免蒸压无余浆混凝土预制桩关键技术的研发与应用探讨

免蒸压无余浆混凝土预制桩关键技术的研发与应用探讨

费光文

四川华西绿舍亿丰管桩有限公司，四川 宜宾 644104

摘要：免蒸压无余浆混凝土预制桩是新研发出来的一种混凝土预制桩生产技术，该技术主要是通过应用自主研制的高活性增效剂HGS等量来替代一部分胶凝材料，然后对混凝土配比进行特定设置，按照特定的离心工艺以及混凝土养护技术，通过设定低水胶比常压蒸汽养护条件后制作而成。这种技术的关键在于实现了混凝土预制桩制作的免蒸压和无余浆，与常规的预制桩技术相比较，利用该技术制作成的混凝土预制桩不仅质量达到标准要求，而且耐久度方面的优势也非常明显。

【关键词】免蒸压；无余浆；混凝土预制桩；活性增效剂；耐久性

引言

在当前的工程建设过程中预应力混凝土预制桩的应用非常广泛，这主要是因为预应力混凝土预制桩在技术上要比传统预制桩更加先进，而且实现了工业化生产，质量相对比较稳定，施工周期相对较短，生产过程中消耗的资源量比较少，具有良好的经济优势。预制桩在生产过程中由于存在倒余浆过程，这样不仅会严重影响生产效率，也会带来大量废弃浆体，为后续处理带来难度。而且高压蒸养过程需要投入大量设备，安全隐患也比较大。而免蒸压无余浆制作技术在具体实施过程中省去了高压蒸养以及倒余浆等两个环节，达到了良好的资源保护和环境保护效果，能够为企业带来良好的经济效益。

1 技术路线分析

通常情况下混凝土预制桩制作过程中必须要保证混凝土强度超过C80。但是在现有的制作技术条件下，主要是通过在1.0MPa，150℃的条件下激发混凝土的活性，让水泥发生化化学反应来生产强度较高的托勃莫来石，在进行混凝土高压养护的过程中必须要保障在150℃以上的条件下快速完成水化反应过程。而凝胶材料本身的粘聚性以及保水性能都比较好，水凝比只有在保持较低的情况下才能真正实现管柱离心后达到无余浆的效果^[1]。

免蒸压无余浆混凝土技术在社会上目前还没有实现广泛应用，但是关于该技术开展的相关研究非常多。从理论角度来看，免蒸压混凝土可以通过以下一些途径来达到高强度效果。

向混凝土材质中加入适量的免蒸压掺合料，这种掺合料主要是由粉煤灰、矿渣以及少量的激发剂组成。按照特定的配合比，将水胶比设置在0.26-0.30之间，矿粉的掺量设置在30%-35%之间，蒸养时间设置为14h，制作出来的混凝土抗压强度以及劈裂抗拉强度能够分别达到86.5MPa、4.5MPa，完全能够达到混凝土管柱的出厂标准要求。

在特定的混凝土配合比下，将水胶比设置在0.25-0.30之间，矿渣粉的掺量设置在10%-40%之间，使用400-500kg/m³的凝胶材料，并给与合理养护三天后，混凝土管柱就能达到出厂标准要求。

利用矿渣微粉、硫酸盐、活性二氧化硅、煤粉灰等支撑的特种掺合料进行掺和，并保障在混凝土中掺合料的总重量达到20%-40%左右。按照一定的配合比温度为80-85℃的条件下将混凝土进行蒸汽养护6h，然后在进行3-7d的自然养护，这样就能让混凝土管柱就能达到出厂标准要求^[2]。

