摘要：PHC 管樁在使用過程中面臨著有害離子及凍融的侵蝕，使其結構隨時間產生裂化。現階段，研究人員已經對現澆混凝土的耐久性問題進行了較為深入地研究，積累了大量的數據，也提出很多的解決的措施。與此相比，鮮見有人對PHC 管樁的耐久性進行實驗研究及加全面相關數據的提出。通過研究我們發現，現行摻磨細砂的PHC 管樁其耐久性指標很低，并提出一些提高其耐久性的建議。
關鍵詞：PHC 管樁；耐久性；磨細砂
1 前言
PHC 管樁作為樁基礎建設的一種建筑構件，其特有的使用方式，使其面臨著有害離子侵蝕的問題，如地下水的沖擊和擠壓，土壤中可溶性粒子的滲透等等，這樣就出現了一個對PHC 管樁混凝土耐久性問題的思考。混凝土耐久性問題研究是近年來混凝土研究的一個熱門話題。研究人員已經注意到在混凝土的使用過程中，隨著大量摻合料的使用，外加劑的加入和水灰比的大幅度降低可以很好的提高混凝土的耐久性。但對于作為水泥制品中的一種———PHC 管樁，其耐久性如何，相應的研究與報道卻很少。
2 必要性
PHC 管樁應用范圍的日益擴大和耐久性要求的不斷提高，PHC 管樁能否適用于自然環境嚴酷的土建工程，如海洋、港口，寒冷地區、地下水中侵蝕性介質濃度較高的西部及內陸地區的工程，就迫切需要了解其耐久性能。
PHC 管樁混凝土強度等級為C80，按以前掌握的混凝土知識來推測，它理應有高的耐久性指標，如抗離子滲透性、高抗硫酸鹽侵蝕性，合格的抗凍性，因此能適用于各種嚴酷環境下的工程。但迄今為止，雖有部分論文提出一定要重視PHC 管樁的耐久性問題，但國內尚無系統的PHC 管樁的耐久性數據，即在耐久性研究領域尚處于空白。管樁基礎的不斷發展使得PHC 管樁的應用地域不斷擴大，現已被應用于中西部地區和北方寒冷地區，這就對PHC 管樁的本身存在一個抗鹽類侵蝕和抗凍性要求。現行的PHC 管樁能否滿足這些有耐久性要求的地區，目前是急需回答的一個問題。
3 研究現狀
3.1 PH C 管樁耐久性的現狀
我國現行的PHC 管樁生產技術多為上世紀80 年代和90 年代從國外引進的。1994 年，相關專家學者提出了用磨細砂等量替代部分硅酸鹽水泥的配料技術思路。
在PHC 管樁多年的使用過程中，與混凝土的耐久性越來越受到工程界的重視相比，我們查閱了國內外有關PHC管樁耐久性的文獻資料，發現相關資料很少。
盡管人們通常不懷疑PHC 管樁的耐久性，文獻［1］卻提醒大家，應注意PHC 管樁的耐久性問題，對于有耐久性要求的場合，需按混凝土結構耐久性要求進行設計。
文獻［2］簡單討論了PHC 管樁在基礎工程中可能遭遇的耐久性問題，討論了避免出現這些問題的可能的技術途徑，但未提供PHC 管樁的耐久性指標。王海飛［3］研究了提高PHC 抗氯離子滲透性的技術途徑，通過控制水膠比，摻加礦物摻和料來使PHC 達到用ASTM C1202 檢測的電量值小于600C，結果表明，當水膠比≤0.30，膠凝材料≥500kg/m3 時，單摻30%～40%的S95 磨細礦粉，可使PHC 的抗滲電量指標小于1000C，但很難控制在600C 以下；通過磨細礦渣和硅灰復摻，可顯著降低混凝土的滲透性，當磨細礦渣摻量為30%～40%，復摻5%～7%的硅灰，可容易地控制PHC 的抗滲電量指標小于600C，優化出的摻量為：30%S95 磨細礦渣+5%硅灰。
雖然以上文獻對PHC 管樁的耐久性已經有一定的研究，但研究方面往往集中在單一影響因素。PHC 管樁的適用范圍在不斷擴展，現階段已被使用到中西部地區，這就存在凍融和鹽類侵蝕雙重作用，需要較全面地考慮其耐久性。
3.2 現行管樁耐久性的研究
一般認為蒸養管樁混凝土的強度如此之高(C80，混凝土強度可達90MPa)，即使耐久性指標有所降低，也不會有多大問題。但試件的耐久性指標測試結果大大出乎意料，其耐久性指標很低。
