PHC管桩常见外观质量缺陷的产生及预防措施_管桩外观缺陷

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PHC管桩常见外观质量缺陷的产生及预防措施 1前言

近几年我国预应力管桩行业获得较快发展，大量建筑物的桩基工程采用了预应力混凝土管桩，尤其预应力高强混凝土管桩（代号PHC）和预应力混凝土管桩（代号PC）得到广泛地使用，社会经济效益显著。1989年～1992年，原国家建材局苏州混凝土水泥制品研究院和番禺市桥丰水泥制品有限公司根据我国的实际情况，通过对引进管桩生产线的消化吸收，自主开发了国产化的预应力高强混凝土管桩，1993年该项成果被原建设部列入全国重点推广项目。随着改革开放和经济建设的发展，先张法预应力混凝土管桩开始大量应用于铁道系统，并扩大到工业与民用建筑、市政、冶金、港口、公路等领域。在长江三角洲和珠江三角洲地区，由于地质条件适合管桩的使用特点，管桩的需求量猛增，从而迅速形成一个新兴的行业。据不完全统计，到2011年年底，全国已有500多家管桩生产企业（不含台湾地区厂家），生产各类管桩3．2亿米左右，产值达500多亿人民币。同时为管桩行业配套的辅助产品年产值也近300亿元，成为一个富有朝气的新兴产业，目前管桩已占全国水泥制品行业产值的50%左右。

2PHC常见质量缺陷及预防措施

管桩的外观质量包括粘皮和麻面、漏浆、空洞和蜂窝、表面露筋、表面裂纹、镦头脱落、端面平整问题、桩身弯曲、露石等，外观质量的好坏直接关系到产品外观销售能力，也是产品市场竞争力的有力体现。

下面详细对生产过程中可能存在的问题 进行分析并提出一般的解决办法。2． 1 粘皮和麻面

粘皮是指管桩表面的混凝土与模具粘连，拆模时局部混凝

土从管桩外表面撕裂的现象 ；

而麻面是指脱模后管桩外表面的 局部混凝土呈现无强度，表面有细小孔洞，颜色一般与正常混 凝土相异，成类似粘土粉状的浅黄色。

上述缺陷有时也修补 的，但严重影响管桩的耐久性，特别是有腐蚀性的土壤中使用。

粘皮和麻面均发生在管桩的外表面。

粘皮严重时甚至预应力 钢筋均能肉眼见到 ；

而麻面的管桩外表面可用钢筋等硬物刮 去。2． 1． 1 粘皮产生的原因及处理（1）

管桩混凝土的脱模强度不足。

按国家标准规定，管桩的脱模强度必须达到 C40 以上，认

为一般以控制在 C50 左右为宜，否则脱模时很容易出现粘皮 现象，即便不出现粘皮现象，外表面也不是很光滑，特别是采用

自用锅炉供蒸汽的情况，由于蒸汽一般为过饱和蒸汽，管桩外

表面强度往往比同条件养护的试块要低，这一点尤其要引起重 视。

合理的养护制度对达到设计要求的混凝土强度是非常重 要的，尤其要注意充分的静停时间和控制升温曲线，在冬季生

产时显得较为突出。

当然符合要求的混凝土配合比是前提，当

采用多组分矿物外加剂如粉煤灰、矿渣微粉等设计混凝土配方 时，为达到较合理的管桩脱模强度，可适当提高蒸汽养护的恒 温温度，可比硅酸盐水泥配方提高 5℃ — 10℃。（2）

