耐腐蚀管桩介绍

面形 构件
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（3）混凝土表面裂缝计算宽度的允许值（mm）
环境作用等级
钢筋混凝土
有粘结预应力混凝土
D 冻融、氯 盐及化学 腐蚀环境
0.2
按部分预应力A类构件控制
E
0.15
按全预应力类构件控制
F
0.1
按全预应力类构件控制
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6.TB10005-2010铁路混凝土结构耐久性设计规范（摘录）
混凝土配合比、最低强度等级、保护层最小厚度要求（设计使用年 限100年）
说明：1.设计使用年限为100年的混凝土结构，最外层钢筋的保护层厚度 不应小于表中数值的1.4倍。 2.采用工厂化生产的预制构件，可适当减小混凝土保护层厚度。
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由以上可见，管桩产品作为桩基础，在混 凝土强度等级、最大水胶比、最小胶材用量等 方面均可满足有关国家及行业标准要求。在钢 筋混凝土保护层方面，按上述标准要求分析， 将混凝土保护层厚度按40、50、60mm考虑可 满足绝大多数工程的需要。
结构类别 强腐蚀 中、弱腐蚀 PHC管桩 ≥40 （预应力钢筋的 混凝土保护层）
板、墙等面形构件
梁、柱等条形构件 基础 地下室外墙及底板
35
40 50 50
30
35 50 50
10
（4）混凝土桩基础的结构设计应符合：
（预应力混凝土管桩）混凝土强度等级≥C60，
抗渗等级≥S10，桩尖采用闭口型，钢筋的混凝
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三、耐腐蚀管桩核心内容 1.基本思路 按结构设计使用年限和环境类别，分析腐 蚀因素和作用等级，确定管桩中钢筋的混凝土 保护层厚度和管桩混凝土耐久性指标要求，选 择满足不同环境因素和作用强度的不同类型的 管桩。 2. 适用范围为中、强腐蚀环境； 腐蚀环境因素：氯盐、硫酸盐、冻融环境 及其混合； 产品品种：七种。
先张法预应力高强混凝土 耐腐蚀管桩
三和管桩集团 魏宜龄
2011年11月
1
一、为什么要研制耐腐蚀管桩
1.国家有要求：保证结构在设计使用年限内的安全和使用功 能； 2.客户有需求：业主和设计部门要求提供耐腐蚀产品； 3.国标有不足：GB13476-2009中4.2.4耐久性：对于有特殊要 求及腐蚀、冻融环境下的管桩，应对其原材料、混凝土配 合比和生产工艺等相关技术进行控制。
型号 AB
壁厚t(mm)
预应力钢 筋分布圆 直径 Dp(mm) 590 570 550 690 670 650
保护层厚 度（mm)
长度L （mm)
预应力钢 筋配筋 24φ9.0
B
700
110 130 150 110 130 150
≥40 ≥50 ≥60 ≥40 ≥50 ≥60
7～15 7～15 7～15 7～15 7～15 7～15
二、研制依据
1.国家、行业、地方有关混凝土结构耐久性、防腐蚀标准； 2.本公司两项研究成果 （1）2006年“预应力高强混凝土管桩耐久性的研究” （2）2008年“免压蒸高耐久性PHC管桩的研制”
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预应力高强混凝土管桩耐久性的研究课题
该课题是混凝土结构耐久性问题的延续。首先对目前广泛 采用的掺加磨细砂和二次蒸汽养护工艺制作PHC管桩混凝土耐 久性做了一系列试验研究，发现该混凝土的电通量值、氯离子 扩散系数、抗冻性能的试验值不如采用其它工艺制作的C80混 凝土，且波动较大，尤其是抗冻性能非常差。因此针对掺磨细 砂，采用蒸压工艺生产的PHC管桩耐久性不足的问题，研究了 矿渣、粉煤灰等不同矿物掺合料、外加剂、生产工艺对管桩混 凝土耐久性的影响，确定了满足抗冻指标达300次以上、电通量 值（ASTM C1202法）小于1000C或氯离子扩散系数（NEL法）小 于3×10-12m2/s、抗硫酸盐腐蚀性能良好的 耐久PHC管桩生产技 术。2006年12月27日通过了中国建筑材料工业协会组织的科技 成果鉴定。
T3 L3 H3 H4
0.45 0.36 0.40 0.36 0.40 0.36 0.40 0.36
45 60 50 60 50 60 50 60
40 55 45 55 45 55 45 55
40 55 45 55 45 55 45 55
桥涵桩基 础在本表 数值上增 加30mm。
盐类结晶
Y3 Y4
冻融
≥35 ≥40 ≥50 ≥40 ≥50 ≥60
7～12 7～15 7～15 7～15 7～15 7～15
10φ10.7 11φ10.7
