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1壓蒸養護高強砼的存在問題

高砼管樁采用蒸壓釜的壓蒸養護工序，每m3砼需用標準煤40kg，釋約100kgCO2，以年產300萬m的一個中型管樁廠為例，其中蒸壓釜的壓蒸養護就需要耗煤1.6萬t，釋放的CO2高達4萬多t，這是一個巨大的污染源。壓蒸養護對砼性能的不利影響壓蒸養護砼的孔隙率比普通養護砼的孔隙率大，而且大孔含量也多。孔隙率增大的原因除了砼中游離水和吸入空氣的體積受熱增大外，還有一個重要的原因就是，水泥中C3A和C4AF水化生成的水化硫鋁酸鈣（3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O）晶體在高溫下發生分解反應而體積縮小，不僅增加了孔隙率，也失去了膠凝。壓蒸養護生成的新生物分散度低，比表面積小，結晶水化物變粗，致使連生體中的連生接點數量減少，其膠結性能下降。蒸壓釜排氣及其內部壓力降至大氣壓時，壓力降幅要求較高，如果操作不當，往往會使砼內部“沸騰”起來。由于激熱的氣化產生很大的內應力，易發生一些微裂縫甚至肉眼可見裂縫而導致砼強度下降。由于上述原因，普通砼（摻磨細硅砂粉除外）經壓蒸養護的強度比常規條件養護（標養）的強度要低。因此，最大限度地提高水泥的水化程度和合理的養護制度是確保砼管樁等高強砼構件質量的關鍵之一。蒸壓釜是一種用于完成砼的物理、化學反應的反應容器。蒸壓釜的制造、安裝和使用等都有一套嚴格的要求。如果使用不當或稍有疏忽，易發生事故。

2高強免壓蒸砼復合礦物外加劑的研制

2.1復合礦物外加劑的研制

粉煤灰（FA）：用Ⅰ級干排灰和Ⅱ級干排灰作對比試驗，Ⅱ級粉煤灰的強度明顯低于Ⅰ級粉煤灰，即使增加硅粉用量，強度仍偏低，因此復合礦物外加劑宜用Ⅰ級粉煤灰。礦粉（GGBS）：根據《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》的標準檢驗，目前市場上都以生產S95級為主。硅粉（SF）：有微硅粉和硅微粉兩類，統稱為硅粉，事實上二者是有差別的。微硅粉是鐵合金在冶煉硅鐵和金屬硅時回收的副產品，價高且數量少。硅微粉是由天然石英或熔融石英（經高溫熔融、冷卻后的非晶態SiO2）經粉磨而成的微粉，呈灰色或深灰色，目前市場上多以硅微粉為主，SiO2含量較高，價格低，經過選用市場上幾種硅粉（硅微粉）與微硅粉作對比試驗驗證后，最終選取T-2硅微粉。激發劑：是一種天然礦物，材料來源廣。上述4種原料中，主要以礦粉和粉煤灰為主，而硅粉和激發劑的用量較少。經過反復優化組合，確定了復合礦物外加劑的配合比例，經過精確計量并經機械混合均勻，生產了一種復合礦物外加劑（粉劑）。高效減水劑：高強砼既離不開礦物外加劑，也離不開高效減水劑，經過選用多種減水劑作對比試驗，聚羧酸高效減水劑較好，但是一般的聚羧酸減水劑不大適應砼的蒸養要求，只能在砼終凝后再蒸養。雖然也有能滿足蒸養條件的聚羧酸類減水劑，但其效果不甚理想，經過改進，研發了一種較為適合與復合礦物外加劑搭配使用的專用聚羧酸類減水劑。

