建材制品论文

建材制品论文（精选3篇）

建材制品论文 篇1

当今社会, 塑料与木材都是必不可少的建筑装饰材料, 它们以其独特的性能, 在诸多应用领域发挥着难以替代的作用, 为社会建设以及人民的安居乐业做出了巨大的贡献。近年来在建筑门窗业内, 塑料异型材和木材的使用一直处在激烈的竞争之中。当优质木制产品越来越受到人们青睐、原木产品在都市越来越流行的时候, 森林消失的速度也越来越快, 为自然资源行将耗尽的危机敲响了警钟。幸好, 塑料异型材行业的发展, 在很大程度上取代了木制门窗, 一定程度上缓解了生态危机, 但是还是带来了一些无法回避的缺憾, 如塑料型材的质感和颜色等都没法超越原木产品, 在性价比上自然是大打折扣。那么能否将塑料与木材结合起来生产出一种性价比高又环保、实用的优质制品以取代塑料或者木材制品呢?事实证明是可以的。前些年, 国际上已有专家想到这个问题并且付出了实际行动, 取得了比较傲人的成果。如几年前在塑料型材的研究和应用领域涉足较早的欧洲国家已率先推出将木材纤维和塑料结合起来制成的复合型材, 而且已经在诸多方面成功地实现了应用。近年来, 新加坡某家塑料公司在生产复合材料时也成功地将木材纤维填充量提高50%, 而所制造的门窗强度亦能满足有关标准要求。而国内当前也有种新型的高科技木塑材料, 达到世界先进技术水平, 它采用精致木粉和树脂材料通过高科技技术一次成型, 拥有木材和树脂的双重优点, 又摒弃了木材和树脂材料的缺陷, 不但拥有天然木材的材质感和纹路, 更具有环保零甲醛、防水、防潮、耐腐蚀、阻燃、防霉、抗菌、防蛀、隔音保温等优势。以上说明, 木塑复合异型材的研究乃至实践已经取得了可喜的成绩, 它的生产与应用已走出了比较重要的一步。随着市场需求的扩大, 木塑复合异型材的生产越来越普及, 销售份额也在稳步提升, 但是它真能达到木材与塑料的功能并能最终取代它们吗?节能环保的木塑复合材料可以最终在市场上占据主导位置吗?这些恐怕正是很多人的疑问。

全球的森林资源近年来日趋枯竭、社会环保意识日见高涨, 同时对木材的应用也提出了更高的要求。在这种背景下, 一种将木材与塑料通过复合而制得的特殊材料—木塑复合材料 (Wood plastics composites, 简称WPC) 受到了人们的广泛关注。木塑复合材料 (WPC) 是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料, 指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等, 代替通常的树脂胶粘剂, 与超过50%以上的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料, 再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺, 生产出的板材或型材, 换句话说, WPC是用木纤维或植物纤维填充、增强的改性热塑性材料, 它以木材或木质材料与塑料通过不同的复合手段所形成, 是一种绿色环保的生态洁净型复合材料, 集木材和塑料的优点于一身, 不仅有像天然木材那样的外观, 而且克服了其不足, 具有防腐、防潮、防虫蛀、尺寸稳定性高、不开裂、不翘曲等优点, 比纯塑料硬度高, 又有类似木材的加工性, 可进行切割、粘接, 用钉子或螺栓固定连接, 可涂漆, 能替代木材和塑料, 适用于建材、家具、物流包装等行业。当前, 木塑复合材料的最主要用途之一是替代实体木材在各领域中的应用, 其中运用最广泛的是在建筑产品方面, 占木塑复合用品总量的75%, 而且还有继续增加使用份额的明显迹象。实际上, 木塑复合制品的繁荣与壮大与其自身的优越性能分不开, 也与国家的环保政策导向以及市场经济发展的发展需求离不开。

