隨著人工成本的提高，管樁工人招工難度的提高，通過泵送方式運(yùn)送混凝土可以節(jié)省人工成本，提高管樁生產(chǎn)效 率，節(jié)省工藝過程，而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化布料是泵送管樁生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。將流態(tài)化混凝土應(yīng)用到PHC管樁生產(chǎn)領(lǐng)域已得到大家的廣泛關(guān)注，國內(nèi)一些大型管樁生產(chǎn)企業(yè)開始嘗試用流態(tài)混凝土泵送工藝進(jìn)行PHC管樁的自動(dòng)化生產(chǎn)。

管樁引入泵送混凝土進(jìn)行封閉模喂料生產(chǎn)技術(shù)，可大幅減少管樁生產(chǎn)臺(tái)前的用工數(shù)量及勞動(dòng)強(qiáng)度，但也帶來了很多不利的影響。如很多管樁廠由于對泵送混凝土的性能掌握不到位，致使生產(chǎn)過程面臨諸多問題。效率、產(chǎn)能低下嚴(yán)重阻礙了管樁行業(yè)的發(fā)展，做好PHC管樁泵送混凝土管樁工藝技術(shù)方面的應(yīng)用尤為重要。

一、試驗(yàn)及工作性能測試方法

1.1 原材料

(1)水泥：福建龍巖某水泥股份有限公司生產(chǎn)的52.5級(jí)P·II硅酸鹽水泥，其性能指標(biāo)見表1。

表1 水泥的物理力學(xué)性能

(2)碎石：漳州某石料廠生產(chǎn)的花崗巖碎石，有5?20mm和10?31.5mm兩種粒級(jí)，碎石具體性能指標(biāo)見表2。

表2 粗集料檢驗(yàn)結(jié)果

(3)砂：細(xì)度模數(shù)為2.7，II區(qū)中砂，含泥量0.8%，表觀密度2620kg/m3，堆積密度1450kg/m3。

(4)摻合料：硅砂粉，比表面積412g/cm3，硅含量90.3%，燒失量0.83%；粉煤灰選用II級(jí)粉煤灰，細(xì)度（篩余百分比）18.5%，需水量比95%，燒失量0.83%；礦粉為S95等級(jí)，28d活性98%，比表面積422g/cm3。

(5)減水劑：福建科之杰生產(chǎn)的Point-S聚羧酸系高性能減水劑，減水率28.4%，7d及28d抗壓強(qiáng)度比分別為 152%、143%，28d收縮率比為93%。

1.2 試驗(yàn)方法

新拌混凝土的工作性能通過坍落度、倒置坍落度筒排空時(shí)間、含氣量等指標(biāo)來評價(jià)，其檢驗(yàn)方法按GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。

混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)按GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的方法進(jìn)行評價(jià)，試塊尺寸為150mm×150mm×150mm。

二、試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 PHC管樁合理水膠比的確定

根據(jù)GB13476-2009《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》中要求，PHC管樁強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不低于C80。通過調(diào)整混凝土用水量，對比不同水膠比下，PHC管樁的蒸養(yǎng)強(qiáng)度、蒸壓強(qiáng)度，其配合比見表3，試驗(yàn)強(qiáng)度見圖1。

表3 不同水膠比的配合比試驗(yàn)

根據(jù)圖1可以看出，SP-04、SP-05的蒸壓強(qiáng)度都大于88MPa，符合PHC管樁強(qiáng)度要求。故對比SP-04與SP-05，水膠比從0.31下降至0.30時(shí)，其蒸養(yǎng)強(qiáng)度及蒸壓強(qiáng)度無明顯增長，故選擇水膠比0.31為最優(yōu)水膠比。

圖1 不同水膠比強(qiáng)度

2.2 漿骨比對PHC管樁泵送性能的影響

泵送性能的泵送憂慮，不只單純考慮混凝土坍落度，混凝土的工作性能也尤為重要。其泵送性能應(yīng)結(jié)合強(qiáng)度等級(jí) 觀察其流動(dòng)性、粘聚性、保水性，此外也可通過倒坍落度筒法進(jìn)行測試。

由2.1確定出PHC管樁泵送合理的水膠比為0.31，以0.31水膠比為基礎(chǔ)進(jìn)行漿骨比調(diào)整，觀察PHC管樁泵送性 能、倒坍落度筒排空時(shí)間、蒸養(yǎng)強(qiáng)度及蒸壓強(qiáng)度。漿骨比配合比調(diào)整，試驗(yàn)結(jié)果見表4，表5。

