1.预应力高强混凝土管桩的介绍

 

　　管桩按混凝土强度等级分为预应力混凝土管桩和预应力高强混凝土管桩。预应力混凝土管桩的代号为PC，预应力高强混凝土管桩的代号为PHC。[1]预应力高强混凝土管桩的生产是采用掺加高效减水剂、强制搅拌、高速离心和“蒸养一压蒸”二次养护方式，桩身混凝土强度等级超过C80。高强度预应力混凝土管桩强度高，单桩承载力大，耐打性好，设计选用灵活方便，施工速度快，成桩质量可靠，主要性能指标符合国家标准的要求。[2]

 

　　2.预应力高强混凝土管桩的生产过程与质量控制

 

　　在管桩的生产过程中，管桩产品经常会出现一些外观和内在质量的问题，对建设工程的整体质量构成极大的威胁。因此，对管桩质量造成影响的各种因素进行分析，提高管桩的质量是十分有必要的。

 

　　2.1预拌混凝土

 

　　混凝土的原材料主要有水泥、骨料、外加剂、水和掺合物等。原材料是提高混凝土和管桩质量的第一要素，亦是质量监控的第一关口。原材料质量的好坏。直接影响混凝土的性能和产品质量的稳定性。

 

　　(1)水泥：优先采用强度等级不低于42.5R的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。水泥的安定性必须合格，且与所用的减水剂相容性好。水泥胶砂强度必须达到要求且有一定的富余量。

 

　　(2)骨料(砂、石)：在混凝土中骨料约占混凝土体积的70％。它在混凝土中起着骨架作用，可使混凝土比单独的水泥浆具有更高的体积稳定性和更好耐久性。骨料中如石粉和泥质含量偏高会直接影响到混凝土拌合物的和易性，给离心效果带来不利影响。

 

　　砂：采用细度模数为2.5-3.2洁净天然中砂，级配以Ⅱ区为好，含泥量≤1.0％。

 

　　碎石：颗粒形状以接近圆形的多面体或方形最好。最大粒径不大于25mm(薄壁管桩粒径不宜大于20mm)且以连续级配为好。针片状颗粒含量<5％，原始碎石石粉含量<3.0％，碎石冼净后含泥量<0.5％。抗压强度大于要求的混凝土强度1.5倍以上。在生产实践中，碎石的级配不好，粒径偏大，针片状含量多，往往是造成管桩内壁露石的主要原因。

 

　　骨料中石粉和泥质含量高对混凝土管桩质量影响很大。因为石粉的主要成分多为石英及难溶的碳酸盐矿物，往往可在骨料表面形成包裹层。妨碍骨料与水泥石的粘结或以松散的颗粒出现，增大了表面积，增加了需水量。泥土多为一些粘性物质所组成，遇水后体积膨胀对混凝土起破坏作用。

 

　　(3)外加剂：减水率>18％，且与水泥的适应性强，对钢筋无锈蚀作用，匀质性好。严禁使用氯盐类外加剂。

 

　　(4)水：采用自来水或洁净的河水，严格控制氯化物和硫酸盐含量.不得使用海水。

 

　　(5)掺合料：常用有粉煤灰、矿粉、磨细石英砂等。

 

　　2.2管桩混凝土配合比的设计

 

　　预应力管桩生产。按工艺要求必须采用离心成型方法，而离心混凝土有其固有的特性。①离心混凝土体积缩小10％～20％；②容重增加8％左右，离心后混凝土密度2650～2700kg／m3；③水泥损失5％～8％；④挤出水量20％～30％；⑤离心混凝土强度等级比一般振实混凝土提高20％～3O％。此外，管桩混凝土要求水胶比小(一般在0.30～0.32之间)。坍落度也较低3～6cm。鉴于上述特点，管桩混凝土配合比的设计。可按普通混凝土设计步骤进行，在得出每立方米原始混凝土的材料用量以后(即基本配比)，再乘以一个离心调整系数(1.08)或离心混凝土出料系数。最后得出每立方米制品的材料用量。[3]

 

　　2.3布料

 

　　在管桩生产中.布料工序本来是比较简单而容易做到的工作。而在实际生产中却往往被人们所忽视，常见的弊病是：①布料不均匀平整，在整条管模上出现高低不平的峰状结构，致使离心效果不好.造成管壁厚薄不均或一头厚一头薄的现象。有时由于管模两端的端头裙板内部未塞满混凝土料，造成管桩成品端头出现蜂窝或空洞。②由于布料操作不细心，往往会使混凝土料成堆、大方量的下落，致使钢筋笼焊点脱落，主筋下塌，甚至箍筋散架，又未能及时捆绑扶正，酿成肉眼看不到的隐患。