木塑复合材料具有木制品与塑料制品无可替代的优越性能木塑复合材料之所以能以极短时间迅速发展起来并在市场上立足甚至大行其道, 这种状况的产生并非空穴来风。从木塑复合挤出制品和木材比较来看, 木塑复合材料经挤出工艺的制成品的外观和质感酷似木材, 并具有和木材一样的加工性能、施工性能。制品密度在600~1 000kg/m3之间, 根据木纤维填充量的多少和发泡率的高低有所不同, 一般在600~800kg/m3左右, 和木材相当接近。含水量约为2%, 而木材的含水量在12%~13%之间, 与原木相比木塑复合型材具有更好的抗水、抗腐蚀等功能, 并且不存在木材自然的缺陷, 如龟裂、翘曲、疤结、明显色差等。我们也知道, 木制门窗除机械的、理化的损伤外, 还有一个致合的弱点, 那就是虫害的损伤, 如白蚁、蠹虫等害虫的侵害, 而木塑复合型材含有多种化学制剂, 可以抵御虫害。除此之外, 挤出制品断面设计灵活, 可以设计装饰性强的装饰结构和各种功能结构, 而木制品的功能结构和装饰结构往往受加工方法的限制, 很多装饰效果难以达到。显然, 以上这些都是木塑复合挤出制品优于木材制品的地方, 而且几乎无不及之处;从木塑复合挤出制品和普通塑料型材比较来看, 木塑复合材料具有普通塑料型材的绝大部分优点, 如阻燃、抗老化等, 同时又具有普通塑料型材不能替代的其它优点, 如色泽、质感重量轻等品质性能, 可钉、可钻、可锯、可刨、可上油漆、可粘接等加工性能[1]。不过, 木塑复合材料的挤出制品焊接性能较差, 基本上不适宜焊接, 因此, 门窗组装要采用螺接形式, 这是一大不足。但是, 使用木塑复合挤出制品可以在现场施工, 能给门窗的运输和安装带来很多方便。

从以上两组比较中, 我们可以看出, 木塑复合型材拥有木材与塑料 (特制塑料除外) 的绝大部分性能, 并且能将两者的主要性能集于一体, 同时还拥有自身的独特功能。毕竟木塑复合材料是一种较新的复合材料, 其基础为高密度聚乙烯和木质纤维, 而各种木质纤维素纤维材料和塑料的有机结合, 使WPC既具有木质纤维素纤维材料的高强度和高弹性, 又具有塑料的高韧性和耐疲劳等优点, 是一种既似木材又优于木材的新型代木材料。由于木材和塑料在复合过程中以及最终产品中既保留了各自的特性, 又相互间协同作用, 从而决定了木塑复合材料具有塑料和木材的某些特性以及衍生出自身无法替代的优点:

(1) 良好的加工性能。木塑复合材料内含塑料和纤维, 因此, 具有同木材相类似的加工性能, 可锯、可钉、可刨, 使用木工器具即可完成, 且握钉力明显优于其他合成材料。机械性能优于木质材料。握钉力一般是木材的3倍, 是刨花板的5倍[2];

(2) 良好的强度性能。木塑复合材料内含塑料, 因而具有较好的弹性模量。此外, 由于内含纤维并经与塑料充分混合, 因而具有与硬木相当的抗压、抗弯曲等物理机械性能, 并且其表面硬度高、密度大, 一般是木材的2~4倍, 耐用性明显优于普通木质材料;

(3) 具有耐水、耐腐性能, 使用寿命长。木塑材料及其产品与木材相比, 可抗裂纹以及强酸碱、耐水、耐腐蚀, 并且不繁殖细菌, 不易被虫蛀、不长真菌, 使用寿命长, 可达50年以上。此外, 这种复合材料和木材一样都可生物降解;

(4) 优良的可调整性能。通过助剂, 塑料可以发生聚合、发泡、固化、改性等改变, 从而改变木塑材料的密度、强度等特性, 还可以达到抗老化、防静电、阻燃等特殊要求。另外, 它具有紫外线光稳定性、着色性良好[3];

(5) 与无机填料相比, 木材的密度较低, 在改善拉伸强度和弯曲模量上, 经改性增强的木材有很大的开掘潜力, 而用木材作为填料可以改善塑料的耐热性和塑料的强度, 并且木材的价格便宜, 制作成本可得到有效控制;

(6) 木塑复合材料具有高效的原料转化率和自身循环利用率, 可100%回收再生产, 轻易实现再生利用, 变废为宝。由于它可以分解, 不会造成“白色污染”, 因而是真正的绿色环保产品;

(7) 木塑复合材料原料来源广泛。生产木塑复合材料的塑料原料主要是高密度聚乙烯或聚丙烯, 木质纤维可以是木粉、谷糠或木纤维, 原料供给比较容易;

(8) 木塑复合便于通过挤出或模压等方式加工成板材等许多复杂形状的制品, 可根据需要制成任意形状和尺寸大小, 并且可以像木材一样被加工或者连接;

(9) 木塑复合材料具有较低的吸水、吸湿性能, 不需要保护性防水涂饰, 同时材料可以根据需要染色或者涂饰[4];

