海北石灰石砂按细度模数MX分为粗，中，细三种规格

嘉兴学院建筑工程学院教授蒋元海前言近年来，随着基本建设的大力发展，我国预应力混凝土管桩得到了很好的推广应用，管桩产品的生产规模不断扩大，据不完全统计，至200年底我国有管桩生产企业余家，管桩年产达～亿米，已经成为世界的管桩生产和应用大国。管桩生产中，砂石是主要的大宗原材料，占原材料用量的%以上，大量的生产实践表明，砂石的质量对管桩产品的质量具有很大的影响。国标GB-《先张法预应力混凝土管桩》中对细集料作出下列规定“细骨料宜采用洁净的天然硬质中粗砂或人工砂，细度模数宜为～，采用人工砂时，细度模数可为～，质量应符合GB/T的有关规定，且砂的含泥量不大于％，氯离子含量不大于0.0％，硫化物及硫酸盐含量不大于％。

”“粗骨料宜采用碎石或破碎的卵石，其粒径不应大于mm且不得超过钢筋净距的/，质量应符合GB/T1685的有关规定，且石的含泥量不大于％，硫化物及硫酸盐含量不大于％。由于管桩生产工艺的特殊性，预应力高强混凝土管桩（简称PHC管桩）生产中通常采用常压蒸汽养护与压蒸养护相结合的“二次养护”生产工艺，常压蒸汽养护可以加快PHC管桩生产过程中的钢模的周转，提高生产效率；高压蒸汽养护使管桩混凝土在短时间内由～MPa提高到～MPa，可以满足工程快速施工的需要。然而，在很多生产实践中，由于采用的粗细集料的石质的不同，发现高压蒸汽养护后，混凝土强度的增长并不完全一致，特别是采用石灰石质的集料，蒸压混凝土强度增长并没有达到有关标准规范规定的技术要求，严重影响了管桩产品的质量，给生产企业带来很大的困惑，本文利用不同来源石质的二种粗集料，开展对混凝土强度做试验研究对比，分析蒸压养护工艺对混凝土抗压强度的影响。

原材料)水泥：PI型5.5硅酸盐水泥，d抗折强度6.MPa，d抗压强度.MPa，8d抗折强度9.MPa，8d抗压强度MPa。

）粗集料：采用二种石质的粗集料做对比，a)湖北京山某石场石灰石，经破碎，为~2连续级配，压碎值%，针片状含量3.%；b)当地河道的卵石，石质为硅质岩，使用前经筛选成为~2mm的连续级配。

按细度模数

试验方法按JGJ-规定采用L单卧轴强制式混凝土搅拌机拌制混凝土，材料用量以重量计，称量的精确度：骨料为±l％水水泥掺合料与外加剂均为±％，控制混凝土坍落度0～mm。投料顺序：河砂碎石水泥掺合料干拌秒后投放水减水剂（减水剂投入到水中），搅拌秒出料，检测混凝土塌落度后用震动台震动成型制作××mm?立方体试块三组，静放小时，再至车间养护池蒸养小时。常压蒸汽养护工艺制度：静停h，升温h，均匀升温至℃；恒温h，温度保持±℃；降温，开池盖降温可。蒸压汽养护工艺制度：升压阶段，每h升压约±MPa，前慢后快，时间h；恒压阶段压强保持±MPa，时间h；降压阶段均匀降压，时间.5h；降温阶段，时间h，然后拉开釜门，通风降压后拉桩出釜。试验结果分析从表可见，混凝土#配合比，采用石灰石集料，混凝土常压蒸汽养护后的混凝土脱模强度为.MPa；蒸压养护后的混凝土强度63.MPa，混凝土强度提高MPa，可见采用石灰石集料蒸压养护后的混凝土强度增长的幅度很小，仅仅只有3.7%。在#相同配合比情况下，采用筛选卵石集料，混凝土常压蒸汽养护后的混凝土脱模强度为MPa，蒸压养护后的混凝土强度9.2MPa，混凝土强度提高4.6MPa，采用卵石集料蒸压养护后的混凝土强度幅度较大，达到%。

