CN114988839A - 免压蒸phc管桩混凝土及phc管桩 - Google Patents

Abstract

本申请涉及管桩生产领域，具体公开了免压蒸PHC管桩混凝土及PHC管桩，按重量份数，包括有以下组分：水泥250～360份，粗骨料900～1100份,细骨料460～550份，减水剂4～7份，水100～150份，粉煤灰30～85份，粒化高炉矿渣粉50～100份，膨胀剂30～40份，无水石膏8～13份，早强剂1～5份，改性铜尾矿300～350份；所述改性铜尾矿的制备方法包括以下步骤：将铜尾矿于改性溶液中浸泡后，取出干燥，得出改性铜尾矿；所述改性溶液包括重量比为1：（0.7～0.8）：（0.5～0.6）的有机溶剂、十六烷基胺和丙烯酸树脂。由PHC管桩混凝土制得的PHC管桩，PHC管桩的制备包括自然养护步骤。本申请缓解了砂供应不足的现状，提高铜尾矿的利用率。

Description

免压蒸PHC管桩混凝土及PHC管桩

技术领域

本申请涉及管桩生产领域，更具体地说，它涉及免压蒸PHC管桩混凝土及PHC管桩。

背景技术

PHC管桩即预应力高强度混凝土管桩，是建筑基础中常用的混凝土预制构件。管桩制作的主要原料是混凝土，混凝土由胶凝材料将颗粒状骨料胶结而成。现有的PHC管桩可通过选用免压蒸PHC管桩混凝土实现PHC管桩在常温自然养护的状态下达到规定的强度，以减小蒸汽养护PHC管桩时的能源消耗，提高生产效率。

目前，免压蒸PHC管桩混凝土常采用天然砂为细骨料，但天然砂的长期开采导致天然砂的资源日渐枯竭，天然砂出现供应不足的现状。

发明内容

为了缓解天然砂供应不足的现状，本申请提供免压蒸PHC管桩混凝土及PHC管桩。

本申请提供的免压蒸PHC管桩混凝土及PHC管桩采用如下的技术方案：

第一方面，本申请提供免压蒸PHC管桩混凝土，采用如下的技术方案：

免压蒸PHC管桩混凝土，按重量份数，包括有以下组分：水泥250～360份，粗骨料900～1100份,细骨料460～550份，减水剂4～7份，水100～150份，粉煤灰30～85份，粒化高炉矿渣粉50～100份，膨胀剂30～40份，无水石膏8～13份，早强剂1～5份，改性铜尾矿300～350份；

所述改性铜尾矿的制备方法包括以下步骤：将铜尾矿于改性溶液中浸泡后，取出干燥，得出改性铜尾矿；所述改性溶液包括重量比为(0.7～0.8)：1：(0.5～0.6)的十六烷基胺、有机溶剂和丙烯酸树脂。

铜尾矿是铜矿石经过粉碎和磨矿等选别作业之后剩下的细粉沙粒成分，目前，铜尾矿资源化利用率低，堆置而未综合利用的铜尾矿因其重金属含量高，易导致环境的污染。本申请选用铜尾矿代替部分砂添加至免压蒸PHC管桩混凝土中，解决了砂供应不足的问题，并且提高了铜尾矿的利用率。

实验过程中发现，单纯加入铜尾矿以代替部分砂会降低由免压蒸PHC管桩混凝土所制备的PHC管桩的耐腐蚀性，分析其原因在于，铜尾矿的添加使得PHC管桩中的金属含量提高，PHC管桩发生腐蚀的可能性增加。

为了改善加入铜尾矿导致PHC管桩成品的耐腐蚀性降低的现象，本申请采用改性溶液对铜尾矿进行改性处理。实验发现，采用十六烷基胺对铜尾矿进行包裹处理可提升PHC管桩的耐腐蚀性至现有PHC管桩的水平，分析其原因可能在于，十六烷基胺分子中含有两种性质相反的极性集团，能吸附在金属表面形成分子膜，以减轻腐蚀物质向金属表面扩散而引起金属的腐蚀反应，由于十六烷基胺为固体颗粒且易溶于有机溶剂，通过有机溶剂溶解十六烷基胺可以使得十六烷基胺包裹于铜尾矿颗粒表面，提高十六烷基胺对减轻铜尾矿的腐蚀作用。

