泵送混凝土、泵送混凝土预制桩及其生产方法

摘要

本发明提供了一种泵送混凝土、泵送混凝土预制桩及其生产方法。该泵送混凝土的原料包括：胶凝材料、细骨料、粗骨料、减水剂和水，其中，胶凝材料为水泥、磨细砂、粉煤灰的混合物，且胶凝材料的总含量为300～500kg/m3，粉煤灰与磨细砂的质量之和占胶凝材料总重量的5wt％～45wt％。粉煤灰掺入泵送混凝土中后，提高了泵送混凝土的和易性，能有效减少泵送混凝土内部骨料间的摩擦力，减少泵送混凝土与泵送管道间的摩擦力，从而使泵送混凝土在泵送过程中的阻力大大减少，提高了泵送混凝土的泵送性能；由于磨细砂、粉煤灰相比较于水泥的成本较低，泵送混凝土的生产成本显著下降。

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土建筑材料技术领域，具体而言，涉及一种泵送混凝土、泵送混凝土预 制桩及其生产方法。

背景技术

泵送混凝土预制桩作为一种新的预制桩生产工艺，具有劳动强度低、安全系数高、自动 化程度高、质量稳定的明显优势，将成为预制桩行业及预制桩生产企业发展的必然趋势，其 中，混凝土的泵送性能对预制桩的生产效率及产品质量的影响尤为关键，现有技术中，混凝 土的泵送性能主要存在以下缺陷：

(1)对原材料质量变化较敏感；

(2)与泵送设备的适应性不佳；

(3)泵送效率不够稳定。

由于混凝土泵送性能的以上缺陷，导致预制桩的生产效率不高、产品质量难以控制，针 对以上技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种生产成本相对较低、泵送性能更稳定、产品质量更稳定的泵送混凝 土、泵送混凝土预制桩及其生产方法，以解决现有技术中预制桩的生产效率不高、产品质量 难以控制的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种泵送混凝土，该泵送混凝土的 原料包括：胶凝材料、细骨料、粗骨料、减水剂和水，其中，胶凝材料为水泥、磨细砂、粉 煤灰的混合物，且胶凝材料的总含量为300～500kg/m³，粉煤灰与磨细砂的质量之和占胶凝材 料总重量的5wt％～45wt％。

进一步地，磨细砂和粉煤灰的比表面积为350m²/kg～500m²/kg。

进一步地，水泥为标号不低于42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

进一步地，减水剂的掺入量为胶凝材料总重量的0.15wt％～1.5wt％。

进一步地，减水剂为萘系高效减水剂，萘系高效减水剂的掺入量为胶凝材料总重量的 0.7wt％～1.5wt％。

进一步地，减水剂为聚羧酸高效减水剂，所述聚羧酸高效减水剂的掺入量为所述胶凝材 料总重量的0.15wt％～0.5wt％。

进一步地，细骨料为天然砂或人工砂，粗骨料为天然碎石或人工碎石，且泵送混凝土的 砂率为36～45％

进一步地，细骨料的细度模数为2.0～3.2，含泥量≤1.0wt％。

进一步地，粗骨料的粒径为5～25mm连续级配，压碎值≤10％，针片状颗粒含量≤10wt％。

进一步地，泵送混凝土的水胶比为0.28～0.42，容重为2400kg/m³～2600kg/m³。

根据本发明的另一方面，提供了一种泵送混凝土预制桩，由钢筋笼骨架和泵送混凝土经 过预制而成，所用的泵送混凝土为上述的泵送混凝土。

根据本发明的另一方面，提供了一种泵送混凝土预制桩的生产方法，依次包括以下步骤： 装笼、合模、张拉、混凝土料制备、混凝土料泵送入模、离心成型、常压蒸汽养护、脱模及 吊桩以及高压蒸汽养护，其中，混凝土料制备包括以下步骤：(1)将细骨料和胶凝材料投入 到混凝土搅拌机，进行搅拌直至均匀；(2)将总水量70wt％～90wt％的水投入到混凝土搅拌机， 进行搅拌直至均匀；(3)将粗骨料、减水剂和剩余的水依次投入到混凝土搅拌机，进行搅拌 直至均匀，得到泵送混凝土。

