自應(yīng)力硫鋁酸鹽混凝土在預(yù)應(yīng)力電桿生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

　　我廠自1991年8月至1993年3月都是用普通混凝土（以下簡稱普砼）生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力電桿。普砼早期強(qiáng)度較低，電桿成型后，須蒸養(yǎng)8~10小時(shí)才可脫模。蒸養(yǎng)時(shí)間太長，消耗了大量熱能，影響了桿模周轉(zhuǎn)，降低了產(chǎn)品產(chǎn)量。我們?cè)谧詰?yīng)力管生產(chǎn)中注意到：自應(yīng)力硫鋁酸鹽混凝土（以下簡稱自硫砼）試件，在較低溫度（50℃左右）下蒸養(yǎng)，在較短時(shí)間（100分鐘）內(nèi)，就可達(dá)到較高的強(qiáng)度（25MPa以上）。因此，我們萌發(fā)了用自硫砼代替普砼生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力電桿的念頭。在這種念頭的驅(qū)動(dòng)下，我廠于1992年12月著手進(jìn)行試驗(yàn)。依據(jù)試驗(yàn)的初步結(jié)果，于1993年3月使用自硫砼批量生產(chǎn)了預(yù)應(yīng)力電桿，并對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行了檢驗(yàn)，結(jié)果符合GB4623-84的規(guī)定。因此，從1993年下半年起，我廠全部改用生硫砼生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力電桿。

　　現(xiàn)將三年來有關(guān)試驗(yàn)、產(chǎn)品力學(xué)性能及產(chǎn)品使用等方面的情況介紹如下，僅供參考。

一、試驗(yàn)

1、普通水泥：廣州五羊牌，強(qiáng)度51.5MPa；

2、自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥：湖南冷水灘特種水泥廠生產(chǎn)，45kg級(jí)，強(qiáng)度36.8MPa。

3、集料：

　　（1）砂：中砂，細(xì)度模數(shù)2.9；

　?。?）瓜米石：粒徑5~125mm；

　?。?）碎石：粒徑10~20mm。

4、試件尺寸：

　?。?）自由膨脹試件：40×4×160mm；

　?。?）限制膨脹試件：40×40×135mm；

　?。?）強(qiáng)度對(duì)比試件：100×100×100mm；

　?。?）耐酸性能對(duì)比試件：40×40×160mm；

　?。?）抗硫酸鹽性能對(duì)比試件：40×40×160mm；

　?。?）鋼筋銹蝕對(duì)比試件：40×40×135mm（即限制試件）；

5、普砼配合比：水泥:砂:瓜米石:碎石=1:1.26:0.56:1.68。

6、自硫砼配合比：水泥:砂:瓜米石:碎石=1:1.51:0.67:2.02。

7、試件成型條件：人工振動(dòng)成型。

8、試件蒸養(yǎng)制度：

　　（1）普砼試件：成型后靜停1小時(shí)再蒸養(yǎng)：升溫1小時(shí)，恒溫85±2℃7小時(shí)，降溫1小時(shí)。

　?。?）自硫砼試件：成型后靜停1小時(shí)再蒸養(yǎng)：升溫0.5小時(shí)，恒溫85±2℃2.5小時(shí)，降溫0.5小時(shí)。

二、試驗(yàn)結(jié)果及分析

1、自硫砼膨脹性能試驗(yàn)

　　試件脫模后，置于30±1℃的溫水中養(yǎng)護(hù)，測定試件各有關(guān)齡期的自由膨脹率和自應(yīng)力值。表1中數(shù)據(jù)為10組試件測試結(jié)果的平均值。

　　　　　　　　　　　　　表1 自硫砼膨脹性能試驗(yàn)結(jié)果

　　　　試驗(yàn)日期：1992年12月4日~1994年3月15日。

　　表1表明：自硫砼經(jīng)高溫蒸養(yǎng)后，仍有微量的膨脹能，具有類似補(bǔ)償收縮的微膨脹混凝土性質(zhì)。

2、自硫砼與普砼強(qiáng)度對(duì)比試驗(yàn)

　　試件脫模后，置于空氣中自然養(yǎng)護(hù)，氣溫12~24℃，空氣濕度66~90%。測試試件脫模、7天和28天強(qiáng)度，結(jié)果見表2。表中數(shù)據(jù)為自硫砼和普砼各10組試件的測試結(jié)果平均值。

