高性能管樁混凝土材料設計與節(jié)能制備技術研究.pdf

1、預應力高強混凝土管樁(prestressed high-strength concrete pipe pile，簡稱PHC管樁)是現(xiàn)階段最常用于建筑基礎的混凝土構件，其具有高強度、高密實性、高承載力等優(yōu)點，被廣泛地應用于工業(yè)與民用建筑、公路與鐵路交通、港口與碼頭等各類工程建設。目前的PHC管樁生產主要采用先常壓蒸汽養(yǎng)護后高溫高壓蒸養(yǎng)的養(yǎng)護工藝，生產過程中養(yǎng)護能耗高。與此同時，隨著經濟社會的迅速發(fā)展，資源短缺與環(huán)境污染日趨嚴重，節(jié)能減排成

2、為建筑行業(yè)乃至整個社會關注的焦點。另外，隨著混凝土工程環(huán)境的復雜化，傳統(tǒng)的PHC管樁能否適用于海洋、鹽堿、寒冷等惡劣環(huán)境下的土建工程，有待深入系統(tǒng)的研究。
　　 鑒于此，本文針對PHC管樁養(yǎng)護能耗高、耐久性不足等問題，開展高強高性能管樁混凝土節(jié)能制備技術研究。作者對PHC管樁混凝土材料體系進行了優(yōu)化設計，探索適用于該體系的免壓蒸節(jié)能養(yǎng)護工藝，并系統(tǒng)研究了蒸汽養(yǎng)護條件下高強管樁混凝土的凝結硬化性能，揭示了蒸養(yǎng)條件下混凝土耐久性形成

3、機理，掌握了高強高性能管樁混凝土節(jié)能制備的關鍵技術。
　　 論文進行的主要工作和取得的主要成果如下：
　　 (1)研究了偏高嶺土對混凝土凝結硬化性能的影響，結果認為偏高嶺土能縮短混凝土凝結時間，顯著提高混凝土早期和后期強度，其合理摻量為10％～15％，偏高嶺土的應用會增加混凝土的用水量，因此不宜作為唯一礦物摻合料進行高強管樁混凝土的制備。
　　 (2)分別采用膠凝材料復合化和顆粒密實堆積模型兩種手段進行高強高性能

4、管樁混凝土膠凝材料體系設計，結果表明以水泥和偏高嶺土、礦粉、粉煤灰、石粉等礦物摻合料組成的多元膠凝體系具有良好的火山灰活性和密實作用，凝結硬化性能良好，滿足高性能管樁混凝土工作性及高、早強力學性能要求。
　　 (3)系統(tǒng)研究了靜停時間、升溫速率、養(yǎng)護溫度、保溫時間等工藝參數(shù)對蒸養(yǎng)高強混凝土凝結硬化性能的影響：延長靜停時間、降低升溫速率、控制合理的養(yǎng)護溫度和保溫時間能有效提高蒸養(yǎng)混凝土抗壓強度，其中靜停時間和升溫速率對混凝土強度影

5、響較為顯著，養(yǎng)護溫度和保溫時間次之。通過以上研究，掌握了滿足高強高性能管樁混凝土免壓蒸生產的蒸汽養(yǎng)護工藝。
　　 (4)對高強高性能管樁混凝土整體材料體系進行了設計，探索了適用于節(jié)能養(yǎng)護工藝的高強管樁混凝土配合比參數(shù)和混凝土制備工藝，掌握了滿足PHC管樁性能要求的高強高性能管樁混凝土節(jié)能制備新技術。
　　 (5)分別對蒸汽養(yǎng)護和標準養(yǎng)護條件下高強混凝土耐久性進行了對比研究，探明了膠凝體系組成和養(yǎng)護條件對高強混凝土耐久性的

6、影響規(guī)律：蒸汽養(yǎng)護對高強混凝土耐久性有不良影響，表現(xiàn)為增加混凝土滲透性，降低混凝土抗凍和耐侵蝕性能等。采用多元復合膠凝體系能顯著改善高強混凝土的各項耐久性能，所制備的高強高性能管樁混凝土耐久性良好。
　　 (6)系統(tǒng)研究了蒸汽養(yǎng)護條件下高強混凝土的顯微結構特征，揭示了多元復合膠凝材料體系對蒸養(yǎng)高強管樁混凝土顯微結構的影響規(guī)律，揭示了高強管樁混凝土強度和耐久性形成機理：復合礦物摻合料促進了蒸養(yǎng)條件下混凝土早期水化進程，改善了水化產

7、物的物相組成和結構特征；優(yōu)化了混凝土的孔結構，細化了孔徑，降低了蒸汽養(yǎng)護對混凝土孔結構造成的熱致?lián)p傷；改善了蒸養(yǎng)高強混凝土的界面過渡區(qū)性能，提高了界面區(qū)結構的完整性，優(yōu)化了漿體與集料的結合狀態(tài)，降低了高強混凝土界面孔隙率。
　　 (7)將所研究的高強高性能管樁混凝土節(jié)能制備技術應用到實際生產中，中試結果表明：該節(jié)能制備技術工藝流暢，所生產的產品外觀質量良好，滿足PHC管樁力學性能要求，理論計算表明，可降低PHC管樁養(yǎng)護能耗70％