.3％。
优选地，所述混凝土原料配比如下：水泥440～480份，砂子660～700份，直径为5～25mm的碎石1200～1400份，超早强聚羧酸减水剂10～15份，水105～125份。
更优选地，所述混凝土原料配比如下：水泥450～470份，砂子670～690份，直径为5～25mm的碎石1250～1350份，超早强聚羧酸减水剂10～15份，水105～125份。
最优选地，所述原料的配比如下：水泥460份，砂子680份，直径为5～10mm的碎石396份，直径为10～25mm的碎石924份，超早强聚羧酸减水剂12.42份，水115份。
优选地，所述直径为5～25mm的碎石中，5～10mm的碎石为300～400份，10～25mm的碎石为900～1000份。
更优选地，所述直径为5～25mm的碎石中，5～10mm的碎石为350～400份，10～25mm的碎石为900～950份。
优选地，所述砂子的细度模数为2.4～3.0；所述碎石的压碎值指标小于8％。
优选地，所述离心依次经低速、低中速、中速以及高速离心步骤。
本发明还提供了根据所述的管桩的制备方法制得的管桩。
经双免制备工艺制得的预应力高强度混凝土管桩，内壁光滑且砂浆层较薄，不易软浆；经过对龄期达到3-5天的管桩进行抽芯实验，可以发现离心分层不明显，粗细骨料分布均匀，混凝土密实少见气孔，7-10小时可拆模，3-5天达到出厂强度。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
1)本发明的管桩的制备方法免去了初级蒸汽养护和高压蒸汽养护工序，完全通过自然条件进行氧护，根本不用蒸汽，节约了能源，保护了环境；
2)本发明的管桩的制备方法中使用的胶凝材料中不再使用磨细石英砂粉，用纯水泥进行生产；由于胶凝材料为纯水泥，所以混凝土粘聚性好，塌落度经时损失小，工作性好，易操作；
3)本发明的管桩的制备方法中若使用高标号水泥，通过选用高性能外加剂超早强聚羧酸减水剂，生产出高性能混凝土，不只混凝土标号高，而且抗裂、抗渗性能增强；
4)使用本发明的管桩的制备方法生产的PHC管桩，强度稳定，均方差小于普通工艺生产的PHC管桩均方差(双免均方差：3.0-4.0MPa，普通工艺均方差：5.0-6.0MPa)；
5)国标规定蒸汽养护后的拆模强度为42-45MPa，采用双免工艺生产的PHC管桩，早期强度发展迅速，完全自然养护，7-10小时可拆模，强度达到50-55MPa，3天强度可以达到84-86MPa。
附图说明
图1为实施例17制得的预应力高强度混凝土管桩的横向视图；
图2为实施例17制得的预应力高强度混凝土管桩的纵向视图。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，下列实施例中未提及的具体实验方法，通常按照常规实验方法进行。本发明所述VPEG:4-羟丁基乙烯基醚聚氧乙烯醚；APEG：烯丙醇聚氧乙烯醚；HPEG：异丁烯醇聚氧乙烯醚；TPEG：异戊烯醇聚氧乙烯醚。
实施例1
一种管桩的制备方法，包括以下步骤：将混凝土原料混合搅拌形成桩身混凝土，将搅拌好的原料装入模具中，进行预应力张拉，将预应力张拉后的桩身混凝土进行低速、低中速、中速以及高速离心，直至管桩成型，随后进行脱模自然养护，得预应力高强度混凝土管桩；
所述混凝土原料配比如下：水泥430份，砂子650份，直径为5～25mm的碎石1200份，超早强聚羧酸减水剂10份，水105份；
其中，5～10mm的碎石为300份，10～25mm的碎石为900份；
所述超早强聚羧酸减水剂由以下方法制备而成：
1)、活性中间体的合成
在封闭的高压釜中加入5mol异戊烯醇，1g氢化钠，25mol环氧乙烷，和5mol环氧氯丙烷，搅拌，80℃反应10h，即得反应产物活性中间体。
2)活性大单体的合成
将1mol三乙胺和对苯二酚加入烧瓶中，升温至10℃，缓慢滴加含有5mol步骤(1)合成的活性中间体的三乙胺溶液，所述对苯二酚的用量为所述活性中间体摩尔数的0.02％，滴加完毕后，于10℃条件下，继续保温反应10h，即得活性大单体。
3)超早强聚羧酸减水剂的合成
在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的1000ml四口烧瓶中，加入分子量调节剂、1mol步骤(2)所述活性大单体、1mol甲基丙烯酸、1.0mol APEG和400ml去离子水，所述分子量调节剂为3-巯基丙酸，所述分子量调节剂的用量为所述活性大单体、甲基丙烯酸和APEG总摩尔数的0.005％，升温至85℃，滴加引发剂的水溶液，所述引发剂为过硫酸钾，所述引发剂的用量为所述活性大单体、甲基丙烯酸和APEG总摩尔数的0.05％，滴加时间为1h，滴加完毕后，保温反应1h，降温至50℃下，加入质量浓度为30％的NaOH溶液，调节pH＝7.0，即得超早强聚羧酸减水剂。
实施例2
一种管桩的制备方法，包括以下步骤：将混凝土原料混合搅拌形成桩身混凝土，将搅拌好的原料装入模具中，进行预应力张拉，将预应力张拉后的桩身混凝土进行低速、低中速、中速以及高速离心，直至管桩成型，随后进行脱模自然养护，得预应力高强度混凝土管桩；
