一種降低膠凝材料用量的免蒸壓phc管樁制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，特別涉及一種降低膠凝材料用量的免蒸壓PHC管粧制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] PHC管粧全稱預(yù)應(yīng)力高強混凝土管粧，是建筑基礎(chǔ)中最常采用的混凝土構(gòu)件，被廣 泛地應(yīng)用于各類建筑、交通、水利等工程。我國是世界上最大的管粧生產(chǎn)國和使用國，2011 年全國年產(chǎn)量超過3. 5億米。
[0003] 目前我國PHC管粧絕大多數(shù)采用常壓蒸養(yǎng)+高壓蒸養(yǎng)兩段式生產(chǎn)工藝生產(chǎn)，也稱 蒸壓PHC管粧。由于蒸壓PHC管粧存在能耗高、易開裂等缺點，一些研宄者采用降低水膠比 等措施研制出僅通過常壓蒸養(yǎng)即可達(dá)到性能要求的PHC管粧，由于這種生產(chǎn)工藝不需要高 壓蒸養(yǎng)階段，故產(chǎn)品稱為免蒸壓PHC管粧。
[0004] 由于免蒸壓管粧混凝土水膠比低，混凝土較為粘稠，為保證混凝土工作性能，膠凝 材料用量比較高。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T 2126.6-2012《水泥制品工藝技術(shù)規(guī)程第6部分：先張 法預(yù)應(yīng)力混凝土管粧》中提出蒸壓管粧膠凝材料用量不宜小于480kg/m3,免蒸壓管粧膠凝 材料用量不宜小于500kg/m3的建議值。相比之下，免蒸壓管粧的膠凝材料和減水劑用量較 高，且摻合料價格一般高于蒸壓管粧的摻合料磨細(xì)砂。這就造成了免蒸壓管粧的原材料成 本遠(yuǎn)高于蒸壓管粧。雖然免蒸壓PHC管粧由于取消了高壓蒸養(yǎng)階段，在能源成本上相比蒸 壓PHC管粧有優(yōu)勢，但在總成本上還是較高。要更好地推廣免蒸壓PHC管粧這一節(jié)能環(huán)保 的技術(shù)，就必須要降低膠凝材料的用量，使免蒸壓PHC管粧在成本上更具有競爭力。
[0005] 如果直接降低膠凝材料用量，會導(dǎo)致混凝土的工作性能下降，使拌合的混凝土難 以滿足管粧生產(chǎn)的需要。一般采用增加減水劑摻量的方法來增加混凝土的工作性能。但免 蒸壓管粧混凝土的水膠比通常較低，減水劑摻量已經(jīng)在較高水平，在此基礎(chǔ)上再降低膠凝 材料用量，增加減水劑，就會導(dǎo)致減水劑超量摻加。減水劑摻量存在合理范圍，超量摻加會 導(dǎo)致混凝土離析、初凝時間增長(靜停時間延長)等問題，影響正常生產(chǎn)。而且膠凝材料用量 低，減水劑摻量過高的混凝土雖然具有一定流動性，但是非常粘稠，很難拌合，使得管粧在 布料、合模等工藝上操作困難，增加工人的勞動強度。
[0006] 引氣劑能經(jīng)濟有效地改善新拌混凝土的和易性，特別是對膠凝材料用量少的混凝 土效果更顯著。但是GB 50119-2013《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》規(guī)定引氣劑及引氣減 水劑不宜用于蒸養(yǎng)混凝土。這是因為高溫養(yǎng)護條件下，引氣劑引入的氣體會產(chǎn)生巨大膨脹， 如果引入的氣體含量不恰當(dāng)，甚至可能導(dǎo)致混凝土強度大幅度下降及耐久性變差。因此，傳 統(tǒng)上管粧生產(chǎn)不摻加引氣劑。
[0007] 考慮到PHC管粧生產(chǎn)工藝中有離心步驟，在離心時，引氣劑引入的氣體會被擠出 混凝土。也就是說，在拌合混凝土階段加入引氣劑，引入的氣體僅存在于拌合、布料、合模階 段，而這些階段要求混凝土有較好的工作性能。在離心階段引氣劑引入的氣體被擠出，對混 凝土的強度、耐久性影響很小。因此，提出采用摻加引氣劑的方法來降低混凝土中膠凝材料 用量的思路。
[0008] 此外，采用離心工藝生產(chǎn)PHC管粧會產(chǎn)生副產(chǎn)品一一余漿。由于余漿的成分不穩(wěn) 定，質(zhì)量難以控制，因此難以應(yīng)用于其他混凝土制品的生產(chǎn)；一些企業(yè)采取了余漿回用技 術(shù)，增大了生產(chǎn)的復(fù)雜性和人工需求量，也增大了管粧質(zhì)量控制的難度。余漿屬于污染物， 且凝結(jié)產(chǎn)生強度后難以處理，因此難以排放。如何處理余漿，是令管粧生產(chǎn)企業(yè)頭疼的問 題。
[0009] 如果摻加引氣劑，降低了膠凝材料的用量，也就相應(yīng)降低了水泥漿體量。離心時， 一部分氣體代替漿體被擠出混凝土，使得漿體擠出量，也即余漿量減少。因此摻加引氣劑可 在一定程度上減少余漿的產(chǎn)量。
