预应力高强混凝土管桩生产过程质量控制

预应力高强混凝土管桩生产过程质量控制

欧生

欧生

广东半球实业集团储运公司广东湛江524000

摘要:预应力混凝土管桩凭借诸多优点而被建设工程广泛应用,其施工质量问题也成为社会关注的焦点之一。为提高管桩的质量，本文通过介绍混凝土管桩的原材料、混凝土配合比、施工工艺和养护措施，重点分析产生预应力混凝土管桩质量问题的原因，并提出一些有效的质量控制措施。为类似工程施工提供参考。

关键词:混凝土管桩；离心工艺；养护措施；生产过程；质量控制

High-strengthprestressedconcretepipeproductionprocessqualitycontrol

OuSheng

Guangdonghemisphereindustrialgroupguangdongzhanjiang524000storageandtransportationcompany

Pickto:prestressedconcretepipepileswithmanyadvantagesandiswidelyusedforconstructionproject,theconstructionqualityproblemhasbecomeoneofthefocusofthesociety.Inordertoimprovethequalityofthepipe,thisarticlethroughtheintroductionoftherawmaterials,concretemixproportionofconcretepipe,constructiontechnologyandmaintenancemeasures,analyzesthereasonsofprestressedconcretepipepilequalityproblems,andputsforwardsomeeffectivequalitycontrolmeasures.Provideareferenceforsimilarengineeringconstruction.

Keywords:concretepipe;Centrifugalprocess;Maintenancemeasures;Theproductionprocess;Thequalitycontrol

随着我国科学技术的快速发展，建筑行业不断出现施工新技术和新工艺。预应力混凝土管桩作为新型的施工工艺技术，具有单桩承载力高、抗弯抗裂性能好、穿透力强、耐久性好、桩身耐锤击性好、施工方便快捷、低噪声、无污染、造价便宜等特点，近几年在工程建设当中得到了广泛的应用。但是，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。

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。为此必须予以高度重视。

(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％，使用河砂时切忌贝壳含量太多(可参考轻物质指标)。

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<O.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。

计算公式：Qˊ=QPKb。

式中：Qˊ—每立方米制品的材料用量；

Q—每立方米原始混凝土的材料用量；

K—离心混凝土出料系数。

与水泥用量有关。C=600kg／m3时，Kb=0.91；C=500kg／m3时，Kb=0.92：C=400kg／m3时，Kb=0.93。

混凝土配比设计的原则，必须以理论为指导，试验做基础。通过多次试配后才能确定。再者混凝土配比必须根据原材料变化而有所改动。值得指出一个好的混凝土配比，仪仅是高质量产品的基础，优质的管桩产品，除与混凝土配比有关外，还与离心成型工艺、管桩的养护条件密切相关。

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。这是很可怕的。

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。

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。为此，离心工艺参数的选择必须理论联系实际，通过试验确定。

从理论上讲，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。在不计冲击力的情况下，质点为m的颗粒在离心过程中，颗粒除受离心力的作用外，还受重力的影响。当离心力大于重力时，混凝土内所有颗粒在离心力的作用下都远离旋转中心，在其周围介质中沉降。与此同时，周围介质对颗粒也产生阻止其沉降的磨擦阻力。根据斯托克沉降原理固体颗粒在液相中运动时所受的阻力与颗粒半径、旋转速度和液相的粘度η成正比。即F=6πηrVS，当离心力与磨擦阻力相等时，颗粒以等速沉降。沉降的速度与离心加速度ω2R，固体粒子和介质的密度差(ps-pf)、颗粒半径的平方成正比，与介质粘性成反比。

VS=2／9×r2(ps-pf)ω2R/η(1)

从式(1)可知，在离心成型时。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。上式中，如果引进颗粒从混凝土表面开始移动至管模内壁时的距离参数δ，可推导出：

ω2t=9/2×ηLn(1+δPR1)/(ps-pf)r2

式中：Rl—管桩外半径

式(2)中：δPR1与离心制品的尺寸有关.对同一模内离心的混凝土来说，它是常数。n、r、(ps-pf)却随多相体中的颗粒而异.但对混凝土拌物内所有固体颗粒而言，都有与该颗粒所对应的固定值换言之在一定的条件下一管模直径相同，原材料粒径、混凝土配比相对稳定。ω2t为一常数，称离心工艺特征。即旋转模内混凝土拌物中的某一颗粒在离心力作用下，沿垂直于旋转轴向(径向)作等速运动时，从混凝土表面开始穿过混凝土层而到达内壁，所需的时问与旋转角速度的平方之积为一常数。

从上述的论述中.可以清楚地看到，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。离心速度慢，离心时间可适当延长。简言之，在一定的离心转速下(也即一定的离心加速度下)，有一个最佳的离心时间。离心参数的优劣要以离心效果为准则。

5管桩的养护

在管桩生产中.养护问题的试验研究具有特别重要的意义。从水泥的水化、凝结和硬化的机理，可以了解到水泥与水混合后很快就发生水化反应。反应从颗粒的表面开始，形成相应的水化物。水化物溶于水，暴露出新的表面使反应继续进行。首先形成以水化硅酸钙为主体的半渗透膜层，包围在水泥颗粒表面.随着反应的进行.半渗透膜层逐渐扩大、延伸、连结、形成充满水泥颗粒之间空隙的凝胶体。凝胶体在不同的环境条件下失水结晶、硬化而具有强度，这是一个复杂的物理和化学变化过程。

6机械设备问囊

管桩质量的优劣，除与各工艺参数有关外.还与设备条件紧密相连。管模钢性不强，弹性大，合口不严，内壁粗糙等均会造成管桩变形，尺寸偏差和外观质量不好；离心机安装不符合要求，不能保证钢模的平稳运转，导致混凝土拌物离析严重，碎石间隙缺少砂浆填充，造成桩身表面震裂，内壁混凝土塌落，甚至形成碎石的自然堆积、离心不成型、计量不准、混凝土拌物原材料比例失调、造成废品的现象时有发生。

7结语

综上所述，预应力混凝土管桩在工程建设应用十分广泛，具有很多优点。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]孟岩，预应力混凝土管桩应用中的若干问题[J]安徽建筑，2008.04

[2]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，2010.04