实验过程中发现，仅对铜尾矿进行十六烷基胺的包覆处理，PHC管桩的耐腐蚀性提高的程度不明显。通过添加丙烯酸树脂，与十六烷基胺和有机溶剂一同对铜尾矿进行改性处理，PHC管桩的耐腐蚀性可回升至现有PHC管桩的水平，分析其原因可能在于，丙烯酸树脂增强了十六烷基胺和有机溶剂于铜尾矿颗粒表面的粘附力，使得十六烷基胺能更稳定地包裹铜尾矿，从而提高PHC管桩的耐腐蚀性。

可选的，所述改性溶液还包括溴乙基磺酸钠，溴乙基磺酸钠、十六烷基胺、有机溶剂和丙烯酸树脂于改性溶液中的重量比为(0.9～1)：(0.7～0.8)：1：(0.5～0.6)。

实验过程中发现，由采用改性铜尾矿获得的PHC管桩其力学性能受到影响，可具体表现为抗压强度的降低，分析其原因在于，改性溶液的添加导致PHC管桩的力学性能降低。本申请通过选用溴乙基磺酸钠与十六烷基胺、有机溶剂、丙烯酸树脂共同制备改性溶液，可使得PHC管桩的力学性能回升至接近现有PHC管桩的水平。分析其原因可能在于，溴乙基磺酸钠能够同时提高改性溶液于免压蒸PHC管桩混凝土中的分散性，同时，通过对包覆于铜尾矿表面的改性溶液进行可控范围的破坏，从而改性溶液加强了铜尾矿界面的联结强度。

可选的，所述所述丙烯酸树脂的粘度为1000～3000mpa.s。

通过采用上述技术方案，选用粘度范围为1000～3000mpa.s的丙烯酸树脂，改性溶液包覆于铜尾矿的稳定性最佳，能够提高改性溶液对铜尾矿的改性作用。

可选的，所述有机溶剂为丙酮，丙酮的质量分数≥98.5％。

通过采用上述技术方案，丙酮溶解十六烷基胺，有利于十六烷基胺包裹铜尾矿颗粒表面，减轻铜尾矿的腐蚀现象，从而提高PHC管桩的耐腐蚀性。选用质量分数≥98.5％范围内的丙酮，丙酮溶解十六烷基胺的程度高、效果佳。

可选的，所述铜尾矿的粒径为0.15～1mm连续配级，比表面积为190～330m²/kg。

通过采用上述技术方案，铜尾矿的粒径为0.15～1mm连续配级，可以更大程度地填充至细骨料的间隙中，提高免压蒸PHC管桩混凝土中固体颗粒分布结构的合理性，进而提高PHC管桩的抗压强度。

