CN106003396B - Phc管桩的免蒸养生产工艺及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑技术，涉及一种PHC管桩的免蒸养生产工艺及其应用。本发明提供一种管桩免蒸养的养护方法，包括以下步骤：1）将管桩在脱模前，进行保温养护；2）将经步骤1）中保温养护后的管桩脱模，在脱模后，进行自然养护。本发明进一步提供了上述方法在PHC管桩的生产工艺中的应用及其PHC管桩的免蒸养生产工艺。本发明提供的一种PHC管桩的免蒸养生产工艺及其应用，免除了制桩过程中蒸汽养护的环节，降低管桩制作难度和成本，并节约能源，有利于环保，制备的PHC管桩的性能满足规范的各项要求，具有非常广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于建筑技术，涉及一种PHC管桩的免蒸养生产工艺及其应用。
背景技术
随着我国各项工程建设的高速发展，PHC管桩因具有良好的力学性能和性价比而在工业和民用建筑、港口码头、水利、铁路、桥梁等工程的桩基工程中获得广泛应用。统计资料表明，PHC管桩的需求量逐年增加，2011年国内大型管桩企业产销超过3亿元延米，年产值突破了300亿元，管桩的产值已占全国水泥制品行业产值的50％以上。
传统PHC管桩的生产工艺需采用蒸汽养护和高压蒸养进行二次蒸养工艺。高压蒸养需在蒸汽压力0.95～1.0MPa和温度170～180℃的条件下，蒸压养护3～5小时。为克服传统PHC管桩二次高压蒸养工艺产生的大量的能源消耗以及高压蒸养对PHC管桩混凝土性能的影响，近年来，开发了并采用免压蒸生产工艺进行PHC管桩生产。但是，高压蒸养和免压蒸工艺均需要蒸汽养护，需消耗大量能源，且对管桩性能产生不利影响，因此需要研发免蒸汽养护工艺技术进行PHC管桩生产。但采用免蒸汽养护会导致混凝土早强强度下降，需开发免蒸养PHC管桩生产新工艺，采取养护池保温养护等有效技术措施，充分发挥水泥水化热和养护池的保温作用，提高混凝土早期养护温度，有效提高混凝土早期强度，从而保证混凝土脱模时间和模板周转。因此，开发新的免蒸养PHC管桩生产工艺方法具有十分重要意义。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种PHC管桩的免蒸养生产工艺及其应用，用于克服现有免压蒸生产工艺中存在的技术问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种管桩免蒸养的养护方法，包括以下步骤：
1)将管桩在脱模前，进行保温养护；
2)将经步骤1)中保温养护后的管桩脱模，在脱模后，进行自然养护。
优选地，所述管桩为PHC管桩。
优选地，步骤1)中，所述保温养护在密闭养护池中进行。
优选地，步骤1)中，所述保温养护的温度，根据保温养护时间与环境温度之间的对应关系，按公式(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)进行计算：
所述公式(Ⅰ)为：y1＝9.73+0.99x；
所述公式(Ⅱ)为：y2＝12.92+0.92x；
所述公式(Ⅲ)为：y3＝14.82+0.89x；
式中：x为平均环境温度；y1为12小时养护池内平均温度；y2为24小时养护池内平均温度；y3为48小时养护池内平均温度。
更优选地，所述保温养护时间与环境温度之间的对应关系如表1所示，为：
当平均环境温度(x)为3℃≤x≤15℃时，保温养护时间为48小时；
当平均环境温度(x)为15℃＜x≤25℃时，保温养护时间为24小时；
当平均环境温度(x)为25℃＜x≤40℃时，保温养护时间为12小时。
表1不同环境温度下的保温养护时间
| 平均环境温度(℃) | 保温养护时间(小时) |
| 3～15 | 48 |
| 15～25 | 24 |
| 25～40 | 12 |
优选地，步骤1)中，所述保温养护中的养护时间为12-48h。
