[发明专利]一种降低胶凝材料用量的蒸压PHC管桩制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种降低胶凝材料用量的蒸压PHC管桩制备方法。

背景技术

PHC管桩全称预应力高强混凝土管桩，是建筑基础中最常采用的混凝土构件，被广泛地应用于各类建筑、交通、水利等工程。我国是世界上最大的管桩生产国和使用国，2011年全国年产量超过3.5亿米。

目前我国PHC管桩绝大多数采用常压蒸养+高压蒸养两段式生产工艺生产，也称蒸压PHC管桩。蒸压PHC管桩的胶凝材料主要由水泥和磨细石英砂组成。其中磨细石英砂可以在高压蒸养的高温、高压条件下反应生成托勃莫来石晶体，大大提高整体强度。

蒸压管桩的两段式生产工艺比较稳定，质量控制相对容易，目前我国的管桩生产企业水胶比一般控制在0.30左右，胶凝材料用量一般稳定在450~480kg/m³。这样的水胶比和胶材用量在砂、石骨料等条件一般的情况下也能很好的完成管桩的质量控制。

部分企业以及研究者可以采用更低的胶凝材料用量完成管桩生产，但是这通常要求骨料的性能比较好。此外，行业标准JC/T 2126.6-2012《水泥制品工艺技术规程 第6部分：先张法预应力混凝土管桩》中提出蒸压管桩胶凝材料用量不宜小于480kg/m³的建议。

但是，采用离心工艺生产PHC管桩会产生副产品——余浆。余浆是在离心过程中被挤出的一部分混凝土浆体，主要含有水、水泥、磨细石英砂、泥土（来自砂、石骨料表面）、减水剂等。余浆对于管桩产品的性能不起作用，但是如果去掉这部分浆体，离心前的管桩生产过程中，如布料、合模等过程中混凝土拌合物的工作性能就达不到要求。由于余浆的成分不稳定，质量难以控制，因此难以应用于其他混凝土制品的生产；一些企业采取了余浆回用技术，增大了生产的复杂性和人工需求量，也增大了管桩质量控制的难度。余浆属于污染物，且凝结产生强度后难以处理，因此难以排放。如何处理余浆，是令管桩生产企业头疼的问题。

降低胶凝材料的用量，可以达到降低余浆量和降低生产成本的目的。为保证混凝土工作性能满足要求，通常降低胶凝材料用量时采用增大水胶比或增加减水剂用量的方法。但是0.30的水胶比已经比较高，如果继续提高，强度难以满足要求。增加减水剂，会导致减水剂超量掺加。减水剂掺量存在合理范围，超量掺加会导致混凝土离析、初凝时间增长（静停时间延长）等问题，影响正常生产。

引气剂能经济有效地改善新拌混凝土的和易性，特别是对胶凝材料用量少的混凝土效果更显著。但是GB 50119-2013《混凝土外加剂应用技术规范》规定引气剂及引气减水剂不宜用于蒸养混凝土。这是因为高温养护条件下，引气剂引入的气体会产生巨大膨胀，如果引入的气体含量不恰当，甚至可能导致混凝土强度大幅度下降及耐久性变差。因此，传统上管桩生产不掺加引气剂。

考虑到PHC管桩生产工艺中有离心步骤，在离心时，引气剂引入的气体会被挤出混凝土。也就是说，在拌合混凝土阶段加入引气剂，引入的气体仅存在于拌合、布料、合模阶段，而这些阶段要求混凝土有较好的工作性能。在离心阶段引气剂引入的气体被挤出，对混凝土的强度、耐久性影响很小。因此，提出采用掺加引气剂的方法来降低混凝土中胶凝材料用量的思路。

如果掺加引气剂，降低了胶凝材料的用量，也就相应降低了水泥浆体量。离心时，一部分气体代替浆体被挤出混凝土，使得浆体挤出量，也即余浆量减少。因此掺加引气剂可在一定程度上减少余浆的产量。

经检索，发现两篇与本申请内容相关的专利文献：公开号为CN 101096114A的中国专利《高耐久性预应力高强混凝土管桩》和公开号为CN 101130456A的中国专利《混凝土外加剂》，也涉及在管桩混凝土中掺加引气剂。但其目的是提高管桩耐久性，因为引气剂可以提高混凝土中的气泡数量，提高混凝土的抗冻性；引气剂引入的气泡最终保留在管桩中，且其胶凝材料用量为450~480kg/m³，与普通蒸压管桩一致。本专利与上述专利的关键区别在于引气剂引入的气体在离心阶段几乎完全挤出，生产出的蒸压PHC管桩产品中几乎不含有引气剂引入的气泡，引气剂只在拌合、布料、合模阶段发挥提高混凝土工作性能的作用，从而为进一步降低蒸压PHC管桩胶凝材料用量提供可能。本专利的蒸压PHC管桩的胶凝材料用量也远低于上述专利。因此本专利采用引气剂的目的、作用和产生的效果上与上述专利存在本质区别。

发明内容