(10) 对于相同体积的复合材料, 以木材为填料的复合材料较有韧性, 对设备的磨损小。

可见, 木塑复合产品在质量和用途上完全可以取代木制品和塑料制品, 还有很多木制品和塑料制品望尘莫及的优越性能, 最重要的是, 使用木塑复合型材能够在很大程度上节约能源, 减少不可再生资源的损耗, 维护自然生态的平衡, 可谓功莫大焉。也因此, 木塑复合材料的市场远景很值得业界人士翘首展望。

1 木塑复合材料受青睐市场发展势头持久迅猛

木塑复合材料自从踏入建材市场以来, 以异军突起的猛势在各大卖场迅速立下脚跟, 使其成为一匹不容业界小觑的“黑马”。目前国内研发的木塑材料有结构类、装饰类、包装类和特型类等几大类型, 包括线材、型材、板材和异型材等多种系列, 其适用范围几乎可以涵盖所有原木、塑料、塑钢、铝合金及其他相似复合材料现在的使用领域。已开始涉及到的木塑材料应用范围包括墙裙、窗台、楼板、运动场座椅、多功能墙隔板等, 并开始渗入建筑、家装、物流、包装、园林等行业, 年生产总值正逐年提高, 市场前景十分广阔。据不完全统计, 当前国内直接从事木塑研发生产或与此有关的企事业单位已经接近250家, 而且继续发展扩张的趋势十分明显。对一个新兴产业来说, 这已经是一个很好的局面。目前, 多数木塑企业开始了以产品升级换代为标志的自我调整, 随着对木塑产业关注程度的提高, 更多人加入到这个新兴行业中, 给中国木塑业界带来了新的活力, 这也是正在进行中的中国木塑产业的“第二次洗牌”。尤其在“全国木塑复合材料第二届专家委员会全体会议暨木塑产业发展座谈会”成功召开之后, 为木塑复合材料进军更广阔的市场吹响了号角。

木塑复合材料真正被消费者熟知并受到青睐已有好几个年头了。其实, 木塑复合材料早在北京2008奥运会场馆设施建设上已经被采用, 后经媒体报道后引起极大的关注与反响。中国木塑产业借进军北京奥运会的东风, 近2~3年呈现出了较为强劲的发展势头。据专家介绍, 木塑复合材料是一类涵盖面广、产品种类多、形态结构多样的基础性材料, 充分体现了资源利用、健康环保、节约替代等可持续发展经济的先进理念, 由于它的多数产品都具有资源综合利用以及由此带来的保护环境的功能, 所以能够很快引起社会的重视。当前我国政府“循环经济”和“建设节约型社会”理念的提出, 更是给木塑行业的发展增添了强大的推动力。随着2009年“废旧塑料制取木塑结构复合材料技术与装备”项目入选了国家科技部公布的首批科技计划扶持项目名单并获得国家科技支撑计划资助, 木塑复合材这一新兴的材料自此更加名正言顺地进入了人们的视野。作为一种新兴的环保家居、建筑材料, 木塑复合材料显示出其资源循环利用、节约替代等优势, 开始得到国家和市场的认可, 具有良好的发展阵势[5]。

近年来, 木塑复合材料的市场发展一路高歌猛进, 包括经济严峻时期也是如此。据中国的木塑制品行业数据显示, 凭借新市场的需求拉动, 中国不少顶尖的木塑复合型材挤出商即便在全球大型经济危机时期仍保持业务的稳健。虽然遭受全球经济危机, 但我国木塑复合材料受冲击较小, 有许多木塑生产厂的出口业务依然坚挺, 未受到金融危机的太大影响。甚至有大部分工厂的订单来不及做, 都陆续扩大了产能。当前, 木塑复合生产多种型材木塑建成的整套房屋现身欧美, 在一定程度上预示木塑复合异型材将成发展主流, 而中国木塑行业市场前景也被很多业内人士看好。中国木塑制品行业某位专家说, 过去只有美国和加拿大认可这种材料, 而现在欧洲和中东国家也开始接受了, 这是全世界对WPC的接受正在日趋成熟, 全球木塑复合市场对中国企业的需求日益增长, 而且仍有许多尚未开发的潜在市场, 特别是在中国大陆。中国产的木塑复合料相对便宜, 而质量也在不断提高, 具有较强的市场竞争力。据业内专家估计, 目前中国至少有70%的木塑复合产品用于出口, 而且销售比例还在逐步扩大, 在2011年全国有望向80%的出口比例靠拢, 其中60%以上的木塑产品将出口到欧洲。

