高性能管樁混凝土材料設(shè)計(jì)與節(jié)能制備技術(shù)研究.pdf

1、預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)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(chǔ)的混凝土構(gòu)件，其具有高強(qiáng)度、高密實(shí)性、高承載力等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)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(shè)。目前的PHC管樁生產(chǎn)主要采用先常壓蒸汽養(yǎng)護(hù)后高溫高壓蒸養(yǎng)的養(yǎng)護(hù)工藝，生產(chǎn)過程中養(yǎng)護(hù)能耗高。與此同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)社會的迅速發(fā)展，資源短缺與環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，節(jié)能減排成

2、為建筑行業(yè)乃至整個社會關(guān)注的焦點(diǎn)。另外，隨著混凝土工程環(huán)境的復(fù)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(hù)能耗高、耐久性不足等問題，開展高強(qiáng)高性能管樁混凝土節(jié)能制備技術(shù)研究。作者對PHC管樁混凝土材料體系進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，探索適用于該體系的免壓蒸節(jié)能養(yǎng)護(hù)工藝，并系統(tǒng)研究了蒸汽養(yǎng)護(hù)條件下高強(qiáng)管樁混凝土的凝結(jié)硬化性能，揭示了蒸養(yǎng)條件下混凝土耐久性形成

3、機(jī)理，掌握了高強(qiáng)高性能管樁混凝土節(jié)能制備的關(guān)鍵技術(shù)。
　　 論文進(jìn)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(jié)硬化性能的影響，結(jié)果認(rèn)為偏高嶺土能縮短混凝土凝結(jié)時(shí)間，顯著提高混凝土早期和后期強(qiáng)度，其合理摻量為10％～15％，偏高嶺土的應(yīng)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(jìn)行高強(qiáng)管樁混凝土的制備。
　　 (2)分別采用膠凝材料復(fù)合化和顆粒密實(shí)堆積模型兩種手段進(jìn)行高強(qiáng)高性能

4、管樁混凝土膠凝材料體系設(shè)計(jì)，結(jié)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(shí)作用，凝結(jié)硬化性能良好，滿足高性能管樁混凝土工作性及高、早強(qiáng)力學(xué)性能要求。
　　 (3)系統(tǒng)研究了靜停時(shí)間、升溫速率、養(yǎng)護(hù)溫度、保溫時(shí)間等工藝參數(shù)對蒸養(yǎng)高強(qiáng)混凝土凝結(jié)硬化性能的影響：延長靜停時(shí)間、降低升溫速率、控制合理的養(yǎng)護(hù)溫度和保溫時(shí)間能有效提高蒸養(yǎng)混凝土抗壓強(qiáng)度，其中靜停時(shí)間和升溫速率對混凝土強(qiáng)度影

5、響較為顯著，養(yǎng)護(hù)溫度和保溫時(shí)間次之。通過以上研究，掌握了滿足高強(qiáng)高性能管樁混凝土免壓蒸生產(chǎn)的蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝。
　　 (4)對高強(qiáng)高性能管樁混凝土整體材料體系進(jìn)行了設(shè)計(jì)，探索了適用于節(jié)能養(yǎng)護(hù)工藝的高強(qiáng)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(qiáng)高性能管樁混凝土節(jié)能制備新技術(shù)。
　　 (5)分別對蒸汽養(yǎng)護(hù)和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下高強(qiáng)混凝土耐久性進(jìn)行了對比研究，探明了膠凝體系組成和養(yǎng)護(hù)條件對高強(qiáng)混凝土耐久性的

6、影響規(guī)律：蒸汽養(yǎng)護(hù)對高強(qiáng)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(fù)合膠凝體系能顯著改善高強(qiáng)混凝土的各項(xiàng)耐久性能，所制備的高強(qiáng)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(hù)條件下高強(qiáng)混凝土的顯微結(jié)構(gòu)特征，揭示了多元復(fù)合膠凝材料體系對蒸養(yǎng)高強(qiáng)管樁混凝土顯微結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，揭示了高強(qiáng)管樁混凝土強(qiáng)度和耐久性形成機(jī)理：復(fù)合礦物摻合料促進(jìn)了蒸養(yǎng)條件下混凝土早期水化進(jìn)程，改善了水化產(chǎn)

7、物的物相組成和結(jié)構(gòu)特征；優(yōu)化了混凝土的孔結(jié)構(gòu)，細(xì)化了孔徑，降低了蒸汽養(yǎng)護(hù)對混凝土孔結(jié)構(gòu)造成的熱致?lián)p傷；改善了蒸養(yǎng)高強(qiáng)混凝土的界面過渡區(qū)性能，提高了界面區(qū)結(jié)構(gòu)的完整性，優(yōu)化了漿體與集料的結(jié)合狀態(tài)，降低了高強(qiáng)混凝土界面孔隙率。
　　 (7)將所研究的高強(qiáng)高性能管樁混凝土節(jié)能制備技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，中試結(jié)果表明：該節(jié)能制備技術(shù)工藝流暢，所生產(chǎn)的產(chǎn)品外觀質(zhì)量良好，滿足PHC管樁力學(xué)性能要求，理論計(jì)算表明，可降低PHC管樁養(yǎng)護(hù)能耗70％