從(cong)上世紀80年代(dai)始，預應力高強混凝土(tu)管(guan)(guan)(guan)樁(zhuang)(zhuang)（以(yi)下簡稱“PHC管(guan)(guan)(guan)樁(zhuang)(zhuang)”）在我(wo)國經(jing)歷了幾十年的長足(zu)發展。2020年，我(wo)國PHC管(guan)(guan)(guan)樁(zhuang)(zhuang)產量(liang)達2.8億米，占全(quan)國水泥制品行業(ye)產值的50%左右；廣東是我(wo)國PHC管(guan)(guan)(guan)樁(zhuang)(zhuang)制造大(da)省，全(quan)國第一、第二(er)大(da)PHC管(guan)(guan)(guan)樁(zhuang)(zhuang)生產企(qi)業(ye)--建(jian)華建(jian)材(cai)、三和管(guan)(guan)(guan)樁(zhuang)(zhuang)都(dou)發端(duan)于(yu)廣東省中山市。

行業(ye)的(de)(de)(de)急(ji)驟(zou)發展及認識的(de)(de)(de)不(bu)(bu)足導致PHC管(guan)樁混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)行業(ye)專業(ye)技(ji)術人(ren)員不(bu)(bu)那么“專業(ye)”，存在不(bu)(bu)少誤區。PHC管(guan)樁混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)和普通商品混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)（以(yi)下簡(jian)稱“普通混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)”）有共同(tong)(tong)(tong)點(dian)，也有很(hen)多(duo)不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)之處。不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)點(dian)主要(yao)有：凝(ning)(ning)結時間的(de)(de)(de)要(yao)求、坍落度(du)要(yao)求、成型方(fang)(fang)式(shi)、養護方(fang)(fang)式(shi)、強度(du)等(deng)級等(deng)。很(hen)多(duo)專業(ye)技(ji)術人(ren)員學(xue)習的(de)(de)(de)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)相(xiang)關知(zhi)識適用于(yu)普通混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)，也了(le)解其與PHC管(guan)樁混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)之處，但是(shi)運用到生產實踐中卻(que)常常出現失誤，有的(de)(de)(de)似是(shi)而非，或大(da)相(xiang)徑(jing)庭。本(ben)文對(dui)關于(yu)PHC管(guan)樁混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)的(de)(de)(de)幾種錯(cuo)誤認知(zhi)展開詳細(xi)探討(tao)，以(yi)供相(xiang)關技(ji)術人(ren)員參考。

一、水膠比越低，強度越高

這句(ju)話本身沒問題(ti)，在普(pu)通(tong)(tong)混(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)中(zhong)(zhong)應(ying)用(yong)(yong)無誤，但應(ying)用(yong)(yong)在PHC管(guan)樁混(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)中(zhong)(zhong)將會出(chu)現問題(ti)，因為(wei)這句(ju)話有一個隱含(han)條(tiao)件(jian)，即(ji)膠材(cai)顆粒的(de)相對充分(fen)分(fen)散（反應(ying)）。由于水(shui)(shui)膠比越(yue)低，強(qiang)度越(yue)高，所以部分(fen)專(zhuan)業技術(shu)人員盡(jin)量(liang)減少混(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)單(dan)方用(yong)(yong)水(shui)(shui)量(liang)，同樣的(de)方法(fa)在普(pu)通(tong)(tong)混(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)和(he)PHC管(guan)樁混(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)中(zhong)(zhong)有極(ji)大(da)的(de)區別。普(pu)通(tong)(tong)混(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)單(dan)方用(yong)(yong)水(shui)(shui)量(liang)大(da)，水(shui)(shui)膠比高，為(wei)塑(su)性(xing)（流動性(xing)）混(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)；PHC管(guan)樁混(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)單(dan)方用(yong)(yong)水(shui)(shui)量(liang)小，水(shui)(shui)膠比低，為(wei)干硬(ying)性(xing)混(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)。PHC管(guan)樁混(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)非常低的(de)單(dan)方用(yong)(yong)水(shui)(shui)量(liang)致使水(shui)(shui)分(fen)及(ji)減水(shui)(shui)劑不足(zu)以包裹浸潤膠材(cai)（水(shui)(shui)泥(ni)+礦物摻合(he)料）顆粒表面，無法(fa)形成連續(xu)光滑的(de)溶劑化(hua)水(shui)(shui)膜層，導致膠材(cai)顆粒分(fen)散性(xing)不夠，在混(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)中(zhong)(zhong)是團聚的(de)。這樣攪拌出(chu)機的(de)PHC管(guan)樁混(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)顏色偏(pian)黑、啞光，降低了硬(ying)化(hua)后的(de)強(qiang)度。