所述混凝土原料配比如下：水泥450份，砂子700份，直径为5～25mm的碎石1300份，超早强聚羧酸减水剂12份，水105份；
其中，5～10mm的碎石为380份，10～25mm的碎石为920份；
所述超早强聚羧酸减水剂由以下方法制备而成：
1)、活性中间体的合成
在封闭的高压釜中加入5mol异丁烯醇，4g氢化钠，500mol环氧乙烷，250mol环氧丙烷，和750mol环氧溴丙烷，搅拌，150℃反应2h，即得反应产物活性中间体。
2)活性大单体的合成
将2mol三甲胺和对苯二酚加入烧瓶中，升温至80℃，缓慢滴加含有5mol步骤(1)合成的活性中间体的三甲胺溶液，所述对苯二酚的用量为所述活性中间体摩尔数的0.03％，滴加完毕后，于80℃条件下，继续保温反应2h，即得活性大单体。
3)超早强聚羧酸减水剂的合成
在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的1000ml四口烧瓶中，加入分子量调节剂、1.0mol步骤(2)所述活性大单体、6mol丙烯酸、1mol HPEG和600ml去离子水，所述分子量调节剂为巯基乙酸，所述分子量调节剂的用量为所述活性大单体、丙烯酸和HPEG总摩尔数的5％，升温至95℃，滴加引发剂的水溶液，所述引发剂为过硫酸铵，所述引发剂的用量为所述活性大单体、丙烯酸和HPEG总摩尔数的5％，滴加时间为10h，滴加完毕后，保温反应12h，降温至45℃下，加入质量浓度为30％的NaOH溶液，调节pH＝8.0，即得超早强聚羧酸减水剂。
实施例3
一种管桩的制备方法，包括以下步骤：将混凝土原料混合搅拌形成桩身混凝土，将搅拌好的原料装入模具中，进行预应力张拉，将预应力张拉后的桩身混凝土进行低速、低中速、中速以及高速离心，直至管桩成型，随后进行脱模自然养护，得预应力高强度混凝土管桩；
所述混凝土原料配比如下：所述混凝土原料配比如下：水泥500份，砂子750份，直径为5～25mm的碎石1350份，超早强聚羧酸减水剂14份，水120份；
其中，5～10mm的碎石为400份，10～25mm的碎石为950份；
所述超早强聚羧酸减水剂由以下方法制备而成：
1)、活性中间体的合成
在封闭的高压釜中加入5mol烯丙醇，2g氢化钠，1000mol环氧乙烷，和400mol环氧碘丙烷，搅拌，100℃反应6h，，即得反应产物活性中间体。
2)活性大单体的合成
将3mol三丙胺和对苯二酚加入烧瓶中，升温至40℃，缓慢滴加含有5mol步骤(1)合成的活性中间体的三丙胺溶液，所述对苯二酚的用量为所述活性中间体摩尔数的0.04％，滴加完毕后，于40℃条件下，继续保温反应8h，即得活性大单体。
3)超早强聚羧酸减水剂的合成
在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的1000ml四口烧瓶中，加入分子量调节剂、1mol步骤(2)所述活性大单体、3mol丙烯酸、、1mol TPEG和500ml去离子水，所述分子量调节剂为巯基乙醇，所述分子量调节剂的用量为所述活性大单体、丙烯酸和TPEG总摩尔数的1％，升温至90℃，滴加引发剂的水溶液，所述引发剂为过氧化苯甲酰，所述引发剂的用量为所述活性大单体、丙烯酸和TPEG总摩尔数的01％，滴加时间为5h，滴加完毕后，保温反应6h，降温至50℃下，加入质量浓度为30％的NaOH溶液，调节pH＝7.5，即得超早强聚羧酸减水剂。
实施例4
一种管桩的制备方法，包括以下步骤：将混凝土原料混合搅拌形成桩身混凝土，将搅拌好的原料装入模具中，进行预应力张拉，将预应力张拉后的桩身混凝土进行低速、低中速、中速以及高速离心，直至管桩成型，随后进行脱模自然养护，得预应力高强度混凝土管桩；
所述混凝土原料配比如下：所述混凝土原料配比如下：水泥460份，砂子680份，直径为5～25mm的碎石1320份，超早强聚羧酸减水剂12.42份，水115份；
其中，5～10mm的碎石为396份，10～25mm的碎石为924份；
所述超早强聚羧酸减水剂由以下方法制备而成：
1)、活性中间体的合成
在封闭的高压釜中加入5mol 4-羟丁基乙烯基醚，2g氢化钠，50mol环氧乙烷，5mol环氧丙烷和500mol环氧碘丙烷，搅拌，120℃反应5h，即得反应产物活性中间体。
2)活性大单体的合成
将4mol N，N-二甲基乙胺和对甲醚苯酚加入烧瓶中，升温至50℃，缓慢滴加含有5mol步骤(1)合成的活性中间体的N，N-二甲基乙胺溶液，所述对甲醚苯酚的用量为所述活性中间体摩尔数的0.05％，滴加完毕后，于50℃条件下，继续保温反应6h，即得活性大单体。
3)超早强聚羧酸减水剂的合成
