PHC管樁混凝土耐久性——抗氯離子滲透、硫酸鹽侵蝕、抗凍性等性能

　　PHC管樁混凝土耐久性：
前言　　試驗(yàn)方法介紹　　原材料與試驗(yàn)配合比　　氯離子滲透試驗(yàn) 　　硫酸鹽侵蝕　　抗凍性　　小結(jié) 前言
隨著PHC管樁應(yīng)用范圍的日益擴(kuò)大和耐久性要求的不斷提高，PHC管樁能否適用于自然環(huán)境嚴(yán)酷的土建工程，如海洋、港口、寒冷地區(qū)、地下水中侵蝕性介質(zhì)濃度較高的西部、沿海及內(nèi)陸地區(qū)的工程，受到專家和學(xué)者們?nèi)找骊P(guān)注。
如何較為準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁耐久性是值得我們?nèi)ニ伎己吞剿鞯膯?wèn)題。本文從氯離子滲透性、硫酸鹽侵蝕和抗凍性等方面來(lái)考察管樁混凝土的耐久性以及摻合料、生產(chǎn)工藝等因素對(duì)管樁混凝土耐久性的影響。　　原材料　　水泥：粵秀牌P·Ⅱ42.5R；　　磨細(xì)砂：建通生產(chǎn)用，SiO2含量92%；　　磨細(xì)礦渣微粉：韶關(guān)產(chǎn)，S95級(jí)；　　外加劑：佛山市禪城區(qū)瑞龍混凝土外加劑廠生產(chǎn)LS-Ⅱ高效減水劑，固含量為30%；　　砂：細(xì)度模數(shù)2.7，含泥量0.1%；　　石子：花崗巖碎石，珠海產(chǎn)，粒型和級(jí)配均較好。試驗(yàn)配合比 kg/m3

編號(hào)	水泥	摻合料	砂	小石	大石	水	LS-Ⅱ
JZ	510	/	680	490	765	142	10.7
SL	357	153 磨細(xì)礦渣	680	490	765	140	10.7
GS	357	153 磨細(xì)砂	680	490	765	142	10.7
S	357	153 磨細(xì)砂	700	490	745	148	11.2

試驗(yàn)方法與數(shù)據(jù) 　　氯離子滲透性試驗(yàn) 　　硫酸鹽侵蝕試驗(yàn) 　　抗凍性試驗(yàn) 　　其他氯離子滲透性試驗(yàn)方法　　自然滲透法：先將混凝土長(zhǎng)時(shí)間浸泡于含氯鹽的水中，再通過(guò)切片或鉆取芯樣，用化學(xué)分析的方法得到氯離子濃度與滲透距離的關(guān)系，然后利用Fick第二定律計(jì)算出氯離子滲透系數(shù) 　　
加速滲透法：通過(guò)施加電場(chǎng)來(lái)加速氯離子在混凝土中的遷移，縮短氯離子達(dá)到穩(wěn)態(tài)傳輸過(guò)程的時(shí)間美國(guó)ASTM C1202“混凝土抗氯離子滲透性標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法” 　　首先使用巖石切割機(jī)將立方試塊的頂部和底部各切掉25mm，使之成為50mm厚，100mm邊長(zhǎng)的試件。將切好的混凝土試件進(jìn)行真空飽水，然后將真空飽水24小時(shí)試件固定在試驗(yàn)架上；在兩端水槽中分別加滿3.0%NaCl和0.3mol/LNaOH的溶液，在60V的外加電場(chǎng)下，持續(xù)通電6小時(shí)，最后測(cè)定通過(guò)混凝土試件的總電量。

通過(guò)電量 Charge passed (Coulombs)	氯離子滲透性 Chloride ion penetrability
>4,000	高 High
2,000–4,000	中等 Moderate
1,000–2,000	低 Low
100–1,000	很低 Very Low
<100	可忽略 Negligible

編號(hào)	試驗(yàn)次數(shù)
編號(hào)	1	2	3	4	5	6	7	8	9
JZ	3422	3324	3194	2984	3377	3264	2269	3060	2786
SL	1819	1946	1677	1288	1791	1915	1257	1322	1545
GS	354	703	498	955	587	546	528	233	456
XY	828	1077	712	861	599	686	926	843	789

硫酸鹽侵蝕加速試驗(yàn)方法采用水泥抗硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)流程圖本文中設(shè)計(jì)的干濕循環(huán)制度不同硫酸鹽侵蝕條件下強(qiáng)度變化規(guī)律 /MPa

