预应力混凝土波浪桩的耐久性研究

闫丽萍

摘 要：波浪桩是一种新型的预应力混凝土构件，主要适用于水利、市政、工业与民用建筑、港口、铁路、公路、桥梁等领域的边坡或护岸等支护挡土，它在预制桩的基础上施加了预应力，并且混凝土采用防腐混凝土，本文结合国家条文政策、规范图集、国内外预制桩的研究及应用情况分析了波浪桩的防腐、抗渗、抗冻等耐久性能。

关键词：波浪桩;防腐;抗渗;抗冻;耐久性

1 引言

2013年1月，国务院颁布《绿色建筑行动方案》[1]，要求围绕绿色建造、绿色施工、绿色建筑推动我国建筑业的转型升级。2016年9月，国务院办公厅印发《关于大力发展装配式建筑的指导意见》[2]。2018年2月，山东省组织实施好《山东省新旧动能转换重大工程实施规划》[3]等等，新形势下建筑必须转型升级。波浪桩采用工厂化预制，采用成熟的管桩生产工艺生产，离心成型、高温养护成桩，預制率100%，模具利用率高，绿色节能性好。

美国装配式住宅盛行于20世纪70年代。德国是世界上建筑能耗降低幅度最快的国家，近几年更是提出发展零能耗的被动式建筑。日本于1968年就提出了装配式住宅的概念等，可见国外国家对装配式建筑的重视。

2001年，浙江大学王仕方在《预制桩的可打性分析》[4]中对预制桩的可打性进行了系统和深入的研究，同年，华南理工大学联合广东省建筑科学研究院对预制桩的竖向承载性能进行了计算研究，2002年，金兴平在《预应力管桩承载力性状的研究》[5]中回顾了预制管桩的发展过程及其分类。2010年，上海兴南混凝土有限公司从新思路、新产品、新技术、新工法等方面阐述了预制桩可持续发展之路，2017年，中船第九设计研究院工程有限公司分析了预制桩在岩石地基中的应用等等。

2017年预制混凝土桩行业迎来了一轮产销两旺的行情，全行业在产企业约400余家，预制混凝土桩（离心工艺）产量约2.4亿米左右，年产量再创历史高位。在国家倡导绿色发展的背景下，绿色制造、清洁能源已成为各行各业的共识，因此预制桩的用量将会继续持续增长，而且随着国家“一带一路”战略进一步实施，预制桩行业走出去的步伐将加快。

波浪桩是一种新型的预制护岸结构，它在预制桩的基础上施加了预应力，当前研究领域对波浪桩的研究几乎空白，那波浪桩在耐久性能方面如何？本文将会通过施工案例分析，对波浪桩的防腐、抗渗、抗冻等耐久性能进行研究，让波浪桩的推广应用更具指导意义。

2 波浪桩的耐久性能

波浪桩主要用于支护结构体系中，尤其是河岸工程中，环境相对恶劣，本文试验研究基于波浪桩的实际工程项目，施工现场分阶段多次取样分析波浪桩在防腐、抗渗、抗冻等方面的耐久性能。

2.1波浪桩的防腐性能

通过实地调查，东猪龙河波浪桩项目及小河流湿地补水项目全部采用了波浪桩，项目正在建造中，施工现场分阶段多次取样分析波浪桩的防腐性能，试验结果证明：波浪桩中添加防腐剂不仅能增加混凝土拌合物流动性，改善保水性和粘聚性，提高其工作性能，同时还可以改善水泥砂浆的毛细孔结构，提高了混凝土的力学性能及防腐性能。

2.2波浪桩的抗渗性能

现场取样立方体试块进行抗渗性能试验，采用常温养护，试验方法同室内配比试验，然后现场取芯试块进行抗渗性能试验，当试桩龄期分别为21天和90天时，采用钻机各取3处波浪桩，试验结果证明：预应力混凝土波浪桩的抗渗等级高于其他支护构件至少2级。

2.3 波浪桩的抗冻性能

管桩、PHC管桩是目前河道、码头工程中使用较多的桩型，在抗冻要求较高的北方地区，预应力混凝土波浪桩的使用还没有被广泛的应用，本文通过对多个波浪桩的抗冻试验证明：强度等级高于C60的波浪桩抗冻等级均能达到F350以上，混凝土预制桩的抗冻性必须对原材料、配合比、生产工艺特别是养护制度等全过程控制，针对有抗冻性要求的北方工程，要根据抗冻试验确定抗冻等级控制波浪桩的抗冻性。

3 结论

通过对预应力混凝土波浪桩进行耐久性能试验，分析了其防腐、抗渗、抗冻等性能，得到以下几个基本结论：

（1）正常使用状态下，预应力混凝土波浪桩的抗渗等级高于其他支护构件至少 2级;（2）波浪桩的防腐性能很好，试验中取的桩构件均没有出现严重的腐蚀问题;（3）强度等级高于C60的波浪桩抗冻等级均能达到F350以上，混凝土预制桩 的抗冻性必须对原材料、配合比、生产工艺特别是养护制度等全过程控制，针对有抗冻性要求的北方工程，要根据抗冻试验确定抗冻等级控制波浪桩的抗冻性。

参考文献

[1]《绿色建筑行动方案》，国家发展改革委、住房城乡建设部，2013年1月;

[2]《关于大力发展装配式建筑的指导意见》，国务院办公厅，2016年9月;

[3]《山东省新旧动能转换重大工程实施规划》，山东省人民政府，2018年2月;

[4]《预制桩的可打性分析》，浙江大学硕士论文，王仕方，2001年6月;

[5]《预制桩在岩土地基中的应用》，顾列平，2017年1月;

基金项目：

自然科学项目，编号2018zzzr07