2木塑复合材料有望成为建材市场竞争的主导

基材塑料可采用工业或生活废弃的各种塑料, 木质粉料可采用木材加工的下脚料、小径材以及低品质木材加工得到, 也可采用麦秸、棉秆、亚麻秆、稻壳等加工而成, 因此, WPC的研制和广泛应用可以减少塑料废弃物的公害污染, 也可以减少农业废弃物焚烧给环境带来的污染。WPC的生产和使用不会挥发危害环境的物质, 还可以进行二次利用, 这符合国家倡导发展环保型绿色产业的方针政策。尽管当前木塑复合材料在各种使用场合中仍存在着一些不足, 辟如, 产品的安装费用相对较高 (由于复合材料的密度较大, 在组装时需要使用射钉枪或自攻螺钉) 、耐热性和耐紫外线能力较差、制品的载荷能力以及抗冲击强度抗较木材差等, 这些不足在一定程度上限制了木塑复合材料的应用范围[6]。但是以现在的科技水准, 进一步提高复合材料的性能使其克服以上不足是完全可以实现的。目前, 广大的科研和工程人员正在不懈努力, 针对木塑材料的研究方向主要集中解决这几个方面问题:开发适宜于生产高科技型WPC复合材料的生产设备;生产高木材填充量的WPC, 以降低复合材料的成本;拓宽使用回收树脂、木材复合材料的应用领域和回收树脂的种类。此外, 针对木塑复合材料性能进一步提升的技术难题, 科技研究人员一直在着力于此材料界面相容性的改善。虽然很早就出现了将木材作为填料与塑料复合而成的木塑复合材料, 但是这种初期的复合材料木材和塑料的相容性差 (木材表面有丰富的极性基团—羟基, 表现为亲水性;而塑料表面是非极性的, 表现为僧水性) , 所以, 当木材的比例过大时, 复合材料的性能较差;木材比例过小, 又达不到对复合材料性能的要求, 因此, 改善复合材料的界面相容性一直成为后续研究的主要目标之一。近些年来, 很多生产企业通常采用的方法是对木材进行改性处理或使用添加剂等手段以增强复合材料的界面粘接强度[7]。而目前此类技术已得到了很大的突破, 更多先进的物理方法和化学方法正在尝试应用到木塑材料性能的进一步强化方面。相信过不了多久, 经过脱胎换骨的更加高科技化的新型木塑复合材料定能以超级完美的姿态冲击建材市场, 到那时与同类建材产品角逐的强劲力度可想而知。

由于木塑复合材料在市场上持续升温了很长时间, 曾多次成为炙手可热的脱销产品, 诸多商家趋利而来、一拥而上, 使得近年来国内木塑产业快速扩张, 一度让整个行业的产能严重过剩, 不过很快引起行业协会和国家相关部门的关注, 产能失衡的恶性循环慢慢得到控制。经了解, 当前全国产能利用率只处于30%的极低水平。这使一部分企业在产能消化上阻碍重重, 即便如此, 仍有很多同行企业正在扩大产能以满足新的需求, 还有一些企业预期这一市场今后将进一步增长, 准备涉足进来。因为业内人士都明白, 毕竟木塑制品产能过剩只是临时性的, 国内对木塑的需求还在迅速提高, 潜在的消化空间依然相当可观, 值得开掘。虽然中国木塑行业在不断发展, 并且走势迅猛, 但现在市场规模仍远不及美国, 年产量仅为美国的约1/5。因而, 中国国内市场蕴藏着庞大的潜力, 待拓展的渠道空间还非常巨大。近年来, 中国的各类门窗市场以每年11%的速度增长, 中国的门窗和墙板市场规模目前在全球居首位, 约是欧洲的4倍。在速度和数量上实现了超越之后, 中国木塑行业的科技化、精细化发展也随之提上了规划日程。在未来以技术为导向的市场角逐中, 我们有理由站在更高的基础上开始具有中国特色的木塑材料的研发与创新, 让中国木塑在与世界潮流接轨的道路上走得更顺, 走得更远。这是国民经济发展的要求, 也是市场竞争的必然趋势。

我们完全可以相信, 随着木塑复合挤出制品生产技术的进一步提高以及生产工艺的大范围推广, 木塑复合异型材有望逐步取代塑料与木材制品的位置而成为建筑装饰市场上无可匹敌的NO1!而就全球建材市场来看, 木塑复合材料的竞争优势越来越明显, 以这种状况发展下去, 木塑复合材料冲破同类产品的封锁与围攻而一举登上建材王国“龙头老大”的位置也并非只是空谈。至于木塑复合材料何时可以成为建材市场竞争的主导, 让我们不妨拭目以待。

摘要：全球的森林资源近年来日趋枯竭、社会环保意识日见高涨, 同时对木材的应用也提出了更高的要求, 在此社会背景下应运而生的一种将木材与塑料通过复合而制得的特殊材料—木塑复合材料受到了消费者以及国家建设部门的极大关注。可以预料的是, 这种复合市场需求以及国家倡导的低碳环保、绿色制品政策导向的新型建材将拥有无可限量的市场空间。

关键词：木塑复合,绿色生态,建材,异型材,低碳,环保

参考文献

[1]张利.增强型单板层积材的制备与性能优化研究[D].东北林业大学, 2010.

