本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，尤其涉及一種預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁。

背景技術(shù)：

預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁，即phc樁，又稱為先張法預(yù)應(yīng)力管樁，是采用先張法預(yù)應(yīng)力工藝和離心成型法制成的一種空心筒體細(xì)長(zhǎng)混凝土預(yù)制構(gòu)件，gb13476-2009規(guī)定phc的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于c80，即抗壓強(qiáng)度應(yīng)該大于80mpa，而在實(shí)際應(yīng)用中，如果要適應(yīng)復(fù)雜地形就必須在c90以上。

由于是離心工藝成型，混凝土骨料分布不均勻，粗骨料較多地集中分布在管壁的外側(cè)，內(nèi)側(cè)粗骨料較少，從而造成如下缺點(diǎn)：一是管樁的強(qiáng)度均一性較差，采用目前的混凝土試塊實(shí)驗(yàn)，在管樁的徑向和軸向取樣，樣品數(shù)量20以上時(shí)，強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差一般大于10mpa；二是由于成型的管樁材料不均勻，混凝土密實(shí)性不均勻，從而造成管樁的耐久性較差，其抗氯離子滲透性較差。

目前，為了解決這些問(wèn)題，一般采用加入外加劑的方法來(lái)解決，加入的外加劑一般是萘系減水劑，或者是聚羧酸鹽類減水劑；比如公開(kāi)號(hào)cn101962280a的中國(guó)專利申請(qǐng)，加入了聚羧酸高效減水劑，其強(qiáng)度達(dá)到95mpa以上，抗凍性達(dá)到f700以上，但是其強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差達(dá)10.26mpa；又比如公開(kāi)號(hào)為cn103641397a的中國(guó)專利申請(qǐng)，加入了木質(zhì)素磺酸鹽和聚羧酸鹽，最后管樁的抗凍等級(jí)為f400，其強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差更是達(dá)15.03mpa。

另外，目前的研究表明，高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)也會(huì)降低管樁的耐久性，所以目前有關(guān)于免蒸壓預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的研究，比如公開(kāi)號(hào)為cn105130308a，其采用常壓蒸汽養(yǎng)護(hù)，脫膜時(shí)強(qiáng)度可達(dá)80mpa，自然養(yǎng)護(hù)1-3天后達(dá)到85mpa，但是，這種管樁的強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差也達(dá)到10mpa以上，其耐久性也較差，其抗凍性僅有f500左右，這對(duì)于北方寒冷地區(qū)和東南沿海地區(qū)，其使用耐久性就較差。

也就是說(shuō)，目前的預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁，由于現(xiàn)有的強(qiáng)度測(cè)試方法的原因，普遍存在抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)偏差較大，抗彎性能和抗裂性能也存在類似的問(wèn)題，從而導(dǎo)致強(qiáng)度和韌性從較弱處被“攻陷”，使得耐久性較差。

本領(lǐng)域急需一種強(qiáng)度高，并且強(qiáng)度均一性良好，具有優(yōu)異耐久性能的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于提供一種預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁，以解決上述問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的：

一種預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁，包括混凝土和鋼筋，所述混凝土包括下述重量比的組分組成：

硅酸鹽水泥10%-15%

骨料45%-65%

摻合料10%-15%

外加劑1-2%

余量為水；

其中，所述骨料為河沙和鵝卵石；所述摻合料為粉煤灰、礦渣微粉、石膏粉和硅砂粉的混合物；所述外加劑為微晶白云母粉與聚羧酸鹽的混合物。

本發(fā)明的預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁的制備方法為，包括以下步驟：

（1）根據(jù)所述的質(zhì)量比稱量各組分，先將外加劑與摻合料加入水?dāng)嚢杈鶆?，至?0min后，再加入硅酸鹽水泥和骨料，攪拌均勻，得到物料；

（2）將步驟（1）所得的物料喂入模，然后張拉；

（3）離心成型：離心工序?yàn)槿齻€(gè)階段:管模速度分別為低速60-80轉(zhuǎn)/分，2-3分鐘；中速200-260轉(zhuǎn)/分，2.0-3.5分鐘；高速400-430轉(zhuǎn)/分鐘，5-6分鐘，得到半成品；

