前言
管樁是地基處理和樁基礎(chǔ)形式的一種，產(chǎn)生于二十世紀(jì)初，到現(xiàn)在已經(jīng)有一百多年的發(fā)展歷程了，管樁的制備工藝日益成熟，管樁產(chǎn)品也從無標(biāo)生產(chǎn)，發(fā)展到今天擁有較完善的標(biāo)準(zhǔn)體系。
管樁按混凝土強(qiáng)度等級和壁厚分為預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（PC管樁）、預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁（PTC管樁）和預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁(PHC管樁)。PC管樁的混凝土強(qiáng)度不得低于C50砼，PTC管樁強(qiáng)度等級不得低于C60，PHC樁的混凝土強(qiáng)度等級不得低于C80。PC樁和PTC樁一般采用常壓蒸汽養(yǎng)護(hù)，而PHC樁脫模后要進(jìn)入高壓釜蒸養(yǎng)，經(jīng)10個大氣壓、180℃左右的蒸壓養(yǎng)護(hù)，混凝土強(qiáng)度等級達(dá)C80。預(yù)制方樁、灌注樁（包括鉆孔灌注樁、挖孔樁等）混凝土密實度差，自然養(yǎng)護(hù)，須20天左右才能出廠；抗彎、抗剪性能差，施工速度一般；對地質(zhì)條件適應(yīng)性差，成樁質(zhì)量無法直接檢查；檢測方法、質(zhì)量處理較慢。比較而言，PHC管樁離心成型混凝土密實，高壓蒸養(yǎng)、效率高周期短；抗彎性能好、抗震性能好；工地現(xiàn)場整潔、安全，單位承載力造價低；綜合效益好，投資回收快；施工速度快，工效高；對地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)；地質(zhì)檢測、質(zhì)量處理簡便、快捷。PHC管樁取代普通預(yù)制方樁和灌注樁是一個很大的技術(shù)進(jìn)步與創(chuàng)新。PHC管樁因其具有優(yōu)異的力學(xué)性能、制樁周期短、價格低而在工業(yè)與民用建筑、公路建設(shè)、鐵路建設(shè)、港口碼頭以及跨海大橋等工程中得到廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在國內(nèi)研制生產(chǎn)的預(yù)應(yīng)力管樁70％以上都是PHC管樁，廣東地區(qū)幾乎100％都是PHC管樁。
傳統(tǒng)的PHC管樁需要進(jìn)行常溫蒸養(yǎng)和高壓蒸養(yǎng)兩段養(yǎng)護(hù)工藝之后才能投入使用。而高壓蒸養(yǎng)工藝消耗的資源特別多，大量的燃料消耗使管樁的成本大幅度增加，既不經(jīng)濟(jì)也不節(jié)能。采用免壓蒸工藝可以省去蒸壓環(huán)節(jié)，不需高壓釜，節(jié)省投資及大量的能源消耗，降低成本。免壓蒸工藝越來越受管樁生產(chǎn)企業(yè)的重視，但要生產(chǎn)免壓蒸管樁，就必須擁有更先進(jìn)的混凝土生產(chǎn)工藝，取消壓蒸的管樁混凝土的制備成為一大問題。
免壓蒸管樁混凝土使用的原材料
混凝土的抗壓強(qiáng)度至少達(dá)到C80才符合免壓蒸管樁的要求，以傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)高強(qiáng)高性能管樁主要以磨細(xì)石英砂、高標(biāo)準(zhǔn)水泥等為原材料，通過高溫高壓的蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝使混凝土早強(qiáng)且高強(qiáng)，而免壓蒸管樁的基本設(shè)計理念就是避免高壓高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)的巨大能源消耗，直接由優(yōu)秀的原材料體系來達(dá)到混凝土自身的高強(qiáng)度。所以，制備免壓蒸管樁混凝土的原材料選用是極其關(guān)鍵的。
2.1水泥