可选的，所述早强剂采用三乙醇胺。

通过采用上述技术方案，三乙醇胺掺量少、副作用小、早强效果明显，能够对PHC管桩的后期强度一定程度的提高。

第二方面，本申请提供一种由上述免压蒸PHC管桩混凝土所制备的PHC管桩，采用如下的技术方案：

所述PHC管桩的制作包括自然养护步骤：

自然养护的温度为18～22℃，湿度≥95℃。

通过采用上述技术方案，PHC管桩于养护过程中不易出现干缩开裂，从而保证PHC管桩的抗压强度。

可选的，所述PHC管桩的制作还包括以下步骤：

自然养护前的制作步骤：

制备改性铜尾矿：将改性溶液中的制备原料按比例混合获得改性溶液，将铜尾矿于改性溶液中浸泡后，再取出进行干燥即可；

免压蒸PHC管桩混凝土拌合：将称量的免压蒸PHC管桩混凝土各组分混合搅拌，制得免压蒸PHC管桩混凝土拌合物；

免压蒸PHC管桩混凝土布料：将免压蒸PHC管桩混凝土拌合物浇灌于管桩模具中；

施加预应力：利用张拉机对管桩进行张拉；

离心成型：将已填充免压蒸PHC管桩混凝土的管桩模具放置于管桩离心机上高速离心，倒清余浆，即获得完成离心成型的PHC管桩。

通过采用上述技术方案，可制得符合抗压强度要求的PHC管桩。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请采用改性溶液对铜尾矿改性处理，并将改性铜尾矿代替部分细骨料添加至免压蒸PHC管桩混凝土中，一方面，缓解了砂作为细骨料供应不足的问题，并提高了铜尾矿这种废料的利用率，另一方面，铜尾矿经改性处理，改善了直接使用铜尾矿代替砂时出现的PHC管桩的耐腐蚀性降低的现象；

2、溴乙基磺酸钠与十六烷基胺、有机溶剂、丙烯酸树脂共同制备改性溶液，可减轻改性溶液改性溶液对PHC管桩抗压强度的影响，使得PHC管桩的力学性能回升至接近现有PHC管桩的水平。

3、由本申请PHC管桩混凝土制得的PHC管桩，在利用铜尾矿代替部分砂后仍可达到现有PHC管桩的耐腐蚀水平。

具体实施方式

以下对本申请作进一步详细说明。

原料介绍

表1免压蒸PHC管桩混凝土的制备原料

实施例

实施例1：

免压蒸PHC管桩混凝土，包括早强型硅酸盐水泥250kg，粗骨料1100kg,细骨料460kg，高性能减水剂7kg，水100kg，粉煤灰85kg，粒化高炉矿渣粉50kg，膨胀剂40kg，无水石膏8kg，三乙醇胺5kg，改性铜尾矿300kg；其中，改性溶液包括重量比为1：0.8：0.5的丙酮、十六烷基胺和丙烯酸树脂。

该免压蒸PHC管桩混凝土及PHC管桩制备方法包括有以下步骤：

改性铜尾矿制备：将丙酮、十六烷基胺和丙烯酸树脂按比例混合获得改性溶液，将铜尾矿于改性溶液中浸泡后，再于常温下进行干燥，得到改性铜尾矿；

免压蒸PHC管桩混凝土拌合：将称量的免压蒸PHC管桩混凝土各组分混合搅拌，制得免压蒸PHC管桩混凝土拌合物；

免压蒸PHC管桩混凝土布料：将免压蒸PHC管桩混凝土拌合物浇灌于管桩模具中；

施加预应力：利用张拉机对管桩进行张拉；

离心成型：将已填充免压蒸PHC管桩混凝土的管桩模具放置于管桩离心机上高速离心，倒清余浆，即获得完成离心成型的PHC管桩；

自然养护：自然养护的温度为22℃，湿度为95℃。

实施例2：

免压蒸PHC管桩混凝土，包括早强型硅酸盐水泥360kg，粗骨料900kg,细骨料550kg，高性能减水剂4kg，水150kg，粉煤灰30kg，粒化高炉矿渣粉100kg，膨胀剂30kg，无水石膏13kg，三乙醇胺1kg，改性铜尾矿350kg；其中，改性溶液包括重量比为1：0.7：0.6的丙酮、十六烷基胺和丙烯酸树脂。