2.2試驗方法

每次拌料10~15L，砼坍落度一般控制在3~5cm，用10cm×10cm×10cm塑料試模成型。試件的養護制度砼試件成型后先于室內常溫放置，靜停4~6h帶模仿照蒸氣養護條件（試件放入鐵皮盒內，盒底部放少量水，試件上部蓋上濕布，再用塑料布將養護盒復蓋后放入養護箱加熱養護）。養護制度：室溫45℃，升溫及恒溫共30min；45℃65℃，升溫及恒溫30min；65℃85℃，升溫及恒溫30min，恒溫85±2℃，6h，降溫1h。2.2.3砼試件強度測定試件從養護箱中取出后，放置自然冷卻至常溫，然后測定其抗壓強度。

3應用性試驗

在試生產之前，先試配砼，水泥為小野田P·Ⅱ52.5，砂、石料取自東浦管樁廠的生產用料。試件放入管樁廠的蒸氣養護池內隨同管樁一起蒸氣養護，升溫（升至85℃）1.5h，恒溫（85℃）4h左右，根據摸擬試驗結果，蒸養6h強度較好，但在生產線上會影響到正常生產，因此采用了二次蒸養的養護方可以看出，復合礦物外加劑與南京友西公司研發的專用聚羧酸高效減水劑匹配，得到較好的效果，砼試件的強度超過了C80的規定要求。選用G#配合此在生產線上試生產管樁。用攪拌棒配料，先后制作了Φ400×95×10m管樁2支，其布料工藝性能良好，達到了預期目的。

4結果及討論

4.1小結

經過反復的優化試驗研究，用Ⅰ級粉煤灰、S95礦粉、硅微粉和激發劑等組成配制成復合礦物外加劑，與南京友西公司研制的專用聚羧酸類減水劑配合，用于制造高強預應力砼管樁，只要經蒸氣養護（85℃）6h，砼強度可達到C80以上，這樣可免去目前管樁生產中的壓蒸工序，不僅降低了能耗，縮短了生產周期，還提高了產品質量。復合礦物外加劑的成本不高且低于P·Ⅱ52.5水泥，可免去壓蒸工序，其綜合成本低，具有明顯的社會經濟效益。

4.2免壓蒸工藝的優越性

采用復合礦物外加劑，適合高強砼構件的免壓蒸技術，不僅節約了能源，降低了CO2的排放量，改善了砼的結構與性能，還有效消除了蒸壓釜所存在的安全隱患。降低了建廠投資及其日常維護費用蒸壓養護系統裝置由蒸壓釜、鍋爐、擺渡車、軌道車、小車驅動裝置、消音器及管路測試儀表控制裝置等組成，占設備投資的比例較高，日常維護的費用也不低。磨細硅砂粉因嚴重的污染問題，已很難繼續使用，因此蒸壓釜的作用將越來越小。縮短了生產周期砼管樁等高強砼構件，過去采用的蒸壓釜壓蒸工序，包括裝車進釜、升溫、恒溫、降溫和出釜卸車等工序，整個操作過程一般需要11h或以上。采用免壓蒸之后，整個生產周期可以大大縮短。改善了生產環境砼管樁的成型采用了離心工藝，約有100kg/m3廢漿流出，廢液中固相物約為60%，主要組成為水泥、礦物摻合料、減水劑等，這種廢液是砼管樁廠的一大污染源。對這種廢液的處理，目前常用的方法為：用廢液配制砼、廢液外運作為制磚原料，待廢液硬化后以固體廢料清理。廢液中雖然含有較多的水泥組分，但是這種離心出來的水泥已經發生了水化反應，廢液的停放時間越長，其活性越低，因此廢液中的水泥已不能當作膠結料使用。這也是用廢液配制砼強度不穩定的原因所在。采用復合礦物外加劑和與之相匹配的高效減水劑之后，砼的水膠比較低，離心分離出來的廢液大幅度減少，大大改善了生產環境。復合礦物外加劑除可用于免壓蒸高強砼的生產外，還可用于需要蒸氣養護的砼構件的生產，如地鐵管片、裝配式房屋構件等，因此具有較廣闊的應用前景。

作者：盛思仲 金衛華 陳坤明 胡金雙 王曉芳 單位：南京友西科技有限責任公司