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高性能管桩混凝土材料设计与节能制备技术林昌华

发表时间：2021/9/10 来源：《时代建筑》4月上作者：林昌华

[导读] 随着社会的发展和进步，目前基础工程施工建设更多使用管桩作为主要施工材料，管桩作为工程基础，可以提升工程整体的稳定性和安全性，也更能达到较好的施工效果。

广东鸿业管桩有限公司 441881198103****16 林昌华佛山 528000

摘要：随着社会的发展和进步，目前基础工程施工建设更多使用管桩作为主要施工材料，管桩作为工程基础，可以提升工程整体的稳定性和安全性，也更能达到较好的施工效果。因此管桩施工技术也更是获得了有效的推广和应用。目前关于管桩的施工，在材料选择、设计和制备过程当中，需要重视节能和有效性，因此也就需要在及时应用过程当中，重视对一些涉及和制备问题的解决，这样才能达到较好的施工效果和材料使用效益。所以本文也更是基于此。研究和分析高性能管桩混凝土材料设计与节能制备技术。旨在为材料的有效应用和工程基础施工建设提供更多的指导和参考。
关键词：高性能管桩施工；材料设计；制备节能
        引言：
        预应力高强混凝土管桩是现阶段最常用于建筑基础的混凝土构件，目前的PHC管桩生产主要采用先常压蒸汽养护后高温，高压蒸养的养护工艺，生产过程中养护能耗高。与此同时，随着经济社会的迅速发展，资源短缺与环境污染日趋严重，节能减排成为建筑行业乃至整个社会关注的焦点。另外，随着混凝土工程环境的复杂化，传统的PHC管桩能否适用于海洋、盐碱、寒冷等恶劣环境下的土建工程，有待深入系统的研究。目前PHC管桩生产中多以磨细石英砂作为主要矿物掺合料，成型过程中采用离心工艺，并采用先常压蒸汽养护后高温高压蒸汽养护的“二次养护”工艺，以使管桩在短期内即可达到C80强度等级。在高温高压蒸养条件下，磨细石英砂能与水泥水化产物发生反应，生产托勃莫来石晶体，并降低水化产物中Ca(OH)2晶体的含量，从而提高混凝土的抗压强度。
        1 预应力混凝土管桩概述
        基础是承受上部结构重荷，并将荷重传递到下卧土层的结构。土木工程结构要求地基和基础能够提供足够的垂直和水平承载力，并要求其沉降和倾斜控制在允许范围内，从而保证土木工程结构在各种作用下，具有足够的稳定性。如果对于基础形式、设计理论与施工方法这三方面中的任何一方面考虑不周或处理不当都将导致不良的甚至严重的后果。轻则产生过大的沉降、倾斜和不均匀沉降，从而造成均布损坏或影响功能要求；重则导致整个结构的倾覆或破坏。经济合理的基坑支护结构和各种防护措施是基础工程不可分科的一个重要部分。
        预应力混凝土管桩一般应用于各类软土、填土、一般粘性土、粉土、松散及稍密的砂性土，桩身进入厚层老粘性土、碎石土、中密及中密以上砂类土、强风化岩以及中风化极软岩一定深度后，可以将受力传导到地基中。当预应力混凝土管桩施工地层在深厚淤泥、淤泥质土，且基础埋深较大时，应经过技术经济比较，确定预应力混凝土管桩基础的适用性。管桩的底桩端部的桩尖形式主要有十字型、圆锥型和开口型。前两种属于封口型。采用封口型桩尖的管桩其承载力主要由桩周的侧摩阻力及桩端的端阻力组成；采用开口型桩靴的管桩则在沉桩过程中桩身下部1/3～1/2桩长的内腔被土体充塞，挤土效应较弱(与沉管桩、静压实心混凝土桩比)，对周围建筑物及环境影响小，具有较高的环保性能。但是内腔土塞却为管桩提供了内侧摩阻力，使得管桩的承载力的组成变得更为复杂。影响管桩承载特性的因素很多，比如桩侧土性、桩端土性、桩径、开口管桩的壁厚、人土深度、施工顺序等。