　　　　　　　　　　　　　表2 自硫砼與普砼試件抗壓強(qiáng)度對(duì)比

　　　　試驗(yàn)日期：1992年12月4日~1993年1月30日。

　　由表2可知：自硫砼盡管水泥用量比普通砼少（約21%），蒸養(yǎng)時(shí)間比普通砼縮短了約三分之二，但仍達(dá)到了較高的脫模強(qiáng)度。這一點(diǎn)對(duì)水泥制品生產(chǎn)具有十分重要的意義。

3、自硫砼與普砼耐酸性能對(duì)比試驗(yàn)

　　試件脫模后，先在空氣中停放28天，并測試28天強(qiáng)度，然后將剩余試件置于pH值=2的酸性水中同池養(yǎng)護(hù)，測試試件浸泡90天和2年齡期的強(qiáng)度及表觀變化情況，結(jié)果見表3。表中數(shù)據(jù)為自硫砼和普砼各3組試件測試結(jié)果的平均值。

　　　　　　　　　　　　　表3 自硫砼與普砼耐酸能性對(duì)比

　　　　試驗(yàn)日期：1992年12月10日~1995年1月25日。

　　由表3可知，自硫砼的耐酸性能相當(dāng)于普砼。

4、自硫砼與普砼抗硫酸鹽侵蝕性能對(duì)比試驗(yàn)

　　試件脫模后，先在空氣中停放28天，測試28天強(qiáng)度，然后將剩余試件置于1%的Na₂SO₄溶液中同池養(yǎng)護(hù)，測試試件浸泡90天和2年齡期的強(qiáng)度及表觀變化情況，4。表中數(shù)據(jù)為自硫砼與普砼各6組試件測試結(jié)果的平均值。

　　　　　　　　　　　　　表4 自硫砼與普砼抗硫酸鹽侵蝕性能對(duì)比

　　　　試驗(yàn)日期：1992年12月25日~1995年3月15日。

　　由表4 可知：自硫砼抗硫酸鹽侵蝕性能相當(dāng)于普砼。

5、自硫砼和普砼試件中鋼筋銹蝕對(duì)比試驗(yàn)

　　試件脫模后，分成兩部分，一部分置于空氣中養(yǎng)護(hù)，另一部分置于中性水中養(yǎng)護(hù)。檢查試件中鋼筋90天、1年和2年齡期的銹蝕情況，結(jié)果見表5。表中所列為自硫砼各5組試件檢查的綜合結(jié)果。

                  表5 自硫砼與普砼試件中鋼筋在不同養(yǎng)護(hù)條件下的銹蝕情況

　　　　試驗(yàn)日期：1992年12月26日~1995年1元月10日。

　　另外，對(duì)露天放置了1~3年和自硫砼預(yù)應(yīng)力電桿次品主筋的銹蝕情況進(jìn)行檢查得知：僅在靠近電桿兩端2~3cm范圍內(nèi)及桿身中出現(xiàn)蜂窩、麻面或折斷的部位有鋼筋銹蝕現(xiàn)象，而在桿身中沒有外部缺陷和損傷的部位均未見到有鋼筋銹蝕的跡象?？梢姡粤蝽艑?duì)鋼筋具有良好的保護(hù)作用。

三、產(chǎn)品力學(xué)性能的檢驗(yàn)

　　用自硫砼生產(chǎn)出第一批預(yù)應(yīng)力電桿后，我廠即對(duì)9米、12米桿抽樣進(jìn)行力學(xué)性能檢驗(yàn)。

1、檢驗(yàn)基本條件

　　（1）桿型：9米（D級(jí)）、12米（G級(jí)）預(yù)應(yīng)力錐形電桿；

　?。?）標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)彎距：9米桿：12690N*m；12米桿；24380 N*m；

　　（3）設(shè)計(jì)破壞彎矩：9米桿：25380N*m；12米桿；48760 N*m；

　　（4）預(yù)應(yīng)力主筋：Ф5碳素鋼絲，Ry=1570MPa；

　　（5）檢驗(yàn)時(shí)砼試件抗壓強(qiáng)度：55.1MPa；

　?。?）檢驗(yàn)方法：按GB4623-84進(jìn)行；

　?。?）加荷方式：懸臂式；

　?。?）桿段尺寸：

　　9米桿：L=9m L₁=7.25m L₂=1.5m L₃=0.25m

　　（L₁+L₃）/70=107mm，（L₁+L₃）/10=750mm

　　1₂米桿：L=12m L₁=9.75m L₂=2.00m L₃=0.25m

　　（L₁+L₃）/70=143mm，（L₁+L₃）/10=1000mm

2、檢驗(yàn)結(jié)果分析

　　檢驗(yàn)結(jié)果見表6。

　　　　　　　　　　　　　表6 　　9米和12米自硫砼預(yù)應(yīng)力錐形電桿力學(xué)性能檢測結(jié)果

由表6可知：

　?。?）加荷至標(biāo)準(zhǔn)彎矩時(shí)，9米桿實(shí)測撓度為56mm，12米桿為78mm，小于相應(yīng)的（L₁+L₃）/70值，均符合GB4623-84的規(guī)定；