編號(hào)	壓蒸后	Na2SO4溶液長(zhǎng)期浸泡		Na2SO4溶液干濕循環(huán)		100℃下15次干濕循環(huán)
編號(hào)	壓蒸后	10周	30周	10次	30次	100℃下15次干濕循環(huán)
JZ	89.2	97.6	101.7	96.2	100.7	101.3
SL	94.8	96.2	107.3	98.6	100.1	111.0
GS	97.2	99.0	103.4	96.7	96.8	107.1
S	91.8	93.5	90.3	94.7	96.8	84.0

抗凍性試驗(yàn) 　　本文采用快凍法研究PHC管樁混凝土在淡水介質(zhì)和海水介質(zhì)環(huán)境下的抗凍融性能。凍融循環(huán) 抗凍性試驗(yàn) 　　評(píng)價(jià)方法：相對(duì)動(dòng)彈模量下降至初始值的60% 或試件的重量損失率大于5%。人工海水中溶質(zhì)濃度 /%

NaCl	MgCl2	CaCl2	KCl
2.74	0.51	0.12	0.11

淡水凍融介質(zhì)，相對(duì)動(dòng)彈性模量淡水凍融介質(zhì)，質(zhì)量淡水凍融介質(zhì)，強(qiáng)度

編號(hào)	GS	JZ	test	JZ	GS
抗壓強(qiáng)度	65.4	71.0	56.2	64.9	56.1
抗折強(qiáng)度	―	―	―	7.37	2.80

海水凍融介質(zhì)，相對(duì)動(dòng)彈性模量海水凍融介質(zhì)，質(zhì)量　　小結(jié)-1
從目前已做完的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，用蒸養(yǎng)-壓蒸工藝生產(chǎn)的PHC管樁，如果原材料選用、配合比和攪拌工藝是合理的，生產(chǎn)工藝是符合規(guī)范要求的，對(duì)純水泥混凝土生產(chǎn)的管樁、摻磨細(xì)砂的管樁無(wú)論是抗氯離子滲透、抗硫酸鹽侵蝕、還是抗凍性試驗(yàn)，都是符合或基本符合要求的。
小結(jié)-2
管樁混凝土強(qiáng)度和管樁混凝土耐久性線性關(guān)系不明確，也就是說(shuō)強(qiáng)度高或強(qiáng)度達(dá)到80MPa以上，甚至90~100MPa，但其耐久性試驗(yàn)仍有可能不合格。從本次研究情況看，只要在原材料選用、混凝土配合比、混凝土攪拌、離心、蒸養(yǎng)、壓蒸等工藝上某個(gè)環(huán)節(jié)或幾個(gè)環(huán)節(jié)不符合要求，其三種耐久性試驗(yàn)就會(huì)出問(wèn)題，特別是凍融循環(huán)試驗(yàn)就很難合格。
小結(jié)-3
有耐久性要求的地基基礎(chǔ)使用PHC管樁，或者說(shuō)要提高當(dāng)前我國(guó)PHC管樁的耐久性，建議行業(yè)協(xié)會(huì)和管樁標(biāo)準(zhǔn)盡快制定出從原材料至混凝土配合比、攪拌工藝、離心工藝、兩次蒸養(yǎng)-壓蒸工藝的具體規(guī)定，否則，從目前我們已經(jīng)抽樣試驗(yàn)的情況看，我國(guó)管樁企業(yè)中有的管樁耐久性不合格。
小結(jié)-4
從本次試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)摻磨細(xì)礦渣用蒸養(yǎng)-壓蒸工藝生產(chǎn)的管樁混凝土，其耐久性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題，這方面研究工作可繼續(xù)做下去；其抗凍性較差可以解釋的原因可能是摻磨細(xì)礦渣的管樁混凝土在水化生成物后，體積收縮為最大。另外，蒸養(yǎng)時(shí)的靜停時(shí)間對(duì)管樁混凝土的耐久性有影響，本次試驗(yàn)表明影響特別靈敏。
免壓蒸法生產(chǎn)PHC管樁

外加劑	摻量％	用水量 kg	坍落度 mm	抗壓強(qiáng)度 MPa
外加劑	摻量％	用水量 kg	坍落度 mm	1d	3d	7d
LS-JS	1.2	117	45	79.7	85.4	90.0
ACE-68	1.0	122	55	84.9	92.0	95.5
LS-JS	1.2	117	40	75.9	84.4	87.1
ACE-68	1.0	122	30	83.0	87.5	93.2
LS-JS	1.2	117	30	75.3	86.8	88.7