在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的1000ml四口烧瓶中，加入分子量调节剂、3mol步骤(2)所述活性大单体、6mol甲基丙烯酸、1.0mol VPEG和400ml去离子水，所述分子量调节剂为异丙醇，所述分子量调节剂的用量为所述活性大单体、甲基丙烯酸和VPEG总摩尔数的3.5％，升温至85℃，滴加引发剂的水溶液，所述引发剂为双氧水，所述引发剂的用量为所述活性大单体、甲基丙烯酸和VPEG总摩尔数的3％，滴加时间为7h，滴加完毕后，保温反应8h，降温至50℃下，加入质量浓度为30％的NaOH溶液，调节pH＝7.0，即得超早强聚羧酸减水剂。
实施例5
一种管桩的制备方法，包括以下步骤：将混凝土原料混合搅拌形成桩身混凝土，将搅拌好的原料装入模具中，进行预应力张拉，将预应力张拉后的桩身混凝土进行低速、低中速、中速以及高速离心，直至管桩成型，随后进行脱模自然养护，得预应力高强度混凝土管桩；
所述混凝土原料配比如下：水泥430份，砂子650份，直径为5～25mm的碎石1200份，超早强聚羧酸减水剂10份，水105份；
其中，5～10mm的碎石为300份，10～25mm的碎石为900份；
所述超早强聚羧酸减水剂由以下方法制备而成：
1)、活性中间体的合成
在封闭的高压釜中加入5mol烯丙醇，2g钠，900mol环氧乙烷，150mol环氧丙烷，和150mol环氧碘丙烷，搅拌，120℃反应5h，即得反应产物活性中间体。
2)活性大单体的合成
将5mol N，N-二乙基甲胺和对甲醚苯酚加入烧瓶中，升温至60℃，缓慢滴加含有5mol步骤(1)合成的活性中间体的N，N-二乙基甲胺溶液，所述对甲醚苯酚的用量为所述活性中间体摩尔数的0.06％，滴加完毕后，于60℃条件下，继续保温反应6h，即得活性大单体。
3)超早强聚羧酸减水剂的合成
在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的1000ml四口烧瓶中，加入分子量调节剂、3mol步骤(2)所述活性大单体、1mol丙烯酸、、1mol HPEG和600ml去离子水，所述分子量调节剂为巯基乙酸，所述分子量调节剂的用量为所述活性大单体、丙烯酸和HPEG总摩尔数的1.2％，升温至95℃，滴加引发剂的水溶液，所述引发剂为过硫酸铵，所述引发剂的用量为所述活性大单体、丙烯酸和HPEG总摩尔数的2％，滴加时间为9h，滴加完毕后，保温反应10h，降温至45℃下，加入质量浓度为30％的NaOH溶液，调节pH＝8.0，即得超早强聚羧酸减水剂。
实施例6
一种管桩的制备方法，包括以下步骤：将混凝土原料混合搅拌形成桩身混凝土，将搅拌好的原料装入模具中，进行预应力张拉，将预应力张拉后的桩身混凝土进行低速、低中速、中速以及高速离心，直至管桩成型，随后进行脱模自然养护，得预应力高强度混凝土管桩；
所述混凝土原料配比如下：水泥450份，砂子700份，直径为5～25mm的碎石1300份，超早强聚羧酸减水剂12份，水105份；
其中，5～10mm的碎石为380份，10～25mm的碎石为920份；
所述超早强聚羧酸减水剂由以下方法制备而成：
1)、活性中间体的合成
在封闭的高压釜中加入5mol异戊烯醇，1g氢化钠，50mol环氧乙烷，和5mol环氧氯丙烷，搅拌，80℃反应10h，即得反应产物活性中间体。
2)活性大单体的合成
将6mol三乙胺和对苯二酚加入烧瓶中，升温至70℃，缓慢滴加含有5mol步骤(1)合成的活性中间体的三乙胺溶液，所述对苯二酚的用量为所述活性中间体摩尔数的0.07％，滴加完毕后，于70℃条件下，继续保温反应6h，即得活性大单体。
3)超早强聚羧酸减水剂的合成
在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的1000ml四口烧瓶中，加入分子量调节剂、2mol步骤(2)所述活性大单体、1mol甲基丙烯酸、1.0mol APEG、0.2mol丙烯酰胺和400ml去离子水，所述分子量调节剂为3-巯基丙酸，所述分子量调节剂的用量为所述活性大单体、甲基丙烯酸、丙烯酰胺和APEG总摩尔数的0.5％，升温至85℃，滴加引发剂的水溶液，所述引发剂为过硫酸钾，所述引发剂的用量为所述活性大单体、甲基丙烯酸、丙烯酰胺和APEG总摩尔数的0.05％，滴加时间为2h，滴加完毕后，保温反应2h，降温至50℃下，加入质量浓度为30％的NaOH溶液，调节pH＝7.0，即得超早强聚羧酸减水剂。
实施例7
一种管桩的制备方法，包括以下步骤：将混凝土原料混合搅拌形成桩身混凝土，将搅拌好的原料装入模具中，进行预应力张拉，将预应力张拉后的桩身混凝土进行低速、低中速、中速以及高速离心，直至管桩成型，随后进行脱模自然养护，得预应力高强度混凝土管桩；
所述混凝土原料配比如下：所述混凝土原料配比如下：水泥500份，砂子750份，直径为5～25mm的碎石1400份，超早强聚羧酸减水剂14份，水120份；
其中，5～10mm的碎石为400份，10～25mm的碎石为1000份；
所述超早强聚羧酸减水剂由以下方法制备而成：
1)、活性中间体的合成
在封闭的高压釜中加入5mol异丁烯醇，4g氢化钠，500mol环氧乙烷，250mol环氧丙烷，和750mol环氧溴丙烷，搅拌，150℃反应2h，即得反应产物活性中间体。
2)活性大单体的合成
