phc管樁的耐久性研究

1phc管樁混凝土耐久性研究作為樁基建建建的一種建筑材料，phc管樁的獨(dú)特使用方式使您面臨有害離子侵蝕的問題，如地下水的影響和壓縮、土壤中可溶性顆粒的滲透等?？紤]到phc管樁混凝土的耐久性?；炷聊途眯詥栴}研究是近年來混凝土研究的一個(gè)熱門話題。研究人員已經(jīng)注意到在混凝土的使用過程中,隨著大量摻合料的使用,外加劑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。但對(duì)于作為水泥制品中的一種——PHC管樁,其耐久性如何,相應(yīng)的研究與報(bào)道卻很少。2混凝土在耐久性中的應(yīng)用PHC管樁應(yīng)用范圍的日益擴(kuò)大和耐久性要求的不斷提高,PHC管樁能否適用于自然環(huán)境嚴(yán)酷的土建工程,如海洋、港口,寒冷地區(qū)、地下水中侵蝕性介質(zhì)濃度較高的西部及內(nèi)陸地區(qū)的工程,就迫切需要了解其耐久性能。PHC管樁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80,按以前掌握的混凝土知識(shí)來推測(cè),它理應(yīng)有高的耐久性指標(biāo),如抗離子滲透性、高抗硫酸鹽侵蝕性,合格的抗凍性,因此能適用于各種嚴(yán)酷環(huán)境下的工程。但迄今為止,雖有部分論文提出一定要重視PHC管樁的耐久性問題,但國(guó)內(nèi)尚無系統(tǒng)的PHC管樁的耐久性數(shù)據(jù),即在耐久性研究領(lǐng)域尚處于空白。管樁基礎(chǔ)的不斷發(fā)展使得PHC管樁的應(yīng)用地域不斷擴(kuò)大,現(xiàn)已被應(yīng)用于中西部地區(qū)和北方寒冷地區(qū),這就對(duì)PHC管樁的本身存在一個(gè)抗鹽類侵蝕和抗凍性要求。現(xiàn)行的PHC管樁能否滿足這些有耐久性要求的地區(qū),目前是急需回答的一個(gè)問題。3關(guān)于研究現(xiàn)狀3.1在基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用我國(guó)現(xiàn)行的PHC管樁生產(chǎn)技術(shù)多為上世紀(jì)80年代和90年代從國(guó)外引進(jìn)的。1994年,相關(guān)專家學(xué)者提出了用磨細(xì)砂等量替代部分硅酸鹽水泥的配料技術(shù)思路。在PHC管樁多年的使用過程中,與混凝土的耐久性越來越受到工程界的重視相比,我們查閱了國(guó)內(nèi)外有關(guān)PHC管樁耐久性的文獻(xiàn)資料,發(fā)現(xiàn)相關(guān)資料很少。盡管人們通常不懷疑PHC管樁的耐久性,文獻(xiàn)卻提醒大家,應(yīng)注意PHC管樁的耐久性問題,對(duì)于有耐久性要求的場(chǎng)合,需按混凝土結(jié)構(gòu)耐久性要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。文獻(xiàn)簡(jiǎn)單討論了PHC管樁在基礎(chǔ)工程中可能遭遇的耐久性問題,討論了避免出現(xiàn)這些問題的可能的技術(shù)途徑,但未提供PHC管樁的耐久性指標(biāo)。王海飛研究了提高PHC抗氯離子滲透性的技術(shù)途徑,通過控制水膠比,摻加礦物摻和料來使PHC達(dá)到用ASTMC1202檢測(cè)的電量值小于600C,結(jié)果表明,當(dāng)水膠比≤0.30,膠凝材料≥500kg/m3時(shí),單摻30%~40%的S95磨細(xì)礦粉,可使PHC的抗?jié)B電量指標(biāo)小于1000C,但很難控制在600C以下;通過磨細(xì)礦渣和硅灰復(fù)摻,可顯著降低混凝土的滲透性,當(dāng)磨細(xì)礦渣摻量為30%~40%,復(fù)摻5%~7%的硅灰,可容易地控制PHC的抗?jié)B電量指標(biāo)小于600C,優(yōu)化出的摻量為:30%S95磨細(xì)礦渣+5%硅灰。雖然以上文獻(xiàn)對(duì)PHC管樁的耐久性已經(jīng)有一定的研究,但研究方面往往集中在單一影響因素。PHC管樁的適用范圍在不斷擴(kuò)展,現(xiàn)階段已被使用到中西部地區(qū),這就存在凍融和鹽類侵蝕雙重作用,需要較全面地考慮其耐久性。3.2混凝土耐久性一般認(rèn)為蒸養(yǎng)管樁混凝土的強(qiáng)度如此之高(C80,混凝土強(qiáng)度可達(dá)90MPa),即使耐久性指標(biāo)有所降低,也不會(huì)有多大問題。但試件的耐久性指標(biāo)測(cè)試結(jié)果大大出乎意料,其耐久性指標(biāo)很低。