高性能混凝土組合樁在濱海地區應用探討

高性能混凝土組合樁是PHC（預應力高強度混凝土）管樁和TSC（薄壁鋼管離心混凝土管）樁的組合。這種組合樁具有重量輕、剛性好；易于加工、搬運、堆放；可以焊接，易于調節；與上部承臺連接較易；管材強度高，貫穿性好；樁下端為開口，沉樁排土量小，對周圍地基和相鄰及相鄰樁及鄰近建（構）筑物擾動、移位影響小；接頭采用電焊，操作簡便，質量可靠；沉樁功效高，可節省施工費用并縮短工期等一系列優點。但也存在鋼材用量大，工程造價較高等問題。

??1 高性能混凝土的研究

??提高混凝土的耐久性，必須提高混凝土的密實度，降低混凝土的水灰比用量，如果純粹的降低用水量，混凝土的工作性將隨之降低，而且混凝土的耐久性也同時降低，針對這些問題可以采用以下方法來解決：

??一是摻入減水劑在保證混凝土拌和物所需流動性的同時，盡可能降低用水量，減小水灰比，使混凝土的總孔隙，特別是毛細管孔隙率大幅度降低。水泥在加水攪拌后，會產生一種絮凝狀結構。在這些絮凝狀結構中，包裹著許多拌和水，從而降低了新拌混凝土的工作性。施工中為了保持混凝土拌和物所需的工作性，就必須在拌和時相應地增加用水量，這樣就會促使水泥結構中形成過多的孔隙。當加入減水劑后，減水劑的定向排列，使水泥質點表面均帶有相同電荷。在電性斥力的作用下，不但使水泥體系處于相對穩定的懸浮狀態，還在水泥顆粒表面形成一層溶劑化水膜，同時使水泥絮凝狀的絮凝體內的游離水釋放出來，因而達到減水的目的。

??二是摻入活性礦物摻料，普通混凝土的水泥中水化物穩定性的不足，是混凝土不能超耐久的另一主要因素。在普通混凝土中摻入活性礦物的目的，在于改善混凝土中水泥的膠凝物質的組成。活性礦物摻料（矽灰、礦渣、粉煤灰等）中含有大量活性SiO₂及活性Al₂O_3，它們能和水泥水化過程中產生的游離CaO及高堿性水化硅酸鈣產生二次反應，生成強度更高，穩定性更優的低堿性水化硅酸鈣，從而達到改善水化膠凝物質的組成，消除游離CaO的目的。有些超細礦物摻料，其平均粒徑小于水泥粒子的平均粒徑，能填充于水泥粒子之間的空隙中，使水泥石結構更為致密，并阻斷可能形成的滲透路徑。

??三是消除混凝土自身的結構破壞因素除了環境因素引起的混凝土結構破壞以外，混凝土本身的一些物理化學因素，也可能引起混凝土結構的嚴重破壞，致使混凝土失效。例如，混凝土的化學收縮和干縮過大引起的開裂，水化熱過高引起的溫度裂縫，以及混凝土的堿集料反應等。因此，要提高混凝土的耐久性，就必須減小或消除這些結構破壞因素。限制或消除從原材料引入的堿、SO₃、Cl等可以引起結構破壞和鋼筋銹蝕物質的含量，加強施工控制環節，避免收縮及溫度裂縫產生，提高混凝土的耐久性。

??四是保證混凝土的強度。盡管強度與耐久性是不同概念，但又密切相關，它們之間的本質是基于混凝土的內部結構都與水灰比這個因素直接相關。在混凝土能充分密實條件下，隨著水灰比的降低，混凝土的孔隙率降低，混凝土的強度不斷提高，與此同時，隨著孔隙率降低，混凝土的抗滲性提高，因而各種耐久性指標也隨之提高。在現代的高性能混凝土中，除摻入減水劑外，還摻入了活性礦物材料，它們不但增加了混凝土的致密性，而且也降低或消除了游離氧化鈣的含量。在大幅度提高混凝土強度的同時，也大幅度地提高了混凝土的耐久性。此外，在排除內部破壞因素的條件下，隨著混凝土強度的提高，其抵抗環境侵蝕破壞的能力也越強。

??2 組合管樁的研發背景

??TSC、PHC組合樁，包括PHC管樁和TSC樁，其創新點在于：所述PHC管樁和TSC樁均至少一根，TSC樁在上部，PHC管樁在下部；所述管樁同心設置，各管樁之間通過焊接或快速連接接頭連接固定。TSC、PHC組合樁采用PHC管樁和TSC樁相結合，利用焊接或快速連接接頭機械連接的方式連接固定。具有純TSC樁的優點，耐打性好，成樁工藝與純TSC樁一致，在同等長度上，成本節約75%左右；TSC樁在組合后主要用于結構抗水平力，其具體長短根據實際工程抗水平力要求進行確定，可取代傳統的純TSC樁，在符合工程需求的基礎上降低造價，有效的節約資源。增加了軟土層地區對組合樁的應用范圍。