CN111574185A - 一种抗酸性腐蚀混凝土管桩及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种抗酸性腐蚀混凝土管桩及其制备方法，包括如下重量份数的组分：水泥280～380份、石英超细粉130～160份、花岗岩碎石980～1230份、石英砂子520～780份、水110～160份、减水剂10～22份、钾水玻璃28～48份、三聚磷酸铝3～9.6份；所述石英超细粉的SiO2含量≥90％，比表面积≥500m2/kg。本发明配方组分混凝土提高了管桩耐腐蚀性，避免酸性介质对桩身混凝土的侵蚀，还能保护管桩内部钢筋不易锈蚀，提高管桩结构强度和使用寿命。

Description

一种抗酸性腐蚀混凝土管桩及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及建材领域，特别涉及一种抗酸性腐蚀混凝土管桩及其制备方法。
【背景技术】
混凝土管桩是应用较为广泛的混凝土基础构件之一；在管桩的实际使用过程中，若所处的环境有各种酸性介质中时，酸性介质易与混凝土中的氢氧化钙反应，其反应产物可能溶于水中而流失，或发生体积膨胀造成结构物的局部被胀裂，破坏了混凝土的结构。一旦腐蚀过度，将会严重影响着管桩的结构强度和使用寿命，甚至会造成建筑物、桥梁等坍塌，造成严重的事故，对人们的生命财产构成极大的威胁。业内对管桩耐氯离子和硫酸根腐蚀研究较多，但耐酸腐蚀研究较少；如何提高混凝土管桩的耐酸性腐蚀，是管桩行业可持续发展所需研究的。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题，在于提供一种抗酸性腐蚀混凝土管桩及其制备方法，其提高了管桩耐腐蚀性，避免酸性介质对桩身混凝土的侵蚀，还能保护管桩内部钢筋不易锈蚀，提高管桩结构强度和使用寿命。
本发明是这样实现的：
一种抗酸性腐蚀混凝土管桩，包括如下重量份数的组分：水泥280～380份、石英超细粉130～160份、花岗岩碎石980～1230份、石英砂子520～780份、水110～160份、减水剂10～22份、钾水玻璃28～48份、三聚磷酸铝3～9.6份。
进一步地，所述水泥选用P·Ⅱ42.5R水泥。
进一步地，所述石英超细粉的SiO2含量≥90％，比表面积≥500m2/kg。
进一步地，所述碎石选用花岗岩材质碎石，其为5～20mm连续级配、压碎值≤8％、含泥量≤0.2％。
进一步地，所述砂子选用石英质砂子，其中SiO2含量≥90％、细度模数2.5～3.3、含泥量≤0.5％。
进一步地，所述减水剂选用高效减水剂。
进一步地，所述钾水玻璃选用模数2.7～2.9钾水玻璃。
进一步地，所述一种抗酸性腐蚀混凝土管桩的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、混凝土的制备：将石英砂子、水泥、石英超细粉、30％的水、花岗岩碎石、余水和减水剂依次投入强制式搅拌机，搅拌均匀；然后投入钾水玻璃搅拌均匀，最后投入三聚磷酸铝搅拌均匀制成30-50mm的低坍落度的新拌混凝土；
步骤2、将制作好的钢筋骨架放置于离心钢模内，并与预应力钢筋锚固板、张拉板、张拉杆连接；
步骤3、将制备的新拌混凝土沿离心钢模均匀填满其下半模，在两端多布混凝土；
步骤4、将上半模吊至下半模上方，用螺栓将上下两半模固定，确保模具在高速离心转动过程中不松动、混凝土不跑浆；
步骤5、使用千斤顶式的张拉机对合模后的钢筋骨架进行整体张拉，张拉至钢筋强度的70～75％后，用大螺母将张拉杆固定在离心钢模上；
步骤6、将张拉锚固后的离心钢模吊至离心机上，依次按低速、中速、中高速、高速的旋转速度逐级加速，离心时间10-20min；
步骤7、离心完成后，抬高张拉端，倾倒离心过程中产生的废浆水；
步骤8、将完成离心的带模混凝土管桩吊至常压蒸汽养护池内，静停60-90min，过程中缓慢升温至80℃；
步骤9、脱模；
步骤10、将脱模后的混凝土管桩放入高压釜进行高压蒸汽养护，蒸汽温度为175-180℃，蒸汽压力为1.0-1.1MPa，养护时间8-9h。
本发明具有如下优点：
1、本发明采用的花岗岩碎石、石英砂子等粗细骨料和石英超细粉除本身具有耐酸性能外，由于SiO2含量高，在高压蒸汽养护时可与水泥水化过程中的水化产物Ca(OH)2发生“火山灰反应”，也称“二次反应”，反应生成更多的C-S-H,大大减少了Ca(OH)2数量。由于反应的时间滞后于水泥的水化反应，生成物填充于原水泥水化空间的空隙之中，以及水泥石和集料的界面空间之中，起到增密的作用，使混凝土强度﹑密实度得到提高。硅质骨料和掺合料与Ca(OH)2的“二次反应”，减少了易与酸性侵蚀性介质反应的Ca(OH)2数量，同时阻断了侵蚀介质渗透的通路,使混凝土抗酸性侵蚀能力得到本质的提高,有效提高了管桩的抗腐蚀性能。
