摘要：PHC 管桩在使用过程中面临着有害离子及冻融的侵蚀，使其结构随时间产生裂化。现阶段，研究人员已经对现浇混凝土的耐久性问题进行了较为深入地研究，积累了大量的数据，也提出很多的解决的措施。与此相比，鲜见有人对PHC 管桩的耐久性进行实验研究及加全面相关数据的提出。通过研究我们发现，现行掺磨细砂的PHC 管桩其耐久性指标很低，并提出一些提高其耐久性的建议。
关键词：PHC 管桩；耐久性；磨细砂
1 前言
PHC 管桩作为桩基础建设的一种建筑构件，其特有的使用方式，使其面临着有害离子侵蚀的问题，如地下水的冲击和挤压，土壤中可溶性粒子的渗透等等，这样就出现了一个对PHC 管桩混凝土耐久性问题的思考。混凝土耐久性问题研究是近年来混凝土研究的一个热门话题。研究人员已经注意到在混凝土的使用过程中，随着大量掺合料的使用，外加剂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。但对于作为水泥制品中的一种———PHC 管桩，其耐久性如何，相应的研究与报道却很少。
2 必要性
PHC 管桩应用范围的日益扩大和耐久性要求的不断提高，PHC 管桩能否适用于自然环境严酷的土建工程，如海洋、港口，寒冷地区、地下水中侵蚀性介质浓度较高的西部及内陆地区的工程，就迫切需要了解其耐久性能。
PHC 管桩混凝土强度等级为C80，按以前掌握的混凝土知识来推测，它理应有高的耐久性指标，如抗离子渗透性、高抗硫酸盐侵蚀性，合格的抗冻性，因此能适用于各种严酷环境下的工程。但迄今为止，虽有部分论文提出一定要重视PHC 管桩的耐久性问题，但国内尚无系统的PHC 管桩的耐久性数据，即在耐久性研究领域尚处于空白。管桩基础的不断发展使得PHC 管桩的应用地域不断扩大，现已被应用于中西部地区和北方寒冷地区，这就对PHC 管桩的本身存在一个抗盐类侵蚀和抗冻性要求。现行的PHC 管桩能否满足这些有耐久性要求的地区，目前是急需回答的一个问题。
3 研究现状
3.1 PH C 管桩耐久性的现状
我国现行的PHC 管桩生产技术多为上世纪80 年代和90 年代从国外引进的。1994 年，相关专家学者提出了用磨细砂等量替代部分硅酸盐水泥的配料技术思路。
在PHC 管桩多年的使用过程中，与混凝土的耐久性越来越受到工程界的重视相比，我们查阅了国内外有关PHC管桩耐久性的文献资料，发现相关资料很少。
尽管人们通常不怀疑PHC 管桩的耐久性，文献［1］却提醒大家，应注意PHC 管桩的耐久性问题，对于有耐久性要求的场合，需按混凝土结构耐久性要求进行设计。
文献［2］简单讨论了PHC 管桩在基础工程中可能遭遇的耐久性问题，讨论了避免出现这些问题的可能的技术途径，但未提供PHC 管桩的耐久性指标。王海飞［3］研究了提高PHC 抗氯离子渗透性的技术途径，通过控制水胶比，掺加矿物掺和料来使PHC 达到用ASTM C1202 检测的电量值小于600C，结果表明，当水胶比≤0.30，胶凝材料≥500kg/m3 时，单掺30%～40%的S95 磨细矿粉，可使PHC 的抗渗电量指标小于1000C，但很难控制在600C 以下；通过磨细矿渣和硅灰复掺，可显著降低混凝土的渗透性，当磨细矿渣掺量为30%～40%，复掺5%～7%的硅灰，可容易地控制PHC 的抗渗电量指标小于600C，优化出的掺量为：30%S95 磨细矿渣+5%硅灰。
虽然以上文献对PHC 管桩的耐久性已经有一定的研究，但研究方面往往集中在单一影响因素。PHC 管桩的适用范围在不断扩展，现阶段已被使用到中西部地区，这就存在冻融和盐类侵蚀双重作用，需要较全面地考虑其耐久性。
3.2 现行管桩耐久性的研究
一般认为蒸养管桩混凝土的强度如此之高(C80，混凝土强度可达90MPa)，即使耐久性指标有所降低，也不会有多大问题。但试件的耐久性指标测试结果大大出乎意料，其耐久性指标很低。
