隨著工程建設(shè)領(lǐng)域技術(shù)水平的高速發(fā)展，地基處理工程施工工藝和機(jī)械設(shè)備的不斷更新，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁地基處理方法越來越被廣泛應(yīng)用，尤其是在較大城市的高層住宅工程的地基處理中，與傳統(tǒng)的地基處理方法(灌注樁、CFG樁)相比，高強(qiáng)混凝土管樁具有樁身強(qiáng)度高，質(zhì)量可靠、穿透力強(qiáng)、單樁承載力高、施工便捷、檢測方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，極具推廣價(jià)值。而在高強(qiáng)混凝土管樁中使用摻合料，不僅能降低成本，且若使用得當(dāng)，能有效地改善混凝土的強(qiáng)度、工作性和耐久性。以下，本文就摻合料在高強(qiáng)混凝土管樁上的應(yīng)用作粗淺探討。
1PHC高強(qiáng)混凝土管樁介紹
PHC高強(qiáng)混凝土管樁是采用離心、振動、輥壓、預(yù)應(yīng)力以及C80高強(qiáng)混凝土等復(fù)合生產(chǎn)工藝制作而成的空心圓筒體混凝土預(yù)制構(gòu)件，是一種新型建筑基礎(chǔ)用樁，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場后可拼接成不同長度的樁進(jìn)行施工，適用于工業(yè)與民用建筑、多層和高層建筑、鐵路、公路、橋梁、水利、港口碼頭等的基礎(chǔ)工程。PHC管樁屬于朝陽產(chǎn)業(yè)，隨著環(huán)保、質(zhì)量意識的增強(qiáng)，管樁的應(yīng)用量在各種樁基礎(chǔ)中獨(dú)占鰲頭，它改變了我國使用現(xiàn)場灌樁、普通方樁與使用PHC管樁的比例，提高了行業(yè)產(chǎn)品的科技含量。
其特點(diǎn)如下：(1)質(zhì)量穩(wěn)定、性能可靠，有成熟的制造工藝和完善的質(zhì)量保證體系，能有效控制產(chǎn)品質(zhì)量，保證樁身混凝土強(qiáng)度；(2)單樁承載力高，單位承載力價(jià)格便宜；(3)設(shè)計(jì)選用范圍廣，容易布樁；(4)對樁端持力層起伏變化的地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)；(5)管樁施工工期短，施工速度快，檢測方便；(6)樁身耐打，穿透能力強(qiáng)；(7)運(yùn)輸?shù)跹b方便，施工現(xiàn)場簡潔，對環(huán)境不會造成污水橫流、泥土成堆的不良影響；(8)對于封口樁尖的管樁，樁長和樁身質(zhì)量可直接監(jiān)測。管樁作為基礎(chǔ)，其沉降量很小，有利于工程質(zhì)量穩(wěn)定。
2高強(qiáng)混凝土管樁常用摻合料的品種及性能特點(diǎn)
2.1粉煤灰
粉煤灰又稱飛灰，主要來自于燃煤電廠排放出的粉塵，是一種顆粒非常細(xì)以致能在空氣中流動并被除塵設(shè)備收集的粉狀物質(zhì)。粉煤灰的主要成分為SiO2、Al2O3和Fe2O3，有些時(shí)候含有比較高的CaO。粉煤灰外觀類似水泥，膠凝性差，是目前用量最大的混凝土摻合料。
2.2礦渣微粉
?；郀t礦渣是溶化的礦渣在高溫狀態(tài)迅速水淬而成。礦渣的主要化學(xué)成分為SiO2、CaO、Al2O3。礦渣有堿性、酸性和中性之分。酸性礦渣的膠凝性差，而堿性礦渣的凝膠性好。因此，礦渣微粉應(yīng)選用堿性礦渣。
2.3硅粉
硅粉是電弧爐冶煉金屬或硅鐵合金時(shí)的副產(chǎn)品。硅粉的主要成分是SiO2，一般占90%以上，絕大部分是無定形的氧化硅。硅粉很細(xì)，用透氣發(fā)測得的硅粉比表面積為3.4～4.7m2/g，用氮吸附法測量，一般為18～22m2/g。
2.4石灰石粉
石灰石粉具有比熟料易磨性好的優(yōu)點(diǎn)。合理的摻量在水泥體系中能改善整個(gè)體系級配，在應(yīng)用過程中能起到礦物減水的作用，也可作為激發(fā)劑使用。
2.5其他礦物摻合料
礦物摻合料還有沸石粉，高嶺土粉，石英粉，稻殼灰等。
3對摻合料的技術(shù)要求
在高強(qiáng)混凝土管樁摻加的摻合料中，常用的是粉煤灰、礦渣微粉、硅粉三種，下面，筆者對其技術(shù)要求作一一介紹。
3.1粉煤灰
執(zhí)行的是《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596-2005)，拌制混凝土的粉煤灰有三個(gè)等級，按管樁國標(biāo)GB1346-2009版要求，應(yīng)符合Ⅱ級F類(由無煙煤或煙煤煅燒收集的粉煤灰)的標(biāo)準(zhǔn)，見表1：
表1管樁用粉煤灰技術(shù)要求
項(xiàng)目 技術(shù)要求
細(xì)度(45μm方孔篩篩余)，不大于/% 25.0
需水量，不大于/% 105
燒失量，不大于/% 8.0
含水量，不大于/% 1.0
三氧化硫，不大于/% 3.0
游離氧化鈣，不大于/% 1.0
安定性，雷氏夾煮沸后增加距離，不大于/% 5.0
放射性 合格
3.2硅粉
執(zhí)行的是《預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁用硅砂粉》(JC/T95O-2005)，對它的質(zhì)量要求見表2：
表2管樁用硅粉技術(shù)要求