脱模剂性能问题及涂抹工作不到位。

脱模剂对管桩外表面的质量起到关键作用，能否把混凝土

在终凝前及在蒸汽存在条件下有效的隔离模具和混凝土是至 关重要的。

桩模未涂脱模剂，或涂得不均匀，或脱模剂质量不 良，或脱模剂来不及成脱就成型混凝土 ；

蒸养制度不合理等。

一般常用的脱模剂分为皂化油和不饱和酸酯等，国外现在有使

用矿物油做脱模剂的，但总的来说，脱模剂要求有较好的挥发 性、耐磨性、蒸汽稳定性、无毒及一定的保护厚度。

冬季和夏季使用的脱模剂要有区分，否则容易出现问题。

性能良好的脱模剂应在使用后 3 ～ 5 分钟就在钢模内形成一层 厚约 0． 5mm 左右的较光滑的憎水性保护膜。

脱模剂使用时一 定要做到热模热涂，等完全干燥后才能浇注混凝土，这点在冬 季生产时要特别注意，有的厂家往往未等干透就去喂料，加上

冬季室温低，很容易产生粘皮。

涂刷时要做到面面俱到，不遗漏一处，必要时可补涂一次。

有时在雨天，由于脱模剂一般容易与水形成乳液，第一次刷完 后，空气中的水分较多，往往需刷二次才能解决问题。（3）

模具内壁粗糙及清理不干净。

模具内壁的粗糙度也会影响脱模效果，但这种情况一般较 少见，关键是要把内壁清理干净，不留余渣，必要时可用砂轮机 打磨光滑。2． 1． 2 麻面的原因及处理方法 麻面产生的原因较简单，一般为钢模过热所致，高温使新

拌混凝土失水严重，与钢模接触的水泥失水并停止水化，出现 · 9 1 1 · 2012 第 2 期（总第 119 期）

江西建材 施工技术

粉状表面的麻面问题。因此，浇注混凝土时，钢模温度宜控制 在 45 ～ 50℃ 左右，特别是在夏季，混凝土浇注后要及时离心，不可长时间放置，同时注意控制好养护温度。

桩模内侧不平，存在麻点、起鳞、锈蚀等缺陷 ；

混凝土流动性能差，离心工艺制 度不合理，表面出现成片水泡。3 合缝漏浆

合缝漏浆是最严重的质量事故，甚至比管桩混凝土强度不 足还严重，因为在管桩施工过程中，漏浆处往往是施打应力最 集中处，而该处又是混凝土最薄弱处。

但合缝漏浆又是较难解 决的质量问题，它是水泥制品企业控制质量的永恒主题。合缝

漏浆一般分为桩身合缝漏浆和桩套合缝漏浆。3． 1 桩身合缝漏浆的原因及处理

国内管桩的生产工艺是把钢模分成上下两半，下模喂完混 凝土后，在上下钢模合缝中加密封条，盖上上模并拧紧，这就是

合缝漏浆产生的客观原因，一般来说是很难克服的，要彻底解

决该问题就要更改生产工艺和模具，如日本管桩生产企业采用的整体喂料整体顶出的工艺就能解决全部问题。

就我国生产

企业现状尽量少漏浆才为上策。3． 2 选用合理的密封材料

模具合缝处的密封程度是解决本质量缺陷的关键，选用合理的密封材料是至关重要的，好的密封材料要具有一定的伸缩 性、良好的吸水性和较好的弹性，同时要具有较好的可工作性，即柔软性，现在管桩厂家一般使用的为纸绳、草绳。

但纸绳效 果较差，因为它容易被压缩成很薄的一层，当钢模稍微变形时

就起不到良好的密封作用，所以纸绳一般在钢模较新时使用。

为克服纸绳的缺点，也有厂家使用草绳作为密封材料，这种材 料也有问题。

它的直径不易控制，在长度方向上直径大小不 一，容易造成局部密封不良 ；

同时它由于可压缩性不良，往往造

成钢模上下企口圆顺不良，这就造成了另外一个质量问题 — — —

桩套漏浆。

为解决问题，个别厂家使用直径为 6mm 左右的柔性泡沫 条或腈纶条，编者认为能较好解决问题，上述材料完全满足密 封的要求，实践证明使用效果也是相当理想的，唯一的缺点是 成本较高。

也有企业使用可重复使用的天然橡胶条，其效果也 较好。

我们采用一种折中的办法，即是在管桩施打时特别易破 损的距两头 2 米处采用密封性能良好的材料，而在其它上采用 普通密封材料，这能起到非常良好的作用，只是合模时操作起 来较麻烦，但综合考虑产品质量，总的来说还是合理的。3． 3 模具质量