《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》（GB13476-2009）規(guī)定，制備管樁混凝土的水泥宜采用強(qiáng)度等級不低于42.5級的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥。實際生產(chǎn)中，所用水泥應(yīng)有較高的強(qiáng)度，28天水泥膠砂強(qiáng)度宜在55MPa以上。現(xiàn)有的大量研究及工程應(yīng)用情況說明，免壓蒸管樁混凝土的配制水泥應(yīng)選用強(qiáng)度富余系數(shù)高、質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)硅酸鹽水泥。普通硅酸鹽水泥不適宜用于生產(chǎn)免壓蒸管樁混凝土，可能與水泥中混合材的種類、活性及摻量的不確定性有關(guān)。
2.2摻合料
大量的研究表明，純硅水泥因脫水差等原因不適宜直接用于生產(chǎn)免壓蒸PHC管樁。無論在改善水泥脫水性還是提高混凝土工作性等方面，礦物摻合料都是非常不錯的選擇。但摻合料的加入，會使凝結(jié)時間相對延長，可考慮適當(dāng)增加靜停時間。粉煤灰、硅灰、磨細(xì)礦渣粉是制備免壓蒸管樁混凝土的主要摻合料。其中，粉煤灰屬火山灰質(zhì)材料，摻入少量優(yōu)質(zhì)粉煤灰可在一定程度上減小管樁應(yīng)力，保證混凝土的施工性能及后期強(qiáng)度的增長和體積穩(wěn)定性。硅灰的活性較高，用來代替半成到一成左右的水泥時，不但能改善混凝土和易性，也可以有效降低由于使用聚羧酸系超塑化劑而導(dǎo)致的混凝土工作性敏感，使混凝土質(zhì)量更加穩(wěn)定，強(qiáng)度更大，但使用硅灰的成本相對較高。磨細(xì)礦渣粉取代10%-20%的水泥時，可以起減水作用，降低混凝土的水灰比，使混凝土強(qiáng)度提高。制備免壓蒸管樁混凝土，在考慮其成本的同時，也要保證其質(zhì)量和性能，加入適量的摻合料替代水泥，不但可以提高混凝土性能，也可以提高它的環(huán)境友好性。
2.3外加劑
控制混凝土凝結(jié)時間特別是初凝時間對免壓蒸管樁生產(chǎn)非常重要。管樁成型后，靜停一定時間后進(jìn)行蒸養(yǎng)，一般要求蒸養(yǎng)前達(dá)到初凝狀態(tài)，否則在高溫蒸養(yǎng)時會因水分損失造成管樁混凝土結(jié)構(gòu)疏松強(qiáng)度下降。在確?；炷猎?h左右基本無坍落度損失的情況下，盡可能縮短混凝土凝結(jié)時間。一般建議混凝土在2-3小時初凝，4-6小時終凝。大量的試驗也表明，在一定區(qū)間內(nèi)，外加劑摻量的增加對強(qiáng)度有利，但超過一定摻量時，強(qiáng)度又會下降。實際生產(chǎn)中要注意控制掌握好外加劑的摻量。
聚羧酸系超塑化劑具有高減水、早強(qiáng)、促凝及增強(qiáng)的優(yōu)異功能，是如今配制免壓蒸管樁混凝土的主要外加劑，而氨基磺酸系超塑化劑則很少報道。國外在管樁混凝土生產(chǎn)中對聚羧酸系超塑化劑的使用已經(jīng)相對成熟，我國則正處于研究試用階段。
2.4砂石
在免壓蒸管樁混凝土的制備中，砂石骨料對其性能也是有影響的，尤其是對混凝土的抗壓強(qiáng)度和單位用水量。砂石的石粉含量和泥含量、砂石的潔凈程度以及砂石的粗細(xì)程度都會影響到免壓蒸管樁混凝土的性能，另外，砂石的質(zhì)量也會對外加劑的使用有一定的影響，從而間接影響到混凝土的減水量。砂石骨料應(yīng)滿足《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》（GB13476-2009）要求。有試驗認(rèn)為，對免壓蒸管樁混凝土，砂的細(xì)度模數(shù)不宜小于2.7，但最好也不要大于3.0。細(xì)度模數(shù)太小，強(qiáng)度上不去，太大影響混凝土工作性能。
3.配合比對免壓蒸管樁混凝土性能的影響
混凝土的配合比在很大程度上關(guān)系著混凝土的質(zhì)量，免壓蒸管樁混凝土性能的完善，離不開對混凝土各種原材料的選用，更離不開對這些原材料的配合比研究設(shè)計。
3.1砂率
砂率的提高也會使混凝土的強(qiáng)度下降。當(dāng)砂率保持在0.32到0.34之間時，其影響效果不明顯，但砂率提高到0.36時，混凝土的抗壓強(qiáng)度就會有較大幅度的降低。砂率對混凝土強(qiáng)度影響來源于減水劑的摻量，砂率提高會引起用水量增加，從而就得增加減水劑來保持水膠比，減水劑使用過多會造成混凝土凝結(jié)緩慢，在同樣的靜停時間內(nèi)受到的熱致?lián)p傷變大，混凝土強(qiáng)度因此下降。