本发明的泵送混凝土的原料中的胶凝材料为水泥、磨细砂、粉煤灰的混合物，且胶凝材 料的总含量为300～500kg/m³，其中粉煤灰与磨细砂的质量之和占胶凝材料总重量的5wt％～ 45wt％。由于粉煤灰具有“滚珠”作用，掺入泵送混凝土中后，提高了泵送混凝土的和易性， 一方面能有效减少泵送混凝土内部骨料间的摩擦力，另一方面能减少泵送混凝土与泵送管道 间的摩擦力，从而使泵送混凝土在泵送过程中的阻力大大减少，提高了泵送混凝土的泵送性 能；与此同时，由于磨细砂、粉煤灰相比较于水泥的成本较低，泵送混凝土的生产成本显著 下降。采用本发明的泵送混凝土预制而成的泵送混凝土预制桩，生产效率更高，产品质量更 佳。

具体实施方式

根据本发明一种典型的实施方式，泵送混凝土的原料包括：胶凝材料、细骨料、粗骨料、 减水剂和水，其中，胶凝材料为水泥、磨细砂、粉煤灰的混合物，且胶凝材料的总含量为300～ 500kg/m³，其中粉煤灰与磨细砂的质量之和占所述胶凝材料总重量的5wt％～45wt％。粉煤灰 具有“滚珠”作用，掺入泵送混凝土中后，提高了泵送混凝土的和易性，一方面能有效减少 泵送混凝土内部骨料间的摩擦力，另一方面能减少泵送混凝土与泵送管道间的摩擦力，从而 使泵送混凝土在泵送过程中的阻力大大减少，提高了泵送混凝土的泵送性能，泵送速率在原 有基础上可提高5％～15％；与此同时，由于磨细砂、粉煤灰相比较于水泥的成本较低，采用 5wt％～45wt％替代水泥后，泵送混凝土的生产成本显著下降。

优选地，磨细砂和粉煤灰的比表面积为350m²/kg～500m²/kg，较大比表面积的磨细砂和 粉煤灰掺加在胶凝材料中，使得泵送混凝土具有更好的和易性和可泵性。

优选地，水泥为标号不低于42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，选用高强度的水泥， 可以得到高强度的泵送混凝土制成品。

在本发明优选的实施方式中，减水剂的掺入量为胶凝材料总重量的0.15wt％～1.5wt％。减 水剂的选用只要可以满足使得泵送混凝土在较低的水胶比条件下达到较高的强度和较好的和 易性、可泵性的要求即可，本领域技术人员可以灵活选用所需要的减水剂类型。优选地，减 水剂可以选用萘系高效减水剂，掺入量为胶凝材料总重量的0.7wt％～1.5wt％；或者，减水剂 可以选用聚羧酸高效减水剂，掺入量为胶凝材料总重量的0.15wt％～0.5wt％。

在本发明优选的实施方式中，细骨料为天然砂或人工砂，粗骨料为天然碎石或人工碎石， 而且泵送混凝土的砂率为36～45％，此处砂率指的是细骨料占粗细骨料总量的质量百分数。 优选地，细骨料的细度模数为2.0～3.2，含泥量≤1.0wt％；粗骨料的粒径为5～25mm连续级 配(连续级配是指用一套规定筛孔尺寸的标准筛对粗骨料进行筛分分析时，所得到的级配曲 线是一连续顺滑的曲线，且相邻粒级的颗粒之间有一定的比例关系)，压碎值≤10％，针片状 颗粒含量≤10wt％。通过细骨料和粗骨料的优化选材和合理配比，可以使得泵送混凝土的整体 性能优化。

在本发明的典型实施方式中，泵送混凝土的水胶比(即水与胶凝材料的质量比)为0.28～ 0.42，容重为2400kg/m³～2600kg/m³。可见，本发明的泵送混凝土在满足和易性、可泵性的 条件下，具有较低的水胶比和较大的容重，从而获得更大的密实度、更高的强度和更佳的耐 久性。

