phc管桩的耐久性研究

phc管桩的耐久性研究

1phc管桩混凝土耐久性研究作为桩基建建建的一种建筑材料，phc管桩的独特使用方式使您面临有害离子侵蚀的问题，如地下水的影响和压缩、土壤中可溶性颗粒的渗透等。考虑到phc管桩混凝土的耐久性。混凝土耐久性问题研究是近年来混凝土研究的一个热门话题。研究人员已经注意到在混凝土的使用过程中,随着大量掺合料的使用,外加剂的加入和水灰比的大幅度降低可以很好的提高混凝土的耐久性。但对于作为水泥制品中的一种——PHC管桩,其耐久性如何,相应的研究与报道却很少。2混凝土在耐久性中的应用PHC管桩应用范围的日益扩大和耐久性要求的不断提高,PHC管桩能否适用于自然环境严酷的土建工程,如海洋、港口,寒冷地区、地下水中侵蚀性介质浓度较高的西部及内陆地区的工程,就迫切需要了解其耐久性能。PHC管桩混凝土强度等级为C80,按以前掌握的混凝土知识来推测,它理应有高的耐久性指标,如抗离子渗透性、高抗硫酸盐侵蚀性,合格的抗冻性,因此能适用于各种严酷环境下的工程。但迄今为止,虽有部分论文提出一定要重视PHC管桩的耐久性问题,但国内尚无系统的PHC管桩的耐久性数据,即在耐久性研究领域尚处于空白。管桩基础的不断发展使得PHC管桩的应用地域不断扩大,现已被应用于中西部地区和北方寒冷地区,这就对PHC管桩的本身存在一个抗盐类侵蚀和抗冻性要求。现行的PHC管桩能否满足这些有耐久性要求的地区,目前是急需回答的一个问题。3关于研究现状3.1在基础工程中的应用我国现行的PHC管桩生产技术多为上世纪80年代和90年代从国外引进的。1994年,相关专家学者提出了用磨细砂等量替代部分硅酸盐水泥的配料技术思路。在PHC管桩多年的使用过程中,与混凝土的耐久性越来越受到工程界的重视相比,我们查阅了国内外有关PHC管桩耐久性的文献资料,发现相关资料很少。尽管人们通常不怀疑PHC管桩的耐久性,文献却提醒大家,应注意PHC管桩的耐久性问题,对于有耐久性要求的场合,需按混凝土结构耐久性要求进行设计。文献简单讨论了PHC管桩在基础工程中可能遭遇的耐久性问题,讨论了避免出现这些问题的可能的技术途径,但未提供PHC管桩的耐久性指标。王海飞研究了提高PHC抗氯离子渗透性的技术途径,通过控制水胶比,掺加矿物掺和料来使PHC达到用ASTMC1202检测的电量值小于600C,结果表明,当水胶比≤0.30,胶凝材料≥500kg/m3时,单掺30%~40%的S95磨细矿粉,可使PHC的抗渗电量指标小于1000C,但很难控制在600C以下;通过磨细矿渣和硅灰复掺,可显著降低混凝土的渗透性,当磨细矿渣掺量为30%~40%,复掺5%~7%的硅灰,可容易地控制PHC的抗渗电量指标小于600C,优化出的掺量为:30%S95磨细矿渣+5%硅灰。虽然以上文献对PHC管桩的耐久性已经有一定的研究,但研究方面往往集中在单一影响因素。PHC管桩的适用范围在不断扩展,现阶段已被使用到中西部地区,这就存在冻融和盐类侵蚀双重作用,需要较全面地考虑其耐久性。3.2混凝土耐久性一般认为蒸养管桩混凝土的强度如此之高(C80,混凝土强度可达90MPa),即使耐久性指标有所降低,也不会有多大问题。但试件的耐久性指标测试结果大大出乎意料,其耐久性指标很低。3.2.1胶凝材料配比测试现行掺磨细砂的PHC管桩混凝土各项耐久性指标,主要包括抗冻性、渗透性及干湿循环条件下抗硫酸盐腐蚀性,并于不掺磨细砂的进行比较,检测现行配比下PHC管桩的耐久性。⑴原材料:试验使用P.Ⅱ42.5硅酸盐水泥,比表面积≥420m2/kg的磨细砂、中砂、碎石、江门强力减水剂(固含量为30%)、水。⑵试验配比:本次试验根据不同的胶凝材料用量既不同的胶凝材料,分为四个配比,具体配合比见表1:⑶实验方法:(1)抗氯离子渗透性美国ASTMC1202法,《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTJ275-2001)“混凝土抗氯离子渗透性标准试验方法”。清华大学NEL法,中国土木工程学会标准CCES01-2004《混凝土结构耐久性设计与施工指南》“混凝土中氯离子扩散系数快速检测的NEL法”。实验步骤是:将来样切成100×100×50mm的试块,用4mol/L的NaCl溶液进行真空饱盐,用NEL-PDR混凝土渗透性电测仪对氯离子扩散系数进行测定。(2)硫酸盐腐蚀我国目前尚无混凝土抗硫酸盐侵蚀实验标准,研究中多沿用水泥抗硫酸盐侵蚀实验方法。为此,采用如下实验方法:试件按下列干湿循环制度进行干湿循环,观察试件破损情况并测定一定循环次数后试件抗折、抗压强度,见图1。(3)抗冻性依据《水工混凝土试验规程》(DL/T5150-2001),采用DR2型混凝土全自动冻融试验机、DT-10动弹仪和ES-60K电子称进行混凝土抗冻实验。冻融介质为人工海水,组成见表2。⑷试验结果:具体试验结果见表3~6。3.2.2抗冻试验结果渗透性试验结果显示:试件的渗透电量值与其氯离子扩散系数没有相关性;但试验结果都能显示,掺入磨细砂后,特别是蒸养蒸压工艺作用下,混凝土的渗透性明显增加。硫酸盐腐蚀试验显示:掺磨细砂的PHC管桩混凝土在Na2SO4溶液中经历15次干湿循环后,试件两端即出现明显胀裂;而只用硅酸盐水泥的PHC管桩混凝土试件在Na2SO4溶液中经历55次干湿循环后,试件表面均完好无损。抗冻实验结果为:硅酸盐水泥的PHC管桩混凝土试样可达F100,而掺磨细砂的试样小于F75。此初步实验结果表明,现行PHC管桩混凝土的耐久性并非象人们想像得那样好,虽然强度已高达90MPa以上,但是其耐久性指标却出乎意料的低。4具有耐久性的phc管桩配合比和外加剂蒸压过程造成的混凝土中的微裂隙是造成PHC管桩耐久性下降的主要因素。凡是能减少微裂隙的技术措施,如采用专用外加剂、合理的原材料级配、离心成型和养护工艺,均能提高PHC管桩的耐久性。通过大量实验室实验,结合工厂中试,优化出具有耐久性的PHC管桩配合比范围如下:胶凝材料总量应为450~480kg/m3;水胶比控制在0.26~0.28;矿物掺和料掺入量为20%~30%;砂率保持在35%~38%;复合专用外加剂:1.0~1.2%B(胶凝材料总量)。同时要求,制备优质的具有耐久性的PHC管桩,必须采取特殊的离心成型、蒸养和蒸压工艺制度。并采取如下措施:严