3.2水灰比
在相同的攪拌方式程度、養(yǎng)護(hù)條件以及統(tǒng)一測試條件下，水灰比是決定混凝土強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。一般認(rèn)為先張法預(yù)應(yīng)力管樁混凝土的水灰比宜控制在0.29-0.30之間，免壓蒸管樁混凝土的水灰比宜控制在0.24-0.25之間或更低。3.3坍落度
在免壓蒸管樁混凝土的制備過程中，坍落度變化對其強(qiáng)度的影響是非常大的。當(dāng)混凝土的坍落度從50mm上升到195mm時，混凝土抗壓強(qiáng)度也大幅度下降。這是因為坍落度上升會延長混凝土凝結(jié)時間，相同靜停時間下，坍落度小的混凝土硬化程度高，抗壓抗拉強(qiáng)度也較高。另外，大的坍落度也意味著減水劑的使用量要增加，從而可能導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生更多微裂紋。一般認(rèn)為免壓蒸管樁混凝土的坍落度可選用30-60mm之間，也有較高的，這可能與外加劑的性能及使用量有關(guān)。
4.蒸養(yǎng)制度對免壓蒸管樁的影響
養(yǎng)護(hù)是管樁生產(chǎn)中的重要工序，直接影響管樁的脫模強(qiáng)度、有效預(yù)應(yīng)力及管樁產(chǎn)品的最終質(zhì)量。
國內(nèi)很多管樁廠的常壓蒸養(yǎng)溫度在80℃左右，甚至高達(dá)85-90℃。有研究認(rèn)為混凝土溫度大于70℃時容易發(fā)生延遲性鈣釩石反應(yīng)，由此產(chǎn)生的膨脹影響混凝土微觀結(jié)構(gòu)，因此很多國外標(biāo)準(zhǔn)要求混凝土養(yǎng)護(hù)溫度不大于70℃。
關(guān)于蒸養(yǎng)工藝制度的選擇，有專利認(rèn)為，靜停1-2h，升溫3h，在60-85℃恒溫6-8h，降溫3h以上，拆模自然養(yǎng)護(hù)一定時間后，可制備滿足要求的免壓蒸管樁。也有試驗認(rèn)為靜停2h，帶模常壓升溫到90℃，蒸養(yǎng)6h后，降溫后拆模自然養(yǎng)護(hù)一定時間后，可制備滿足要求的免壓蒸管樁。還有試驗認(rèn)為靜停2h，直線升溫到75℃后恒溫3-4h再降溫，也能制備滿足要求的免壓蒸管樁。如此不一而足，認(rèn)為可能與各地的原材料、試驗條件及企業(yè)的生產(chǎn)工藝習(xí)慣有關(guān)。各生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)根據(jù)實際情況，經(jīng)試驗確定后選用適合自身的蒸養(yǎng)工藝制度。
5.結(jié)論
水泥、摻合料、外加劑、砂石等原材料的質(zhì)量優(yōu)劣很大程度上決定了免壓蒸管樁混凝土的性能，另外，各種原材料的配合比設(shè)計也是混凝土性能的重要決定因素。要想生產(chǎn)出質(zhì)量優(yōu)良的免壓蒸管樁，除了原材料的選用之外還需要有制作環(huán)境和養(yǎng)護(hù)制度的共同配合，甚至需要考慮到管樁的使用環(huán)境和強(qiáng)度要求。只有在各個方面合理控制了，才能生產(chǎn)配制出高強(qiáng)度、高性能的免壓蒸管樁混凝土。
【參考文獻(xiàn)】
[1]湯小平，李培鵬，孫延慶.免壓蒸管樁混凝土原材料的選用.混凝土與水泥制品.2009(05)：88-89
[2]馬國寧，劉云.免壓蒸預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁生產(chǎn)用水泥的研究與應(yīng)用.水泥.2010(07)：58
[3]張建綱，喬敏.PHC管樁混凝土免壓蒸技術(shù)研究.混凝土與水泥制品.2012(07)：09-11
[4]曾俊杰.高性能管樁混凝土材料設(shè)計與節(jié)能制備技術(shù)研究.武漢理工大學(xué).2012(03)：18
[5]李成龍.關(guān)于管樁常壓蒸汽養(yǎng)護(hù)若干問題的探討分析.廣東建材.2010（9）：40-41
[6]周棟梁，張建綱，毛永琳，孫樹.免壓蒸管樁混凝土的制備與性能研究.粉煤灰綜合利用.2011（6）：46-47
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