CN113443876A - 一种构件免蒸压混凝土管桩的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种构件免蒸压混凝土管桩的制造方法，包括：它是由以下的原料制备而成：450‑500kg/m3的PⅡ52.5R的硅酸盐水泥，650‑700kg/m3的机制砂，45‑50kg/m3的微珠，90‑100kg/m3的矿粉，45‑50kg/m3的硅灰，1100‑1200kg/m3的碎石，12‑15kg/m3的减水剂，150‑160kg/m3的水，具体包括编笼、组模、按照配比搅拌混凝土料、装填、离心成型、常压养护、脱模、检测等步骤。本构件免蒸压混凝土管桩的制造方法，通过对PⅡ52.5R的硅酸盐水泥、机制砂、微珠、矿粉、硅灰、碎石、减水剂和水的配方优化，以及生产工艺的优化，可以在免除高压蒸汽养护的前提下依旧保持良好的力学性能，不仅可以节约能耗，而且可以减少对天然砂资源的依赖，降低生产成本。

Description

一种构件免蒸压混凝土管桩的制造方法
技术领域
本发明涉及混凝土管桩制造技术领域，具体涉及一种构件免蒸压混凝土管桩的制造方法。
背景技术
近年来，随着城镇化进程的加速，预应力高强混凝土管桩已成为建筑工程中地基处理与桩基础中主要结构材料之一。我国已成为全球生产应用预应力高强混凝土管桩最多的国家，据统计，全国有管桩生产企业近500家，2018年中国混凝土管桩的产量达3.21亿m，市场规模约为422.4亿元。蒸压养护工艺存在能耗大、污染环境、安全性差等缺点，无法满足节能减排和可持续发展的要求。因此，免蒸压生产工艺是管桩行业实现可持续发展的必由之路。PHC管桩混凝土属高强混凝土，可以通过常规的配合比设计方法进行制备，实际生产中，PHC管桩混凝土常使用天然砂配制，其配制技术也相当成熟。但预应力高强混凝土管桩的生产工艺中取消了蒸压养护环节，混凝土强度和强度发展均面临着一定挑战。然而已有不少厂家在、使用天然砂，成功开发出了免蒸压管桩混凝土技术。然而与其他建筑产业一样，管桩行业也面临着天然砂资源严重不足的现状，而且天然砂的价格近年来急剧上升。与天然砂相比，因母岩的种类、生产工艺的影响，机制砂具有级配差、细度模数大、表面粗糙有棱角、含有石粉等特点，这些特性对混凝土工作性、力学性能以及耐久性能有至关重要的影响，也制约了机制砂在高强混凝土中的应用。因此，免蒸压管桩混凝土对机制砂提出了更高的要求。如何通过更加优化的配比和生产工艺弥补机制砂先天条件的不足，满足对免蒸压混凝土管桩工作性、力学性能、耐久性能以及桩身力学性能的要求是本领域急需解决的难题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种构件免蒸压混凝土管桩的制造方法，通过对PⅡ52.5R的硅酸盐水泥、机制砂、微珠、矿粉、硅灰、滑石粉、碎石、减水剂和水的配方优化，以及生产工艺的优化，可以在免除高压蒸汽养护的前提下依旧保持良好的力学性能，不仅可以节约能耗，而且可以减少对天然砂资源的依赖，降低生产成本。
为实现上述技术方案，本发明提供了一种构件免蒸压混凝土管桩的制造方法，450-500kg/m3的PⅡ52.5R的硅酸盐水泥，650-700kg/m3的机制砂，45-50kg/m3的微珠，90-100kg/m3的矿粉，45-50kg/m3的硅灰，1100-1200kg/m3的碎石，12-15kg/m3的减水剂，150-160kg/m3的水，具体包括如下步骤：
S1、将螺旋筋及预应力钢筋根据管桩的规格尺寸进行编笼，然后与相对应的端头板组装后放入模具内，并与张拉件组装；
S2、按照配比称量硅酸盐水泥、机制砂、微珠、矿粉、硅灰、碎石依次放入搅拌机搅拌，使其充分混合后加入水和减水剂，再次搅拌均匀；