将7mol三甲胺和对苯二酚加入烧瓶中，升温至80℃，缓慢滴加含有5mol步骤(1)合成的活性中间体的三甲胺溶液，所述对苯二酚的用量为所述活性中间体摩尔数的0.08％，滴加完毕后，于80℃条件下，继续保温反应1h，即得活性大单体。
3)超早强聚羧酸减水剂的合成
在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的1000ml四口烧瓶中，加入分子量调节剂、2mol步骤(2)所述活性大单体、4mol丙烯酸、、1mol HPEG、1mol 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和600ml去离子水，所述分子量调节剂为吊白块，所述分子量调节剂的用量为所述活性大单体、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和HPEG总摩尔数的0.1％，升温至95℃，滴加引发剂的水溶液，所述引发剂为过硫酸铵，所述引发剂的用量为所述活性大单体、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和HPEG总摩尔数的5％，滴加时间为3h，滴加完毕后，保温反应4h，降温至45℃下，加入质量浓度为30％的NaOH溶液，调节pH＝8.0，即得超早强聚羧酸减水剂。
实施例8
一种管桩的制备方法，包括以下步骤：将混凝土原料混合搅拌形成桩身混凝土，将搅拌好的原料装入模具中，进行预应力张拉，将预应力张拉后的桩身混凝土进行低速、低中速、中速以及高速离心，直至管桩成型，随后进行脱模自然养护，得预应力高强度混凝土管桩；
所述混凝土原料配比如下：所述混凝土原料配比如下：水泥460份，砂子680份，直径为5～25mm的碎石1320份，超早强聚羧酸减水剂12.42份，水115份；
其中，5～10mm的碎石为396份，10～25mm的碎石为924份；
所述超早强聚羧酸减水剂由以下方法制备而成：
1)、活性中间体的合成
在封闭的高压釜中加入5mol烯丙醇，2g氢化钠，1000mol环氧乙烷，和400mol环氧碘丙烷，搅拌，100℃反应5h，即得反应产物活性中间体。
2)活性大单体的合成
将8mol三丙胺和对苯二酚加入烧瓶中，升温至30℃，缓慢滴加含有5mol步骤(1)合成的活性中间体的三丙胺溶液，所述对苯二酚的用量为所述活性中间体摩尔数的0.07％，滴加完毕后，于30℃条件下，继续保温反应8h，即得活性大单体。
3)超早强聚羧酸减水剂的合成
在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的1000ml四口烧瓶中，加入分子量调节剂、2mol步骤(2)所述活性大单体、6mol丙烯酸、1mol TPEG和500ml去离子水，所述分子量调节剂为巯基乙醇，所述分子量调节剂的用量为所述活性大单体、丙烯酸和TPEG总摩尔数的0.01％，升温至90℃，滴加引发剂的水溶液，所述引发剂为过氧化苯甲酰，所述引发剂的用量为所述活性大单体、丙烯酸和TPEG总摩尔数的1％，滴加时间为1h，滴加完毕后，保温反应12h，降温至50℃下，加入质量浓度为30％的NaOH溶液，调节pH＝7.5，即得超早强聚羧酸减水剂。
实施例9
一种管桩的制备方法，包括以下步骤：将混凝土原料混合搅拌形成桩身混凝土，将搅拌好的原料装入模具中，进行预应力张拉，将预应力张拉后的桩身混凝土进行低速、低中速、中速以及高速离心，直至管桩成型，随后进行脱模自然养护，得预应力高强度混凝土管桩；
所述混凝土原料配比如下：水泥430份，砂子650份，直径为5～25mm的碎石1200份，超早强聚羧酸减水剂10份，水105份；
其中，5～10mm的碎石为300份，10～25mm的碎石为900份；
所述超早强聚羧酸减水剂由以下方法制备而成：
1)、活性中间体的合成
在封闭的高压釜中加入5mol 4-羟丁基乙烯基醚，2g氢化钠，60mol环氧乙烷，200mol环氧丙烷和500mol环氧碘丙烷，搅拌，120℃反应5h，即得反应产物活性中间体。
2)活性大单体的合成
将9mol N，N-二甲基乙胺和对甲醚苯酚加入烧瓶中，升温至20℃，缓慢滴加含有5mol步骤(1)合成的活性中间体的N，N-二甲基乙胺溶液，所述对甲醚苯酚的用量为所述活性中间体摩尔数的0.06％，滴加完毕后，于20℃条件下，继续保温反应8h，即得活性大单体。
3)超早强聚羧酸减水剂的合成
在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的1000ml四口烧瓶中，加入分子量调节剂、3mol步骤(2)所述活性大单体、6mol甲基丙烯酸、1.0mol VPEG、6mol 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和400ml去离子水，所述分子量调节剂为异丙醇，所述分子量调节剂的用量为所述活性大单体、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和VPEG总摩尔数的3.5％，升温至85℃，滴加引发剂的水溶液，所述引发剂为过硫酸钾，所述引发剂的用量为所述活性大单体、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和VPEG总摩尔数的3％，滴加时间为10h，滴加完毕后，保温反应1h，降温至50℃下，加入质量浓度为30％的NaOH溶液，调节pH＝7.0，即得超早强聚羧酸减水剂。