所述保温养护通过试验确定养护池内温度与环境温度的关系，可根据环境温度变化，确定合适的养护池养护时间与温度。所述保温养护在养护池密闭空间保温和管桩混凝土水泥水化放热作用下，将使养护池内温度持续增加，提高混凝土脱模强度。
优选地，步骤1)中，所述保温养护不包括有蒸汽养护。
优选地，步骤2)中，所述自然养护的温度为环境温度。
优选地，步骤2)中，所述自然养护的时间为1-20天。
表2不同环境温度的自然养护时间
| 平均环境温度(℃) | 自然养护时间(天) |
| 3～5 | 10-20 |
| 5～10 | 6-12 |
| 10～15 | 3-6 |
| 15～25 | 3-5 |
| 25～40 | 1-2 |
优选地，步骤2)中，所述自然养护时间与环境温度之间的对应关系如表2所示，为：
当平均环境温度(x)为3℃≤x≤5℃时，自然养护时间为10～20天；
当平均环境温度(x)为5℃＜x≤10℃时，自然养护时间为6～12天；
当平均环境温度(x)为10℃＜x≤15℃时，自然养护时间为3～6天；
当平均环境温度(x)为15℃＜x≤25℃时，自然养护时间为3～5天；
当平均环境温度(x)为25℃＜x≤40℃时，自然养护时间为1～2天。
所述自然养护根据环境温度变化，养护时间有所不同，气温较低时，自然养护时间相对增加。
优选地，步骤2)中，所述自然养护不包括有蒸汽养护。
优选地，步骤1)或2)中，所述脱模为管桩生产工艺中常规的脱模施加预应力工艺。所述脱模是将混凝土管桩从模具中脱离出来。
本发明第二方面提供上述养护方法在PHC管桩的生产工艺中的应用。
本发明第三方面提供一种PHC管桩的免蒸养生产工艺，依次经混凝土配料、混凝土搅拌、钢筋笼制作、混凝土布料、预应力张拉、离心成型、脱模养护过程，从而制备获得所需PHC管桩，其中，所述脱模养护过程，包括以下步骤：
A)将PHC管桩在脱模前，进行保温养护；
B)将经步骤A)中保温养护后的PHC管桩脱模，在脱模后，进行自然养护。
优选地，所述混凝土为常规使用的混凝土，可从市场上购买获得。
优选地，所述PHC管桩的免蒸养生产工艺中，所述混凝土配料、混凝土搅拌、钢筋笼制作、混凝土布料、预应力张拉、离心成型，均为PHC管桩生产工艺中的常规工艺。具体见图1。
优选地，所述混凝土配料是将混凝土各组分材料，按配合比用电子秤称量，通过不同途径输送到搅拌机后，进行搅拌。
更优选地，所述配合比，按每立方米加入的千克数(kg/m3)计，包括以下组分：
水泥 400～500；
掺合料 60～110；
细骨料 700～800；
粗骨料 1100～1200；
拌合水 120～140；
外加剂 3～11。
进一步优选地，所述水泥为Ⅱ型硅酸盐水泥。所述水泥的强度等级为52.5。
进一步优选地，所述掺合料，按每立方米加入的千克数(kg/m3)计，包括以下组分：
矿渣粉40～60；
粉煤灰微珠 20～50。
最优选地，所述矿渣粉为粒化高炉矿渣粉。所述矿渣粉的强度等级为S115。
最优选地，所述粉煤灰微珠的需水量比为70～90wt％，7天活性指数为80-90％。
进一步优选地，所述细骨料为砂。所述砂的性能指标为：细度模数为2.3～3.0的中砂，含泥量为0.2～1.5wt％，泥块含量0.1～0.5wt％。
进一步优选地，所述粗骨料为碎石。所述碎石的性能指标为：5～25mm连续级配的碎石(由5～10mm和16～25两级配配制而成，5～10mm与16～25mm的质量比为2～4：6～8)，含泥量为0.2～1wt％，泥块含量为0.05-0.2wt％。
进一步优选地，所述拌合水为自来水。
进一步优选地，所述外加剂，按每立方米加入的千克数(kg/m3)计，包括以下组分：
减水剂 3～7；
早强剂 0～4。
最优选地，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
最优选地，所述早强剂选自硫酸锂或三乙醇胺中的一种或两种。