3.2.1 試驗過程
測試現行摻磨細砂的PHC 管樁混凝土各項耐久性指標，主要包括抗凍性、滲透性及干濕循環條件下抗硫酸鹽腐蝕性，并于不摻磨細砂的進行比較，檢測現行配比下PHC 管樁的耐久性。
⑴原材料：試驗使用P.Ⅱ42.5 硅酸鹽水泥，比表面積≥420m2/kg 的磨細砂、中砂、碎石、江門強力減水劑(固含量為30%)、水。
⑵試驗配比：本次試驗根據不同的膠凝材料用量既不同的膠凝材料，分為四個配比，具體配合比見表1：
美國ASTM C1202 法，《海港工程混凝土結構防腐蝕技術規范》(JTJ275－2001)“混凝土抗氯離子滲透性標準試驗方法”。
清華大學NEL 法， 中國土木工程學會標準CCES01－2004 《混凝土結構耐久性設計與施工指南》“混凝土中氯離子擴散系數快速檢測的NEL 法”。實驗步驟是：將來樣切成100×100×50mm 的試塊，用4mol/L的NaCl 溶液進行真空飽鹽，用NEL－PDR 混凝土滲透性電測儀對氯離子擴散系數進行測定。
②硫酸鹽腐蝕
我國目前尚無混凝土抗硫酸鹽侵蝕實驗標準，研究中多沿用水泥抗硫酸鹽侵蝕實驗方法。為此，采用如下實驗方法：試件按下列干濕循環制度進行干濕循環，觀察試件破損情況并測定一定循環次數后試件抗折、抗壓強度，見圖1。
③抗凍性
依據《水工混凝土試驗規程》(DL/T 5150-2001)，采用DR2 型混凝土全自動凍融試驗機、DT-10 動彈儀和ES-60K 電子稱進行混凝土抗凍實驗。凍融介質為人工海水，組成見表2。
3.2.2 結論
滲透性試驗結果顯示：試件的滲透電量值與其氯離子擴散系數沒有相關性；但試驗結果都能顯示，摻入磨細砂后，特別是蒸養蒸壓工藝作用下，混凝土的滲透性明顯增加。
硫酸鹽腐蝕試驗顯示：摻磨細砂的PHC 管樁混凝土在Na2SO4 溶液中經歷15 次干濕循環后，試件兩端即出現明顯脹裂；而只用硅酸鹽水泥的PHC 管樁混凝土試件在Na2SO4 溶液中經歷55 次干濕循環后，試件表面均完好無損。
抗凍實驗結果為：硅酸鹽水泥的PHC 管樁混凝土試樣可達F100，而摻磨細砂的試樣小于F75。
此初步實驗結果表明，現行PHC 管樁混凝土的耐久性并非象人們想像得那樣好，雖然強度已高達90MPa 以上，但是其耐久性指標卻出乎意料的低。
4 耐久性改善建議
蒸壓過程造成的混凝土中的微裂隙是造成PHC 管樁耐久性下降的主要因素。凡是能減少微裂隙的技術措施，如采用專用外加劑、合理的原材料級配、離心成型和養護工藝，均能提高PHC 管樁的耐久性。通過大量實驗室實驗，結合工廠中試，優化出具有耐久性的PHC 管樁配合比范圍如下：膠凝材料總量應為450～480kg/m3；水膠比控制在0.26～0.28；礦物摻和料摻入量為20%～30%；砂率保持在35%～38%；復合專用外加劑：1.0～1.2%B(膠凝材料總量)。
同時要求，制備優質的具有耐久性的PHC 管樁，必須采取特殊的離心成型、蒸養和蒸壓工藝制度。并采取如下措施：嚴格控制原材料質量，包括粗骨料種類、粒型、石粉含量，砂的含泥量，以及骨料的顆粒級配；采取專用外加劑，防止混凝土泌水，避免混凝土離心成型分層；調整離心成型工藝，使混凝土達最大致密化；調整混凝土的蒸養與蒸壓工藝，在保證生產效率的同時，盡可能減弱因高溫蒸壓工藝帶來的不良影響。
【參考文獻】
⑴金舜，匡紅杰，周杰，我國預應力混凝土管樁的發展現狀和發展方向，《混凝土與水泥制品》，2004 年第1 期，pp27-29。
⑵李劍澎，王碧輝，嚴志隆，PHC 管樁在基礎工程中的耐久性初探，《廣東土木與建筑》，2005 年3 月第3 期，pp19-21。
⑶王海飛，提高PHC 管樁混凝土抗氯離子滲透性能，《預制混凝土木樁學術論文集》，中國硅酸鹽學會，2004 年。