该免压蒸PHC管桩混凝土及PHC管桩制备方法包括有以下步骤：

改性铜尾矿制备：将丙酮、十六烷基胺和丙烯酸树脂按比例混合获得改性溶液，将铜尾矿于改性溶液中浸泡后，再于常温下进行干燥，得到改性铜尾矿；

免压蒸PHC管桩混凝土拌合：将称量的免压蒸PHC管桩混凝土各组分混合搅拌，制得免压蒸PHC管桩混凝土拌合物；

免压蒸PHC管桩混凝土布料：将免压蒸PHC管桩混凝土拌合物浇灌于管桩模具中；

施加预应力：利用张拉机对管桩进行张拉；

离心成型：将已填充免压蒸PHC管桩混凝土的管桩模具放置于管桩离心机上高速离心，倒清余浆，即获得完成离心成型的PHC管桩；

自然养护：自然养护的温度为22℃，湿度为95℃。

实施例3：

免压蒸PHC管桩混凝土，包括早强型硅酸盐水泥300kg，粗骨料1050kg,细骨料500kg，高性能减水剂5kg，水135kg，粉煤灰64kg，粒化高炉矿渣粉72kg，膨胀剂33kg，无水石膏9kg，三乙醇胺4kg，改性铜尾矿340kg；其中，改性溶液包括重量比为1：0.75：0.52的丙酮、十六烷基胺和丙烯酸树脂。

该免压蒸PHC管桩混凝土及PHC管桩制备方法包括有以下步骤：

改性铜尾矿制备：将丙酮、十六烷基胺和丙烯酸树脂按比例混合获得改性溶液，将铜尾矿于改性溶液中浸泡后，再于常温下进行干燥，得到改性铜尾矿；

免压蒸PHC管桩混凝土拌合：将称量的免压蒸PHC管桩混凝土各组分混合搅拌，制得免压蒸PHC管桩混凝土拌合物；

免压蒸PHC管桩混凝土布料：将免压蒸PHC管桩混凝土拌合物浇灌于管桩模具中；

施加预应力：利用张拉机对管桩进行张拉；

离心成型：将已填充免压蒸PHC管桩混凝土的管桩模具放置于管桩离心机上高速离心，倒清余浆，即获得完成离心成型的PHC管桩；

自然养护：自然养护的温度为22℃，湿度为95℃。

实施例4：

实施例4与实施例3的区别在于改性溶液还包括溴乙基磺酸钠，丙酮、溴乙基磺酸钠、十六烷基胺和丙烯酸树脂于改性溶液中的重量比为1：0.9：0.75：0.52。

实施例5：

实施例5与实施例3的区别在于改性溶液还包括溴乙基磺酸钠，丙酮、溴乙基磺酸钠、十六烷基胺和丙烯酸树脂于改性溶液中的重量比为1：0.94：0.75：0.52。

实施例6：

实施例6与实施例3的区别在于改性溶液还包括溴乙基磺酸钠，丙酮、溴乙基磺酸钠、十六烷基胺和丙烯酸树脂于改性溶液中的重量比为1：1：0.75：0.52。

对比例

对比例1：

对比例1与实施例3的区别在于：采用等量的天然砂代替改性铜尾矿。

对比例2：

对比例2与实施例3的区别在于：铜尾矿未经过改性溶液处理。

对比例3

对比例3与实施例3的区别在于：改性溶液中未添加丙烯酸树脂。

性能检测

对实施例1～6和对比例1～3中制备的PHC管桩进行耐腐蚀性能测试和3d、28d抗压强度(MPa)的测试。

表2实施例1～6和对比例1～3制备的PHC管桩的耐腐蚀性能测试结果

表3实施例1～6和对比例1～3制备的PHC管桩的抗压强度测试结果

根据表2记载的测试数据，由对比例1和实施例1～3可以看出，本申请制得的免压蒸PHC管桩混凝土均达到PHC管桩达到现有PHC管桩的耐腐蚀性能的水平，可利用改性铜尾矿代替部分天然砂添加至免压蒸PHC管桩混凝土中，解决砂供应不足的问题，并且提高铜尾矿的利用率。

由对比例2和实施例1～3可以看出，单纯添加铜尾矿以代替部分天然砂会降低由免压蒸PHC管桩混凝土所制备的PHC管桩的耐腐蚀性，分析其原因可能在于，铜尾矿的添加使得PHC管桩中的金属含量提高，PHC管桩发生腐蚀的可能性增加。对铜尾矿进行改性溶液改性处理后，PHC管桩的耐腐蚀性能得到改善，分析其原因在于，十六烷基胺通过丙酮溶解后可吸附于铜尾矿颗粒的表面形成分子膜，减轻腐蚀物质向金属表面扩散而引起金属的腐蚀反应。