实施例10
一种管桩的制备方法，包括以下步骤：将混凝土原料混合搅拌形成桩身混凝土，将搅拌好的原料装入模具中，进行预应力张拉，将预应力张拉后的桩身混凝土进行低速、低中速、中速以及高速离心，直至管桩成型，随后进行脱模自然养护，得预应力高强度混凝土管桩；
所述混凝土原料配比如下：水泥450份，砂子700份，直径为5～25mm的碎石1300份，超早强聚羧酸减水剂12份，水105份；
其中，5～10mm的碎石为380份，10～25mm的碎石为920份；
所述超早强聚羧酸减水剂由以下方法制备而成：
1)、活性中间体的合成
在封闭的高压釜中加入5mol烯丙醇，2g钠，900mol环氧乙烷，150mol环氧丙烷，和150mol环氧碘丙烷，搅拌，120℃反应5h，即得反应产物活性中间体。
2)活性大单体的合成
将10molN，N-二乙基甲胺和对甲醚苯酚加入烧瓶中，升温至50℃，缓慢滴加含有5mol步骤(1)合成的活性中间体的N，N-二乙基甲胺溶液，所述对甲醚苯酚的用量为所述活性中间体摩尔数的0.05％，滴加完毕后，于50℃条件下，继续保温反应6h，即得活性大单体。
3)超早强聚羧酸减水剂的合成
在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的1000ml四口烧瓶中，加入分子量调节剂、3mol步骤(2)所述活性大单体、3mol丙烯酸、1mol HPEG、3mol丙烯酰胺和600ml去离子水，所述分子量调节剂为巯基乙酸，所述分子量调节剂的用量为所述活性大单体、丙烯酸、丙烯酰胺和HPEG总摩尔数的1.2％，升温至95℃，滴加引发剂的水溶液，所述引发剂为过硫酸铵，所述引发剂的用量为所述活性大单体、丙烯酸、丙烯酰胺和HPEG总摩尔数的0.1％，滴加时间为3h，滴加完毕后，保温反应4h，降温至45℃下，加入质量浓度为30％的NaOH溶液，调节pH＝8.0，即得超早强聚羧酸减水剂。
实施例11
一种管桩的制备方法，包括以下步骤：将混凝土原料混合搅拌形成桩身混凝土，将搅拌好的原料装入模具中，进行预应力张拉，将预应力张拉后的桩身混凝土进行低速、低中速、中速以及高速离心，直至管桩成型，随后进行脱模自然养护，得预应力高强度混凝土管桩；
所述混凝土原料配比如下：所述混凝土原料配比如下：水泥500份，砂子750份，直径为5～25mm的碎石1350份，超早强聚羧酸减水剂14份，水120份；
其中，5～10mm的碎石为400份，10～25mm的碎石为950份；
所述超早强聚羧酸减水剂由以下方法制备而成：
1)、活性中间体的合成
在封闭的高压釜中加入5mol异戊烯醇，1g氢化钠，50mol环氧乙烷，和5mol环氧氯丙烷，搅拌，80℃反应10h，即得反应产物活性中间体。
2)活性大单体的合成
将9mol三乙胺和对苯二酚加入烧瓶中，升温至60℃，缓慢滴加含有5mol步骤(1)合成的活性中间体的三乙胺溶液，所述对苯二酚的用量为所述活性中间体摩尔数的0.04％，滴加完毕后，于60℃条件下，继续保温反应5h，即得活性大单体。
3)超早强聚羧酸减水剂的合成
在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的1000ml四口烧瓶中，加入分子量调节剂、3mol步骤(2)所述活性大单体、5mol甲基丙烯酸、1.0mol APEG、5mol烯丙基磺酸钠和400ml去离子水，所述分子量调节剂为3-巯基丙酸，所述分子量调节剂的用量为所述活性大单体、甲基丙烯酸、烯丙基磺酸钠和APEG总摩尔数的0.005％，升温至85℃，滴加引发剂的水溶液，所述引发剂为双氧水，所述引发剂的用量为所述活性大单体、甲基丙烯酸、烯丙基磺酸钠和APEG总摩尔数的0.5％，滴加时间为2h，滴加完毕后，保温反应2h，降温至50℃下，加入质量浓度为30％的NaOH溶液，调节pH＝7.0，即得超早强聚羧酸减水剂。
实施例12
一种管桩的制备方法，包括以下步骤：将混凝土原料混合搅拌形成桩身混凝土，将搅拌好的原料装入模具中，进行预应力张拉，将预应力张拉后的桩身混凝土进行低速、低中速、中速以及高速离心，直至管桩成型，随后进行脱模自然养护，得预应力高强度混凝土管桩；
所述混凝土原料配比如下：所述混凝土原料配比如下：水泥460份，砂子680份，直径为5～25mm的碎石1320份，超早强聚羧酸减水剂12.42份，水115份；
其中，5～10mm的碎石为396份，10～25mm的碎石为924份；
其中所述超早强聚羧酸减水剂由以下方法制备而成：
1)、活性中间体的合成
