孫常杰

（建華建材中國(guó)投資有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212413）

0 引言

現(xiàn)有的預(yù)制PHC管樁采用塑性混凝土生產(chǎn)，對(duì)離心工藝研究的文獻(xiàn)較多，而采用泵送混凝土生產(chǎn)的PHC管樁大都是大流動(dòng)度混凝土，對(duì)離心工藝研究的文獻(xiàn)較少。在勞動(dòng)力資源日益緊張的大環(huán)境下，泵送線(xiàn)和自動(dòng)化的推廣應(yīng)用勢(shì)在必行。同樣，泵送混凝土在實(shí)際生產(chǎn)的過(guò)程中面臨諸多難題，保持泵送混凝土的穩(wěn)定性是開(kāi)展泵送混凝土離心研究的前提。影響泵送混凝土離心效果的因素很多，而要獲得最佳的離心工藝，需要在實(shí)際生產(chǎn)條件下通過(guò)試驗(yàn)確定。

泵送混凝土技術(shù)的應(yīng)用日漸成熟，而離心工藝又是管樁內(nèi)在質(zhì)量的重要一環(huán)。以Φ500×125樁為例，管樁內(nèi)的混凝土料較多，離心成型難度大。目前，泵送混凝土離心成型后料分層嚴(yán)重、質(zhì)量不穩(wěn)定，對(duì)泵送混凝土離心工藝的研究，可以有效改善混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，減少混凝土的分層現(xiàn)象，利于密實(shí)度的改善，有效提高管樁的耐打性。本文主要淺談Φ500×125泵送混凝土離心試驗(yàn)的一些經(jīng)驗(yàn)，為生產(chǎn)廠(chǎng)家提供借鑒。

1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與試驗(yàn)方法

1.1 原材料

黃砂：采用連續(xù)級(jí)配，細(xì)度模數(shù)2.6-2.9，屬中粗砂，含泥量≦1.0%，質(zhì)量符合《建設(shè)用砂》GB∕T14684—2011要求。

碎石：采用連續(xù)級(jí)配5～20 mm，含泥量≦0.5%，針片狀含量≦5%，符合Ⅰ類(lèi)Ⅱ區(qū)級(jí)配，質(zhì)量符合《建設(shè)用卵石、碎石》GB∕T14685—2011標(biāo)準(zhǔn)要求。

水泥：水泥標(biāo)號(hào) P·Ⅱ52.5R，比表面積為422 m2/kg，80 um篩余為0.6%，水泥凈漿流動(dòng)度為240 mm,標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量為131.4 g，標(biāo)準(zhǔn)稠度為26.3%，初凝時(shí)間為134 min，終凝時(shí)間為172 min，質(zhì)量符合《通用硅酸鹽水泥》GB175—2007標(biāo)準(zhǔn)要求。

硅砂粉：質(zhì)量符合《預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁用硅砂粉》JC/T950—200標(biāo)準(zhǔn)要求，比表面積不低于380 m2/kg。

減水劑：萬(wàn)邦聚羧酸高性能減水劑，含固量20%，凈漿流動(dòng)度為240 mm，質(zhì)量符合《聚羧酸系高性能減水劑》JG/T223—2007標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.2 坍落度控制

坍落度攪拌機(jī)出料時(shí)宜保證在120～180 mm，泵口處宜控制在60～120 mm之間；管模返流的混凝土料少，直徑在50 cm內(nèi)。

1.3 混凝土配合比（表1）

表1 混凝土配合比 單位：kg/m2

2 試驗(yàn)方法

建華某企業(yè)前期的離心試驗(yàn)采用小模試驗(yàn)，混凝土結(jié)構(gòu)中沒(méi)有籠筋，不符合實(shí)際生產(chǎn)情況，數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)確，沒(méi)有代表性。經(jīng)過(guò)分析確定Ф500× 125試驗(yàn)采用車(chē)間試樁生產(chǎn)，直接鋸樁采集數(shù)據(jù)。

第一步：離心試驗(yàn)采用低速、中速、高速三級(jí)離心參數(shù)，找出影響管樁離心成型主要參數(shù)，為下一步工藝參數(shù)調(diào)整找出方向。

第二步：針對(duì)影響離心效果最重要一級(jí)參數(shù)進(jìn)一步分解優(yōu)化，采取四級(jí)離心試驗(yàn)。制定嚴(yán)密的試驗(yàn)計(jì)劃，進(jìn)行車(chē)間實(shí)際生產(chǎn)。

第三步：選出較為成熟的離心工藝參數(shù)，在車(chē)間進(jìn)行批量生產(chǎn)驗(yàn)證，驗(yàn)證離心工藝參數(shù)的可行性及可操作性。

第四步：推廣優(yōu)化后的Ф500×125離心工藝參數(shù)。

3 試驗(yàn)過(guò)程

依據(jù)試驗(yàn)思路，整合集團(tuán)內(nèi)其他企業(yè)的離心工藝設(shè)計(jì)思路，采用三級(jí)工藝進(jìn)行離心。表2為前期的鋸樁數(shù)據(jù)。

綜合數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)原有的離心工藝，管樁的內(nèi)分層嚴(yán)重（圖1）。

圖1 原離心參數(shù)的鋸樁截面圖

3.1 影響內(nèi)壁及分層的重要因素

通過(guò)對(duì)建華某車(chē)間實(shí)際生產(chǎn)工藝調(diào)整后隨機(jī)抽取15條樁，進(jìn)行鋸樁，表3為鋸樁后的數(shù)據(jù)，砂漿層厚度變化較大，且較厚。