減水(shui)(shui)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)作用(yong)是減少混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)中(zhong)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)用(yong)量(liang)。水(shui)(shui)泥(ni)(ni)顆(ke)粒(li)(li)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)化形(xing)(xing)成絮凝(ning)(ning)(ning)水(shui)(shui)囊結構，使(shi)30%左右(you)的(de)(de)(de)(de)拌(ban)合(he)(he)水(shui)(shui)被(bei)包(bao)裹(guo)在(zai)水(shui)(shui)泥(ni)(ni)顆(ke)粒(li)(li)之(zhi)間(jian)，不能參與自由流動(dong)和潤滑作用(yong)，從而(er)影響了(le)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)拌(ban)合(he)(he)物的(de)(de)(de)(de)流動(dong)性(xing)。當(dang)加入減水(shui)(shui)劑(ji)后(hou)，由于減水(shui)(shui)劑(ji)分子能定(ding)向(xiang)吸(xi)附于水(shui)(shui)泥(ni)(ni)顆(ke)粒(li)(li)表面，使(shi)水(shui)(shui)泥(ni)(ni)顆(ke)粒(li)(li)表面帶有同一種電荷（通常為負(fu)電荷），形(xing)(xing)成靜(jing)電排(pai)斥(chi)及空間(jian)位阻作用(yong)，促使(shi)水(shui)(shui)泥(ni)(ni)顆(ke)粒(li)(li)相互分散，絮凝(ning)(ning)(ning)結構解體，釋放出被(bei)包(bao)裹(guo)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)，從而(er)增加了(le)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)拌(ban)合(he)(he)物的(de)(de)(de)(de)流動(dong)性(xing)，減少了(le)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)單(dan)方用(yong)水(shui)(shui)量(liang)，見圖1。

圖1 減(jian)水劑作用(yong)示意圖

一般認(ren)為，萘系減水劑的(de)減水機理是靜電斥(chi)力(li)；聚羧酸(suan)系的(de)減水機理是靜電斥(chi)力(li)+空間位(wei)阻，見圖2。

圖2 減水劑(ji)機理示意(yi)圖

通過作用機理(li)分(fen)(fen)析，水(shui)和(he)減水(shui)劑除了提供混(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)的(de)(de)流動性(xing)外，一直被(bei)忽(hu)視(shi)的(de)(de)另(ling)一個作用是充分(fen)(fen)分(fen)(fen)散(san)膠材顆粒。分(fen)(fen)散(san)性(xing)好(hao)的(de)(de)混(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)應是凈漿均勻一致(zhi)、砂漿包裹在石子(zi)表面(mian)，呈現有(you)(you)光澤的(de)(de)偏黃的(de)(de)灰亮色。這樣的(de)(de)混(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)因膠材顆粒能夠(gou)均勻分(fen)(fen)散(san)，相對充分(fen)(fen)反(fan)應，強度比沒有(you)(you)分(fen)(fen)散(san)開的(de)(de)混(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)高很多。

二、滿足工作性能，砂率越低，強度越高

有了“滿足工作(zuo)性能(neng)”的前提(ti)條件，砂率(lv)越(yue)低強度越(yue)高，這(zhe)是很大部分(fen)專業技術人(ren)員理(li)所當然的看法，但這(zhe)個概(gai)念是錯誤(wu)的。

當(dang)前，部分(fen)專業(ye)技術(shu)人員的錯誤觀(guan)念(nian)也有(you)其依據：在混凝(ning)(ning)土的質控試(shi)(shi)塊制作時(shi)，額外多放一(yi)些石子，試(shi)(shi)塊抗(kang)壓破型試(shi)(shi)驗(yan)時(shi)強(qiang)度(du)會(hui)多幾兆帕；用回(hui)彈(dan)儀(yi)回(hui)彈(dan)檢(jian)測普(pu)通(tong)混凝(ning)(ning)土結構(gou)時(shi)，石子多的普(pu)通(tong)混凝(ning)(ning)土其回(hui)彈(dan)強(qiang)度(du)值(zhi)也較高。所以從質控試(shi)(shi)塊到實體強(qiang)度(du)都(dou)驗(yan)證了“砂率越低(di)，強(qiang)度(du)越高”。