[2]李自强.木塑复合材料制备及性能研究[D].中国优秀硕士学位论文全文数据库, 2009, (04) .

[3]李琼砚, 钱桦, 张求慧.基于快速成型技术的木材/金属复合材料的初探试验研究[J].安徽农业科学, 2009, (09) .

[4]李晶晶.新型木塑复合材料性能的研究[D].中国优秀硕士学位论文全文数据库, 2010.

[5]王海莹.室外用木塑地板铺装施工规范体系的研究[D].中国优秀硕士学位论文全文数据库, 2010.

[6]李珊珊, 吕群, 李伟, 来国桥, 羊海棠.聚乙烯基木塑复合材料吸水率的研究[J].中国塑料, 2009, (08) .

[7]石光, 秦炜, 林少全, 杨丽庭.木塑复合材料老化性能研究进展[J].包装工程, 2009, (01) .

建材制品论文 篇2

一、我国水泥混凝土及其制品产业发展现状

(一) 改革开放以来, 特别是进入新世纪以来, 我国水泥混凝土及其制品产业呈加快发展之势

⒈预拌混凝土呈加快发展之势。进入新世纪以来, 我国预拌混凝土产量增长迅速, 2001年年产量9939万立方米, 2008年67 759万立方米, 2009年82 900万立方米, 水泥混凝土制品生产规模持续增长。2006年工业总产值1327亿元。工业增加值382亿元, 企业2623家。2007年工业总产值1851亿元。工业增加值510亿元, 企业3032家。2008年工业总产值2536亿元。工业增加值723亿元, 企业3555家。2009年工业总产值3363亿元。工业增加值981亿元, 企业4636家。

⒉预拌砂浆行业已开始起步。截止2009年, 已有18个省 (区、市) 建设了预拌砂浆生产线209家, 年设计生产能力4040.25万吨, 全年生产普通干混砂浆531.22万吨, 同比增长63.2%。

(二) 装备技术水平接近或达到世界先进水平

(三) 水泥混凝土制品品种门类齐全

既包括排水管、压力管、水泥电杆、水泥混凝土桩等传统水泥混凝土制品, 也包括技术含量较高的新产品如:预应力高强管桩、预应力钢筒混凝土管、装饰水泥混凝土产品、钢筋混凝土管片、钢纤维混凝土井盖、核电站废料包装桶等。

(四) 我国水泥混凝土及其制品产业存在的主要问题

⒈产业规模与建筑业规模不相匹配。2008年我国建筑业消耗水泥为14亿吨左右, 但预拌水泥混凝土、水泥混凝土制品和预拌水泥砂浆所消耗的水泥仅占水泥总消耗量的24%左右。而发达国家水泥的工厂化加工率一般都在80%以上, 有的甚至达90%以上, 由此可见我国建筑工业化程度与世界先进水平的差距。

⒉行业管理已经成为制约行业发展的突出因素。 (1) 水泥混凝土及其制品在成为工业产品后, 其管理职能定位长期以来未得到明确, 行业管理分散, 各自为战普遍, 缺乏集中统一和协调。 (2) 尚未建立起一套行之有效的产品质量监管体系。 (3) 产业市场秩序还处在较为混乱的状态, 主要表现在集料生产与供应环节、外加剂生产与供应环节以及建筑市场领域的不规范或诚信缺失行为等方面。

⒊产品设计的问题长期来未引起业内足够的重视。产品开发依然停留在对国外产品的模仿跟进阶段。产品的同质化现象较为严重地存在, 市场竞争缺乏差异化, 这也是导致行业整体效益不高的主要原因之一。

二、中国水泥混凝土及其制品产业的发展趋势

(一) 产业发展面临的市场形势

⒈中国将继续处在大规模建设阶段。预计“十二五”期间全国水泥消费量将突破20亿吨大关。假设再用10年左右的时间赶上世界发达国家的建筑工业化水平, 那么, 到“十二五”末, 水泥的工厂化加工率将有可能达50%左右。可以预期, 水泥混凝土及其制品产业规模在“十二五”期间有可能突破1万亿元大关, 成为我国建材行业中的第一大产业。

