论文部分内容阅读
预应力高强混凝土管桩（Prestressed high-strength concrete管桩,简称PHC管桩）由于植桩方便、施工效率高、桩基抗震性能好等优点被应用于各项基础设施工程,近年来其生产与应用发展迅猛,但是由于生产效率较低以及国家对于环境治理力度日益增强,企业面临的压力也随之变大,如何在保证混凝土管桩质量可靠的前提下,选用新材料及优化配比,提高生产效率并降低生产成本成为企业必须思考的问题。本项目拟将原状硅灰,半加密硅灰、加密硅灰、煤系偏高岭土等新材料运用于混凝土管桩生产中,提高混凝土管桩早期强度节约生产成本,进而实现一段式免蒸压新工艺,指导混凝土管桩生产。本文主要研究内容如下:（1）为研究单掺新材料P·O42.5水泥和P·O52.5水泥复合胶凝体系胶砂试件力学性能及各龄期单掺新材料的活性指数,实验室阶段制备掺加单掺新材料的P·O42.5和P·O52.5水泥胶砂试件,测试试件1 d、2 d、3 d、7 d和28 d的抗折强度和抗压强度,并计算各龄期新材料活性指数及试块强度增长因子,研究单掺和复掺新型辅助胶凝材料对P·O42.5水泥胶砂力学性能发展规律。结果表明:大掺量的矿粉对P·O42.5水泥胶砂早期的力学性能影响较大,抗折强度和抗压强度都显著低于对照组,但是随着养护时间的延长,抗折强度和抗压强度增长迅速。标准养护3 d时各类新材料在P·O42.5水泥中抗压强度活性指数较高,随着养护时间的延长,活性指数略微下降。标准养护28 d时,各类单掺新材料P·O42.5水泥复合胶凝体系胶砂试件抗压强度均高于对照组。单掺新材料对P·O52.5水泥胶砂的影响与P·O42.5类似,单掺新材料复合胶凝体系各龄期下P·O52.5水泥胶砂抗折强度不大,但抗压强度均有所提升,且抗压强度活性指数随养护时间的延长逐渐降低,28 d时,试验组试块强度最高为61.8 MPa。（2）为研究复掺新材料P·O42.5水泥和P·O52.5水泥复合胶凝体系胶砂试件力学性能及各龄期复掺新材料的活性指数,实验室阶段制备掺加复掺新材料的P·O42.5和P·O52.5水泥胶砂试件,测试试件1 d、2 d、3 d、7 d和28 d的抗折强度和抗压强度,并计算各龄期新材料活性指数及试块强度增长因子,研究复掺新型辅助胶凝材料对P·O42.5水泥胶砂力学性能发展规律。结果表明:复掺新材料可以弥补矿粉对水泥胶砂早期力学性能的影响,标准养护1 d～7 d时,各类新材料活性指数相差较大,随着养护时间的延长,28 d时试验组抗折强度强度均明显高于对照组,抗折强度最高达到了8.6MPa,复掺新材料在P·O42.5水泥中同样便显出较高的抗压强度活性指数,其中K20P8效果最优,试块抗压强度达到59.2 MPa。复掺新材料在P·O52.5水泥复合胶凝体系中均表现出较高的反应活性,标准养护1 d～28 d,各试验组抗压强度始终高于对照组,28 d时K20P8强度最高,达到了66.5 MPa,相较于对照组高出18%。（3）为研究双掺和三掺新材料复合胶凝体系对蒸汽和蒸汽-蒸压混凝土力学性能的影响,制备掺加新材料的混凝土试件,并结合混凝土管桩实际生产工艺,采用蒸汽养护和蒸汽-蒸压养护混凝土试件,以混凝土抗压强度及相对抗压强度为指标,研究双掺和三掺新型辅助胶凝材料对蒸汽和蒸汽-蒸压混凝土力学性能的影响规律。矿粉与新型胶凝材料双掺试验研究表明:在蒸汽养护4 h和8 h时,K25P5组抗压强度最高,分别达到87.8 MPa和87.4 MPa,蒸汽养护12h时K25MG5组抗压强度最高,达到了86 MPa。矿粉与新型胶凝材料三掺试验研究表明:三掺新材料均能提升蒸养混凝土抗压强度,蒸汽养护4 h和8 h,K20P5MG5抗压强度最高;蒸养时间12 h,K22P4HG4组抗压强度最高,达到了85.5 MPa。蒸压环境下K20P5M5抗压强度最高,达到了84.6 MPa。为研究不同早强剂对蒸汽和蒸汽-蒸压混凝土的影响,分别制备的单掺/复掺硫酸钠和亚硝酸钠的混凝土试件,试验结果表明蒸汽养护4h时,单掺0.1%硫酸钠效果最优;蒸汽养护8h时,硫酸钠和亚硝酸钠掺量均为0.1%,效果最优,抗压强度相较于对照组提升10%。为研究不同纳米材料对蒸汽和蒸汽-蒸压混凝土的影响,分别制备的单掺/复掺nano-Ca CO3和nano-Si O2的混凝土试件,试验结果表明纳米材料对蒸养-蒸压混凝土的抗压强度也有显著影响,单掺0.1%的nano-Si O2和复掺2%（1%nano-Si O2+1%nano-Ca CO3）的纳米材料提升效果最优,混凝土抗压强度达到了79.4 MPa和80 MPa,相较于对照组分别提升了19%和20%。（4）为了研究原状硅灰和煤系偏高岭土对水泥硬化浆体微结构和水化产物的影响,采用SEM研究原状硅灰和偏高岭土对水泥硬化浆体微结构的影响,采用EDS分析水泥硬化浆体中的钙硅比,采用XRD图谱研究原状硅灰和偏高岭土对复合胶凝体系水化产物的影响。结果表明:在蒸汽养护环境下,硅灰和偏高岭土均可以降低水泥硬化浆体中Ca（OH）2的含量,并且偏高岭土与Ca（OH）2反应活性更强,能消耗更多的Ca（OH）2。但掺加硅灰或者偏高岭土并没有改变水化产物的种类。硅灰和偏高岭土均能填充水泥硬化浆体中的大孔,改善孔结构。通过对比电镜图片可以看出偏高岭土的效果优于硅灰,硬化浆体更致密。