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预应力高强混凝土管桩(Prestressed high strength concrete piles,简称PHC管桩)指采用先张法预应力、离心成型和蒸汽养护等工艺制成的一种空心圆筒混凝土构件。与其它基础建设材料相比,PHC管桩具有力学性能优异、施工周期短、性价比高、施工条件限制少等优点,在建筑行业中得到广泛应用。目前我国普遍采用蒸压养护生产PHC管桩,不仅投入大,而且能耗高污染环境。同时PHC管桩常年被埋在地下或水中,耐久性问题往往被忽视,随着混凝土工程形式日趋复杂,PHC管桩的抗冻性、抗盐侵蚀性等耐久性能受到越来越多学者的关注。 本文针对PHC管桩压蒸养护能耗高等问题,开展了免压蒸PHC管桩混凝土制备、养护工艺和耐久性的研究。论文的主要研究内容和结果如下: (1)研究了静停时间、恒温温度、恒温时间等工艺参数对免压蒸PHC管桩混凝土抗压强度的影响:静停时间延长,控制适宜的恒温温度和恒温时间能有效地提高PHC管桩混凝土蒸养后抗压强度,其中恒温温度对混凝土抗压强度影响比较显著,静停时间和恒温时间次之,PHC管桩混凝土蒸汽养护后自然养护或者水养对抗压强度影响较小。在满足生产工艺要求基础上,确定了优化后的养护制度。 (2) PHC管桩混凝土原材料优选和配合比优化:研究了不同水泥强度等级、胶凝材料用量、减水剂种类、骨料种类对免压蒸PHC管桩混凝土抗压强度的影响,结果表明:采用合适用量的高强度等级水泥明显提高了PHC管桩混凝土蒸养后抗压强度。另外,根据混凝土蒸养后抗压强度,不同类型减水剂中,所选用的早强型聚羧酸类高效减水剂使用效果最好,不同骨料种类中玄武岩碎石效果最好。 (3)研究了不同矿物掺合料对免压蒸PHC管桩混凝土抗压强度的影响,结果表明:采用优选的原材料和优化的养护制度时,免压蒸PHC管桩混凝土3d平均抗压强度达到81.2MPa,7d抗压强度达到84.3MPa;采用普通矿粉和超细矿粉复掺取代20%水泥,免压蒸PHC管桩混凝土7d强度可达到90MPa以上。 (4)分别对标准养护、免压蒸养护和压蒸养护条件下PHC管桩混凝土耐久性进行了对比研究,结果表明:标准养护下PHC管桩混凝土抗氯离子渗透性高于压蒸养护、免压蒸养护PHC管桩混凝土。采用复掺普通矿粉和超细矿粉能显著改善免压蒸PHC管桩混凝土在淡水介质下和5%氯化钠溶液介质下的抗冻性,以及提高干湿循环后的耐蚀系数。 (5)采用XRD、SEM、MIP等测试手段,对免压蒸养护、蒸压养护条件下PHC管桩混凝土的水化过程、微观形貌及孔结构进行了研究。 (6)最后,对本文免压蒸PHC管桩生产技术作经济性分析,结果表明PHC管桩生产成本可节约5.36元/米左右,理论计算养护过程能源消耗可减少70%以上,具有良好的经济效益和应用前景。