本发明专利技术涉及PHC管桩的制备工艺，尤其涉及一种高耐久、低脆性PHC管桩的制备方法。包括混凝土配料、混凝土搅拌、钢筋笼制作、布料张拉、离心成型、拆模及养护，其中养护由两个阶段组成，第一阶段位于离心成型后拆模前，该阶段的养护为常压蒸汽养护，第二阶段位于拆模后，该阶段的养护为标准养护或自然养护。本发明专利技术系统地解决PHC管桩配合比设计与生产工艺和相关技术问题，使免压蒸PHC管桩性能获得改善并降低了成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及PHC管桩的制备工艺，尤其涉及一种高耐久性PHC管桩的制备方法。
技术介绍
近年来，随着全寿命成本分析的普及，海港工程钢筋混凝土结构的耐久性倍受关注，一些大型海洋工程的设计提出50年、100年甚至更长时间的设计基准期的要求。港口码头正向大型化方向发展，桩基础作为港口码头和桥梁最常用的基础形式，其质量尤其是耐久性倍受关注。我国水运工程主要桩基础型式有钢管桩、混凝土管桩和混凝土方桩三大类，而其中的预应力高强混凝土管桩(PHC管桩)由于承载力高、耐久性好、成本较低，在我国的水运工程建设中被大量应用。预应力混凝土管桩分为两大类——后张法大直径管桩(简称大管桩)和先张法PHC管桩。预应力混凝土管桩应用于港口、码头时，尤其是采用高桩承台的结构形式，桩头暴露在水位变动区和浪溅区，耐久性问题就逐渐显露；而且采用锤击法沉桩，桩头或桩顶最容易在施工中开裂或破损，如果管桩被打裂，又暴露在恶劣的干湿循环或(和)冻融循环境，其服役寿命将大大缩短。由于水运工程的特点，处于盐污染、冻融等环境中的结构必须考虑耐久性问题。混凝土的耐久性包括抗渗性、抗氯离子侵蚀、抗冻性等多方面性能。近年来，一般的港口、码头的设计寿命通常为30年或50年，如使用预应力混凝土桩并保证桩身的完好性，基本可以满足设计要求。然而，在设计使用年限为100年以上的跨海大型桥梁中使用预应力混凝土管桩时，其耐久性问题就无法回避。因此，通过改进，开发高耐久性PHC管桩就具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种高耐久性PHC管桩及其制备方法。本专利技术通过对养护制度和PHC管桩混凝土配合比的研究，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，去掉传统生产技术中的高压高温蒸汽养护(高压蒸养)环节，从而确定免压蒸PHC管桩的养护制度，并节约大量能耗，同时在混凝土配合比中充分利用工业废渣；此外，开展免压蒸PHC管桩沉桩试验，验证了本专利技术高耐久性免压蒸PHC管桩抗锤击性能与贯入性能。本专利技术提供了一种高耐久性PHC管桩的制备方法，包括混凝土配料、混凝土搅拌、钢筋笼制作、布料张拉、离心成型、拆模及养护，其中养护由两个阶段组成，第一阶段位于离心成型后拆模前，该阶段的养护为常压蒸汽养护，第二阶段位于拆模后，该阶段的养护为标准养护或自然养护。所述混凝土中，每立方米混凝土的制备原料包括下列组分：硅酸盐水泥 360-477kg粒化高炉矿渣粉 50-160kg-->细度模数大于2.5的细骨料 640-720kg最大粒径不大于25mm的粗骨料 1120-1200kg高效减水剂 4-7kg水 130-145kg所述细骨料的含泥量不大于1.5wt％，泥块含量不大于0.5wt％。实施例具体列举了细度模数为2.6，含泥量为0.6wt％，泥块含量为0.2wt％的中砂。优选的，所述细骨料的模数为2.5-3.0。经专利技术人研究表明，在免蒸压养护的情况下，细骨料的细度模数和含泥量会对混凝土抗压强度产生较大影响，需要严格控制。所述粗骨料最大粒径不大于25mm，针片状含量不大于5.0wt％，含泥量不大于0.5wt％，泥块含量不大于0.2wt％。经专利技术人研究表明，在免蒸压养护的情况下，粗骨料的粒径、针片状含量和含泥量会对混凝土抗压强度产生较大影响，因此需选用最大粒径不大于25mm，针片状含量不大于5.0％，含泥量不应大于0.5％，泥块含量不应大于0.2％的粗骨料。实施例具体列举了采用5-25mm连续级配的碎石作粗骨料，其碎石由5-10mm和10-25两级配配制而成，5-10mm和10-25的比例为1∶4，针片状含量为4.1wt％，含泥量为0.4wt％，泥块含量为0.1wt％。所述减水剂优选上海华登HP400高效减水剂。本专利技术选用减水率大于20％的减水剂与粒化高炉矿渣粉复合可提高混凝土的工作性和抗压强度。优选的，所述硅酸盐水泥为强度等级为52.5的Ⅱ型硅酸盐水泥。本专利技术采用粒化高炉矿渣粉替代了常规PHC管桩混凝土所使用的粉煤灰，可有效解决使用粉煤灰在离心成型后，管桩易产生管壁组分分层的问题。