2、本发明采用的钾水玻璃具有机械强度大、粘结力高、空隙率小、抗渗耐水性高、耐酸性能好、耐热性好等优点，加入到混凝土中能更进一步提高管桩的抗酸性侵蚀能力。
总之，本发明配方组分混凝土提高了管桩耐腐蚀性，避免酸性介质对桩身混凝土的侵蚀，还能保护管桩内部钢筋不易锈蚀，提高管桩结构强度和使用寿命。
【具体实施方式】
本发明涉及一种抗酸性腐蚀混凝土管桩，包括如下重量份数的组分：水泥280～380份、石英超细粉130～160份、花岗岩碎石980～1230份、石英砂子520～780份、水110～160份、减水剂10～22份、钾水玻璃28～48份、三聚磷酸铝3～9.6份。
所述水泥选用P·Ⅱ42.5R水泥。
所述石英超细粉的SiO2含量≥90％，比表面积≥500m2/kg。
所述碎石选用花岗岩材质碎石，其为5～20mm连续级配、压碎值≤8％、含泥量≤0.2％。
所述砂子选用石英质砂子，其中SiO2含量≥90％、细度模数2.5～3.3、含泥量≤0.5％。
所述减水剂选用高效减水剂。
所述钾水玻璃选用模数2.7～2.9钾水玻璃。
本发明还涉及上述一种抗酸性腐蚀混凝土管桩的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、混凝土的制备：将石英砂子、水泥、石英超细粉、30％的水、花岗岩碎石、余水和减水剂依次投入强制式搅拌机，搅拌均匀；然后投入钾水玻璃搅拌均匀，最后投入三聚磷酸铝搅拌均匀制成30-50mm的低坍落度的新拌混凝土；
步骤2、将制作好的钢筋骨架放置于离心钢模内，并与预应力钢筋锚固板、张拉板、张拉杆连接；
步骤3、将制备的新拌混凝土沿离心钢模均匀填满其下半模，在两端多布混凝土；
步骤4、将上半模吊至下半模上方，用螺栓将上下两半模固定，确保模具在高速离心转动过程中不松动、混凝土不跑浆；
步骤5、使用千斤顶式的张拉机对合模后的钢筋骨架进行整体张拉，张拉至钢筋强度的70～75％后，用大螺母将张拉杆固定在离心钢模上；
步骤6、将张拉锚固后的离心钢模吊至离心机上，依次按低速、中速、中高速、高速的旋转速度逐级加速，离心时间10-20min；
步骤7、离心完成后，抬高张拉端，倾倒离心过程中产生的废浆水；
步骤8、将完成离心的带模混凝土管桩吊至常压蒸汽养护池内，静停60-90min，过程中缓慢升温至80℃；
步骤9、脱模；
步骤10、将脱模后的混凝土管桩放入高压釜进行高压蒸汽养护，蒸汽温度为175-180℃，蒸汽压力为1.0-1.1MPa，养护时间8-9h。
以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
重量份数的组分：水泥300份、石英超细粉140份、花岗岩碎石1120份、石英砂子720份、水130份、减水剂12份、钾水玻璃30份、三聚磷酸铝4.5份。
所述水泥选用P·Ⅱ42.5R水泥。
所述石英超细粉的SiO2含量92.1％，比表面积550m2/kg。
所述碎石为花岗岩材质碎石，其为5～20mm连续级配、压碎值6.5％、含泥量0.2％。
所述砂子为石英质砂子，其中SiO2含量92.7％、细度模数2.7、含泥量0.4％。
所述减水剂选用高效减水剂。
所述钾水玻璃选用模数2.9钾水玻璃。
实施例2：
重量份数的组分：水泥330份、石英超细粉160份、花岗岩碎石1100份、石英砂子690份、水135份、减水剂14份、钾水玻璃35份、三聚磷酸铝5.5份。
所述水泥选用P·Ⅱ42.5R水泥。
所述石英超细粉的SiO2含量92.1％，比表面积550m2/kg。
所述碎石为花岗岩材质碎石，其为5～20mm连续级配、压碎值6.5％、含泥量0.2％。
所述砂子为石英质砂子，其中SiO2含量92.7％、细度模数2.7、含泥量0.4％。
所述减水剂选用高效减水剂。
所述钾水玻璃选用模数2.9钾水玻璃。
实施例3：
重量份数的组分：水泥360份、石英超细粉150份、花岗岩碎石1080份、石英砂子680份、水135份、减水剂16份、钾水玻璃38份、三聚磷酸铝6.5份。
所述水泥选用P·Ⅱ42.5R水泥。
所述石英超细粉的SiO2含量92.1％，比表面积550m2/kg。
所述碎石为花岗岩材质碎石，其为5～20mm连续级配、压碎值6.5％、含泥量0.2％。
所述砂子为石英质砂子，其中SiO2含量92.7％、细度模数2.7、含泥量0.4％。
所述减水剂选用高效减水剂。