模具质量的好坏也直接影响到合缝漏浆的严重程度，好的模具要求有挺直的企口线，企口大小一致一上下企口咬合良 好，这能最大程度的减小合缝漏浆的发生，当然在轴线方向上

两截模具对接缝的平滑过渡也是相当重要的。3． 4 合模工作的操作规范性

合模的操作规范性包括二方面的内容 ：

清理工作和合缝螺 栓的紧固工作。清理 ：

工作主要是上下半模的合模处、企口处及跑轮接合处的清理工作必须做到位，彻底清理干净残留的水泥浆及密封 条等有碍密封的东西。

这里要强调的是钢模跑轮面的清理，多

次的循环离心会导致跑轮的边角逐步扩大，最终上下模的跑轮 边相互顶死，造成合缝螺栓打不紧，进而严重漏浆，所以我们要

定期对钢模跑轮的接合面进行打磨，使上下跑轮合起来后接合 面处保持约 0． 5mm 左右的空隙。

合模时两边紧固螺栓的均匀紧固也比较重要，我们不要求 紧固力太大，只要求在合适的紧固力 — F 保持所有螺栓的紧固 力大小基本一致即可。

要做到这一点，合模螺栓要求从钢模的 中间开始分别向两端紧固，不可无序的随意紧固，因为这样很

容易造成紧固力的不均匀而漏浆。3． 5 良好的混凝土配合比 有人会问 ：

混凝土配合比与合缝漏浆有何关系呢 ？ 其实上

述几点原因都是合缝漏浆的外因，而配合比是合缝漏浆的内 因。

我们要求制作管桩的新拌混凝土在保持一定坍落度的条 件下具有良好的粘聚性、保水性，同时通过选择水泥和高效减

水剂的相容性使新拌混凝土尽量减小泌水性，相关知识可参照 第二章。

在混凝土的配方设计时，能充分考虑到上述几方面之 间的关系，为管桩生产时减少甚至避免合缝漏浆及桩套漏浆是 非常有益处的。4 内表面露石

内壁露石又是常见的外观质量问题，一般在薄壁桩中较常 见，虽然在 JC888、GBl4976 及各地方标准图集中无规定，但许

多使用单位均对露石现象感到担心甚至退货，许多管桩厂的技

术人员认为露石是管桩混凝土匀质的表现，对管桩混凝土强度 是有好处的。

编者认为较严重的露石现象势必造成混凝土的 不密实，混凝土强度达不到设计要求，虽然混凝土试块的强度 的合格的，但未必能真实反映管桩混凝土的强度 ； 另外，内壁露

石对管桩的耐久性也存在重大隐患。

产生内壁露石的主要原 因如下 ： 4． 1 混凝上配合比不佳 按现代混凝土设计理论，力求使混凝土各组分达到最大密 实度，这就要求石子的表面由砂浆包裹，石子间的空隙由砂浆 填充并有一定的拨开系数，同理砂子表面由水泥浆包裹，砂子

间的空隙由水泥浆填充并有一定的拨开系数，而水泥表面则被 极性水分子所吸附，用水量则根据水泥性质和用量、减水剂的 性质、混凝土工作要求而定。

在离心过程中所有粒子都受到离心力，质量大的离心力 大，要往外壁移动，便产生宏观沉降分层，但是砂浆、水泥浆也

必须是填满石子间空隙后才被往内壁挤，形成砂浆层与净浆 层，如果水泥用量少、砂率低，使砂浆总体积小于或接近于石子 的空隙率，或虽已超过空隙率，但拨开系数考虑不够，便产生局 部露石现象。

所以我们要合理综合考虑混凝土的配方，不仅要

满足一定的拨开系数，而且要考虑因增大砂率而造成的混凝土 强度的降低，在做试配时薄壁桩可考虑比厚壁桩适当增加砂率 1 － 2 个百分点，并在生产上试做几根观察情况，以确定生产配 方。4． 2 石子级配不良、砂子不好

在设计时已经考虑到第（1）

点的情况，但是由于石子级 配、形状不良，针片状含量较高，在离心时不能顺利沉降，针片

状石子沉降阻力大，或者已经沉降，但后面的石子与其相互顶 死而露石。

另外在使用淡化砂的厂家中，砂子含有较多的贝壳，它也

会造成石子沉降的困难而露石，所以严格控制砂中的贝壳含量（特别是大贝壳）

也是非常重要的。· 0 2 1 ·