优选的，所述粒化高炉矿渣粉为S95级粒化高炉矿渣粉。进一步的，所述混凝土的制备原料中，还包括无水石膏10-16kg/m3。本专利技术采用无水石膏作为激发剂，可提高掺合料的活性，加速矿物掺合料的二次水化反应的进行，以提高混凝土的早期强度。在本专利技术中，相比其他早强剂，如三乙醇胺、氯化物早强剂等，综合效果更为突出。本专利技术中，粒化高炉矿渣粉与激发剂的优选配比为，粒化高炉矿渣粉占胶凝材料总重量的10％，激发剂占胶凝材料总重量的2.5％，所述胶凝材料包括硅酸盐水泥和粒化高炉矿渣粉。本专利技术进一步从混凝土的工作性、耐久性、强度、弹性模量和干缩率等方面综合考量，提供了优选的配合比，即所述混凝土的水胶比0.25-0.30；胶凝材料用量小于550kg/m3；砂率为36-38％。小于0.30的水胶比既能满足本专利技术混凝土的工作性的条件，又能保证混凝土的抗压强度。适当增加胶凝材料用量，可提高混凝土的抗压强度，但胶凝材料也不宜过多，过多胶凝材料用量将使混凝土用水量增加，水泥浆体的用量增加，从而使骨料的用量相应减小，对抗压强度产生一定影响，同时，过多的胶凝材料用量还会使混凝土产生较大的收缩。因此，胶凝材料用量优选控制在550kg/m3以内。合理地选择砂率是十分必要的，大量试验表明，配制C80级高强混凝土较低的砂率还能使强度增长，但这将损害工作度和增加脆性，对管桩生产和工地施打不利。砂率控制在37％左右比较合适。-->本专利技术的混凝土的制备方法采用常规，本
的技术人员在获知本专利技术混凝土成份的基础上，可采用常规混凝土制备方法获得本专利技术的混凝土。本专利技术的PHC管桩制备方法中，所述的养护不包括蒸压养护。进一步的，所述常压蒸汽养护为在温度低于100℃条件蒸汽条件下进行养护，包括静停、升温、恒温、与降温的过程。优选的，所述蒸汽养护的制度方法为：先静停2小时，而后以20℃/小时的升温速度升至70℃，保持恒温7-8小时，再以20℃/小时的降温速度降至室温。进一步的，所述标准养护为在养护温度为17-23℃、相对湿度为95％以上条件下养护28天。(生产PHC管桩不采用标准养护，只进行自然养护，生产PHC管桩质量检测时采用标准养护)进一步的，所述自然养护的时间为1-14天。(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。)从本专利技术对免压蒸PHC管桩与高压蒸养PHC管桩主要技术比较可以看出，两种PHC管桩的抗压强度均能满足规范要求；高压蒸养PHC管桩的脆性稍高，弹性模量较低，其抗氯盐侵蚀以及抗冻性等耐久性比免压蒸PHC管桩要差。根据免压蒸和高压蒸养PHC管桩性能指标，表1列出免压蒸和高压蒸养PHC管桩的特点。因此，当采用本专利技术的免压蒸方式生产PHC管桩时，应注意控制养护制度，保证混凝土获得一定的脱模强度；当采用常规的高压蒸养生产PHC管桩时，应严格控制高压蒸养的养护制度，保证其耐久性。表1免压蒸和高压蒸养PHC管本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种ＰＨＣ管桩的制备方法，包括混凝土配料、混凝土搅拌、钢筋笼制作、布料张拉、离心成型、拆模及养护，其中养护由两个阶段组成，第一阶段位于离心成型后拆模前，该阶段的养护为常压蒸汽养护，第二阶段位于拆模后，该阶段的养护为标准养护或自然养护。
【技术特征摘要】
1.一种PHC管桩的制备方法，包括混凝土配料、混凝土搅拌、钢筋笼制作、布料张拉、离心成型、拆模及养护，其中养护由两个阶段组成，第一阶段位于离心成型后拆模前，该阶段的养护为常压蒸汽养护，第二阶段位于拆模后，该阶段的养护为标准养护或自然养护。2.如权利要求1所述PHC管桩的制备方法，其特征在于，所述的养护不含蒸压养护步骤。3.如权利要求2所述PHC管桩的制备方法，其特征在于，所述常压蒸汽养护为在温度低于100℃的蒸汽条件下进行养护，包括静停、升温、恒温、与降温的过程。4.如权利要求3所述PHC管桩的制备方法，其特征在于，所述常压蒸汽养护的方法为：先静停2小时，而后以20℃/小时的升温速度升至70℃，保持恒温7-8小时，再以20℃/小时的降温速度降至室温。5.如权利要求1-4任一所述PHC管桩的制备方法，其特征在于，所述混凝土中，每立方米混凝土的制备原料包括下列组分：硅酸盐水泥 ...
【专利技术属性】
技术研发人员：王成启，王春明，周郁宾，
申请(专利权)人：中交第三航务工程局有限公司，中交上海三航科学研究院有限公司，中交第三航务工程局有限公司南京分公司，
类型：发明
国别省市：31
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