3.2.1膠凝材料配比測(cè)試現(xiàn)行摻磨細(xì)砂的PHC管樁混凝土各項(xiàng)耐久性指標(biāo),主要包括抗凍性、滲透性及干濕循環(huán)條件下抗硫酸鹽腐蝕性,并于不摻磨細(xì)砂的進(jìn)行比較,檢測(cè)現(xiàn)行配比下PHC管樁的耐久性。⑴原材料:試驗(yàn)使用P.Ⅱ42.5硅酸鹽水泥,比表面積≥420m2/kg的磨細(xì)砂、中砂、碎石、江門強(qiáng)力減水劑(固含量為30%)、水。⑵試驗(yàn)配比:本次試驗(yàn)根據(jù)不同的膠凝材料用量既不同的膠凝材料,分為四個(gè)配比,具體配合比見表1:⑶實(shí)驗(yàn)方法:(1)抗氯離子滲透性美國(guó)ASTMC1202法,《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》(JTJ275-2001)“混凝土抗氯離子滲透性標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法”。清華大學(xué)NEL法,中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)CCES01-2004《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南》“混凝土中氯離子擴(kuò)散系數(shù)快速檢測(cè)的NEL法”。實(shí)驗(yàn)步驟是:將來樣切成100×100×50mm的試塊,用4mol/L的NaCl溶液進(jìn)行真空飽鹽,用NEL-PDR混凝土滲透性電測(cè)儀對(duì)氯離子擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行測(cè)定。(2)硫酸鹽腐蝕我國(guó)目前尚無混凝土抗硫酸鹽侵蝕實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),研究中多沿用水泥抗硫酸鹽侵蝕實(shí)驗(yàn)方法。為此,采用如下實(shí)驗(yàn)方法:試件按下列干濕循環(huán)制度進(jìn)行干濕循環(huán),觀察試件破損情況并測(cè)定一定循環(huán)次數(shù)后試件抗折、抗壓強(qiáng)度,見圖1。(3)抗凍性依據(jù)《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》(DL/T5150-2001),采用DR2型混凝土全自動(dòng)凍融試驗(yàn)機(jī)、DT-10動(dòng)彈儀和ES-60K電子稱進(jìn)行混凝土抗凍實(shí)驗(yàn)。凍融介質(zhì)為人工海水,組成見表2。⑷試驗(yàn)結(jié)果:具體試驗(yàn)結(jié)果見表3~6。3.2.2抗凍試驗(yàn)結(jié)果滲透性試驗(yàn)結(jié)果顯示:試件的滲透電量值與其氯離子擴(kuò)散系數(shù)沒有相關(guān)性;但試驗(yàn)結(jié)果都能顯示,摻入磨細(xì)砂后,特別是蒸養(yǎng)蒸壓工藝作用下,混凝土的滲透性明顯增加。硫酸鹽腐蝕試驗(yàn)顯示:摻磨細(xì)砂的PHC管樁混凝土在Na2SO4溶液中經(jīng)歷15次干濕循環(huán)后,試件兩端即出現(xiàn)明顯脹裂;而只用硅酸鹽水泥的PHC管樁混凝土試件在Na2SO4溶液中經(jīng)歷55次干濕循環(huán)后,試件表面均完好無損。抗凍實(shí)驗(yàn)結(jié)果為:硅酸鹽水泥的PHC管樁混凝土試樣可達(dá)F100,而摻磨細(xì)砂的試樣小于F75。此初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,現(xiàn)行PHC管樁混凝土的耐久性并非象人們想像得那樣好,雖然強(qiáng)度已高達(dá)90MPa以上,但是其耐久性指標(biāo)卻出乎意料的低。4具有耐久性的phc管樁配合比和外加劑蒸壓過程造成的混凝土中的微裂隙是造成PHC管樁耐久性下降的主要因素。凡是能減少微裂隙的技術(shù)措施,如采用專用外加劑、合理的原材料級(jí)配、離心成型和養(yǎng)護(hù)工藝,均能提高PHC管樁的耐久性。通過大量實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn),結(jié)合工廠中試,優(yōu)化出具有耐久性的PHC管樁配合比范圍如下:膠凝材料總量應(yīng)為450~480kg/m3;水膠比控制在0.26~0.28;礦物摻和料摻入量為20%~30%;砂率保持在35%~38%;復(fù)合專用外加劑:1.0~1.2%B(膠凝材料總量)。同時(shí)要求,制備優(yōu)質(zhì)的具有耐久性的PHC管樁,必須采取特殊的離心成型、蒸養(yǎng)和蒸壓工藝制度。并采取如下措施:嚴(yán)