3.2.1 试验过程
测试现行掺磨细砂的PHC 管桩混凝土各项耐久性指标，主要包括抗冻性、渗透性及干湿循环条件下抗硫酸盐腐蚀性，并于不掺磨细砂的进行比较，检测现行配比下PHC 管桩的耐久性。
⑴原材料：试验使用P.Ⅱ42.5 硅酸盐水泥，比表面积≥420m2/kg 的磨细砂、中砂、碎石、江门强力减水剂(固含量为30%)、水。
⑵试验配比：本次试验根据不同的胶凝材料用量既不同的胶凝材料，分为四个配比，具体配合比见表1：
美国ASTM C1202 法，《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTJ275－2001)“混凝土抗氯离子渗透性标准试验方法”。
清华大学NEL 法， 中国土木工程学会标准CCES01－2004 《混凝土结构耐久性设计与施工指南》“混凝土中氯离子扩散系数快速检测的NEL 法”。实验步骤是：将来样切成100×100×50mm 的试块，用4mol/L的NaCl 溶液进行真空饱盐，用NEL－PDR 混凝土渗透性电测仪对氯离子扩散系数进行测定。
②硫酸盐腐蚀
我国目前尚无混凝土抗硫酸盐侵蚀实验标准，研究中多沿用水泥抗硫酸盐侵蚀实验方法。为此，采用如下实验方法：试件按下列干湿循环制度进行干湿循环，观察试件破损情况并测定一定循环次数后试件抗折、抗压强度，见图1。
③抗冻性
依据《水工混凝土试验规程》(DL/T 5150-2001)，采用DR2 型混凝土全自动冻融试验机、DT-10 动弹仪和ES-60K 电子称进行混凝土抗冻实验。冻融介质为人工海水，组成见表2。
3.2.2 结论
渗透性试验结果显示：试件的渗透电量值与其氯离子扩散系数没有相关性；但试验结果都能显示，掺入磨细砂后，特别是蒸养蒸压工艺作用下，混凝土的渗透性明显增加。
硫酸盐腐蚀试验显示：掺磨细砂的PHC 管桩混凝土在Na2SO4 溶液中经历15 次干湿循环后，试件两端即出现明显胀裂；而只用硅酸盐水泥的PHC 管桩混凝土试件在Na2SO4 溶液中经历55 次干湿循环后，试件表面均完好无损。
抗冻实验结果为：硅酸盐水泥的PHC 管桩混凝土试样可达F100，而掺磨细砂的试样小于F75。
此初步实验结果表明，现行PHC 管桩混凝土的耐久性并非象人们想像得那样好，虽然强度已高达90MPa 以上，但是其耐久性指标却出乎意料的低。
4 耐久性改善建议
蒸压过程造成的混凝土中的微裂隙是造成PHC 管桩耐久性下降的主要因素。凡是能减少微裂隙的技术措施，如采用专用外加剂、合理的原材料级配、离心成型和养护工艺，均能提高PHC 管桩的耐久性。通过大量实验室实验，结合工厂中试，优化出具有耐久性的PHC 管桩配合比范围如下：胶凝材料总量应为450～480kg/m3；水胶比控制在0.26～0.28；矿物掺和料掺入量为20%～30%；砂率保持在35%～38%；复合专用外加剂：1.0～1.2%B(胶凝材料总量)。
同时要求，制备优质的具有耐久性的PHC 管桩，必须采取特殊的离心成型、蒸养和蒸压工艺制度。并采取如下措施：严格控制原材料质量，包括粗骨料种类、粒型、石粉含量，砂的含泥量，以及骨料的颗粒级配；采取专用外加剂，防止混凝土泌水，避免混凝土离心成型分层；调整离心成型工艺，使混凝土达最大致密化；调整混凝土的蒸养与蒸压工艺，在保证生产效率的同时，尽可能减弱因高温蒸压工艺带来的不良影响。
【参考文献】
⑴金舜，匡红杰，周杰，我国预应力混凝土管桩的发展现状和发展方向，《混凝土与水泥制品》，2004 年第1 期，pp27-29。
⑵李剑澎，王碧辉，严志隆，PHC 管桩在基础工程中的耐久性初探，《广东土木与建筑》，2005 年3 月第3 期，pp19-21。
⑶王海飞，提高PHC 管桩混凝土抗氯离子渗透性能，《预制混凝土木桩学术论文集》，中国硅酸盐学会，2004 年。