事實(shi)(shi)上(shang)，上(shang)述(shu)“依據(ju)”是表(biao)象，真正(zheng)的(de)(de)(de)(de)實(shi)(shi)體強度是混凝土結構實(shi)(shi)體鉆(zhan)孔(kong)取芯強度。回彈(dan)的(de)(de)(de)(de)強度值為推(tui)(tui)斷值，非真正(zheng)的(de)(de)(de)(de)實(shi)(shi)體強度。石子用(yong)得多，回彈(dan)推(tui)(tui)斷值高(gao)的(de)(de)(de)(de)原因(yin) 是：石子用(yong)得多，所以(yi)回彈(dan)的(de)(de)(de)(de)沖擊錘頭打在石子上(shang)的(de)(de)(de)(de)概率高(gao)，而(er)打在石子上(shang)的(de)(de)(de)(de)回彈(dan)力比打在砂(sha)漿上(shang)要大(da)(da)，回彈(dan)力大(da)(da)顯示回彈(dan)強度數據(ju)值就高(gao)，那么最終就會從回彈(dan)強度值上(shang)得出錯(cuo)誤的(de)(de)(de)(de)結論。

混凝土(tu)質控試塊(kuai)多加(jia)(jia)石(shi)子(zi)強度(du)高的原因(yin)是(shi)：混凝土(tu)在試模(mo)內經插搗和振實，石(shi)子(zi)沉降到試模(mo)下部(bu)，砂(sha)漿聚集在試模(mo)的上部(bu)，如(ru)就此成型(xing)，混凝土(tu)試塊(kuai)上部(bu)砂(sha)漿層因(yin)石(shi)子(zi)很少(shao)變(bian)成強度(du)薄弱(ruo)點(dian)，試塊(kuai)破(po)型(xing)抗(kang)壓(ya)試驗時(shi)因(yin)薄弱(ruo)點(dian)先破(po)壞形(xing)成偏心受力，導致整個試塊(kuai)抗(kang)壓(ya)強度(du)低。如(ru)試塊(kuai)成型(xing)時(shi)加(jia)(jia)入部(bu)分石(shi)子(zi)填(tian)充砂(sha)漿層，這樣混凝土(tu)試塊(kuai)結構均勻，無明(ming)顯薄弱(ruo)點(dian)，破(po)型(xing)抗(kang)壓(ya)試驗時(shi)整體受力，呈現出“多加(jia)(jia)石(shi)子(zi)強度(du)高”的表象。

實際(ji)上，低砂率混凝土的(de)受(shou)力(li)結構(gou)并不合理(li)。因為混凝土結構(gou)并非(fei)要石(shi)(shi)子挨(ai)著石(shi)(shi)子，而是要石(shi)(shi)子懸浮在砂漿里，將石(shi)(shi)子間點(dian)受(shou)力(li)變(bian)成石(shi)(shi)子和砂漿間面受(shou)力(li)，這樣(yang)的(de)傳遞(di)分(fen)散壓力(li)方式能夠增大混凝土實體強度。所以(yi)，正確的(de)做(zuo)法是以(yi)滿足工作性能為條件，適當提高砂率。