在封闭的高压釜中加入5mol异丁烯醇，4g氢化钠，500mol环氧乙烷，250mol环氧丙烷，和750mol环氧溴丙烷，搅拌，150℃反应2h，即得反应产物活性中间体。
2)活性大单体的合成
将8mol三甲胺和对苯二酚加入烧瓶中，升温至70℃，缓慢滴加含有5mol步骤(1)合成的活性中间体的三甲胺溶液，所述对苯二酚的用量为所述活性中间体摩尔数的0.03％，滴加完毕后，于70℃条件下，继续保温反应5h，即得活性大单体。
3)超早强聚羧酸减水剂的合成
在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的1000ml四口烧瓶中，加入分子量调节剂、1mol步骤(2)所述活性大单体、4mol丙烯酸、1mol HPEG、3mol烯丙基磺酸钠和600ml去离子水，所述分子量调节剂为巯基乙酸，所述分子量调节剂的用量为所述活性大单体、丙烯酸、烯丙基磺酸钠和HPEG总摩尔数的5％，升温至95℃，滴加引发剂的水溶液，所述引发剂为过硫酸铵，所述引发剂的用量为所述活性大单体、丙烯酸、烯丙基磺酸钠和HPEG总摩尔数的5％，滴加时间为3h，滴加完毕后，保温反应4h，降温至45℃下，加入质量浓度为30％的NaOH溶液，调节pH＝8.0，即得超早强聚羧酸减水剂。
实施例13
一种管桩的制备方法，包括以下步骤：将混凝土原料混合搅拌形成桩身混凝土，将搅拌好的原料装入模具中，进行预应力张拉，将预应力张拉后的桩身混凝土进行低速、低中速、中速以及高速离心，直至管桩成型，随后进行脱模自然养护，得预应力高强度混凝土管桩；
所述混凝土原料配比如下：所述混凝土原料配比如下：水泥460份，砂子680份，直径为5～25mm的碎石1320份，超早强聚羧酸减水剂12.42份，水115份；
其中，5～10mm的碎石为396份，10～25mm的碎石为924份；
所述超早强聚羧酸减水剂由以下方法制备而成：
1)、活性中间体的合成
在封闭的高压釜中加入5mol烯丙醇，2g氢化钠，1000mol环氧乙烷，和400mol环氧碘丙烷，搅拌，100℃反应6h，即得反应产物活性中间体。
2)活性大单体的合成
将7mol三丙胺和对苯二酚加入烧瓶中，升温至80℃，缓慢滴加含有5mol步骤(1)合成的活性中间体的三丙胺溶液，所述对苯二酚的用量为所述活性中间体摩尔数的0.02％，滴加完毕后，于80℃条件下，继续保温反应2h，即得活性大单体。
3)超早强聚羧酸减水剂的合成
在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的1000ml四口烧瓶中，加入分子量调节剂、1.0mol步骤(2)所述活性大单体、3mol丙烯酸、1mol VPEG和600ml去离子水，所述分子量调节剂为巯基乙酸，所述分子量调节剂的用量为所述活性大单体、丙烯酸和HPEG总摩尔数的0.05％，升温至95℃，滴加引发剂的水溶液，所述引发剂为过硫酸铵，所述引发剂的用量为所述活性大单体、丙烯酸和HPEG总摩尔数的0.5％，滴加时间为3h，滴加完毕后，保温反应4h，降温至45℃下，加入质量浓度为30％的NaOH溶液，调节pH＝8.0，即得超早强聚羧酸减水剂。
实施例14
一种管桩的制备方法，包括以下步骤：将混凝土原料混合搅拌形成桩身混凝土，将搅拌好的原料装入模具中，进行预应力张拉，将预应力张拉后的桩身混凝土进行低速、低中速、中速以及高速离心，直至管桩成型，随后进行脱模自然养护，得预应力高强度混凝土管桩；
所述混凝土原料配比如下：所述混凝土原料配比如下：水泥460份，砂子680份，直径为5～25mm的碎石1320份，超早强聚羧酸减水剂12.42份，水115份；
其中，5～10mm的碎石为396份，10～25mm的碎石为924份；
所述超早强聚羧酸减水剂由以下方法制备而成：
1)、活性中间体的合成
在封闭的高压釜中加入5mol 4-羟丁基乙烯基醚，2g氢化钠，60mol环氧乙烷，200mol环氧丙烷和500mol环氧碘丙烷，搅拌，120℃反应5h，即得反应产物活性中间体。
2)活性大单体的合成
将6mol N，N-二甲基乙胺和对甲醚苯酚加入烧瓶中，升温至80℃，缓慢滴加含有5mol步骤(1)合成的活性中间体的N，N-二甲基乙胺溶液，所述对甲醚苯酚的用量为所述活性中间体摩尔数的0.04％，滴加完毕后，于80℃条件下，继续保温反应2h，即得活性大单体。
3)超早强聚羧酸减水剂的合成
在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的1000ml四口烧瓶中，加入分子量调节剂、2mol步骤(2)所述活性大单体、2mol丙烯酸、1mol TPEG、2mol烯丙基磺酸钠和500ml去离子水，所述分子量调节剂为巯基乙醇，所述分子量调节剂的用量为所述活性大单体、丙烯酸、烯丙基磺酸钠和TPEG总摩尔数的1％，升温至90℃，滴加引发剂的水溶液，所述引发剂为过氧化苯甲酰，所述引发剂的用量为所述活性大单体、丙烯酸、烯丙基磺酸钠和TPEG总摩尔数的0.1％，滴加时间为2.5h，滴加完毕后，保温反应3h，降温至50℃下，加入质量浓度为30％的NaOH溶液，调节pH＝7.5，即得超早强聚羧酸减水剂。