（4）常壓蒸養(yǎng)：將步驟（3）所得半成品由室溫快速升至95-100℃升溫時(shí)間為0.5-1.5h，保持95-100℃5-6h，然后自然冷卻；

（5）養(yǎng)護(hù)：脫模，自然養(yǎng)護(hù)3-5天，即得。

本申請(qǐng)的發(fā)明人，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，采用了特殊的配方，尤其是特殊的外加劑，該外加劑與其他組分，尤其是摻合料一起，相互作用，并輔以特殊的制備工藝，可以使物料在離心過(guò)程中，盡可能保持均勻，使得各種粒徑的物料盡可能少受離心力的作用，從而解決了現(xiàn)有的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁“粗骨料較多地集中分布在管壁的外側(cè)，內(nèi)側(cè)粗骨料較少”的問(wèn)題；混凝土密實(shí)度大幅增加，使用過(guò)程中發(fā)生堿-骨料反應(yīng)的幾率幾乎為零，開(kāi)裂壓力提高，開(kāi)裂溫度降低；從而使得成品管樁的強(qiáng)度增加，強(qiáng)度均一性得到顯著提升，抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差可以降低到2mpa以下，相應(yīng)的，抗凍性能、抗彎性能和抗裂性能也得到顯著提升。

另外，采用本發(fā)明的組分和制備方法，可以采用常壓蒸汽養(yǎng)護(hù)，從而避免高壓養(yǎng)護(hù)給強(qiáng)度、抗裂等帶來(lái)的問(wèn)題，進(jìn)一步增加其耐久性。

本發(fā)明所述的微晶白云母，是一種新型的非金屬礦物資源,主要礦物成分是偉2m1型白云母，次要成分是少量的石英，微量的綠泥石和痕量鉀長(zhǎng)石，由四川鑫炬礦業(yè)于1997年在國(guó)內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)。其顯著特征是：成因類型新，礦物結(jié)晶粒度細(xì)，礦石白云母含量高，質(zhì)量好，礦床規(guī)模大。目前的微晶白云母礦已經(jīng)進(jìn)行規(guī)?；傻V和粉體加工，微晶白云母粉產(chǎn)品已在絕緣（絕緣灌注膠）、油漆（重防腐涂料）、塑料、橡膠（pvc材料）、陶瓷等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，用以替代傳統(tǒng)的絹云母礦物材料。但是，在混凝土中未見(jiàn)應(yīng)用的報(bào)道；

本發(fā)明的聚羧酸鹽，優(yōu)選采用改性聚羧酸鹽xt-2000，其為丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸鹽共聚物，是一種高效能阻垢分散劑，常用于水處理中，市場(chǎng)上可以直接購(gòu)買得到。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：所述骨料中河沙和鵝卵石的質(zhì)量比為1：（1-2）。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案：所述鵝卵石中，粒徑為0.2-1.0cm、1.0-1.5cm與1.5-2.5cm的質(zhì)量比例分別為1:（1-2）:（2-3）。

