高性能混凝土组合桩在滨海地区应用探讨

高性能混凝土组合桩是PHC（预应力高强度混凝土）管桩和TSC（薄壁钢管离心混凝土管）桩的组合。这种组合桩具有重量轻、刚性好；易于加工、搬运、堆放；可以焊接，易于调节；与上部承台连接较易；管材强度高，贯穿性好；桩下端为开口，沉桩排土量小，对周围地基和相邻及相邻桩及邻近建（构）筑物扰动、移位影响小；接头采用电焊，操作简便，质量可靠；沉桩功效高，可节省施工费用并缩短工期等一系列优点。但也存在钢材用量大，工程造价较高等问题。

??1 高性能混凝土的研究

??提高混凝土的耐久性，必须提高混凝土的密实度，降低混凝土的水灰比用量，如果纯粹的降低用水量，混凝土的工作性将随之降低，而且混凝土的耐久性也同时降低，针对这些问题可以采用以下方法来解决：

??一是掺入减水剂在保证混凝土拌和物所需流动性的同时，尽可能降低用水量，减小水灰比，使混凝土的总孔隙，特别是毛细管孔隙率大幅度降低。水泥在加水搅拌后，会产生一种絮凝状结构。在这些絮凝状结构中，包裹着许多拌和水，从而降低了新拌混凝土的工作性。施工中为了保持混凝土拌和物所需的工作性，就必须在拌和时相应地增加用水量，这样就会促使水泥结构中形成过多的孔隙。当加入减水剂后，减水剂的定向排列，使水泥质点表面均带有相同电荷。在电性斥力的作用下，不但使水泥体系处于相对稳定的悬浮状态，还在水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，同时使水泥絮凝状的絮凝体内的游离水释放出来，因而达到减水的目的。

??二是掺入活性矿物掺料，普通混凝土的水泥中水化物稳定性的不足，是混凝土不能超耐久的另一主要因素。在普通混凝土中掺入活性矿物的目的，在于改善混凝土中水泥的胶凝物质的组成。活性矿物掺料（矽灰、矿渣、粉煤灰等）中含有大量活性SiO₂及活性Al₂O_3，它们能和水泥水化过程中产生的游离CaO及高碱性水化硅酸钙产生二次反应，生成强度更高，稳定性更优的低碱性水化硅酸钙，从而达到改善水化胶凝物质的组成，消除游离CaO的目的。有些超细矿物掺料，其平均粒径小于水泥粒子的平均粒径，能填充于水泥粒子之间的空隙中，使水泥石结构更为致密，并阻断可能形成的渗透路径。

??三是消除混凝土自身的结构破坏因素除了环境因素引起的混凝土结构破坏以外，混凝土本身的一些物理化学因素，也可能引起混凝土结构的严重破坏，致使混凝土失效。例如，混凝土的化学收缩和干缩过大引起的开裂，水化热过高引起的温度裂缝，以及混凝土的碱集料反应等。因此，要提高混凝土的耐久性，就必须减小或消除这些结构破坏因素。限制或消除从原材料引入的碱、SO₃、Cl等可以引起结构破坏和钢筋锈蚀物质的含量，加强施工控制环节，避免收缩及温度裂缝产生，提高混凝土的耐久性。

??四是保证混凝土的强度。尽管强度与耐久性是不同概念，但又密切相关，它们之间的本质是基于混凝土的内部结构都与水灰比这个因素直接相关。在混凝土能充分密实条件下，随着水灰比的降低，混凝土的孔隙率降低，混凝土的强度不断提高，与此同时，随着孔隙率降低，混凝土的抗渗性提高，因而各种耐久性指标也随之提高。在现代的高性能混凝土中，除掺入减水剂外，还掺入了活性矿物材料，它们不但增加了混凝土的致密性，而且也降低或消除了游离氧化钙的含量。在大幅度提高混凝土强度的同时，也大幅度地提高了混凝土的耐久性。此外，在排除内部破坏因素的条件下，随着混凝土强度的提高，其抵抗环境侵蚀破坏的能力也越强。

??2 组合管桩的研发背景

??TSC、PHC组合桩，包括PHC管桩和TSC桩，其创新点在于：所述PHC管桩和TSC桩均至少一根，TSC桩在上部，PHC管桩在下部；所述管桩同心设置，各管桩之间通过焊接或快速连接接头连接固定。TSC、PHC组合桩采用PHC管桩和TSC桩相结合，利用焊接或快速连接接头机械连接的方式连接固定。具有纯TSC桩的优点，耐打性好，成桩工艺与纯TSC桩一致，在同等长度上，成本节约75%左右；TSC桩在组合后主要用于结构抗水平力，其具体长短根据实际工程抗水平力要求进行确定，可取代传统的纯TSC桩，在符合工程需求的基础上降低造价，有效的节约资源。增加了软土层地区对组合桩的应用范围。