所述钾水玻璃选用模数2.9钾水玻璃。
对比例1：
重量份数的组分：水泥360份、石英超细粉150份、花岗岩碎石1080份、石英砂子680份、水135份、减水剂16份。
所述水泥选用P·Ⅱ42.5R水泥。
所述石英超细粉的SiO2含量92.1％，比表面积550m2/kg。
所述碎石为花岗岩材质碎石，其为5～20mm连续级配、压碎值6.5％、含泥量0.2％。
所述砂子为石英质砂子，其中SiO2含量92.7％、细度模数2.7、含泥量0.4％。
所述减水剂为高效减水剂。
对比例2：
重量份数的组分：水泥360份、矿粉150份、石灰石碎石1080份、河砂680份、水135份、减水剂16份、钾水玻璃38份、三聚磷酸铝6.5份。
所述水泥选用P·Ⅱ42.5R水泥。
所述矿粉的SiO2含量38.24％，比表面积550m2/kg。
所述碎石为石灰石材质碎石，其为5～20mm连续级配、压碎值7.2％、含泥量0.1％。
所述砂子为河砂，其中SiO2含量82.3％、细度模数2.8、含泥量0.3％。
所述减水剂选用高效减水剂。
所述钾水玻璃选用模数2.9钾水玻璃。
将实施例以及对比例制备混凝土管桩进行性能验证，结果如下表：
Figure BDA0002451842520000061
Figure BDA0002451842520000071
由此可见，与对比例相比，本发明实施例的脱模混凝土抗压强度提高了25％～40％；高压蒸汽养护混凝土抗压强度能提高20％～35％。
对比例的抗硫酸盐等级为KS60；本发明实施例的抗硫酸盐等级大于KS150。
对比例的快速氯离子迁移系数为3.0*10-12m2/s；本发明实施例的快速氯离子迁移系数为1.7*10-12m2/s。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (8)

1.一种抗酸性腐蚀混凝土管桩，其特征在于：包括如下重量份数的组分：水泥280～380份、石英超细粉130～160份、花岗岩碎石980～1230份、石英砂子520～780份、水110～160份、减水剂10～22份、钾水玻璃28～48份、三聚磷酸铝3～9.6份。
2.根据权利要求1所述的一种抗酸性腐蚀混凝土管桩，其特征在于：所述水泥选用P·Ⅱ42.5R水泥。
3.根据权利要求1所述的一种抗酸性腐蚀混凝土管桩，其特征在于：所述石英超细粉的SiO2含量≥90％，比表面积≥500m2/kg。
4.根据权利要求1所述的一种抗酸性腐蚀混凝土管桩，其特征在于：所述碎石选用花岗岩材质碎石，其为5～20mm连续级配、压碎值≤8％、含泥量≤0.2％。
5.根据权利要求1所述的一种抗酸性腐蚀混凝土管桩，其特征在于：所述砂子选用石英质砂子，其中SiO2含量≥90％、细度模数2.5～3.3、含泥量≤0.5％。
6.根据权利要求1所述的一种抗酸性腐蚀混凝土管桩，其特征在于：所述减水剂选用高效减水剂。
7.根据权利要求1所述的一种抗酸性腐蚀混凝土管桩，其特征在于：所述钾水玻璃选用模数2.7～2.9钾水玻璃。
8.根据权利要求1-7任一项所述一种抗酸性腐蚀混凝土管桩的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1、混凝土的制备：将石英砂子、水泥、石英超细粉、30％的水、花岗岩碎石、余水和减水剂依次投入强制式搅拌机，搅拌均匀；然后投入钾水玻璃搅拌均匀，最后投入三聚磷酸铝搅拌均匀制成30-50mm的低坍落度的新拌混凝土；
步骤2、将制作好的钢筋骨架放置于离心钢模内，并与预应力钢筋锚固板、张拉板、张拉杆连接；
步骤3、将制备的新拌混凝土沿离心钢模均匀填满其下半模，在两端多布混凝土；
步骤4、将上半模吊至下半模上方，用螺栓将上下两半模固定，确保模具在高速离心转动过程中不松动、混凝土不跑浆；
步骤5、使用千斤顶式的张拉机对合模后的钢筋骨架进行整体张拉，张拉至钢筋强度的70～75％后，用大螺母将张拉杆固定在离心钢模上；
步骤6、将张拉锚固后的离心钢模吊至离心机上，依次按低速、中速、中高速、高速的旋转速度逐级加速，离心时间10-20min；
步骤7、离心完成后，抬高张拉端，倾倒离心过程中产生的废浆水；
步骤8、将完成离心的带模混凝土管桩吊至常压蒸汽养护池内，静停60-90min，过程中缓慢升温至80℃；
步骤9、脱模；
步骤10、将脱模后的混凝土管桩放入高压釜进行高压蒸汽养护，蒸汽温度为175-180℃，蒸汽压力为1.0-1.1MPa，养护时间8-9h。
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