11φ12.6 12φ10.7 12φ12.6 14φ10.7 14φ12.6 16φ10.7 16φ12.6 17φ10.7 17φ12.6
6
500
600
外径D （mm)
D3 D4
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7.GB50010-2010混凝土结构设计规范（摘录）
（1）结构混凝土材料的耐久性基本要求（指设计使用年限为50年 的混凝土结构）
环境等级
一 二a 二b
最大水胶比
0.60 0.55 0.50（0.55）
最低强度等级 最大氯离子含量（%）
C20 C25 C30（C25） 0.30 0.20 0.15
55
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b.混凝土的抗氯离子侵入性指标
设计使用年限 作用等级 侵入 性指标 28d期龄DRCM（10-12m2/s） D
100年 E D
50年 E
≤7
≤4
≤10
≤6
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3.JTJ275-2000海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范
（1）预应力混凝土保护层最小厚度c 当构件厚度＜ 500mm时，c＞50mm。 说明：a.混凝土保护层厚度系指主筋表面与混凝土表面的最小距 离； b.构件厚度系指规定保护层最小厚度方向上的构件尺寸。 （2）混凝土质量要求
24φ10.7 26φ9.0
26φ10.7 29φ9.0 29φ10.7 16φ12.6 30φ10.7 17φ12.6 32φ10.7 18φ12.6 34φ10.7
7
AB
B AB B AB B AB B AB B
800
4. 耐腐蚀管桩耐久性指标
等级编号 KCM KCS KSM KSS KFM KFS KAS
0.40 0.08
0.45 0.10
0.50 0.10
≤0.35
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（2）裂缝控制等级和最大裂缝宽度允许值
结构种类 钢筋混凝土结构 预应力混凝土结 构 强腐蚀 三级0.15mm 中腐蚀 弱腐蚀 PHC管桩 ≥C80 三级0.15mm 三级0.15mm
一级
一级
一级
一级
（3）钢筋的混凝土保护层最小厚度（mm）
土保护层厚度≥35mm。
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2.GB/T50476-2008混凝土耐久性设计规范（摘录）
（1）化学腐蚀环境中混凝土材料与钢筋的保护层最小厚度
设计使用 年限 环境作用 等级 面形 构件 条形 构件 Ⅴ-C Ⅴ-E Ⅴ-C Ⅴ-E 砼强度 C45 C55 ≥C50 ≥C60
100年 最大 水灰比 0.40 0.36 0.36 0.33 c 40 45 40 45 砼强度 C40 C50 ≥C45 ≥C55
c 砼强度 最大 c 砼强度 最大 c 水灰比 水灰比 45 C40 0.45 35 C40 0.42 35
≥C55
C45
0.36
0.40
65
50
C50 ≥C55 C40 C50 ≥C55
0.36
0.42
60 55 45 65 60
C50
C40
0.36
0.42
C55
0.36
70
0.36
C50
0.36
50年 最大 水灰比 0.45 0.36 0.40 0.36 注 c 35 预制构件的 40 保护层厚度 35 可比表中规 定减少5mm 40
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（2）氯化物环境 a.基本要求
设计使 用年 环 限 境作 用等级 面形 Ⅲ-C 构件 Ⅳ-C Ⅲ-F 条形 Ⅲ-C 构件 Ⅳ-C Ⅲ-F 100年 砼强 度 C45 最大 水灰比 0.40 50年 30年 注 预制构件 的保护层 厚度可比 表中规定 55 减少5mm 40
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（2）混凝土保护层最小厚度（mm）
环境等级 设计基准期 B ≥50年 ≥100年 条形 构件 ≥50年 ≥100年 20 30 30 35 C 30 40 35 45 D 40 45 45 50 E 45 50 50 55 F 50 55 55 60 钢筋（包括主筋、 箍筋和分布筋）保 护层厚度（钢筋外 缘至混凝土表面的 距离）。 说明
最大碱含量 （％） 不限制
三a
三b
0.45（0.50）
0.40
C35（C30）
C40
0.15
0.10
3.0
注：预应力构件混凝土中的最大氯离子含量为0.06%；其最低混凝土强度等级宜 按表中的规定提高两个等级。