適合的河沙與鵝卵石的比例，配以適合的不同大小的鵝卵石配比，可以輔助離心時(shí)物料盡量均勻，減少離心力對(duì)于不同粒徑的分布影響。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：所述摻合料中粉煤灰、礦渣微粉、石膏粉和硅砂粉的質(zhì)量比為（1-2）：（1-2）：（0.5-1.0）：（1.5-2.0）。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：所述外加劑中微晶白云母粉與聚羧酸鹽的質(zhì)量比為（2-3）：（0.5-1.0）。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：所述外加劑中微晶白云母粉的粒徑為3000-5000目。合適粒徑的微晶白云母粉，更有利于發(fā)揮與其他成分的共同作用，提高物料的均一性以及成品的強(qiáng)度、抗凍抗裂性能。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：所述外加劑中還含有牡蠣殼粉?？梢赃M(jìn)一步提高效果。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案：所述牡蠣殼粉的粒徑為500目-1000目。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案：所述外加劑中，微晶白云母粉、聚羧酸鹽與牡蠣殼粉的質(zhì)量比為（1-1.5）：（0.5-1.0）：（1-1.5）。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明由于加入了特殊的外加劑，并采用了特殊的制備工藝，可以使物料在離心過(guò)程中，盡可能保持均勻，使得各種粒徑的物料盡可能少受離心力的作用，所得成品管樁的抗壓強(qiáng)度達(dá)到95mpa以上，抗壓強(qiáng)度均一性得到顯著提升，抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差可以降低到2mpa以下，相應(yīng)的，抗凍性能、抗彎性能和抗裂性能也得到顯著提升，抗凍性達(dá)到f795以上；最終使得預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁在北方寒冷地區(qū)以及東南沿海環(huán)境預(yù)期使用壽命達(dá)50年以上。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1：

一種預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁，包括混凝土和鋼筋，所述混凝土包括下述重量比的組分組成：

硅酸鹽水泥120kg

骨料550kg

摻合料100kg

外加劑12kg

適量水；

其中，所述骨料為河沙和鵝卵石，所述骨料中河沙和鵝卵石的質(zhì)量比為1：1.5，所述鵝卵石中，粒徑為0.2-1.0cm、1.0-1.5cm與1.5-2.5cm的質(zhì)量比例分別為1:,1.5:2.5；

所述摻合料為粉煤灰、礦渣微粉、石膏粉和硅砂粉的混合物，所述摻合料中粉煤灰、礦渣微粉、石膏粉和硅砂粉的質(zhì)量比為1：1：0.5：1.5；

所述外加劑為微晶白云母粉與聚羧酸鹽的混合物，所述外加劑中微晶白云母粉與聚羧酸鹽的質(zhì)量比為2：0.5，微晶白云母粉的粒徑為5000目；

其制備方法為，包括以下步驟：

（1）根據(jù)所述的質(zhì)量比稱量各組分，先將外加劑與摻合料加入水?dāng)嚢杈鶆颍?0min后，再加入硅酸鹽水泥和骨料，攪拌均勻，得到物料；

（2）將步驟（1）所得的物料喂入模，然后張拉；

（3）離心成型：離心工序?yàn)槿齻€(gè)階段:管模速度分別為低速65轉(zhuǎn)/分，2分鐘；中速210轉(zhuǎn)/分，3.5分鐘；高速430轉(zhuǎn)/分鐘，5-分鐘，得到半成品；

（4）常壓蒸養(yǎng)：將步驟（3）所得半成品由室溫快速升至95-100℃升溫時(shí)間為0.5h，保持95-100℃6h，然后自然冷卻；

（5）養(yǎng)護(hù)：脫模，自然養(yǎng)護(hù)5天，即得，得到“管樁a”，內(nèi)徑為600mm，長(zhǎng)度為10m。

實(shí)施例2：

一種預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁，包括混凝土和鋼筋，所述混凝土包括下述重量比的組分組成：

硅酸鹽水泥120kg

骨料550kg

摻合料100kg

外加劑12kg

適量水；

其中，所述骨料為河沙和鵝卵石，所述骨料中河沙和鵝卵石的質(zhì)量比為1：1.5，所述鵝卵石中，粒徑為0.2-1.0cm、1.0-1.5cm與1.5-2.5cm的質(zhì)量比例分別為1:,1.5:2.5；