S3、将步骤S2计量搅拌后的拌合料装入步骤S1的模具内并合模；
S4、对步骤S3中带料模具内的预应力钢筋进行预应力张拉；
S5、将步骤S4制得的带料模具吊往离心机进行离心成型；
S6、将成型后的管桩采用常温常压进行养护；
S7、养护完成后将管桩脱模；
S8、脱模后存放堆场进行喷雾或者水养2-3天后进行相关检测。
优选的，它是由以下的原料制备而成：485kg/m3的PⅡ52.5R的硅酸盐水泥，670kg/m3的机制砂，48kg/m3的微珠，95kg/m3的矿粉，47kg/m3的硅灰，1180kg/m3的碎石，14kg/m3的减水剂，155kg/m3的水。
优选的，所述PⅡ52.5R硅酸盐水泥的3天抗压强度≥27MPa，28天抗压强度≥52.5MPa。
优选的，所述减水剂为酯类聚羧酸减水剂，减水率≥25％，含固量≥12％，密度为1.02g/ml±0.02g/ml。
优选的，所述机制砂的细度模数为2.5-3.0，水灰比＜26％，粒径为0.5-1.0mm，密度为1550-1780kg/m3。
优选的，所述微珠为完全球形的非晶态玻璃体，平均直径2-3μm。
优选的，所述矿粉的比表面积为420-450m2/kg，流动度比为108-110％，所述硅灰的细度为5-6％，SO3含量2-3％。
优选的，所述碎石为5-25mm连续级配凝灰岩碎石。
优选的，所述步骤S6中常温常压养护的条件为先升温1h，然后在温度65℃下恒温6h，开持即可。
本发明提供的一种构件免蒸压混凝土管桩的制造方法的有益效果在于：
1、本构件免蒸压混凝土管桩的制造方法通过对PⅡ52.5R的硅酸盐水泥、机制砂、微珠、矿粉、硅灰、碎石、减水剂和水的配方优化，使用机制砂和微珠的组合取代天然河沙可以获得相近的抗压强度，从而可以减少对天然砂资源的依赖，大幅降低混凝土管桩的生产成本。
2、本构件免蒸压混凝土管桩的制造方法通过添加微珠弥补了机制砂先天条件的不足，可以取得与天然河沙相近的抗压强度，制得的免蒸压混凝土管桩28天抗压强度均大于90MPa，完全满足管桩混凝土C80强度要求。
3、本构件免蒸压混凝土管桩的制造方法免除了高压蒸汽养护，可大量减少管桩养护过程中的蒸汽消耗量，从而减少锅炉制造蒸汽过程中的废气排放，节约大量水资源；另一方面，高压蒸汽过程出现的安全事故屡见不鲜，免除高压养护，可从根源上降低管桩生产过程的安全隐患。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。
实施例1：一种构件免蒸压混凝土管桩的制造方法。
参照图1所示，一种构件免蒸压混凝土管桩的制造方法，由以下的原料制备而成：485kg/m3的PⅡ52.5R的硅酸盐水泥(3天抗压强度≥27MPa，28天抗压强度≥52.5MPa)，670kg/m3的机制砂(细度模数为2.8，水灰比＜26％，粒径为0.5-1.0mm，密度为1623kg/m3)，48kg/m3的微珠(完全球形的非晶态玻璃体，平均直径2-3μm)，95kg/m3的矿粉(比表面积为437m2/kg，流动度比为109％)，47kg/m3的硅灰(细度为5.8％，SO3含量2.5％)，1180kg/m3的碎石(5-25mm连续级配凝灰岩碎石)，14kg/m3的减水剂(酯类聚羧酸减水剂，减水率≥25％，含固量≥12％，密度为1.03g/ml)，155kg/m3的水，具体包括如下步骤：
S1、将螺旋筋及预应力钢筋根据管桩的规格尺寸进行编笼，然后与相对应的端头板组装后放入模具内，并与张拉件组装；
S2、按照配比称量硅酸盐水泥、机制砂、微珠、矿粉、硅灰、碎石依次放入搅拌机搅拌，使其充分混合后加入水和减水剂，再次搅拌均匀；
S3、将步骤S2计量搅拌后的拌合料装入步骤S1的模具内并合模；
S4、对步骤S3中带料模具内的预应力钢筋进行预应力张拉；