表2 前期鋸樁數(shù)據(jù)

通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)中速階段對(duì)管樁的分層影響較大，分層數(shù)據(jù)從22 mm到35 mm，因此對(duì)中速進(jìn)行進(jìn)一步分解優(yōu)化試驗(yàn)。

3.2 四級(jí)工藝摸索

由三級(jí)的離心工藝知道中速的影響較大，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不斷摸索，對(duì)數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出以下試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)。表4為四級(jí)的工藝參數(shù)數(shù)據(jù)。

通過(guò)對(duì)四級(jí)工藝的進(jìn)一步優(yōu)化，查找各個(gè)階段轉(zhuǎn)速及時(shí)間的合理匹配，找到最佳的離心參數(shù)，不斷摸索試驗(yàn)和總結(jié)分析，通過(guò)實(shí)地拍攝離心成型視頻，得到如下初步結(jié)論：

（1）建華某企業(yè)前期的管樁密實(shí)度較差，混凝土砂漿余漿層厚度達(dá)35 mm。試驗(yàn)樁密實(shí)度較好，混凝土砂漿余漿層厚度22 mm，降低了13 mm；

（2）在三級(jí)離心參數(shù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，找出影響混凝土成型的最主要因素，即中速轉(zhuǎn)速度對(duì)離心內(nèi)壁影響較大，高速對(duì)離心分層影響較大；

（3）在離心第二階段時(shí)，砂漿的分離很明顯，因此降低第二階段的離心轉(zhuǎn)速，能夠有效解決混凝土的內(nèi)分層；

（4）提高第三階段的轉(zhuǎn)速，適當(dāng)增加第三階段的時(shí)間，混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)性得到明顯改善；

（5）進(jìn)一步適當(dāng)降低高速轉(zhuǎn)速，適時(shí)延長(zhǎng)高速時(shí)間，管樁內(nèi)壁質(zhì)量效果較好；

（6）后期還需進(jìn)一步批量試驗(yàn)，驗(yàn)證新工藝的合理性和適應(yīng)性。

3.3 試驗(yàn)驗(yàn)證

優(yōu)化后的工藝具有一定的先進(jìn)性，因此在建華某企業(yè)B車(chē)間進(jìn)行批量試驗(yàn)，陸續(xù)生產(chǎn)20 d，在車(chē)間調(diào)整了3臺(tái)離心機(jī)的離心參數(shù)，另外3臺(tái)離心機(jī)的參數(shù)還設(shè)定原參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)隨機(jī)抽取離心實(shí)驗(yàn)樁進(jìn)行鋸樁，具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。

表3 鋸樁后數(shù)據(jù)

表4 四級(jí)工藝參數(shù)數(shù)據(jù)

表5 離心實(shí)驗(yàn)參數(shù)數(shù)據(jù)

共鋸樁55條，砂漿余漿層厚度平均22 mm，密實(shí)度均較好（圖2），有效地改善了管樁混凝土的分層問(wèn)題，密實(shí)度得到有效提高，提高了管樁的耐打性。

圖2 試驗(yàn)驗(yàn)證的離心參數(shù)的鋸樁截面圖

4 結(jié)論

根據(jù)建華某企業(yè)現(xiàn)有的原材料情況及混凝土的狀態(tài)，優(yōu)化后的離心工藝具有砂漿層分層現(xiàn)象較低，密實(shí)度較好，有效改善混凝土結(jié)構(gòu)，提高管樁的耐打性等特點(diǎn)。針對(duì)Φ500×125樁型，結(jié)論如下：

（1）優(yōu)化后的離心工藝參數(shù)為第一階段管模轉(zhuǎn)速70 r/min，離心加速度為1.36 g，時(shí)間3 min；第二階段管模轉(zhuǎn)速130 r/min，離心加速度為4.69 g，時(shí)間1 min；第三階段管模轉(zhuǎn)速340 r/min，離心加速度為32 g，時(shí)間2 min；第四階段管模轉(zhuǎn)速400 r/ min，離心加速度為44.44 g，時(shí)間5 min。

（2）在離心第二階段時(shí)，砂漿的分離很明顯，因此降低第二階段的離心轉(zhuǎn)速，能夠有效解決混凝土的內(nèi)分層問(wèn)題。

（3）提高第三階段的轉(zhuǎn)速，適當(dāng)增加第三階段的時(shí)間，混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)性得到明顯改善。

（4）進(jìn)一步適當(dāng)降低高速轉(zhuǎn)速，適時(shí)延長(zhǎng)高速時(shí)間，管樁內(nèi)壁質(zhì)量效果較好。

（5）調(diào)整后的砂漿層厚度在23 mm，密實(shí)度較好。

5 結(jié)語(yǔ)

本文主要闡述離心工藝參數(shù)設(shè)置的新思路，在試驗(yàn)過(guò)程中以原材料的性能為依據(jù)，不斷試驗(yàn)驗(yàn)證。管樁行業(yè)屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用是引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的動(dòng)力源泉。泵送生產(chǎn)線(xiàn)具有用工少、勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)。泵送混凝土應(yīng)用技術(shù)的成熟將推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的快速發(fā)展。

[1]阮起楠.預(yù)應(yīng)力混凝土管樁［M］.北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2000.

[2]嚴(yán)志隆.關(guān)于管樁離心成型工藝參數(shù)的確定［J］.混凝土與水泥制品，2011，（1）:40-42.