根据本发明的泵送混凝土预制桩，由钢筋笼骨架和上述泵送混凝土经过预制而成，因掺 入粉煤灰，泵送混凝土预制桩的密实度更佳，能提高泵送混凝土预制桩的抗硫酸盐性能和耐 化学侵蚀性能、降低水化热、改善耐高温性能、减轻颗粒分离和泌水现象、减少泵送混凝土 预制桩的收缩和开裂，以及抑制杂散电流对泵送混凝土预制桩中钢筋的腐蚀。

根据本发明的泵送混凝土预制桩的生产方法，依次包括以下步骤：装笼、合模、张拉、 混凝土料制备、混凝土料泵送入模、离心成型、常压蒸汽养护、脱模及吊桩以及高压蒸汽养 护。其中，混凝土料制备包括以下步骤：(1)将细骨料和胶凝材料投入到混凝土搅拌机，进 行搅拌直至均匀；(2)将总水量70wt％～90wt％的水投入到混凝土搅拌机，进行搅拌直至均匀； (3)将粗骨料、减水剂和剩余的水依次投入到混凝土搅拌机，进行搅拌直至均匀，得到所述 泵送混凝土。通过上述逐步加料、分步搅拌的工艺流程，可以得到适合制作本发明的泵送混 凝土预制桩的具有良好和易性、可泵性和较高强度的泵送混凝土，在随后的工序中高效率地 泵送到预制桩的模具当中。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 下面将结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

泵送混凝土的原料包括：胶凝材料、天然砂、碎石、萘系高效减水剂和水。胶凝材料的 总含量为300kg/m³，由85wt％的水泥、5wt％的粉煤灰和10wt％的磨细砂组成，其中，磨细砂 的比表面积为420m²/kg，粉煤灰的比表面积为400m²/kg，水泥为标号52.5的硅酸盐水泥；萘 系高效减水剂的掺入量为胶凝材料总重量的0.7wt％；砂率为36％，其中，天然砂的细度模数 为2.0，含泥量≤1.0wt％，碎石的粒径为5～25mm连续级配，压碎值为5％，针片状颗粒含量 为7wt％。

上述配方的泵送混凝土的水胶比为0.42，容重为2500kg/m³。

实施例2

泵送混凝土的原料包括：胶凝材料、天然砂、碎石、聚羧酸高效减水剂和水。胶凝材料 的总含量为450kg/m³，由55wt％的水泥、10wt％的粉煤灰和35wt％的磨细砂组成，其中，磨 细砂的比表面积为350m²/kg，粉煤灰的比表面积为450m²/kg，水泥为标号52.5的普通硅酸盐 水泥；聚羧酸高效减水剂的掺入量为胶凝材料总重量的0.15wt％；砂率为40％，其中，天然 砂的细度模数为2.7，含泥量≤1.0wt％，碎石的粒径为5～25mm连续级配，压碎值为7％，针 片状颗粒含量为8wt％。

上述配方的泵送混凝土的水胶比为0.28，容重为2400kg/m³。

实施例3

泵送混凝土的原料包括：胶凝材料、天然砂、碎石、萘系高效减水剂和水。胶凝材料的 总含量为500kg/m³，由80wt％的水泥、10wt％的粉煤灰和10wt％的磨细砂组成，其中，磨细 砂的比表面积为500m²/kg，粉煤灰的比表面积为350m²/kg，水泥为标号52.5的硅酸盐水泥； 萘系高效减水剂的掺入量为胶凝材料总重量的1.5wt％；砂率为45％，其中，天然砂的细度模 数为2.5，含泥量≤1.0wt％，碎石的粒径为5～25mm连续级配，压碎值为8％，针片状颗粒含 量为6wt％。

上述配方的泵送混凝土的水胶比为0.32，容重为2500kg/m³。

实施例4

泵送混凝土的原料包括：胶凝材料、天然砂、碎石、聚羧酸高效减水剂和水。胶凝材料 的总含量为420kg/m³，由70wt％的水泥、10wt％的粉煤灰和20wt％的磨细砂组成，其中，磨 细砂的比表面积为450m²/kg，粉煤灰的比表面积为420m²/kg，水泥为标号52.5的普通硅酸盐 水泥；聚羧酸高效减水剂的掺入量为胶凝材料总重量的0.5wt％；砂率为42％，其中，天然 砂的细度模数为3.2，含泥量≤1.0wt％，碎石的粒径为5～25mm连续级配，压碎值为5％，针 片状颗粒含量为9wt％。

