高强混凝土管桩快速提升混凝土强度性能的研究

高强混凝土管桩快速提升混凝土强度性能的研究

何琦堵楠峰何强郑玲玲邵云龙

绍兴市质量技术监督检测院, 浙江绍兴312366

摘要：混凝土外加剂和掺合料是由水泥、粗骨料、细骨料、水四种基本原材料外通过配比增加混凝土性能。本次主要通过试验室试验寻求不同外加剂能使高强混凝土管桩能够快速达到管桩出厂强度要求，减少混凝土管桩养护时间，缩短模具的运作周期，进而达到降低成本与提高效率的目的。

关键词：混凝土管桩；外加剂；掺合料；混凝土强度

0、引言

预应力高强混凝土管桩是采用先张预应力离心成型工艺，并经过1.0MPa、180℃左右的蒸压养护，制成的一种空心圆筒型混凝土预制构件，是现阶段建材行业不可缺少的基础承重构件，广泛应用在工业与民用建筑、高层建筑、码头港口、道路桥梁、水利工程等基础施工。

蒸压养护过程是管桩生产过程中最耗能与耗时的步骤，长时间的蒸压养护过程，需要消耗大量的能源与时间，提高了企业的生产成本，加大模具运转周期。因此通过新型外加剂的应用，能够节能降耗，缩短模具运转周期，进而达到降低成本提高产能的目的。

1、混凝土试验研究

外加剂和掺合料的种类较多，性能各异，使用种类与掺量的不当会极大的影响混凝土强度和耐久性，因此通过试验比对来选定合适的种类与掺量。

1.1原材料

水泥：P·O52.5普通硅酸盐水泥，3天抗折强度5.4MPa,抗压强度30.2MPa，28天抗折强度7.9Mpa,抗压强度57.2Mpa，符合GB/T175-2007《通用硅酸盐水泥》标准要求。

细骨料：机制砂，细度模数3.0，属于中砂，级配区属于2区，泥块含量0.8%，符合GB/T 14684-2022《建设用砂》标准要求。

粗骨料：碎石，粒径为5～25mm，含泥量0.4%，泥块含量0.1%，符合GB/T 14685-2022《建设用卵石、碎石》标准要求。

矿粉：型号规格为S95，活性指数7天为77%，28天为96%，符合GB/T18046-2017《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》标准要求。

新型外加剂A：某一聚羧酸系高效减水剂。

新型外加剂B：某一萘系高效减水剂。

1.2配合比设计

影响混凝土强度的重要因素是混凝土用水量，混凝土减水剂的主要作用是在混凝土流动度与胶凝材料用量不变的情况下减少水胶比从而提高混凝土强度。因此，在混凝土塌落度和水泥等胶凝材料用量不变的情况下，通过不同种类的减水剂与掺量进行配比来达到试验目的。

本次试验目标为配置C80高强混凝土，满足混凝土早期强度达到混凝土管桩出厂要求。共设计了以下五种混凝土配合组合试验：①胶凝材料+骨料；②胶凝材料+骨料+低掺量新型外加剂A；③胶凝材料+骨料+高掺量新型外加剂A；④胶凝材料+骨料+低掺量新型外加剂B；⑤胶凝材料+骨料+高掺量新型外加剂B；。

1.3试验方案

按照上方1.2所设计好的配合比制作相应混凝土试块，并对仅经过蒸养和不同龄期的混凝土试块进行力学性能数据的收集分析。按数据较好的配合比制作各种不同蒸汽养护制度的PHC管桩若干条。

2、混凝土试验结果及分析

2.1混凝土试块标养强度对比

图1  各组混凝土试块标养强度对比

从上图1中对比数据得出，掺加了新型外加剂的混凝土试块隔龄期强度都较于普通混凝土试块有显著提高，新型外加剂A的强度提升高于新型外加剂B，但新型外加剂B的早期强度略高于新型外加剂A。高掺量试验组合②和④性能优于低掺量组合，选用组合②、④试制预应力高强度混凝土管桩。

3、预应力高强度混凝土管桩试验研究

3.1养护制度

本试验采用蒸汽养护制度（图2），蒸汽养护制度整个过程分为静停、升温、恒温、降温4个阶段。通过对两组配合比组合的预应力高强度管桩进行不同的静停时间（分组见表1），后进行蒸汽养护。

图2养护制度

表1  不同静停时间分组

3.2预应力高强混凝土管桩强度结果及分析

图3  预应力高强混凝土管桩脱模强度及3d强度

通过试验结果对比数据得出，静停时间对管桩强度有较大影响，随着静停时间的延长，混凝土管桩强度随之提高，在静停时间达到2.5h之后，混凝土强度达到高值且变化不明显。

4、结论

通过在混凝土配合比中添加新型外加剂A与新型外加剂B不同掺量的试验结果数据比对与不同静停时间的一次蒸汽养护试验结果数据比对，采用新型外加剂A高掺量，2.5h的静停时间的一次蒸汽养护工艺生产的预应力高强度混凝土管桩，可以达到混凝土管桩出厂要求，满足生产与施工的要求，并且能够为企业达到节能减耗，降低生产成本，提高生产效率的目的。