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（2）混凝土保护层的最小厚度（mm）（指设计使用年限为50年 的混凝土结构）
环境类别 一 二a 二b 三a 三b 板、墙、壳 15 20 25 30 40 梁、柱、杆 20 25 35 40 50
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四、有关标准在耐久性、防腐蚀方面的要求
1.GB50046-2008工业建筑防腐蚀设计规范（摘录） （1）结构混凝土的基本要求
腐蚀性等级
项目 强 最低混凝土强度等级 最少水泥用量KG/m3 C40 340 中 C35 320 弱 C30 300
Baidu Nhomakorabea
PHC 管桩
≥C80 ≥400
最大水灰比 最大氯离子含量 （水泥用量%）
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免压蒸高耐久性PHC管桩的研制课题
由于蒸压工艺是造成管桩混凝土微观缺陷增多耐久性差的主要因 素，我们又开展了“免蒸压高耐久性PHC管桩的研制”工作，通过研 发特种辅助掺合料，采用与胶凝材料匹配的高性能外加剂，有效地调 整了蒸养后硬化水泥浆体的组成和微观结构，增加混凝土密实度，促 进早期强度增长，提高管桩混凝土耐久性。管桩混凝土的氯离子扩散 系数＜2.0×10-12m2/s，抗冻融循环次数≥300次、抗硫酸盐侵蚀干湿 循环次数＞30次（限于当时条件只试验到此，后来补做抗硫酸盐等级 可达KS150），混凝土7d抗压强度可达90MPa以上，电通量值≤800C。 可满足海洋和氯盐环境、冻融环境及硫酸盐腐蚀环境耐久性要求。 由于上述成果是针对氯盐渗透、硫酸盐侵蚀及冻融三种环境条件 的成果，在工程实践中一般只有一种环境因素起主导作用，因此我们 通过不同掺合料对不同环境的贡献，形成DPHC管桩系列产品。确定 管桩混凝土耐久性能指标。为明确不同环境及作用等级，我们将 DPHC1-7缩写为KCM、KCS、KSM、KSS、KFM、KFS、KAS七种品种。
75 60
75 60
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5.JTG/TB07-01-2006公路工程混凝土结构防腐蚀技术规 范（摘录）
（1）耐久性设计 要求混凝土最低强度等级、最大水胶比和胶材 用量（kg/m3）
设计使 用年限 环境 作用级 中C 严重D 极度严重F 最低强 度等级 C40 C45 C50 100年 最大 水胶比 0.45 0.40 0.32 最小胶凝 材料用量 320 340 380 最低强 度等级 C35 C40 C50 50年 最大 水胶比 0.50 0.45 0.36 最小胶凝 材料用量 300 320 360
氯离子扩散系数 混凝土电通量 （库仑） （10-12m2/s)(RCM法）
≤1200 ≤1000 ≤1200 ≤1000 ≤1000 ≤1000 ≤800 ≤5.0 ≤4.0 ≤5.0 ≤4.0 ≤3.0 ≤3.0 ≤2.0
抗硫酸盐等级 —— —— KS 90 KS120 —— —— KS150
抗冻性耐久性 指标DF%或抗冻 等级（快冻法） —— —— —— —— ≥60（或F300） ≥80（或F400） ≥80（或F400）
环境因素 作用等 级 混凝土配合比
最大水 胶比
混凝土 （含灌注 最小胶材用 桩混凝土） 量（kg/m3） 最低强度 等级 320 360 340 360 340 360 340 360 C40 C50 C45 C50 C45 C50 C45 C50
混凝土保护层最小厚度（mm）
桥涵
隧道
路基
说明
碳化 氯盐 化学
水灰比最大允许值
0.50～0.60
最低强度等级
C25
最低水泥用量
300kg/m3
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4.JTJ267-98港口工程混凝土结构设计规范（摘录）
受力钢筋的混凝土保护层最小厚度（mm）的规定
构件所在部位 大气区 浪溅区 一般构 件 海水港 淡水港 预应力 混凝土 75 60 90 板、柱 等细长 构件 50 50 水位变 动区 水下区
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3.耐腐蚀管桩的基本尺寸
外径D （mm) 型号 AB 壁厚t(mm) 预应力钢 筋分布圆 直径 Dp(mm) 308 396 376 490 470 450 保护层厚 度（mm) 长度L （mm) 预应力钢 筋配筋 10φ9.0
400
B AB
B AB B AB B AB B AB B
95 105 125 110 130 150