⒉随着包括住宅产业化在内的建筑工业化进程的推进, 建筑施工现场湿作业的比重将逐步降低, 因此水泥混凝土及其制品产业中制品的比重将会逐步提高, 其经济规模在产业中的比重有可能达到30%甚至40%以上。

⒊随着人民居住安全意识的普遍提高, 对建筑物安全可靠性能的追求将成为全社会越来越强烈的追求, 高性能水泥混凝土及其制品将具有更大的发展空间。

⒋居民消费的升级要求建筑设计向多样化发展, 装饰混凝土及其制品有着良好的发展前景。

⒌既有水泥混凝土工程的维修维护将成为水泥混凝土及其制品产业一个不可忽视的市场。

(二) 产业主要发展趋势

⒈产业发展重心将由东部地区向中西部地区转移。

⒉产业链上下游的互动将日趋活跃。建筑施工企业向上游延伸将形成其配套竞争优势, 而上游的水泥制造企业随着水泥产能过剩带来的发展空间受制也会向下游拓展新的发展空间, 这种产业链上下游间的互动, 不仅会推动行业加快发展, 同时也会导致市场竞争格局发生重大变化。

⒊产业集约化发展模式将日趋明显。一批大型优势企业将凭借其市场竞争优势, 顺应时代潮流, 抓住市场商机迅速做强做大。可以预期, 若干全国性行业领袖和区域性行业领袖型企业将梯次形成, 通过5～10年发展, 水泥混凝土及其制品产业中一批年经营规模在数百亿元甚至上千亿元的大型企业集团将有可能在中国诞生。

建材制品论文 篇3

关键词：工艺技术规程,管桩,行业标准,原材料,生产工艺

0前言

根据中国建材工业协会标准部函[2006]037号“关于转发2006年行业标准项目计划的通知”和全国水泥制品标准化技术委员会水制标字[2006]014号“关于下达2006年建材行业标准制 (修) 订项目计划的通知”, 《水泥制品工艺技术规程》被正式列入2006~2007年度行业标准制定项目计划。经标准制定第一次工作会议协商, 确定《水泥制品工艺技术规程第6部分:先张法预应力混凝土管桩》由苏州混凝土水泥制品研究院有限公司牵头负责起草工作。

2012年12月28日, 中华人民共和国工业和信息化部正式批准发布了JC/T 2126.6-2012《水泥制品工艺技术规程第6部分:先张法预应力混凝土管桩》, 并于2013年6月1日开始实施。

1 标准编制依据

根据我国现行的有关标准和规范, 结合国内预应力混凝土管桩的生产和使用现状, 考虑行业的发展趋势及与国际接轨, 编制本标准。力求做到:技术指标先进、合理;试验方法可操作性强;计算方法协调统一。

2 标准主要条款编制说明

本标准共分八章和两个附录:范围、规范性引用文件、原材料、生产工艺、检验、标志、运输和贮存、产品合格证、资料性附录A有关计算公式、资料性附录B起重吊运及运输要求。现将标准中的有关条文说明如下:

第1章范围

该章主要说明了本标准的构成内容及与产品标准的关联。据调研, 预制混凝土桩行业, 桩产品的种类除管桩外, 还有离心成型的空心方桩、竹节桩等异型桩、矩形桩等, 本标准规定的原材料、生产工艺、质量检验等技术要求, 除了适用于管桩外, 也适用于其他离心成型的先张法预应力混凝土桩。

第2章规范性引用标准

本章引用了本标准所规定的预应力混凝土管桩生产的原材料、生产工艺、质量检验等所涉及到的全部技术标准及规范。

第3章原材料

本标准中提及的原材料的质量都将直接影响管桩产品的质量。因此, 在本章每节中都提及了对相应材料的验收和检验要求。管桩生产企业在选择相应材料时, 应选择产品质量稳定、有健全的产品质保体系、信誉好、规模大的生产企业, 原材料进厂必须有供方提供的检验报告和质保书。并且, 管桩生产企业也应建立健全自己的试验室, 对每一批到厂的原材料进行必要的进厂抽查检验, 检验合格, 确认符合相应质量要求时, 方可使用。

第3.1节水泥

本标准着重提出了对管桩混凝土有直接影响的相关技术要求。虽然规定水泥“宜采用强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥, 其质量应符合GB175的规定。”但考虑到普通硅酸盐水泥的稳定性相对较差, 建议需要掺加掺合料的企业尽量采用硅酸盐水泥。同时, 还需限制水泥中C3A的含量及使用前水泥的温度。