实施例15
一种管桩的制备方法，包括以下步骤：将混凝土原料混合搅拌形成桩身混凝土，将搅拌好的原料装入模具中，进行预应力张拉，将预应力张拉后的桩身混凝土进行低速、低中速、中速以及高速离心，直至管桩成型，随后进行脱模自然养护，得预应力高强度混凝土管桩；
所述混凝土原料配比如下：所述混凝土原料配比如下：水泥460份，砂子680份，直径为5～25mm的碎石1320份，超早强聚羧酸减水剂12.42份，水115份；
其中，5～10mm的碎石为396份，10～25mm的碎石为924份；
所述超早强聚羧酸减水剂由以下方法制备而成：
1)、活性中间体的合成
在封闭的高压釜中加入5mol烯丙醇，2g氢化钠，900mol环氧乙烷，150mol环氧丙烷，和250mol环氧碘丙烷，搅拌，90℃反应8h，即得反应产物活性中间体。
2)活性大单体的合成
将5molN，N-二乙基甲胺和对甲醚苯酚加入烧瓶中，升温至80℃，缓慢滴加含有5mol步骤(1)合成的活性中间体的N，N-二乙基甲胺溶液，所述对甲醚苯酚的用量为所述活性中间体摩尔数的0.08％，滴加完毕后，于80℃条件下，继续保温反应3h，即得活性大单体。
3)超早强聚羧酸减水剂的合成
在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的1000ml四口烧瓶中，加入分子量调节剂、1mol步骤(2)所述活性大单体、1mol丙烯酸、1mol HPEG、1mol烯丙基磺酸钠和600ml去离子水，所述分子量调节剂为巯基乙酸，所述分子量调节剂的用量为所述活性大单体、丙烯酸、烯丙基磺酸钠和HPEG总摩尔数的0.1％，升温至95℃，滴加引发剂的水溶液，所述引发剂为过硫酸铵，所述引发剂的用量为所述活性大单体、丙烯酸、烯丙基磺酸钠和HPEG总摩尔数的2％，滴加时间为3h，滴加完毕后，保温反应4h，降温至45℃下，加入质量浓度为30％的NaOH溶液，调节pH＝8.0，即得超早强聚羧酸减水剂。
实施例16
对实施例1～15中制得的预应力高强度混凝土管桩的不同期龄的强度进行测试，测试结果见下表。
表1混凝土不同龄期强度发展情况
实施例17
超早强聚羧酸减水剂与萘系减水剂的对比试验
1.1原材料的选用
(1)水泥：选用PⅡ52.5R硅酸盐水泥，比表面积320m2/kg。
表2水泥的化学成分(％)
| SiO2 | Al2O3 | MgO | CaO | Fe2O3 | 烧失量 |
| 23.82 | 3.37 | 4.85 | 61.20 | 4.32 | 2.44 |
(2)外加剂：选用实施例1～15中的超早强聚羧酸减水剂。
表3外加剂匀质性指标
| 项目 | 指标 | 项目 | 指标 |
| 外观 | 橘黄色液体 | 密度(g/cm3) | 1.017(25℃) |
| PH值 | 4.63 | 氯离子含量(％) | 0.01 |
| 总碱量(％) | 0.18 | 硫酸钠含量(％) | 0.17 |
| 固体含量(％) | 7.55 |
(3)砂：河沙，细度模数2.6。
(4)碎石：花岗岩5～25mm，压碎值指标8％。
1.2试验内容及分析
在自然养护条件下，混凝土在7-10小时内可以拆模，混凝土强度达到45MPa以上，当混凝土龄期满3-5天后，强度可以达到设计强度(80MPa)100％以上，满足PHC桩国标要求。
1.2.1超早强聚羧酸减水剂与萘系减水剂的对比试验
1.2.1.1表4混凝土配合比设计
| 原材料 | 水泥 | 砂 | 石 | 外加剂 | 水 |
| 用量(kg/m3) | 440 | 710 | 1320 | 10.12 | 110 |
按照以上配比将原料混合搅拌，将搅拌好的原料装入模具中，进行预应力张拉，将预应力张拉后的桩身混凝土进行低速、低中速、中速以及高速离心，直至管桩成型，随后进行脱模自然养护，得预应力高强度混凝土管桩；分别对外加剂为超早强聚羧酸减水剂和萘系减水剂时，在自然养护的条件下，不同龄期时的PHC管桩的强度进行测试，测试结果见下表。
1.2.1.2表5混凝土强度对比(单位：MPa)掺量一样，折固含量同为0.18％
从表5可以看出，使用超早强聚羧酸，混凝土可以实现早强，自然养护10小时强度达到50MPa以上，可以安全拆模，当混凝土龄期到3-5天，强度达到设计强度(80MPa)100％以上，满足PHC管桩国标要求，可以安全出厂。出厂后，混凝土强度还在继续增长，到28天龄期，混凝土强度甚至可以接近C100。而使用萘系减水剂则强度形成缓慢。
1.3双免桩养护过程
不再需要任何燃料，全靠大自然的温湿条件，24小时内带模自然养护，拆模后在沙池和高压釜中定时淋水，以保证水泥水化前期过程的有效完成。3天后进入室外堆场，满7天后可以出厂。
1.4管桩性能比较
使用聚羧酸外加剂生产PHC管桩，加水量明显减少(在减水剂掺量不变的情况下，单方混凝土用水量可以减少15kg以上)，在不改变混凝土塌落度及和易性的前提下，水灰比可以控制在0.25以下，管桩离心后倒出的余浆少，内壁光滑且砂浆层较薄，不易软浆。经过对龄期达到7天的管桩进行抽芯实验，可以发现离心分层不明显，粗细骨料分布均匀，混凝土密实少见气孔，如图1和图2所示。