由对比例3和实施例1～3可以看出，仅对铜尾矿进行十六烷基胺的包覆处理，PHC管桩的耐腐蚀性提高的程度不明显，而添加丙烯酸树脂后，PHC管桩的耐腐蚀性进一步提高，分析其原因可能在于，丙烯酸树脂增强了十六烷基胺和丙酮于铜尾矿颗粒表面的粘附力，使得十六烷基胺能更稳定地包裹铜尾矿，从而提高PHC管桩的耐腐蚀性。

根据表3记载的测试数据，由实施例3～6和对比例1可以看出，改性溶液中加入溴乙基磺酸钠后，PHC管桩的抗压强度可回升至接近现有PHC管桩的水平。分析其原因可能在于，溴乙基磺酸钠能够同时提高改性溶液于免压蒸PHC管桩混凝土中的分散性，同时，通过对包覆于铜尾矿表面的改性溶液进行可控范围的破坏，从而改性溶液加强了铜尾矿的界面联结强度。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.免压蒸PHC管桩混凝土，其特征在于，按重量份数，包括有以下组分：水泥250～360份，粗骨料900～1100份,细骨料460～550份，减水剂4～7份，水100～150份，粉煤灰30～85份，粒化高炉矿渣粉50～100份，膨胀剂30～40份，无水石膏8～13份，早强剂1～5份，改性铜尾矿300～350份；

所述改性铜尾矿的制备方法包括以下步骤：将铜尾矿于改性溶液中浸泡后，取出干燥，得出改性铜尾矿；所述改性溶液包括重量比为1：（0.7～0.8）：（0.5～0.6）的有机溶剂、十六烷基胺和丙烯酸树脂。

2.根据权利要求1所述的免压蒸PHC管桩混凝土，其特征在于：所述改性溶液还包括溴乙基磺酸钠，有机溶剂、溴乙基磺酸钠、十六烷基胺和丙烯酸树脂于改性溶液中的重量比为1：（0.9～1）：（0.7～0.8）：（0.5～0.6）。

3.根据权利要求1所述的免压蒸PHC管桩混凝土，其特征在于：所述丙烯酸树脂的粘度为1000～3000mpa.s。

4.根据权利要求1所述的免压蒸PHC管桩混凝土，其特征在于：所述有机溶剂为丙酮，丙酮的质量分数≥98.5%。

5.根据权利要求1所述的免压蒸PHC管桩混凝土，其特征在于：所述铜尾矿的粒径为0.15～1mm连续配级，比表面积为190～330m2/kg。

6.根据权利要求1所述的免压蒸PHC管桩混凝土，其特征在于：所述早强剂采用三乙醇胺。

7.由权利要求1～6任意一项所述的免压蒸PHC管桩混凝土所制备的PHC管桩，其特征在于，所述PHC管桩的制作包括自然养护步骤：

自然养护的温度为18～22℃，湿度≥95℃。

8.根据权利要求7所述的PHC管桩，其特征在于：所述PHC管桩的制作还包括以下步骤：

自然养护前的制作步骤：

制备改性铜尾矿：将改性溶液中的制备原料按比例混合获得改性溶液，将铜尾矿于改性溶液中浸泡后，再取出进行干燥即可；

免压蒸PHC管桩混凝土拌合：将称量的免压蒸PHC管桩混凝土各组分混合搅拌，制得免压蒸PHC管桩混凝土拌合物；

免压蒸PHC管桩混凝土布料：将免压蒸PHC管桩混凝土拌合物浇灌于管桩模具中；

施加预应力：利用张拉机对管桩进行张拉；

离心成型：将已填充免压蒸PHC管桩混凝土的管桩模具放置于管桩离心机上高速离心，倒清余浆，即获得完成离心成型的PHC管桩。