PHC桩一般采用高压蒸养, 水泥的压蒸安定性对压蒸混凝土的质量有影响。因此, 使用前应对水泥的压蒸安定性进行复检。

第3.2节细骨料

本标准着重对天然砂和人工砂提出了必检指标要求, 如含泥量、氯离子含量和硫化物及硫酸盐含量等, 同时也对人工砂的细度模数提出了要求。

第3.3节粗骨料

因用碎卵石制作的管桩也同样可以满足GB13476标准的要求, 所以本标准提出“宜采用连续粒径的碎石或破碎的卵石”, 扩大了粗骨料的选用范围, 有利于节约资源。调研发现有不少生产企业使用的碎石粒径、强度等不符合要求。因此, 本标准对粗骨料提出了必检指标要求。

第3.5节外加剂

本标准采用新修订的GB 8076作为引用标准。

第3.6节掺合料

为确保管桩质量, 本标准对硅砂粉、矿渣微粉、粉煤灰的质量提出了相应要求。另外, 为了促进技术进步, 对于其它品种的掺合料, 仍要求通过试验鉴定, 确认符合管桩混凝土质量要求的才可使用。

第3.7节钢材

第3.7.1条预应力钢筋

据调研, 目前我国管桩生产中, 预应力钢筋均采用预应力混凝土用钢棒 (即螺旋槽钢棒, 熟称PC钢棒) 。由于管桩为预应力制品, 其使用的预应力钢筋要有良好的延伸率, 而有些钢棒生产厂家随意提高钢棒的屈服强度, 不但降低了钢棒的延伸率, 张拉、养护、吊运过程中常发生脆断事故。因此, 本标准针对管桩的生产和使用要求, 规定了钢材的断后伸长率应大于7%。

调研发现, 有些管桩生产企业为降低生产成本, 采用了直径负偏差的钢棒, 这将影响管桩的使用, 特别是抗拔能力和抗弯性能。因此, 本标准规定不得采用直径负偏差的钢棒 (偏差要求见标准中的表3) 。

第3.7.2条螺旋筋

与3.7.1同理, 本标准还规定不得采用直径负偏差的螺旋筋 (偏差要求见标准中的表5) 。对于有抗水平力或抗震要求的管桩, 建议采用低碳钢热轧圆盘条作螺旋筋。

第3.7.3条端板

由于本标准制定过程中, 行业标准JC/T 947-2005《先张法预应力混凝土管桩用端板》还未修订, 因此, 为了规范端板的生产和使用, 与GB l3476-2009《先张法预应力混凝土管桩》相协调, 本标准规定“端板材质应采用Q235B, 其材质性能应符合GB/T 700的有关规定”, 并按所采用钢棒的直径规定端板的最小厚度 (见标准中的表1) , 规定“端板尺寸及其允许偏差应符合10G409、表6和表7的规定”。建议:对于直径小于800mm的B型、C型管桩、直径大于800mm的管桩, 除了按强度设计端板的厚度外, 还应验算端板的刚度;对于用在特殊环境下的管桩, 端板的厚度还应符合相应规范要求。

注:在新的JC/T 947发布后, 管桩用端板的生产应按新的JC/T 947标准执行。

第4章生产工艺

本章中提及的每一个生产工序都将影响管桩产品的质量, 调查发现, 有相当一部分企业不重视生产工序 (岗位) 的台账记录, 已至发生产品质量纠纷时百口莫辩。因此, 本章在每节中都提及了台账记录要求, 便于追溯。管桩生产企业应建立健全质保体系, 切实认真做好相应台账的记录, 以维护企业自身利益。

第4.1节生产工艺流程

本标准给出了采用离心法生产预应力混凝土管桩的工艺流程, 根据调研, 目前国内几乎所有管桩生产企业均按此工艺进行生产。在国外, 用离心法生产预应力混凝土管桩的基本也采用此工艺流程 (采用整体钢模也仅有个别工序不同) 。

第4.2节钢筋加工及钢筋骨架制作

第4.2.1条定长切断

本标准规定了预应力钢棒定长切断的要求, 特别是定长切断机的操作程序、钢棒定长切断后的长度偏差要求、检验要求、堆放要求等。

第4.2.2条镦头

本标准规定了预应力钢棒镦头加工的要求, 特别是镦头机的操作程序、钢棒镦头后的尺寸偏差要求 (偏差要求见标准中的表8) 、镦头部位钢棒的强度损失规定、检验要求、堆放要求等。