砂按细度模数

#配合比的石灰石集料比卵石集料在常压蒸汽养护后的混凝土强度高出MPa，但是蒸压养护后卵石集料的混凝土强度比石灰石集料的混凝土强度高出28.MPa。

从表可见，混凝土#配合比，采用石灰石集料，混凝土常压蒸汽养护后的混凝土脱模强度为4.MPa，蒸压养护后的混凝土强度MPa，混凝土强度提高.8MPa，石灰石集料蒸压养护后的混凝土强度提高%；在#相同配合比情况下，采用筛选卵石集料，混凝土常压蒸汽养护后的混凝土脱模强度为MPa，蒸压养护后的混凝土强度MPa，混凝土强度提高MPa，可见采用卵石集料蒸压养护后的混凝土强度提高达%。

#配合比的石灰石集料比卵石集料在常压蒸汽养护后的混凝土强度相差很小，但是蒸压养护后卵石集料的混凝土强度比石灰石集料的混凝土强度高出MPa。从上述实验结果可见，在混凝土常压蒸汽养护后，石质为石灰岩的粗集料与卵石粗集料配制的混凝土具有同样的规律，混凝土强度增长较快。但是在蒸压养护条件下，石质为石灰岩的粗集料与卵石粗集料所配制的混凝土强度变化较大：在没有掺加硅砂粉为混凝土掺合料情况下（如#混凝土配合比），石灰岩的粗集料的混凝土经蒸压养护后，混凝土抗压强度增长很少，然而在掺加一定比例的硅砂粉等量替代水泥的情况下（如#混凝土配合比）混凝土的抗压强度有较大幅度的提高，但比卵石配制的混凝土抗压强度低0MPa左右，仍然难以满足技术要求。混凝土在蒸压养护过程中，砂石集料表面的SiO在℃以上的温度下与水泥水化时大量生成的强度很低的水化产物Ca(OH)进行水热合成反应，生成强度很高的--托勃莫来石晶体CSH，这样将混凝土强度很弱的砂石与水泥浆的界面转化为强度很高的界面，由此成为蒸压混凝土强度提高的一个主要因素。长石玄武岩花岗岩石英岩等均含%以上的SiO，在水热合成中，可以充分发生化学反应，生成大量的CSH，提高混凝土的抗压强度。但是，采用石灰岩质的粗集料，其岩石的主要化学成分是CaCO，在℃以上的温度下与水泥中的Ca(OH)不会进行水热合成化学反应，因此混凝土粗集料与水泥砂浆的界面结构没有得到增强，大量的Ca(OH)保留在混凝土内部，没有参与反应，混凝土的强度增长很慢。

但是，在采用硅砂粉作为混凝土掺合料等量替代水泥的情况下，虽然石灰石质的集料没有参与界面的水热合成反应，但是外掺加入的硅砂粉在高温高压的水蒸气作用下，与水泥水化时大量生成的强度很低的水化产物Ca(OH)进行水热合成反应，在消耗强度很低的Ca(OH)的的同时，生成了强度很高的--托勃莫来石晶体CSH，这样使混凝土强度得到一定程度的提高。

当然，若采用石灰质型的人工砂，在细集料与水泥浆的界面同样也不会发生水热合成反应，其结构难以得到增强，因此蒸压养护工艺条件下混凝土强度也将不会有很大幅度的提高。另外，在水泥早期水化过程中，粗集料表面的少量CaCO与CA等大量水存在的条件下，发生反应生成强度较高的水化产物，CaCO型的钙矾石CA·CaCO·1HO，CA·CaCO·1HO的形成对提高混凝土早期强度具有很大的作用，但是CA·CaCO·1HO是化学性质不稳定的产物，随着养护温度的提高（≥℃），CA·CaCO·1HO分子结构逐渐将发生分解，温度越高，分解程度愈大，生成产物的强度很小很小。相对于花岗岩石质的卵石，粗集料表面的没有CaCO，因此也没有上述化学反应，混凝土强度有较大的稳定增长。结语石质为CaCO的粗细集料可以适合常压养护生产工艺，混凝土脱模抗压强度有较大的稳定增长。石质为CaCO的粗细集料在蒸压养护过程中，在没有掺加硅砂粉情况下混凝土抗压强度增长较小，在用硅砂粉等量部分替代水泥情况下，蒸压混凝土抗压强度有一定的提高，但仍然不符合技术规范的指标要求，不适合用于蒸压养护作业方式生产预应力高强混凝土管桩。

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