高耐久免压蒸预应力强混凝土PHC管桩的制备和性能研究

发布时间：2017-09-11 20:04

  本文关键词：高耐久免压蒸预应力强混凝土PHC管桩的制备和性能研究

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【摘要】：随着我国桥梁、房建、公路等建筑业的发展,预应力高强混凝土管桩(PHC管桩)已经成为地基的主流结构材料之一。现在国内大多数厂家均采用蒸汽养护和压蒸养护的方法来生产PHC管桩,这种生产工艺不仅能耗大、污染环境、安全性差,而且生产出来的管桩的耐久性差,已经不能满足社会的节能减排和可持续发展要求。因此,寻求新的免压蒸生产工艺是管桩行业长久可持续发展的必由之路。本文结合工厂实际生产情况对原材料进行优选优化确定了免压蒸PHC管桩的基本配合比,研究了免压蒸PHC管桩的制备方法,探讨了其物理力学性能和抗氯离子渗透、抗硫酸盐侵蚀、抗冻以及耐海水侵蚀性能,并对其微观增强机理进行了分析。主要研究内容及结果如下：(1)确定免压蒸PHC管桩混凝土的基本配合比。通过对现场原材料进行优选优化以及骨料级配的设计,确定免压蒸PHC管桩混凝土的基本配合比为：水泥宜采用P·Ⅱ52.5等级,减水剂为聚羧酸系高效减水剂GT Ⅰ型,细骨料宜选用处于Ⅱ区的中砂,粗骨料为5-25mm连续级配的花岗岩碎石,砂率取38%-39%,胶凝材料总用量宜控制在480kg/m3～500 kg/m3之间。(2)配制C80免压蒸PHC管桩混凝土。通过S95矿粉、S105矿粉、石膏和粉煤灰微珠粉的掺入,研究其对免压蒸PHC管桩混凝土力学性能的影响。结果表明：普通S95矿粉需配合碱性激发剂使用才能取得比较好的效果。选用石膏作为激发剂,外掺10%～15%普通S95矿粉时,混凝土7d时强度可达81MPa；当使用等量S105矿粉时对PHC管桩混凝土的强度提升效果更显著；复掺10%S95矿粉和10%粉煤灰微珠粉时,其强度和新拌混凝土的工作性能达到最佳。(3)免压蒸PHC管桩混凝土的耐久性研究。通过对比免压蒸PHC管桩混凝土和压蒸PHC管桩混凝土的耐久性差异,结果表明：免压蒸制备出的PHC管桩混凝土在抗氯离子渗透、抗硫酸盐侵蚀、抗冻性以及耐海水侵蚀等方面均表现出比常规压蒸养护的PHC管桩混凝土更优异的性能,其中复掺S95矿粉、石膏和粉煤灰微珠粉制备出的免压蒸PHC管桩混凝土的耐久性能最佳。(4)免压蒸PHC管桩混凝土的微观增强机理研究。通过XRD、MIP和SEM等手段对免压蒸PHC管桩混凝土的微结构进行分析,结果表明：在石膏作为激发剂时,矿粉和粉煤灰微珠粉的加入促进了水泥的水化过程,与水化产物Ca(OH)2反应,使C-S-H凝胶增多,进而填充混凝土的内部孔隙,提高了水泥石的密实度,混凝土的强度提高,耐久性增强,分析表明其主要改善了混凝土内部孔径为10～100nnm之间的孔结构。(5)研究离心制度下PHC管桩的分层情况和孔分布。通过X-CT研究了离心PHC管桩在不同部位的分层情况,结果表明：双掺S95矿粉和石膏的免压蒸PHC管桩的混凝土层较压蒸PHC管桩的混凝土层厚,而复掺S95矿粉、石膏和粉煤灰微珠粉的免压蒸PHC管桩的混凝土层最厚,且较大孔均出现在PHC管壁的中间部位,即砂浆层与混凝土层结合处。
【关键词】：PHC管桩 免压蒸 矿粉 微珠粉 耐久性 微观结构
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU473.1
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 引言11
• 1.2 研究背景11-14
• 1.2.1 传统PHC管桩的生产工艺11-12
• 1.2.2 传统PHC管桩的应用现状和质量控制12-13
• 1.2.3 目前PHC管桩在实际工程应用中存在的问题13
• 1.2.4 免压蒸PHC管桩与传统PHC管桩的区别13-14
• 1.3 国内外研究现状14-18
• 1.3.1 免压蒸PHC管桩的配合比设计14-15
• 1.3.2 原材料对PHC管桩的影响15-16
• 1.3.3 养护制度对PHC管桩的影响16-17
• 1.3.4 PHC管桩混凝土的抗氯离子渗透、抗硫酸根离子侵蚀性能17-18
• 1.4 本课题研究目的、意义及主要内容18-20
• 1.4.1 本课题研究目的及意义18
• 1.4.2 本课题研究的主要内容18-20
• 第二章 原材料与试验方法20-30
• 2.1 试验用原材料20-23
• 2.1.1 水泥20
• 2.1.2 矿物掺合料20-21
• 2.1.3 粗骨料21-22
• 2.1.4 细骨料22-23
• 2.1.5 减水剂23
• 2.1.6 水23
• 2.2 试验方法23-30
• 2.2.1 成型方法23-24
• 2.2.2 养护方法24-25
• 2.2.3 物理力学性能测试方法25
• 2.2.4 耐久性测试方法25-28
• 2.2.5 微观性能测试方法28-30
• 第三章 C80免压蒸PHC管桩混凝土的制备30-45
• 3.1 免压蒸PHC管桩的养护制度以及离心制度30-32
• 3.1.1 养护制度30-31
• 3.1.2 离心制度31-32
• 3.2 基本配合比的确定32-35
• 3.2.1 生产车间所用配合比32-34
• 3.2.2 免压蒸PHC管桩混凝土所用基本配合比的确定34-35
• 3.3 减水剂种类对免压蒸PHC管桩混凝土力学性能的影响35-37
• 3.4 矿物掺合料对免压蒸PHC管桩混凝土力学性能的影响37-44
• 3.4.1 单掺S95矿粉37-39
• 3.4.2 复掺S95矿粉和石膏39-42
• 3.4.3 复掺S105矿粉和石膏42-43
• 3.4.4 复掺S95矿粉、石膏和粉煤灰微珠粉43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 免压蒸PHC管桩混凝土的耐久性研究45-55
• 4.1 耐久性试验配合比及试验方案45
• 4.2 抗氯离子渗透性能45-50
• 4.2.1 快速电通量法45-48
• 4.2.2 长期氯盐浸泡法48-50
• 4.3 抗硫酸盐侵蚀性能50-51
• 4.4 抗冻性能51-52
• 4.5 耐海水侵蚀性能52-54
• 4.6 本章小结54-55
• 第五章 免压蒸PHC管桩混凝土的微观增强机理55-65
• 5.1 压汞分析(MIP)55-56
• 5.2 X射线衍射分析(XRD)56-58
• 5.3 X射线断层扫描分析(X-CT)58-62
• 5.4 扫描电子显微镜分析(SEM)62-64
• 5.5 本章小结64-65
• 第六章 结论与展望65-67
• 6.1 结论65-66
• 6.2 展望66-67
• 参考文献67-72
• 致谢72-73
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果73

【参考文献】

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本文编号：832776