一種降低膠凝材料用量的蒸壓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(qiáng)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。蒸壓PHC管粧的膠凝材料主要由水泥和磨細(xì)石英砂組成。其中磨細(xì)石英砂 可以在高壓蒸養(yǎng)的高溫、高壓條件下反應(yīng)生成托勃莫來石晶體，大大提高整體強(qiáng)度。
[0004] 蒸壓管粧的兩段式生產(chǎn)工藝比較穩(wěn)定，質(zhì)量控制相對容易，目前我國的管粧生產(chǎn) 企業(yè)水膠比一般控制在0. 30左右，膠凝材料用量一般穩(wěn)定在450~480kg/m3。這樣的水膠比 和膠材用量在砂、石骨料等條件一般的情況下也能很好的完成管粧的質(zhì)量控制。
[0005] 部分企業(yè)以及研宄者可以采用更低的膠凝材料用量完成管粧生產(chǎn)，但是這通常要 求骨料的性能比較好。此外，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的建議。
[0006] 但是，采用離心工藝生產(chǎn)PHC管粧會產(chǎn)生副產(chǎn)品一一余漿。余漿是在離心過程中 被擠出的一部分混凝土漿體，主要含有水、水泥、磨細(xì)石英砂、泥土 (來自砂、石骨料表面)、 減水劑等。余漿對于管粧產(chǎn)品的性能不起作用，但是如果去掉這部分漿體，離心前的管粧 生產(chǎn)過程中，如布料、合模等過程中混凝土拌合物的工作性能就達(dá)不到要求。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(qiáng)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。
[0007] 降低膠凝材料的用量，可以達(dá)到降低余漿量和降低生產(chǎn)成本的目的。為保證混凝 土工作性能滿足要求，通常降低膠凝材料用量時采用增大水膠比或增加減水劑用量的方 法。但是0.30的水膠比已經(jīng)比較高，如果繼續(xù)提高，強(qiáng)度難以滿足要求。增加減水劑，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)。
[0008] 引氣劑能經(jīng)濟(jì)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?yàn)楦邷仞B(yǎng)護(hù)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(qiáng)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。
[0009] 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(qiáng)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。
[0010] 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。
[0011] 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(xiàn)：公開號為CN 101096114A的中 國專利《高耐久性預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)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?yàn)橐龤鈩┛?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(jìn)一步降低蒸壓PHC管粧膠凝材料用量提供可能。本專利的蒸壓PHC管粧的膠凝材 料用量也遠(yuǎn)低于上述專利。因此本專利采用引氣劑的目的、作用和產(chǎn)生的效果上與上述專 利存在本質(zhì)區(qū)別。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 為解決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)部引入大量氣體，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(shí)，這些氣體被 擠出，因此管粧的強(qiáng)度和耐久性基本不受影響。
[0013] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： 一種降低膠凝材料用量的蒸壓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420~340kg，水與膠凝材料的質(zhì)量比為0. 24~0. 30 :1，減水劑用量為膠凝材料質(zhì)量的 I. 5~3. 0%，引氣劑用量為膠凝材料質(zhì)量的0. 005~0. 07%，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65~75%，磨細(xì)石英砂占25~35% ; 2) 將拌合好的混凝土投入喂料機(jī)中布料，管粧模具合模、張拉； 3 )管粧離心，應(yīng)使混凝土中由引氣劑引入的氣體基本被擠出； 4) 蒸養(yǎng)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間共6~8h ; 5) 管粧脫模； 6) 蒸壓養(yǎng)護(hù)，將脫模后的管粧置于蒸壓釜中，養(yǎng)護(hù)氣壓為0. 8~1. 2MPa，養(yǎng)護(hù)溫度 165~200°C，蒸壓養(yǎng)護(hù)時長7-12h。
[0014] 進(jìn)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)有蒸壓PHC管粧的工藝相同。
[0015] 進(jìn)一步地，所述步驟4的蒸養(yǎng)養(yǎng)護(hù)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)有蒸壓PHC管粧的工 藝相同，不再贅述。
[0016] 進(jìn)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。
[0017] 進(jìn)一步地，所述減水劑為聚羧酸減水劑或萘系減水劑。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1.本發(fā)明能有效降低蒸壓PHC管粧的膠凝材料用量6。/『25%，且混凝土的工作性能、強(qiáng) 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)品一一余漿的產(chǎn)量。
[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(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的具體詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實(shí)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(jìn)行。
[0022] 以下實(shí)施例采用的水泥為華潤水泥P. II 42. 5R，礦物摻合料為磨細(xì)石英砂，砂為 天然河砂（2區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)2. 9)，碎石由粒徑0-5_和10-20_兩類碎石混合成連續(xù)級 配。
[0023] 實(shí)施例1 一種降低膠凝材料用量的蒸壓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 420kg，水與膠凝材料的質(zhì)量比為0. 24 :1，減水劑用量為膠凝材料質(zhì)量的3. 0%，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 膠凝材料中水泥占65%，磨細(xì)石英砂占35% ; 2) 將拌合好的混凝土投入喂料機(jī)中布料，管粧模具合模、張拉； 3 )管粧離心，應(yīng)使混凝土中由引氣劑引入的氣體基本被擠出； 4) 蒸養(yǎng)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間共6~8h ; 5) 管粧脫模； 6) 蒸壓養(yǎng)護(hù)，將脫模后的管粧置于蒸壓釜中，養(yǎng)護(hù)氣壓為0. 8~1. 2MPa，養(yǎng)護(hù)溫度 165~200°C，蒸壓養(yǎng)護(hù)時長7-12h。
[0024] 具體來說，本實(shí)施例的步驟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。
[00