[0010] 經(jīng)檢索，發(fā)現(xiàn)兩篇與本申請內(nèi)容相關(guān)的專利文獻：公開號為CN 101096114A的中 國專利《高耐久性預(yù)應(yīng)力高強混凝土管粧》和公開號為CN 101130456A的中國專利《混凝 土外加劑》，也涉及在管粧混凝土中摻加引氣劑。但其目的是提高管粧耐久性，因為引氣劑 可以提高混凝土中的氣泡數(shù)量，提高混凝土的抗凍性；引氣劑引入的氣泡最終保留在管粧 中，且其膠凝材料用量為450~480kg/m3,與普通蒸壓管粧一致。本專利與上述專利的關(guān)鍵區(qū) 別在于引氣劑引入的氣體在離心階段幾乎完全擠出，生產(chǎn)出的免蒸壓PHC管粧產(chǎn)品中幾乎 不含有引氣劑引入的氣泡，引氣劑只在拌合、布料、合模階段發(fā)揮提高混凝土工作性能的作 用，從而為進一步降低免蒸壓PHC管粧膠凝材料用量提供可能。本專利針對的是免蒸壓PHC 管粧的生產(chǎn)工藝，而上述專利針對的是蒸壓PHC管粧的生產(chǎn)工藝。因此本專利采用引氣劑 的目的、作用、實施對象和產(chǎn)生的效果上與上述專利存在明顯區(qū)別。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 為解決免蒸壓管粧膠凝材料用量高的問題，本發(fā)明提供一種降低膠凝材料用量的 免蒸壓PHC管粧制備方法。通過摻加引氣劑，使得混凝土在拌合時內(nèi)部引入適量氣體，提高 混凝土拌合物和易性，易于攪拌、布料，從而使混凝土在降低膠凝材料用量的情況下仍然具 有適宜的工作性能。在之后的管粧離心過程中，混凝土在高速離心過程中擠壓密實，這些氣 體被擠出，因此對管粧的強度和耐久性影響很小。
[0012] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)： 一種降低膠凝材料用量的免蒸壓PHC管粧制備方法，包括步驟： 1) 配制并拌合混凝土，所述混凝土每立方米總質(zhì)量為2480~2550kg，其中膠凝材料質(zhì) 量為450~350kg，水與膠凝材料的質(zhì)量比為0. 18~0. 25 :1，減水劑用量為膠凝材料質(zhì)量的 I. 1~1. 6%，引氣劑用量為膠凝材料質(zhì)量的0. 005~0. 10%，余量為砂子和石子，其中砂子與砂 石的質(zhì)量比為〇. 32~0. 36:1，所述膠凝材料中水泥占55~90%，礦物摻合料占10~45% ; 2) 將拌合好的混凝土投入喂料機中布料，管粧模具合模、張拉； 3) 管粧離心，使混凝土中由引氣劑引入的氣體被擠出； 4) 蒸養(yǎng)養(yǎng)護，養(yǎng)護時間共7~9h ; 5) 管粧脫模。
[0013] 進一步地，步驟3中管粧離心過程依次包括低速、低中速、中高速、高速四個階段， 各階段的轉(zhuǎn)速與時間與現(xiàn)有免蒸壓PHC管粧的工藝相同。
[0014] 進一步地，所述步驟4的蒸養(yǎng)養(yǎng)護過程包括靜停階段、由靜停溫度升至恒溫溫度 的升溫階段、恒溫階段、由恒溫溫度降至室溫溫度的降溫階段四個階段，所述靜停階段的溫 度為40~55°C，恒溫階段的溫度為80~90°C，各階段的溫度與時間與現(xiàn)有免蒸壓PHC管粧的 工藝相同，不再贅述。
[0015] 進一步地，拌合混凝土前，所述引氣劑預(yù)先與減水劑充分混合，制備成引氣減水 劑。
[0016] 進一步地，所述減水劑為聚羧酸減水劑。
[0017] 本發(fā)明加入的引氣劑量過少時，則膠凝材料的減少量不明顯，過多時進一步降低 PHC管粧膠凝材料量的作用不明顯。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點： 1.本發(fā)明能有效降低免蒸壓PHC管粧的膠凝材料用量4-26%，且對混凝土的工作性 能、強度、耐久性基本無影響，從而降低原材料成本，提高競爭力。
[0019] 2.本發(fā)明能有減少管粧生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品--余漿的產(chǎn)量，減少余漿處理成 本。
[0020] 3.本發(fā)明僅需要在拌合混凝土?xí)r加入引氣劑，不改變原有工藝流程，也不需要增 加設(shè)備，便于推廣。
【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的具體詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實施方式不 限于此，對于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進行。
[0022] 以下實施例采用的水泥為華潤水泥P. II 42. 5R，砂為天然河砂（2區(qū)中砂，細(xì)度模 數(shù)2. 9)，碎石由粒徑5-10_和10-20_兩類碎石混合成連續(xù)級配。
[0023] 實施例1 一種降低膠凝材料用量的免蒸壓PHC管粧制備方法，包括步驟： 1) 配制并拌合混凝土，所述混凝土每立方米總質(zhì)量為2550kg，其中膠凝材料質(zhì)量為 450kg，水與膠凝材料的質(zhì)量比為0. 18 :1，減水劑用量為膠凝材料質(zhì)量的1. 6%，引氣劑用量 為膠凝材料質(zhì)量的〇. 005%，余量為砂子和石子，其中砂子與砂石的質(zhì)量比為0. 32:1，所述 膠凝