　　（2）加荷至標(biāo)準(zhǔn)彎矩200%時(shí)，9米桿實(shí)測撓度為123mm，12米桿為166mm，小于相應(yīng)的（L₁+L₃）/10值，均符合GB4623-84的規(guī)定；

　?。?）9米桿加荷至標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)彎矩180%時(shí)出現(xiàn)第一條裂縫，抗裂安全系數(shù)為1.8。12米桿加荷至標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)彎矩190%時(shí)出現(xiàn)第一條裂縫，抗裂安全系數(shù)為1.9。

　?。?）9米桿和12米桿分別加荷至標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)彎矩296%和318%時(shí)，裂縫寬度超過1.5mm，均符合GB4623-84的規(guī)定。

四、結(jié)論

　?。?）用自硫砼生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力電桿在技術(shù)上是可行的。

　?。?）自硫砼具有良好的抗硫酸鹽和保護(hù)鋼筋的性能。

　?。?）自硫砼經(jīng)高溫蒸養(yǎng)后，仍有一定的膨脹能，可以減少因砼干縮而造成的預(yù)應(yīng)力損失，提高電桿的抗裂度和剛度。

　?。?）用自硫砼生產(chǎn)的預(yù)應(yīng)力電桿，可以節(jié)約水泥20%以上，并可縮短蒸養(yǎng)時(shí)間一半以上，從而可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)，可以提高桿模的周轉(zhuǎn)率。
五、生產(chǎn)過程中可能遇到的問題及解決辦法

　　用自硫砼生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力電桿，在夏秋兩季因氣溫較高，往往會(huì)碰到砼料硬化過快的問題。據(jù)我廠測定，當(dāng)氣溫高達(dá)30℃時(shí)，自硫水泥的初凝時(shí)間只有14~18分鐘，塌落度為4~8cm的自硫砼料停放20~25分鐘就開始硬化了。桿長10米以上的電桿，從上料到張拉完畢，所需時(shí)間超過25分鐘，等到離心時(shí)砼料已硬化無法散開，從而導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)蜂窩、麻面，成為廢品。

　　為了解決這一問題，我們首先想到使用緩凝劑，但經(jīng)試用效果并不理想，后來在一次偶然的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)DN-500型高效減水劑，除減水效果明顯外，還具有良好的緩凝和早強(qiáng)功能。進(jìn)一步的試驗(yàn)表明：在自硫砼料中摻加水泥用量0.3~0.5%的該種減水劑，減水率可達(dá)12~25%；30℃時(shí)塌落度4~5cm的砼料硬化時(shí)間可延長至50~70分鐘；在砼配合比和蒸養(yǎng)制度均保持不變的情況下，砼試件的脫模強(qiáng)度提高20~30%，28天強(qiáng)度提高10%以上。因此，用摻加FDN-500高效減水劑的辦法解決夏、秋季生產(chǎn)中自硫砼料硬化過快 的問題，效果十分理想。

六、產(chǎn)品使用情況

　　幾年來，我廠應(yīng)用自硫砼生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力電桿近萬根，產(chǎn)品暢銷深圳、東莞、惠州、河源、潮州、汕尾等地。產(chǎn)品在使用過程中未出現(xiàn)過環(huán)裂、縱裂、折斷等現(xiàn)象。特別值得一提的是：1995年惠州市連續(xù)遭受五號(hào)和九號(hào)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)襲擊，九號(hào)臺(tái)風(fēng)風(fēng)力十一級(jí)，陣風(fēng)超過十二級(jí)。據(jù)報(bào)導(dǎo)，該市被這兩次臺(tái)風(fēng)刮斷的各種電桿多達(dá)八千多根。臺(tái)風(fēng)過后喲遍訪我廠的用戶得知，我廠銷往該市的數(shù)千根電桿竟無一根被臺(tái)風(fēng)所刮斷。

　　由此可見，用自硫砼生產(chǎn)預(yù)應(yīng)有電桿效果是顯而易見的。