上述配方的泵送混凝土的水胶比为0.30，容重为2600kg/m³。

对比例1

泵送混凝土的原料包括：胶凝材料、天然砂、碎石、聚羧酸高效减水剂和水。胶凝材料 的总含量为420kg/m³，由70wt％的水泥和30wt％的磨细砂组成，其中，磨细砂的比表面积为 360m²/kg，水泥为标号52.5的硅酸盐水泥；聚羧酸高效减水剂的掺入量为胶凝材料总重量的 0.26wt％；砂率为43％，其中，天然砂的细度模数为3.0，含泥量≤1.0wt％，碎石的粒径为5～25mm 连续级配，压碎值为8％，针片状颗粒含量为9wt％。

上述配方的泵送混凝土的水胶比为0.34，容重为2450kg/m³。

实施例1～4以及对比例1通过以下的具体生产过程制备泵送混凝土预制桩：

(1)将所述钢筋笼骨架装入模具后，进行合模；

(2)将所述细骨料和所述胶凝材料投入到混凝土搅拌机，进行搅拌直至均匀；

(3)将所述水的总重量的70wt％～90wt％投入到混凝土搅拌机，进行搅拌直至均匀；

(4)将所述粗骨料、所述减水剂和剩余的所述水依次投入到混凝土搅拌机，进行搅拌直 至均匀，得到所述泵送混凝土；

(5)将所述泵送混凝土泵送至所述模具的内腔；

(6)对所述模具内的所述钢筋笼骨架进行预应力张拉，张拉力为所述钢筋笼骨架的预应 力钢筋总抗拉强度的70％～75％；

(7)将装有所述泵送混凝土和所述钢筋笼骨架的所述模具在预应力张拉后进行离心成型 作业，直至泵送混凝土预制桩成型；

(8)待离心成型结束后，倒去剩余的所述泵送混凝土浆料，然后将装有所述泵送混凝土 和所述钢筋笼骨架的模具进行常压蒸汽养护；

(9)待常压蒸汽养护结束后，脱去所述泵送混凝土预制桩的所述模具，再进行二次高压 蒸汽养护，得到所述泵送混凝土预制桩成品。

实施例1～4生产的泵送混凝土预制桩成品的性能参数测试结果如表1所示：

表1

从表1可知，双掺粉煤灰与磨细砂的实施例1～4与仅仅掺加磨细砂的对比例1相比较， 生产的混凝土平均坍落度较大，具有良好的保水性、粘聚性和可泵性，尤其是平均泵送速率 大大提高；经二次蒸汽养护后得到的泵送混凝土预制桩的强度均达到C80以上，完全符合 GB13476-2009的要求；硫酸盐干湿循环次数和冻融循环次数明显提高，耐久性能更佳；电通 量明显降低，抑制了杂散电流，更好地保护泵送混凝土预制桩中的钢筋不被腐蚀。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：

(一)、降低了生产成本

由于磨细砂、粉煤灰相比较于水泥的成本较低，采用5wt％～45wt％替代水泥后，泵送混 凝土预制桩的生产成本显著下降。

(二)、提高了泵送混凝土的泵送性能

由于粉煤灰具有“滚珠”作用，掺入泵送混凝土中后，提高了泵送混凝土的和易性，一 方面能有效减少泵送混凝土内部骨料间的摩擦力，另一方面能减少泵送混凝土与泵送管道间 的摩擦力，从而使泵送混凝土在泵送过程中的阻力大大减少，提高了泵送混凝土的泵送性能， 泵送速率在原有基础上可提高5％～15％。

(三)、提高了泵送混凝土预制桩的产品性能

因掺入粉煤灰，泵送混凝土预制桩的密实度更佳，能提高泵送混凝土预制桩的抗硫酸盐 性能和耐化学侵蚀性能、降低水化热、改善耐高温性能、减轻颗粒分离和泌水现象、减少泵 送混凝土预制桩的收缩和开裂，以及抑制杂散电流对泵送混凝土预制桩中钢筋的腐蚀。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员 来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等 同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。