表4 漿骨比調(diào)整

表5 漿骨比試驗(yàn)結(jié)果

由表5可見，漿骨比在0.32、0.33時(shí)漿體較為飽滿易于泵送，倒坍落度筒流動(dòng)時(shí)間分別為7.3s、6.8s，排空速度較快。相比漿骨比高與漿骨比低的蒸養(yǎng)蒸壓強(qiáng)度，漿骨比低的蒸養(yǎng)蒸壓強(qiáng)度比漿骨比高的蒸養(yǎng)蒸壓強(qiáng)度略低，但都符合其蒸養(yǎng)及蒸壓強(qiáng)度要求。

對比漿骨比0.32、0.33，從倒坍落度筒流動(dòng)時(shí)間縮短幅度及蒸養(yǎng)、蒸壓強(qiáng)度的增長幅度看，PHC管樁漿骨比宜選擇0.32。

2.3 含氣量對PHC管樁泵送性能的影響

通過調(diào)整聚羧酸系高性能減水劑中的引氣劑及消泡劑組分觀察其泵送性能、蒸養(yǎng)強(qiáng)度及蒸壓強(qiáng)度，并根據(jù)2.2得出較優(yōu)漿骨比，試驗(yàn)混凝土配合比參照SP-09。外加劑復(fù)配方案見表6，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表6 外加劑復(fù)配方案

表7 不同含氣量試驗(yàn)結(jié)果

通過不同含氣量的調(diào)整對比可以看出，含氣量在1.4%、1.7%、2.2%時(shí)漿體較為飽滿，倒坍落度筒排空時(shí)間較短，適合于泵送。而含氣量在2.2%時(shí)，對于蒸養(yǎng)強(qiáng)度、蒸壓強(qiáng)度影響較大，不適合于生產(chǎn)。含氣量在0.8%、1.1%時(shí)混凝土較粘，泵送時(shí)泵送壓力較大，不易于泵送。故建議PHC管樁泵送含氣 量宜控制在1.5%左右。

2.4 礦物摻合料對PHC管樁泵送性能的影響

以SP-09配合比為基礎(chǔ)，對比硅砂粉、粉煤灰、礦粉并調(diào)整不同摻合料用量對泵送性能的影響。不同摻合料及用量配合比見表8，試驗(yàn)結(jié)果見表9。

表8 不同摻合料及用量配合比

表9 不同摻合料試驗(yàn)結(jié)果

從表9可以看出，SP-18與SP-19因?yàn)榉勖夯业男螒B(tài)效應(yīng)，其倒坍落度筒的留時(shí)間最短，且漿體較為飽滿易于泵送，但其蒸養(yǎng)強(qiáng)度，蒸壓強(qiáng)度偏低，無法滿足PHC管樁的強(qiáng)度要求。

SP-16與SP-17對比，其泵送性能，倒坍落度流動(dòng)時(shí)間相當(dāng)，蒸養(yǎng)強(qiáng)度蒸壓強(qiáng)度相當(dāng)，而從成本考慮硅砂粉的單方用量宜為130kg。對比SP-20與SP-21，其泵送性能，倒坍落度流動(dòng)時(shí)間相當(dāng)，蒸養(yǎng)強(qiáng)度蒸壓強(qiáng)度相當(dāng)，而從成本考慮礦粉的單方用量宜為130kg。

SP-16與SP-20對比來看，礦粉與硅砂粉的泵送性能相當(dāng)，倒坍落度排空時(shí)間偏長，在蒸養(yǎng)強(qiáng)度方面高于硅砂粉，蒸壓強(qiáng)度與硅砂粉相當(dāng)。

綜合泵送性能、倒坍落度排空時(shí)間及蒸壓強(qiáng)度，PHC管樁泵送摻合料宜為硅砂粉其單方用量為130kg。

三、結(jié)論

(1)結(jié)合蒸養(yǎng)強(qiáng)度及蒸養(yǎng)強(qiáng)度，PHC管樁泵送混凝土水膠比宜選擇0.31。

(2)從倒坍落度筒流動(dòng)時(shí)間縮短幅度及蒸養(yǎng)蒸壓強(qiáng)度的增長幅度看，PHC管樁漿骨比宜選擇0.32。

(3)通過不同含氣量的調(diào)整對比，從倒坍落度筒排空時(shí)間、蒸養(yǎng)強(qiáng)度、蒸壓強(qiáng)度，建議PHC管樁泵送含氣量宜控制在1.5%左右。

(4)綜合泵送性能、倒坍落度排空時(shí)間及蒸壓強(qiáng)度，PHC管樁泵送摻合料宜為硅砂粉其單方用量為130kg。