S5、将步骤S4制得的带料模具吊往离心机进行离心成型；
S6、将成型后的管桩采用常温常压进行养护，即先升温1h，然后在温度65℃下恒温6h，开持即可；
S7、养护完成后将管桩脱模；
S8、脱模后存放堆场进行水养3天后进行相关检测。
实施例2
一种构件免蒸压混凝土管桩的制造方法，由以下质量份的原料制备而成：由以下的原料制备而成：450kg/m3的PⅡ52.5R的硅酸盐水泥(3天抗压强度≥27MPa，28天抗压强度≥52.5MPa)，700kg/m3的机制砂(细度模数为2.8，水灰比＜26％，粒径为0.5-1.0mm，密度为1623kg/m3)，45kg/m3的微珠(完全球形的非晶态玻璃体，平均直径2-3μm)，90kg/m3的矿粉(比表面积为437m2/kg，流动度比为109％)，45kg/m3的硅灰(细度为5.8％，SO3含量2.5％)，1100kg/m3的碎石(5-25mm连续级配凝灰岩碎石)，12kg/m3的减水剂(酯类聚羧酸减水剂，减水率≥25％，含固量≥12％，密度为1.03g/ml)，150kg/m3的水。其余技术特征与实施例1相同。
实施例3
一种构件免蒸压混凝土管桩的制造方法，由以下质量份的原料制备而成：由以下的原料制备而成：500kg/m3的PⅡ52.5R的硅酸盐水泥(3天抗压强度≥27MPa，28天抗压强度≥52.5MPa)，650kg/m3的机制砂(细度模数为2.8，水灰比＜26％，粒径为0.5-1.0mm，密度为1623kg/m3)，50kg/m3的微珠(完全球形的非晶态玻璃体，平均直径2-3μm)，100kg/m3的矿粉(比表面积为437m2/kg，流动度比为109％)，50kg/m3的硅灰(细度为5.8％，SO3含量2.5％)，1200kg/m3的碎石(5-25mm连续级配凝灰岩碎石)，15kg/m3的减水剂(酯类聚羧酸减水剂，减水率≥25％，含固量≥12％，密度为1.03g/ml)，160kg/m3的水。其余技术特征与实施例1相同。
对比例1
一种构件免蒸压混凝土管桩的制造方法，使用天然河沙取代实施例1中的机制砂和微珠，即由以下的原料制备而成：485kg/m3的PⅡ52.5R的硅酸盐水泥(3天抗压强度≥27MPa，28天抗压强度≥52.5MPa)，670kg/m3的天然河沙(细度模数为2.8，粒径为0.5-1.0mm，密度为2576kg/m3)，95kg/m3的矿粉(比表面积为437m2/kg，流动度比为109％)，47kg/m3的硅灰(细度为5.8％，SO3含量2.5％)，1180kg/m3的碎石(5-25mm连续级配凝灰岩碎石)，14kg/m3的减水剂(酯类聚羧酸减水剂，减水率≥25％，含固量≥12％，密度为1.03g/ml)，155kg/m3的水，其余技术特征与实施例1相同。
对比例2
一种构件免蒸压混凝土管桩的制造方法，与实施例1相比不添加微珠，即由以下的原料制备而成：485kg/m3的PⅡ52.5R的硅酸盐水泥(3天抗压强度≥27MPa，28天抗压强度≥52.5MPa)，670kg/m3的机制砂(细度模数为2.8，水灰比＜26％，粒径为0.5-1.0mm，密度为1623kg/m3)，95kg/m3的矿粉(比表面积为437m2/kg，流动度比为109％)，47kg/m3的硅灰(细度为5.8％，SO3含量2.5％)，1180kg/m3的碎石(5-25mm连续级配凝灰岩碎石)，14kg/m3的减水剂(酯类聚羧酸减水剂，减水率≥25％，含固量≥12％，密度为1.03g/ml)，155kg/m3的水，其余技术特征和实施例1相同。
性能测试：
按照行业标准JGJT406-2017测试实施例1-3和对比例1-2的脱模抗压强度、3天抗压强度和7天抗压强度，测试结果如表1所示：
表1为实施例1-3与对比例1-2制得的管桩的抗压强度测试结果