項(xiàng)目 技術(shù)指標(biāo)
含水率/% ≤1.0
比表面積/㎡/kg 400～500
密度/g/cm3 ≥2.6
燒失量/% ≤1.5
氯離子/% ≤0.02
二氧化硅/% ≥90.0
3.3礦渣微粉
執(zhí)行的是《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》(GB/T18046-2008)S95級的標(biāo)準(zhǔn)，見表3：
表3管樁用礦渣微粉技術(shù)要求
項(xiàng)目 技術(shù)指標(biāo)
密度/g/cm3 ≥2.8
比表面積/㎡/kg ≥400
7d
活性指數(shù)/%
28d ≥75
≥95
流動度比/% ≥95
含水量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/% ≤1.0
三氧化硫(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/% ≤4.0
氯離子(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/% ≤0.06
燒失量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/% ≤3.0
玻璃體含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/% ≥85
放射性 合格
4摻合料的作用與機(jī)理
4.1作用效果
管樁用摻合料，無論是粉煤灰、硅粉，還是礦渣微粉，它們都具有粒徑小、活性好的特點(diǎn)，因此，它們的摻入不僅改善了混凝土管樁的性能，提高了強(qiáng)度和防滲性，還提高了耐久性指標(biāo)。
4.2作用機(jī)理
4.2.1火山灰效應(yīng)(活性效應(yīng))由于礦物摻和料的化學(xué)組成主要為SiO2和Al2O3。這兩種物質(zhì)，能夠與水泥水泥水化產(chǎn)物中的Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)，生成C-S-H和Aft。
4.2.2微集料效應(yīng)礦物摻合料粒徑很小，如硅粉達(dá)到納米級別，未水化的顆?？梢蕴畛涞剿嗍蛩嗍c集料界面處孔隙當(dāng)中，使混凝土結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，從而提高混凝土強(qiáng)度，改善其耐久性。
4.2.3形態(tài)效應(yīng)礦物摻合料的顆粒形狀多為球形，如粉煤灰顆粒為球形，可以在混凝土漿體內(nèi)起到類似“滾珠”作用，提高流動性，提高流動性的同時(shí)還改善了粘聚性和保水性，更加利于泵送施工。
5應(yīng)用中的注意事項(xiàng)
(1)摻合料配比的選擇
項(xiàng)目名稱
膠凝材料總量/Kg/m3
(水泥+摻合料) 硅粉
摻料Kg比例% 礦渣微粉
摻料Kg比例%
一
二
三 480
490
490 123～15825～33
98～14720～30
0 0
49～9810～20
98～14720～30
注：摻合料品種與具體摻量原則是由少到多，逐漸增多。建議從中值開始，從單摻到復(fù)摻，至少穩(wěn)定10～15d后，再緩慢調(diào)整；由于粉煤灰采購困難，小電廠的粉煤灰質(zhì)量難以保證，故未使用；(3)硅砂粉的密度與SiO2含量對摻量有較大的影響，當(dāng)密度與SiO2含量變化時(shí)，摻量亦應(yīng)隨之調(diào)整；要注意摻合料的活性，宜用新鮮的摻合料，因其界面新鮮，活性好，容易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，最好現(xiàn)磨現(xiàn)用，最長貯存期不宜超過15d；摻合料品種與數(shù)量要結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源，動態(tài)觀察，適時(shí)調(diào)整，關(guān)鍵是隨時(shí)要注意管樁混凝土性能的變動情況，如抗壓強(qiáng)度指標(biāo)等。
(2)要確保摻合料的技術(shù)指標(biāo)合格，有條件的最好是自制，研磨質(zhì)量容易控制，若外購則定要注意質(zhì)量控制，特別關(guān)注摻合料原料狀況，如是哪里開采的礦石，哪里采集的河砂，哪家企業(yè)的礦渣。
(3)密切注意摻合料粒徑形狀及分布，要了解研磨裝備的性能，確保顆粒球狀、圓度好、粒徑分布符合正態(tài)曲線，呈碩大的橄欖形。
(4)摻合料的使用有很強(qiáng)的實(shí)踐性，應(yīng)反復(fù)試驗(yàn)后才能確定配方，不宜輕易調(diào)整，并要保持相對的穩(wěn)定性。
6結(jié)語
總之，在高強(qiáng)混凝土管樁中摻加硅粉、礦渣微粉、粉煤灰等摻合料，既可以改善新拌混凝土的工作性能，又可以降低成本，且同時(shí)綜合利用大量積壓的工業(yè)廢渣符合當(dāng)今社會可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)和方向，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著，適合向社會和有條件的企業(yè)推廣和應(yīng)用。
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