所述摻合料為粉煤灰、礦渣微粉、石膏粉和硅砂粉的混合物，所述摻合料中粉煤灰、礦渣微粉、石膏粉和硅砂粉的質(zhì)量比為1：1：0.5：1.5；

所述外加劑為微晶白云母粉、聚羧酸鹽與牡蠣殼粉的混合物，所述外加劑中微晶白云母粉、聚羧酸鹽、牡蠣殼粉的質(zhì)量比為2：0.5：1，微晶白云母粉的粒徑為5000目，所述牡蠣殼粉的粒徑為800目；

其制備方法為，包括以下步驟：

（1）根據(jù)所述的質(zhì)量比稱量各組分，先將外加劑與摻合料加入水?dāng)嚢杈鶆颍?0min后，再加入硅酸鹽水泥和骨料，攪拌均勻，得到物料；

（2）將步驟（1）所得的物料喂入模，然后張拉；

（3）離心成型：離心工序?yàn)槿齻€(gè)階段:管模速度分別為低速65轉(zhuǎn)/分，2分鐘；中速210轉(zhuǎn)/分，3.5分鐘；高速430轉(zhuǎn)/分鐘，5-分鐘，得到半成品；

（4）常壓蒸養(yǎng)：將步驟（3）所得半成品由室溫快速升至95-100℃升溫時(shí)間為0.5h，保持95-100℃6h，然后自然冷卻；

（5）養(yǎng)護(hù)：脫模，自然養(yǎng)護(hù)5天，即得，得到“管樁b”，內(nèi)徑為600mm，長(zhǎng)度為10m。

對(duì)比例1：

本實(shí)施例中，不加入實(shí)施例1中的微晶白云母粉，其余與實(shí)施例1相同，得到“對(duì)比管樁a”，內(nèi)徑為600mm，長(zhǎng)度為10m。

對(duì)比例2

采用公開(kāi)號(hào)為cn105130308a的中國(guó)專利申請(qǐng)的說(shuō)明書(shū)實(shí)施例2記載的方法，制備對(duì)比管樁，得到“對(duì)比管樁2”，內(nèi)徑為600mm，長(zhǎng)度為10m。

性能測(cè)試：

1.抗壓強(qiáng)度測(cè)試：

按照gb/t50081-2016的方法進(jìn)行脫膜后和養(yǎng)護(hù)5天后的抗壓強(qiáng)度測(cè)試，采用目前的混凝土試塊實(shí)驗(yàn)，結(jié)果，管樁a、管樁b、對(duì)比管樁1和對(duì)比管樁2脫膜后的強(qiáng)度分別為85mpa、89mpa、78mpa和80mpa；管樁a、管樁b、對(duì)比管樁1和對(duì)比管樁2養(yǎng)護(hù)5天后的強(qiáng)度分別為95mpa、97mpa、82mpa和86mpa。

2.抗壓強(qiáng)度均一性測(cè)試

采用目前的混凝土試塊實(shí)驗(yàn)，在每個(gè)管樁的徑向和軸向取樣，樣品數(shù)量30個(gè)樣品，管樁a、管樁b、對(duì)比管樁1和對(duì)比管樁2抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.96mpa、1.52mpa、10.21mpa和11.32mpa，可見(jiàn)強(qiáng)度均一性方面，本發(fā)明取得了不到的技術(shù)效果。

3.抗凍性試驗(yàn)

根據(jù)gb50164-2011的相關(guān)要求，測(cè)試管樁的抗凍性能，結(jié)果，管樁a、管樁b、對(duì)比管樁1和對(duì)比管樁2抗凍等級(jí)分別為f795、f812、f635和f366；

采用齡期28d的試塊在吸水飽和后，承受反復(fù)凍融循環(huán)，以抗壓強(qiáng)度下降不超過(guò)25%，而且質(zhì)量損失不超過(guò)5%時(shí)所能承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)來(lái)確定的抗凍等級(jí)，管樁a、管樁b、對(duì)比管樁1和對(duì)比管樁2抗凍等級(jí)分別為d390、d430、d290和d250。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。