优选地，所述混凝土搅拌是将混凝土各组分采用强制式混凝土搅拌机进行搅拌。
优选地，所述钢筋笼制作是指分别制作钢筋笼和桩头后，进行组装成PHC管桩状的带桩头钢筋笼，放入模具。
优选地，所述混凝土布料是将混凝土浇注入模具中PHC管桩状的带桩头钢筋笼。
优选地，所述预应力张拉是在构件中提前对预应力钢筋施加拉力，使得施加预应力作用于钢模上，进而脱模后对PHC管桩混凝土施加应力，提高构件的抗弯能力、刚度和抗裂性，增加构件的耐久性。
优选地，所述离心成型是采用离心机将预应力张拉后的PHC管桩混凝土进行离心成型。
优选地，步骤A)中，所述保温养护在密闭养护池中进行。
优选地，步骤A)中，所述保温养护的温度，根据保温养护时间与环境温度之间的对应关系，按公式(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)进行计算：
所述公式(Ⅰ)为：y1＝9.73+0.99x；
所述公式(Ⅱ)为：y2＝12.92+0.92x；
所述公式(Ⅲ)为：y3＝14.82+0.89x；
式中：x为平均环境温度；y1为12小时养护池内平均温度；y2为24小时养护池内平均温度；y3为48小时养护池内平均温度。
更优选地，所述保温养护时间与环境温度之间的对应关系为：
当平均环境温度(x)为3℃≤x≤15℃时，保温养护时间为48小时；
当平均环境温度(x)为15℃＜x≤25℃时，保温养护时间为24小时；
当平均环境温度(x)为25℃＜x≤40℃时，保温养护时间为12小时。
优选地，步骤A)中，所述保温养护中的养护时间为12-48h。
所述保温养护通过试验确定养护池内温度与环境温度的关系，可根据环境温度变化，确定合适的养护池养护时间与温度。所述保温养护在养护池密闭空间保温和管桩混凝土水泥水化放热作用下，将使养护池内温度持续增加，提高混凝土脱模强度。
优选地，步骤A)中，所述保温养护不包括有蒸汽养护。
优选地，步骤B)中，所述自然养护的温度为环境温度。
优选地，步骤B)中，所述自然养护的时间为1-20天。
优选地，步骤B)中，所述自然养护时间与环境温度之间的对应关系为：
当平均环境温度(x)为3℃≤x≤5℃时，自然养护时间为10～20天；
当平均环境温度(x)为5℃＜x≤10℃时，自然养护时间为6～12天；
当平均环境温度(x)为10℃＜x≤15℃时，自然养护时间为3～6天；
当平均环境温度(x)为15℃＜x≤25℃时，自然养护时间为3～5天；
当平均环境温度(x)为25℃＜x≤40℃时，自然养护时间为1～2天。
所述自然养护根据环境温度变化，养护时间有所不同，气温较低时，自然养护时间相对增加。
优选地，步骤B)中，所述自然养护不包括有蒸汽养护。
如上所述，本发明的一种PHC管桩的免蒸养生产工艺及其应用，***地解决PHC管桩免蒸养生产工艺的相关技术问题，具有以下有益效果：
(1)本发明通过对PHC管桩混凝土配合比和养护制度的研究，在保证PHC管桩物理力学性能、耐久性以及生产时间的前提下，不采用蒸汽养护生产PHC管桩，从而节约大量能耗，彻底改变PHC管桩高能耗历史，实现PHC管桩工艺新突破。
(2)本发明开发研制生产的免蒸养PHC管桩的性能满足规范的各项要求，免蒸养PHC管桩混凝土的抗氯盐侵蚀性能、抗冻性等耐久性较高，有效保证了PHC管桩的产品质量，特别适用于海洋工程和北方等耐久性要求较高的环境。
(3)本发明生产的PHC管桩混凝土脆性有所改善，保证使用性能和可打性。
(4)本发明生产的免蒸养PHC管桩免除了制桩过程中蒸汽养护的环节，降低管桩制作难度和成本，并节约能源，从而有利于环保，其具有非常广泛的应用前景。
附图说明
图1显示为本发明的PHC管桩的免蒸养生产工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明，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保护范围。