三、滿足工作性能，大粒徑級配石子比小粒徑混凝土強度高

在(zai)生產φ600以上(shang)大(da)直徑管樁(zhuang)時(shi)，不少專業(ye)技術人員往(wang)(wang)(wang)往(wang)(wang)(wang)下(xia)(xia)意識調整配合比--增加大(da)石(shi)子(zi)用量，以增強(qiang)混(hun)(hun)凝(ning)土強(qiang)度，這(zhe)(zhe)雖(sui)然有道理，但是錯誤的，因為(wei)沒有分清主(zhu)次矛盾。普通混(hun)(hun)凝(ning)土振搗成(cheng)型(xing)(xing)時(shi)，石(shi)子(zi)下(xia)(xia)沉漿(jiang)(jiang)體(ti)(ti)上(shang)浮，在(zai)每一顆石(shi)子(zi)的正下(xia)(xia)方就(jiu)會壓(ya)著一個水(shui)包（為(wei)與前文(wen)中的“水(shui)囊”相區分，這(zhe)(zhe)里稱為(wei)“水(shui)包”），這(zhe)(zhe)個水(shui)包嚴重影響石(shi)子(zi)和(he)砂漿(jiang)(jiang)的粘(zhan)結力，導致界面強(qiang)度非常低，普通混(hun)(hun)凝(ning)土的承載破(po)壞首先從該(gai)界面開始。同樣，管樁(zhuang)混(hun)(hun)凝(ning)土離心成(cheng)型(xing)(xing)時(shi)石(shi)子(zi)往(wang)(wang)(wang)管樁(zhuang)外壁(bi)(bi)走，漿(jiang)(jiang)體(ti)(ti)往(wang)(wang)(wang)內壁(bi)(bi)移動，在(zai)石(shi)子(zi)指(zhi)向(xiang)管樁(zhuang)外壁(bi)(bi)的法向(xiang)上(shang)也(ye)存(cun)在(zai)這(zhe)(zhe)樣的水(shui)包，見圖3。

圖3 管樁混凝土(tu)石子(zi)和(he)水包相(xiang)對位置示意(yi)圖

因此，石子和砂漿(jiang)之(zhi)間(jian)存(cun)在(zai)一個對強度(du)影響(xiang)非(fei)常(chang)大的水包才是(shi)主要(yao)矛盾。要(yao)降低該影響(xiang)可(ke)采取兩個方法：一是(shi)石子粒(li)型要(yao)相對圓潤，便(bian)于(yu)排水，減(jian)小水包體積；二是(shi)高強度(du)混(hun)凝土石子相對要(yao)選用小粒(li)徑的，也利于(yu)分散(san)、減(jian)小水包體積。

四、高壓碎值砂不能用

一般認(ren)為(wei)，高壓碎(sui)值的砂(sha)不能在PHC管樁中使用，《建設用砂(sha)》（GB/T 14684-2011）有(you)明確規定，壓碎(sui)指標應滿足表1。

表1 壓碎指標

PHC管(guan)樁強(qiang)(qiang)度要求為(wei)C80以上，屬高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)混凝土，一(yi)般專業技術人員按標準選取Ⅰ級、Ⅱ級的砂(sha)，不(bu)會選用Ⅲ級砂(sha)，認為(wei)壓碎指(zhi)標值高(gao)(gao)的砂(sha)會降低混凝土強(qiang)(qiang)度。但(dan)壓碎指(zhi)標值達到甚(shen)至超過Ⅲ級的砂(sha)并非(fei)一(yi)定(ding)不(bu)能用。

吳(wu)其群等研究認為，管(guan)樁離(li)心(xin)成(cheng)型(xing)嚴(yan)格來講是離(li)心(xin)力+振(zhen)動(dong)力的(de)復合，離(li)心(xin)成(cheng)型(xing)過程(cheng)中管(guan)模(mo)的(de)振(zhen)動(dong)頻(pin)(pin)率一般每min達數千次，這樣的(de)高頻(pin)(pin)振(zhen)動(dong)使(shi)得(de)砂中的(de)輕物(wu)質(zhi)（引起砂壓碎指(zhi)標值(zhi)偏(pian)高的(de)顆粒成(cheng)分(fen)）“浮”于管(guan)樁內壁，構成(cheng)浮漿層，離(li)開(kai)了(le)混(hun)凝土(tu)結構，相當于對原材料進行了(le)“分(fen)選(xuan)”，改善(shan)了(le)原材料的(de)品質(zhi)，從而極大提高了(le)離(li)心(xin)混(hun)凝土(tu)整體強度。

而普(pu)通混(hun)(hun)凝(ning)土的成型是振搗，不同于離心混(hun)(hun)凝(ning)土的“分(fen)選(xuan)”，輕(qing)物(wu)質(zhi)均布于普(pu)通混(hun)(hun)凝(ning)土中(zhong)。眾所周(zhou)知輕(qing)物(wu)質(zhi)抗壓強度(du)較(jiao)低，在普(pu)通混(hun)(hun)凝(ning)土里形成了相(xiang)對較(jiao)薄(bo)弱的砂(sha)漿(jiang)結(jie)(jie)構(gou)。受力后(hou)砂(sha)中(zhong)輕(qing)物(wu)質(zhi)先破(po)碎，砂(sha)漿(jiang)出現裂(lie)縫(feng)，砂(sha)漿(jiang)和石(shi)子(zi)結(jie)(jie)合面剝落，導致(zhi)整(zheng)個混(hun)(hun)凝(ning)土結(jie)(jie)構(gou)被破(po)壞。