实施例18
超早强聚羧酸减水剂与常规早强型减水剂的对比试验
2.1混凝土配合比设计
表6混凝土配合比设计
| 水泥 | 硅灰 | 砂子 | 碎石 | 减水剂@ | 水 | 单方重量 | |
| 用量(kg) | 435 | ---- | 690 | 1330 | 10.44 | 110 | 2565kg/m3 |
注:水泥华润PⅡ42.5R；减水剂：实施例1～15中的超早强聚羧酸减水剂和常规早强型减水剂
2.2利用双免工艺制备PHC管桩
按照以上混凝土配比将原料混合搅拌，将搅拌好的原料装入模具中，进行预应力张拉，将预应力张拉后的桩身混凝土进行低速、低中速、中速以及高速离心，直至管桩成型，随后进行脱模自然养护，得预应力高强度混凝土管桩；自然养护条件是指：室外自然温度，三天龄期内每日淋水3-5次，3天后强度达标出厂，不需要继续淋水。
2.3混凝土不同龄期强度发展情况
分别对使用超早强聚羧酸减水剂制得的PHC管桩的不同期龄的强度进行测试，同时与日常生产使用的常规早强型羧酸减水剂制得的混凝土管桩不同龄期的强度进行对比，结果见下表。
表8混凝土不同龄期强度(单位：MPa)
| 养护时间 | 1d | 3d | 7d |
| 日常生产(常规早强型) | 45.8 | 70.3 | 82.0 |
| 超早强聚羧酸减水剂 | 66-73 | 80-83 | 84-88 |
结果显示：相对于常规早强型，本发明的超早强聚羧酸减水剂提高了混凝土早期强度。
2.4经济性对比
管桩双免工艺，使用常规早强羧酸减水剂时，最初配方使用52.5水泥，(单方水泥用量440kg，水泥单价370元/吨)；使用超早强聚羧酸减水剂时，使用华润42.5水泥(单方水泥用量435kg，水泥单价320元/吨)，而且效果更佳。
以Ф500-125桩为例，每米桩水泥成本如下：
珠水52.5:0.1472m3/米×0.440吨/m3×370元/吨＝23.96元/米
华润42.5：0.1472m3/米×0.435吨/m3×320元/吨＝20.49元/米
每米管桩可以降低成本3.47元。
3.5使用蒸汽与双免蒸汽成本比较：
以Ф500-125桩为例
使用蒸汽：单方混凝土用水泥(华润)300kg，砂粉135kg，砂粉单价140元/吨。
双免蒸汽：单方混凝土用水泥(华润)435kg，砂粉不用。
材料成本增加：20.49元/米－16.91元/米＝3.58元/米。
蒸汽成本减少：燃料费节省5.0元/米(经验数据，各家厂略有不同)。
总成本还减少了1.42元/米，而且生产简单了，没有了锅炉和高压釜的管理成本。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (9)
1.一种管桩的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将混凝土原料混合搅拌形成桩身混凝土，将搅拌好的桩身混凝土装入模具中，进行预应力张拉，将预应力张拉后的桩身混凝土进行离心，直至管桩成型，随后进行脱模自然养护，即得所述预应力高强度混凝土管桩；所述混凝土原料包含超早强聚羧酸减水剂，所述超早强聚羧酸减水剂为式(1)或式(2)所示的化合物；
所述式(1)所示的化合物的结构式如下：
所述式(2)所示的化合物的结构式如下：
其中a均为的整数，b均为的整数，c均为的整数；l均为的整数；
A为R为H或CH3；
B为
C为
M为 R2、R3和R4分别独自为C1-3烷基；X-均为Cl-、Br-或I-；m均为的整数,n均为的整数,z均为的整数。
2.如权利要求1所述的管桩的制备方法，其特征在于：所述混凝土原料包含：水泥、砂子、碎石、超早强聚羧酸减水剂和水。
3.如权利要求2所述的管桩的制备方法，其特征在于：所述超早强聚羧酸减水剂的折固掺量为水泥重量的0.1％～0.3％。
4.如权利要求1所述的管桩的制备方法，其特征在于：所述混凝土原料配比如下：水泥440～480份，砂子660～700份，直径为5～25mm的碎石1200～1400份，超早强聚羧酸减水剂10～15份，水105～125份。
5.根据权利要求4所述的管桩的制备方法，其特征在于：所述直径为5～25mm的碎石中，5～10mm的碎石为300～400份，10～25mm的碎石为900～1000份。
6.根据权利要求5所述的管桩的制备方法，其特征在于：所述原料的配比如下：水泥460份，砂子680份，直径为5～10mm的碎石396份，直径为10～25mm的碎石924份，超早强聚羧酸减水剂12.42份，水115份。
7.根据权利要求4所述的管桩的制备方法，其特征在于：所述砂子的细度模数为2.4～3.0；所述碎石的压碎值指标小于8％。
8.根据权利要求1所述的管桩的制备方法，其特征在于：所述离心依次经低速、低中速、中速以及高速离心步骤。
9.根据权利要求1～8中任一权利要求所述的管桩的制备方法制得的管桩。
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