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置；所有压力值和范围都是指相对压力。
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以***其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以***其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1所示，本发明提供了一种PHC管桩的免蒸养生产工艺，依次经混凝土配料、混凝土搅拌、钢筋笼制作、混凝土布料、预应力张拉、离心成型、脱模养护过程，从而制备获得所需PHC管桩，其中，所述脱模养护过程，包括以下步骤：
(1)将PHC管桩在脱模前，进行保温养护；
(2)将经步骤A)中保温养护后的PHC管桩，在脱模后，进行自然养护。
其中，PHC管桩的免蒸养生产工艺中，混凝土配料、混凝土搅拌、钢筋笼制作、混凝土布料张拉、离心成型，均为PHC管桩生产工艺中的常规工艺。脱模养护过程中的脱模为管桩生产工艺中常规的脱模施加预应力工艺。
保温养护在密闭养护池中进行。保温养护中的养护时间为12-48h。
保温养护的温度，根据保温养护时间与环境温度之间的对应关系，按公式(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)进行计算：
公式(Ⅰ)为：y1＝9.73+0.99x；
公式(Ⅱ)为：y2＝12.92+0.92x；
公式(Ⅲ)为：y3＝14.82+0.89x；
式中：x为平均环境温度；y1为12小时养护池内平均温度；y2为24小时养护池内平均温度；y3为48小时养护池内平均温度。
所述保温养护时间与环境温度之间的对应关系为：
当平均环境温度(x)为3℃≤x≤15℃时，保温养护时间为48小时；
当平均环境温度(x)为15℃＜x≤25℃时，保温养护时间为24小时；
当平均环境温度(x)为25℃＜x≤35℃时，保温养护时间为12小时。
自然养护的温度为环境温度。自然养护的时间为1-20天。
自然养护时间与环境温度之间的对应关系为：
当平均环境温度(x)为3℃≤x≤5℃时，自然养护时间为10～20天；
当平均环境温度(x)为5℃＜x≤10℃时，自然养护时间为6～12天；
当平均环境温度(x)为10℃＜x≤15℃时，自然养护时间为3～6天；
当平均环境温度(x)为15℃＜x≤25℃时，自然养护时间为3～5天；
当平均环境温度(x)为25℃＜x≤40℃时，自然养护时间为1～2天。
保温养护和自然养护不包括有蒸汽养护。
实施例1
1、原材料
水泥：强度等级为52.5Ⅱ型硅酸盐水泥。
矿渣粉：强度等级为S115的粒化高炉矿渣粉。
粉煤灰微珠：需水量比为80wt％，7天活性指数为85％。
砂：细度模数为2.7的中砂，含泥量为0.5wt％，泥块含量0.2wt％。
碎石：5-25mm连续级配的碎石(由5-10mm和16-25两级配配制而成，5-10mm与16-25mm的质量比为3：7)，含泥量为0.5wt％，泥块含量为0.1wt％。
减水剂：上海华登HP400早强型聚羧酸高效减水剂。
拌合水：采用城市自来水。
早强剂一：硫酸锂。
早强剂二：三乙醇胺。
2、混凝土配合比(见表3)
表3免蒸养混凝土配合比(kg/m3)
| 编号 | 水泥 | 矿粉 | 微珠 | 砂 | 碎石 | 水 | 减水剂 | 三乙醇胺 | 硫酸锂 |
| 配合比一 | 441 | 47 | 31 | 711 | 1160 | 130 | 4.15 | - | - |
| 配合比二 | 441 | 47 | 31 | 711 | 1160 | 130 | 5.19 | 0.21 | 3.1 |
3、PHC管桩制作与养护
根据本发明提供了一种PHC管桩的免蒸养生产工艺，如图1所示，依次经混凝土配料、混凝土搅拌、钢筋笼制作、混凝土布料、预应力张拉、离心成型、脱模养护过程，从而制备获得所需PHC管桩样品。其中，脱模养护过程在脱模前，进行保温养护，在脱模后，进行自然养护，养护条件参见表1-2。