通过上述分析可以知道，高强度免蒸压混凝土可以的制作技术条件要满足：

凝胶材料比例较高；

要加入适量具备一定激发作用的活性掺合料；

需要加入适量性能较强的减水剂；

砂率适当降低；

要将水胶比设置在0.3以下；

要保证蒸养工艺以及自然养护时间科学、合理、充足。

2 试验分析

2.1 原材料

（1）试验过程中使用的水泥是P.o42.5R级水泥；

（2）试验过程中使用的矿粉是S95级矿粉；

（3）试验过程中使用的增效剂主要是HGS自主制作的高活性增效剂；

（4）试验过程中使用的减水剂主要含固量达到20%的高效聚羧酸减水剂；

（5）试验过程中使用的细骨料实际细度模数处于2.8-3.2之间，含泥量不超过1.0%；

（6）试验过程中使用的粗骨料为碎石，其颗粒直径处在2-25mm之间，压碎值、针片状处在10%以内。

（7）试验过程中使用的水是自来水作为掺和水。

2.2 高活性增效剂HGS配置

要想保证混凝土等级达到C80，及必须要保障HGS增效剂满足一下一些特征：

能够充分激发凝胶材料活性；

能够有效促进混凝土早期强度提升；

能够有效提升混凝土的和易性；

自身的减水性能要好。

为了能够有效激发掺合料的活性，加速反应速率，在矿物掺合料中加入适量的激发剂。并加入适量的纳米级的高活性硅质材料来保障混凝土的早期强度，而且能够保障在水化反应较快的前提下，混凝土的和易性得到有效改善，而且水胶比也能得到有效控制。高活性增效剂HGS由于会加速凝胶材料反应速度，从而导致混凝土的坍落度受到严重影响，而且对混凝土的实际使用性能也会产生一定的影响，鉴于此，又向其中加入了适量具备“缓凝效果”的材料，适当延缓混凝土的凝结速度，同时这种材料能够在一定程度上发挥出强化改性的效果，使得混凝土的效果得到全面提升。高活性增效剂HGS中含有大量纳米级的二氧化硅，与普通水泥粒子相比较，其粒子直径要小很多，而且活性也比较高，能够在普通水泥粒子的间隙中进行填充，这样就能够让混凝土的粘聚性以及保水性得到全面提升

^[3]。当混凝土中纳米级二氧化硅含量达到一定界限的时候，混凝土将更快的形成絮凝结构，而且结构中能够包裹适量的水分，使得水泥浆的粘稠度增加。保持砂率较低情况下还可适当添加增稠剂作补充解决操作性。在此基础上就能保障混凝本达到无余浆的效果。本次试验过程中充分利用正交试验方法来获取试验结果，并利用极差、方差的方式对试验结果进行处理后最终确定最佳的增效剂配比。

2.3 掺合料比例

将矿物掺合料加入混凝土后会导致混凝土的水化热降低，工作性能得到改善，后期的强度也能得到保障，其内部结构在很大程度上也进行了改善，混凝土的抗腐蚀能力更强。本次试验中按照现有的工艺设计条件来确定出了合理的掺合料配比。

2.4 最佳蒸汽养护条件

混凝土预制桩蒸汽养护通常可以分为静停、升温、恒温、降温等几个阶段，根据实际的生产工艺以及生产效率需求最终确定升温、恒温、降温各个养护流程的时间分别达到120min、360min、90min的条件下混凝土的强度最好^[4]。

2.5 试验结果

根据理论研究与实际相结合的观点，本次免蒸压混凝土试验同时在实验室以及生产车间开展。

在实验室中主要是针对HGS高效增强剂以及混凝土的配合比优化进行试验；通过实验室试验可以发现，如果养护处理阶段升温时间过短会对混凝土强度的发展形成一定的影响；如果恒温阶段时间设置过长能够促进混凝土强度的发展；恒温阶段的温度设置越高对混凝土强度发展的促进作用越大。

生产车间的试验主要是根据实验室确定的优化配方来进行试桩，整个试桩操作过程中，免蒸压混凝土的平均坍落度处在3-5cm之间，而且表现出了良好的和易性，可操作性也非常好。针对试桩结果进行分析后可以知道，免蒸压混凝土通常水胶比都比较低，1d强度完全能够达到C80强度等级的要求，而且混凝土在后期的强度还会产生持续发展。

3 结论

高强度增效剂HGS主要是利用有机和无机材料复合技术制成，免蒸压无余浆混凝土预制桩制作过程中高强度增效剂HGS的掺入量达到10%-20%，按照特定的混凝土配合比，并进一步优化蒸汽养护和离心工艺后，混凝土1d强度能够达到83.5MPa，离心后的无余浆混凝土预制桩等级达到了C80。

免蒸压无余浆技术制作计混凝土预制桩过程中蒸汽使用量减少了60%多，天然气使用量也更少，达到了节能降耗目标。生产制作成本也得到有效控制，具有良好的经济效益、社会效益以及环境效益。

参考文献

[1]. 2012年度混凝土与水泥制品行业技术革新奖获奖项目展示(五)[J]. 混凝土世界,2013(08):102-103.

[2]卢根成. 关于预制桩耐打击问题的探讨[J]. 建筑技术,1980(02):46-48.

[3]李龙,魏宜龄. 预制桩产业技术进步回顾与发展趋势概述[J]. 混凝土世界,2016(10):26-32.

[4]许远荣,向安乐,郑国治,伍飞才,孙宝刚. 熟石膏粉等多种掺合料在免压蒸PHC管桩中的应用研究[J]. 混凝土与水泥制品,2014(10):34-37.