Figure BDA0003162116420000051
从表1的数据可以看出，通过本发明方法实施例1-3制得的免蒸压混凝土管桩7天抗压强度均大于90MPa，完全满足管桩混凝土C80强度要求。
通过对比实施例1和对比例1中的数据可以看出，通过本方法制得的免蒸压混凝土管桩使用机制砂和微珠的组合取代天然河沙可以获得相近的脱模抗压强度、3天抗压强度和7天抗压强度，甚至实施例1中7天抗压强度甚至大于对比例1中的7天抗压强度，
对比实施例1和对比例2中的数据可以看出，微珠的添加对本发明方法制得的免蒸压混凝土管桩的脱模抗压强度、3天抗压强度和7天抗压强度均有很大的影响，其可能的原因是微珠具有超细特性，能提高混凝土密实度、改善混凝土中水泥浆与粗骨料之间的界面，减少有害毛细孔，提高混凝土强度。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种构件免蒸压混凝土管桩的制造方法，其特征在于它是由以下的原料制备而成：450-500kg/m3的PⅡ52.5R的硅酸盐水泥，650-700kg/m3的机制砂，45-50kg/m3的微珠，90-100kg/m3的矿粉，45-50kg/m3的硅灰，1100-1200kg/m3的碎石，12-15kg/m3的减水剂，150-160kg/m3的水，具体包括如下步骤：
S1、将螺旋筋及预应力钢筋根据管桩的规格尺寸进行编笼，然后与相对应的端头板组装后放入模具内，并与张拉件组装；
S2、按照配比称量硅酸盐水泥、机制砂、微珠、矿粉、硅灰、碎石依次放入搅拌机搅拌，使其充分混合后加入水和减水剂，再次搅拌均匀；
S3、将步骤S2计量搅拌后的拌合料装入步骤S1的模具内并合模；
S4、对步骤S3中带料模具内的预应力钢筋进行预应力张拉；
S5、将步骤S4制得的带料模具吊往离心机进行离心成型；
S6、将成型后的管桩采用常温常压进行养护；
S7、养护完成后将管桩脱模；
S8、脱模后存放堆场进行喷雾或者水养2-3天后进行相关检测。
2.如权利要求1所述的构件免蒸压混凝土管桩的制造方法，其特征在于：它是由以下的原料制备而成：485kg/m3的PⅡ52.5R的硅酸盐水泥，670kg/m3的机制砂，48kg/m3的微珠，95kg/m3的矿粉，47kg/m3的硅灰，1180kg/m3的碎石，14kg/m3的减水剂，155kg/m3的水。
3.如权利要求1所述的构件免蒸压混凝土管桩的制造方法，其特征在于：所述PⅡ52.5R硅酸盐水泥的3天抗压强度≥27MPa，28天抗压强度≥52.5MPa。
4.如权利要求1所述的构件免蒸压混凝土管桩的制造方法，其特征在于：所述减水剂为酯类聚羧酸减水剂，减水率≥25％，含固量≥12％，密度为1.02g/ml±0.02g/ml。
5.如权利要求1所述的构件免蒸压混凝土管桩的制造方法，其特征在于：所述机制砂的细度模数为2.5-3.0，水灰比＜26％，粒径为0.5-1.0mm，密度为1550-1780kg/m3。
6.如权利要求1所述的构件免蒸压混凝土管桩的制造方法，其特征在于：所述微珠为完全球形的非晶态玻璃体，平均直径2-3μm。
7.如权利要求1所述的构件免蒸压混凝土管桩的制造方法，其特征在于：所述矿粉的比表面积为420-450m2/kg，流动度比为108-110％，所述硅灰的细度为5-6％，SO3含量2-3％。
8.如权利要求1所述的构件免蒸压混凝土管桩的制造方法，其特征在于：所述碎石为5-25mm连续级配凝灰岩碎石。
9.如权利要求1所述的构件免蒸压混凝土管桩的制造方法，其特征在于：所述步骤S6中常温常压养护的条件为先升温1h，然后在温度65℃下恒温6h，开持即可。
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