4、测试结果
制备获得的PHC管桩样品1-7的相关生产条件(如混凝土配合比、保温养护时间、温度以及自然养护时间)见表4，制备获得的PHC管桩样品1-7的性能参数指标(如脱模强度、出厂强度)也见表4。
表4
从表4可以看出，通过采用养护池保温养护，设置养护池内温度，有效提高混凝土早期强度，在12～48小时的养护池保温作用下，PHC管桩混凝土脱模强度均大于45MPa质量控制要求。此外，针对不同环境温度，采用不同自然养护时间，混凝土强度不断增加，混凝土强度均达到80MPa出厂强度要求。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.一种管桩免蒸养的养护方法，包括以下步骤：
1)将管桩在脱模前，进行保温养护；
2)将经步骤1)中保温养护后的管桩脱模，在脱模后，进行自然养护；
步骤1)中，所述保温养护在密闭养护池中进行；
步骤1)中，所述保温养护的温度，根据保温养护时间与环境温度之间的对应关系，按公式(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)进行计算：
所述公式(Ⅰ)为：y1＝9.73+0.99x；
所述公式(Ⅱ)为：y2＝12.92+0.92x；
所述公式(Ⅲ)为：y3＝14.82+0.89x；
式中：x为平均环境温度；y1为12小时养护池内平均温度；y2为24小时养护池内平均温度；y3为48小时养护池内平均温度。
2.根据权利要求1所述的管桩免蒸养的养护方法，其特征在于，所述保温养护时间与环境温度之间的对应关系为：
当平均环境温度x为3℃≤x≤15℃时，保温养护时间为48小时；
当平均环境温度x为15℃＜x≤25℃时，保温养护时间为24小时；
当平均环境温度x为25℃＜x≤40℃时，保温养护时间为12小时。
3.根据权利要求1所述的管桩免蒸养的养护方法，其特征在于，步骤1)中，所述保温养护中的养护时间为12-48h。
4.根据权利要求1所述的管桩免蒸养的养护方法，其特征在于，步骤2)中，所述自然养护的时间为1-20天。
5.根据权利要求1所述的管桩免蒸养的养护方法，其特征在于，步骤2)中，所述自然养护时间与环境温度之间的对应关系为：
当平均环境温度(x)为3℃≤x≤5℃时，自然养护时间为10～20天；
当平均环境温度(x)为5℃＜x≤10℃时，自然养护时间为6～12天；
当平均环境温度(x)为10℃＜x≤15℃时，自然养护时间为3～6天；
当平均环境温度(x)为15℃＜x≤25℃时，自然养护时间为3～5天；
当平均环境温度(x)为25℃＜x≤40℃时，自然养护时间为1～2天。
6.根据权利要求1-5任一所述的管桩免蒸养的养护方法在PHC管桩的生产工艺中的应用。
7.一种PHC管桩的免蒸养生产工艺，依次经混凝土配料、混凝土搅拌、钢筋笼制作、混凝土布料、预应力张拉、离心成型、脱模养护过程，从而制备获得所需PHC管桩，其中，所述脱模养护过程，包括以下步骤：
A)将PHC管桩在脱模前，进行保温养护；
B)将经步骤A)中保温养护后的PHC管桩脱模，在脱模后，进行自然养护；
步骤A)中，所述保温养护在密闭养护池中进行；
步骤A)中，所述保温养护的温度，根据保温养护时间与环境温度之间的对应关系，按公式(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)进行计算：
所述公式(Ⅰ)为：y1＝9.73+0.99x；
所述公式(Ⅱ)为：y2＝12.92+0.92x；
所述公式(Ⅲ)为：y3＝14.82+0.89x；
式中：x为平均环境温度；y1为12小时养护池内平均温度；y2为24小时养护池内平均温度；y3为48小时养护池内平均温度。
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