我国最初生产的PHC管桩主要是通过蒸汽养护和蒸压养护,但蒸压养护带来消耗大、设备成本高、制品脆性大等缺点。为解决这些缺点,国内企业开始转向研究免蒸压技术。虽然取得一定成果,但80～90℃的高温蒸汽养护会给免蒸压管桩带来延迟钙矾石膨胀(Delayed Ettringite Formation,简称DEF)的潜在危害。为既实现免蒸压,又避免DEF膨胀,本文通过砂浆试验确定了免蒸压PHC管桩高强掺合料的配比,研究了高强掺合料用于制备免蒸压高强混凝土的制作方法以及相关性能,探讨了高强掺合料的微观增强机理和实际应用。主要研究工作及结果如下:(1)免蒸压高强掺合料的研发。以粉煤灰、矿粉、硅灰和钙质材料为原材料,研究了单组份外掺对70℃养护条件下基准砂浆的增强效果。后通过复掺,确定以钙质材料:硅灰=6:5的比例复掺,得到普通高强掺合料(Normal High Strength Admixture,简称NHSA),以钙质材料:硅灰=6:15的比例复掺,得到超高强掺合料(Ultra High Strength Admixture,简称UHSA)。NHSA与UHSA的掺入,可使砂浆的1d抗压强度分别达到104.2MPa和123.8MPa。(2)免蒸压高强混凝土的配制。适合免蒸压高强混凝土的最佳砂率为36%。在空白混凝土的基础上,外掺高强掺合料,得到NHSA和UHSA的最佳掺量分别为10%和20%,且经70℃的蒸汽养护后,混凝土的1d抗压强度分别为81.2MPa和92.6MPa,与空白混凝土的64.1MPa相比,分别提高了26.7%和44.5%。(3)高强掺合料对混凝土性能的影响。与空白混凝土相比,外掺高强掺合料后,混凝土的力学性能和耐久性能均有很大的提高,但脆性和干燥收缩也有一定的增加。(4)高强掺合料的微观增强机理。通过XRD、TG-DTA、孔结构和SEM分析,发现掺入NHSA、UHSA后,使Ca(OH)2含量减少,纤维状Ⅰ型C-S-H增多。Ⅰ型C-S-H相互交织,填充水泥石的内部孔隙,使凝胶孔增多,最可几孔径减小,表现为混凝土的强度和耐久性提高。(5)高强掺合料的实际应用。NHSA与日本高强掺合料相比,混凝土的抗压强度略低2～6MPa,但7d离心成型的试块强度达到86.7MPa;在国内某管桩厂试验发现,掺入高强掺合料后,混凝土抗压强度能提高10～26MPa,并达到C100的强度等级;高强掺合料在常温养护条件下的对混凝土也有一定的增强效果。
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