        2 预应力混凝土管桩应用形式
        2.1 不同混凝土强度的管桩
        不同的强度等级实际带来的是不同的使用效果，也就是不同强度的混凝土在使用过程当中能产生不同的施工质量。或者不同规模的工程项目施工建设需要使用的混凝土材料在等级方面也存在较大的差异，实际根据具体需求合理选择和使用相应的混凝土材料，使得相应的强度能够达到预期的施工效益和施工目标。
        2.2 沉桩方式
        预应力混凝土管桩的沉桩方式有两种，一种是依靠机械锤击使预应力混凝土管桩沉入地基土中；一种是依靠桩机静压力将预应力混凝土管桩沉入地基，上述可以简称锤击预应力混凝土管桩和静压预应力混凝土管桩。不同的沉桩方式使用，也更是需要根据具体的施工需求和施工环境因素进行，以及根据工程施工技术具体规范进行施工建设。锤击和静压的方式都能够达到相应的施工效果，只是沉桩的过程和方式存在一定的差异，以及是根据具体的施工环境和技术规范进行选择，逐步则是能够达到相应的施工效果。
        2.3 预应力混凝土管桩的施工控制
        预应力混凝土管桩施工时，首先在预应力混凝土管桩工地上沉入第一节桩，通过焊接再驳接第二节预应力混凝土管桩，按照这样的顺序依次将预应力混凝土管桩沉入地基土中，直至达到设计标高为止。在具体的施工过程当中，要进行相应的施工控制和质量管理，提升施工的稳定性和安全性，降低施工质量问题出现的概率，逐步则是能够提升施工的效益和质量。在进行预应力混凝土的管桩施工控制过程当中，也更是需要根据具体的施工要求和技术规范进行，以及通过分析施工技术应用的可行性和适用性，再就是施工质量控制过程可能出现的一些影响因素，包含环境因素和施工因素等等，对主要的一些影响因素进行合理的控制和管理，逐步也就能够提升施工的质量和效益。
        3 高性能管桩混凝土材料设计
        对于管桩使用而言，实际能够达到较好的施工效益和施工质量，因此在进行管桩混凝土材料的设计之前，需要重视和进行相应的材料选择和材料的使用设计，这样才能达到材料使用方面的合理性和科学性，逐步也更是能够基于有效的材料设计和使用，使得高性能混凝土材料获得有效的制备。这样也能够满足具体的施工需要和材料使用需求。
        3.1 水泥材料的选择
        水泥材料是管桩混凝土的基本组成，合理以及科学的进行水泥材料的选择，能够使得后续的管桩混泥土质量获得提升，以及达到预期的管桩混凝土材料制备效果。因此在进行水泥材料的合理选择过程当中，应充分考虑水泥的品种、等级标号、生产工艺、生产厂家等。不同厂家、不同地区的水泥，可能存在质量上的差异，导致在生产混凝土管桩会有不同。所以需要在合理选择规格可靠的水泥基础上，对于选择的水泥材料进行相应的质量检测和分析，根据具体的检测结果分析水泥材料的整体质量和稳定性如何，合理使用水泥制备管桩混凝土。