所以，壓碎(sui)指標值達Ⅲ級(ji)及(ji)以上砂(sha)不能用在普通高(gao)強混(hun)凝土中(zhong)，恰恰可以使用在離心高(gao)強混(hun)凝土中(zhong)，成型(xing)工藝的不同是其原因所在。

五、管樁內壁掛漿，減少砂用量

管樁內壁(bi)掛(gua)漿在(zai)管樁中是比較(jiao)常見的(de)缺(que)陷，原因有(you)(you)很多(duo)(duo)，例如(ru)水泥(ni)反(fan)應速(su)率較(jiao)慢、外加劑用(yong)量不足、砂(sha)(sha)(sha)石含泥(ni)量偏高、離心(xin)轉速(su)或(huo)時間不夠等，這里(li)不作詳細(xi)探討。還有(you)(you)一種(zhong)原因則(ze)是砂(sha)(sha)(sha)漿過多(duo)(duo)導致掛(gua)漿。針(zhen)對此問題，很多(duo)(duo)專業技術人(ren)員認為既然砂(sha)(sha)(sha)漿多(duo)(duo)了(le)，那(nei)就要減少(shao)砂(sha)(sha)(sha)用(yong)量。然而，減少(shao)砂(sha)(sha)(sha)用(yong)量是錯誤的(de)。

前文(wen)已(yi)述，水和減(jian)水劑(ji)分(fen)散膠材顆粒形(xing)成凈漿(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)--凈漿(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)包裹(guo)砂子(zi)、形(xing)成砂漿(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)--砂漿(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)包裹(guo)石子(zi)，形(xing)成混凝(ning)土。管樁開模(mo)線混凝(ning)土的膠材用(yong)量基本在400kg/m3以上，合(he)模(mo)泵送(song)線混凝(ning)土的膠材用(yong)量基本在450kg/m3以上，這樣(yang)的膠材用(yong)量完全(quan)可以滿足對混凝(ning)土中砂石骨料的包裹(guo)。因此，“砂漿(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)”多(duo)了(le)(le)形(xing)成的掛漿(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)，不是真正的砂漿(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)多(duo)，而(er)是凈漿(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)多(duo)；也就是砂少了(le)(le)，膠材多(duo)了(le)(le)。

這時(shi)，正確(que)的調整(zheng)方法是(shi)：①如混(hun)凝土(tu)和易(yi)(yi)性(xing)不良(liang)，則(ze)增加砂(sha)(sha)(sha)用量。用砂(sha)(sha)(sha)來吸(xi)附多(duo)出(chu)的凈漿，同時(shi)增加了(le)砂(sha)(sha)(sha)漿總量，改善了(le)和易(yi)(yi)性(xing)；②如混(hun)凝土(tu)和易(yi)(yi)性(xing)良(liang)，則(ze)減少膠材用量。既解決了(le)漿多(duo)的問題，也節約(yue)了(le)成(cheng)本。

六、結束語

混(hun)凝(ning)土行(xing)業看似粗糙，實(shi)則是個要求控(kong)制(zhi)細微精細的(de)行(xing)業。不同的(de)性能要求、原材料、施工工法、不養護條件(jian)等都會對(dui)生(sheng)產控(kong)制(zhi)過程以及結(jie)果產生(sheng)重大影響。專業技術人員對(dui)混(hun)凝(ning)土知(zhi)識的(de)學(xue)習實(shi)踐，要“雜(za)(za)”而“精”，“雜(za)(za)”的(de)是知(zhi)識面(mian)，“精”的(de)是追尋事(shi)物的(de)本質原理。

本文對(dui)PHC管樁混凝(ning)土的一些錯誤認知進行了闡明分(fen)析，旨在(zai)為(wei)相關技(ji)術人員提供參(can)考，以期促(cu)進PHC管樁行業技(ji)術發展。

作(zuo)者：吳其(qi)群，來(lai)源(yuan)《廣東建材》