 

　　管桩的强度是由混凝土以及钢筋(包括箍筋)共同作用的结果。主筋塌落张拉时容易断筋，主筋不直定会造成管桩垂直受力不均，箍筋散架，就会失去或降低径向混凝土的约束力，最终导致管桩强度降低。

 

　　2.4离心工艺

 

　　离心对混凝土结构形成机理和对混凝土性能的影响，是一个较为复杂的理论问题和工艺过程。在离心过程中，混凝土拌合物同时受到离心力、重力及冲击振动力的作用。大颗粒沉降速度最快.首先沉降至最外层，水泥砂浆填充于大颗粒问的空隙中.形成密实的混凝土层。剩余的水泥砂浆和部分水泥净浆沉积在制品内壁，形成砂浆层和净浆层，多余的水分被挤出。管桩生产对离心参数的选定.是一个较为复杂的理论问题。在生产过程中必须坚持理论联系实际的原则.求得速度与时间相关的最佳值。一般说来，离心速度快，离心时问可以短些。离心参数的优劣要以离心效果为准则。[4]

 

　　2.5管桩的养护

 

　　管桩分为蒸汽养护和蒸压养护两个阶段。当混凝土温度大于70℃时容易发生延迟性钙钒石反应，此反应产生膨胀影响微观结构，因此很多国外标准要求混凝土养护温度不大于70℃。[5]

 

　　管桩经蒸汽养护达到脱模强度后（一般控制为C45），脱模放入高压釜中进行10个大气压约180°C的蒸压养护。

 

　　3.预应力高强混凝土管桩在我国的发展历史和应用前景

 

　　预应力高强混凝土管桩在我国发展20多年，企业数量从1993年20多家发展到2000年120多家，2005年300多家，2012年9月止500多家(不完全统计）；生产规模从八十年代至九十年代中期的20万米～30万米，增长到九十年代后期至今的80万米～150万米；年产量从1993年300万米增长到2011年近3.5亿米，2012年约1.8亿米；发展地域从广东、上海起步，经过二十年发展，沿海北上，沿长江、黄河西进，目前全国已有25个省市自治区（不包括港澳台）生产管桩，广东、上海、浙江、江苏、福建、天津、云南、湖北、北京、山东、安徽、河北、海南、四川、河南、广西、辽宁、黑龙江、吉林、湖南、江西、陕西、甘肃、山西、内蒙等。20多年高速发展，从最初的引进国外的全套或者主要生产设备、生产用的管桩结构主筋——低松弛高强阴螺纹钢筋和外加剂，到九十年代中期至今，管桩的生产装备已全部实现国产，并且还出口东南亚等国家，管桩结构主筋——低松弛高强阴螺纹钢筋也实现国产，质量稳定性和加工工艺水平有了长足提高，目前国内已建有80多条生产线，完全满足了我国管桩生产的需求。

 

　　预应力高强混凝土管桩具有桩身质量可靠、适应性强、造价经济等优点[6]，使其在工程建设应用十分广泛、应用前景广阔。但管桩的施工质量控制及遇到问题的处理经验尚不够丰富。随着预应力混凝土管桩技术的不断推广和发展，以及人们对管桩的理论和工程实践经验的不断积累，预应力管桩技术水平将会不断提高，避免管桩质量问题的出现，从而在工程中发挥出更好的经济效益。

 

　　参考文献：

 

　　[1]GB13476，先张法高强预应力混凝土管桩[S].2009.

 

　　[2]蒋元海.高强度预应力混凝土管桩应用前景广阔[J].适用技术市场，1994，(1).

 

　　[3]欧生.预应力高强混凝土管桩生产过程质量控制[J].建筑学研究前沿，2013，(1).

 

　　[4]陈日明.预应力高强混凝土管桩生产过程质量控制与管理[J].广东建材，2010，第4期.

 

　　[5]李成龙.关于管桩常压蒸汽养护若干问题的探讨分析[J].广东建材，2010，第9期.

 

　　[6]邓友生，孙宝俊，邬忠强.预应力混凝土管桩的应用研究及发展前景[J].建筑技术，2003，第4期.