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        3.2 骨料的选择
        骨料是混凝土材料的基本组成。实际在使用水泥和水之后，组成的混凝土实际难以达到较好的质量和稳定性，因此也就需要使用相应的骨料来提升混凝土材料自身的强度和稳定性，这样也更是可以使得混凝土材料达到相应的质量标准和和质量控制水平。管桩混凝土材料的强度要求更高，因此也就需要进行相应的骨料合理选择，有效的选择骨料和使用骨料，才能使得管桩混凝土强度达到标准。
        3.3 添加剂的合理选择和使用
        添加剂也是混凝土材料不可缺少的一种必要添加材料，在实际使用的过程当中，也更是需要根据具体的混凝土材料设计配合比的要求和技术规范进行添加剂的使用，这样可以达到预期的设计强度，但是关于添加剂的使用，也更是需要重视添加的数量和比例，若是添加过多，则不一定达到更高的强度，而是需要根据具体的设计要求和使用规范进行添加剂的合理添加和使用，这样才能达到相应的混凝土设计要求，保障管桩的设计和建设。
        3.4掺合料的选择
        目前管桩生产一般掺入磨细砂粉料，或硅灰、偏高岭土类含氧化硅较高的超细集料，以取代部分水泥；超细集料的选择与使用，既保证了管桩混凝土的和易性，也提高了管桩的最终强度。
        4 管桩节能制备技术
        工艺流程设计节能，合理布局紧凑，减少生产物料的远距离输送，整个生产流程顺畅合理，减少设备的无效运行，降低能耗。
        设备选型节能，选择先进的生产设备，提高生产效率，提升人均效能，同时提高管桩产品的合格率；选择节能型设备，降低生产能耗。例如电机变频节能技术，自动化生产设备等。
        建筑节能，设计合理的厂房，增加节能措施，改善生产车间的工作环境，降低照明设备、降温设备等投入，从而达到节能效果。
        生产控制，加强生产过程的质量控制，加强车间生产员工的质量、安全培训工作，做好过程质量控制，提高材料的使用性能，降低员工的安全生产事故率。
        资源综合利用，余热回收系统、余浆回收系统，废水循环回收利用等。
        具体而言：
        4.1 合理选择材料和使用材料
        对于材料的选择和使用，在上述的混凝土设计过程当中进行了详细的描述和分析，然而关于所选择的材料如何发挥具体的材料性能和作用，也就需要进行相应材料的使用。合理和科学的材料使用可以使得混凝土管桩的质量和强度达到相应的标准，逐步也更是可以提升经济效益和使用方面的稳定性，与此同时，关于材料的使用，要根据管桩设计和施工的要求，例如规格和长度，以及其他方面的基础和参数要求等等，根据具体的设计规范和使用要求进行相应材料的合理选择和使用，也就能够达到预期的设计和使用目标，以及也更是降低材料的使用影响，体现节能制备和使用。
        4.2 进行科学拌和与质量控制
        科学的配合比和拌和工作实施，有助于提升混凝土管桩的质量和稳定性，也就是在具体的科学拌和过程当中，实施对各类材料的有效使用，以及对于不同材料的使用顺序也更是需要体现合理和科学，与此同时，关于在进行科学拌和的过程当中，可能存在一定的影响因素，也就是环境因素和材料自身的使用因素。因此也更是需要采取有效的措施和方法进行材料的控制和管理，这样才能使得拌和工作有效的实施，以及达到相应的控制效果和拌和质量。所以重要的也更是在于质量的有效控制和管理，具体也更是需要根据具体的质量控制要求进行拌和质量的控制，以及也需要采取有效的措施进行环境影响因素的控制，这样才能使得制备过程体现节能和高效。
        4.3 塌落度实验和质量分析
        塌落度实验是混凝土材料制备过程当中必要进行的实验，经过有效的塌落度实验，可以明确所配比和拌和的混凝土材料的实际质量和强度如何，若是未能达到有效的质量控制目标和拌和目标，则是需要进行相应质量控制，合理调整具体的材料使用比例，之后再次借助相应的质量分析和塌落度实验来进行质量检测。直到材料通过实验检测之后才能进行具体的使用。这样也更是可以达到较好的使用效果，以及反映制备过程的节能和高效。
        4.4 科学运输和使用
        在有效的质量控制和制备技术使用之后，也更是需要进行相应的材料运输，也就是关于混凝土材料的运输，有效的运输之后才能进行管桩的施工和使用，以及也更是满足具体的施工建设需要。在这样的基础上则是需要根据施工的规划情况，例如有的工程建设可以在现场进行混凝土材料的制备和加工，以及进行管桩的建造，而有的则是需要借助远程运输的方式进行管桩的加工和混凝土材料的使用。至此也更是需要根据具体的运输情况不同，采取不同的方式和策略进行材料质量的管理和控制，逐步则是能达到相应的使用要求和质量控制标准，以及也更是能够体现节能制备。
        结论：
        高性能管桩混凝土材料的使用和质量体现，需要在材料的设计和配合比过程当中，根据具体工程的设计要求和材料使用需求进行，以及关注混凝土的强度和稳定性，在此基础上则是进行相应的节能制备工作实施，在体现节能和稳定的同时，可以提升相应的经济效益和社会效益，以及也更是可以保障管桩材料使用的稳定和安全。
参考文献：
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