第4.2.3条钢筋冷拔

据调研, 有些管桩生产企业自己加工冷拔钢筋, 为了使钢筋负偏差, 刻意增加冷拔次数, 多次拉拔会造成钢筋偏硬, 骨架成形时需加大电流强度, 致使焊接后预应力钢筋的强度损失过大, 影响了管桩产品质量。因此, 本标准规定了低碳钢热轧圆盘条冷拔加工的要求、冷拔丝的尺寸及其允许偏差 (偏差要求见标准中的表5) 和机械性能 (见标准中的表4) 要求、检验要求、堆放要求等。

第4.2.4条钢筋骨架

调研发现, 有些管桩生产企业为采用直径负偏差螺旋筋, 增加冷拔次数, 造成要么焊不牢要么过焊, 使焊接后预应力钢筋的强度损失超过标准要求;有些管桩生产企业为省钢筋, 任意扩大螺旋筋的螺距, 导致管桩抵抗水平力的能力下降。因此, 本标准不但规定了钢筋骨架加工的要求, 特别是钢筋骨架滚焊机的操作程序、钢筋骨架成型后的尺寸偏差要求、检验要求、吊运堆放要求等, 还规定了螺旋筋的螺距要求、焊接点钢棒的强度损失规定。

第4.3节桩套箍与桩接头制作

本标准规定了桩套箍的材质、厚度和高度尺寸及加工要求、桩接头的制作要求、桩套箍和桩接头的检验要求等。

第4.4节清模、装模

本标准对清模、装模作了较为详细的规定。提出了对钢模清理的通用要求;对钢模组装强调了合缝之间应有密封措施的要求。

第4.5节混凝土配合比及搅拌

第4.5.1条混凝土配合比

我国混凝土配合比计算方法主要针对C50以下低等级混凝土, 20世纪90年代左右, PHC管桩生产技术从日本引进, 胶凝材料用量一般为540kg/m3, 水泥基本采用硅酸盐水泥或同时掺加掺合料, 保证了管桩混凝土的强度和质量, 至今日本管桩的胶凝材料用量仍维持较高水平 (500~550kg/m3) 。调研发现, 目前国内有些企业为降低成本, 随意减少胶凝材料用量, 有的胶凝材料 (普通硅酸盐水泥+掺合料) 用量甚至已降至400kg/m3以下。因此, 本标准对胶凝材料用量提出了较高要求。

第4.5.2条混凝土搅拌

调研发现, 管桩生产企业已普遍采用强制式搅拌机;一些企业为追求生产效率, 随意减少混凝土搅拌时间, 有的甚至只用60s;生产企业大多没有砂的含水率控制设施或措施。本标准对搅拌机的操作程序、混凝土的质量要求包括混凝土强度等级、原材料计量配料要求、混凝土拌合物的搅拌时间和坍落度 (工作度) 提出了相应控制指标。

第4.6节混凝土喂料

调研发现, 一些企业不重视喂料工序, 布料不均匀, 或将散落的混凝土甚至散落已凝结的混凝土一起喂入模内, 这些都将影响管桩的产品质量。因此, 本标准规定了混凝土喂料量的确定方法、喂料的要求等。

第4.7节合模

合模是安全事故高发工序, 合模不到位易产生跳模甚至飞模事故, 会给人身、财产造成重大伤害。因此, 本标准规定了合模操作应遵循的要求。

第4.8节施加预应力 (张拉)

预应力张拉除应注意千斤顶选用、张拉方式、张拉速度控制外, 应重视张拉设计值的选用。调研发现, 目前我国管桩企业普遍存在的问题有:张拉力控制的精度不够, 造成张拉力不足或超张拉;为了降低配筋率而刻意采取“超张拉”。吊运过程中出现突然断桩和应用中出现突然断桩等事实也证明不采取其他有效手段, 仅从提高张拉控制应力来期望获得管桩有效预应力和管桩刚度的提高, 对实际管桩的综合性能是不利的。因此, 本标准对张拉设备、张拉控制等提出了相应要求, 并给出了张拉应力的计算公式 (见标准附录A) 供生产企业参考。

第4.9节离心成型

离心密实成型的基本过程包括布料、加速、密实。其中, 最重要的参数是转速。

在布料阶段, 模具的转速必须使颗粒获得一定的离心力, 并足以克服重力, 不致脱离模壁, 但转速又不能过大, 以免混合料明显分层;中高速有利于排挤出管桩混凝土混合料中的水和减少管壁混凝土的内外分层现象, 合理的中高速还可以提高混凝土强度3%~4%;快速阶段的快速旋转产生的离心密实压力, 是管桩密实成型的主要手段和重要阶段。

慢速分低速和低中速, 应根据原材料品质、混凝土配比、搅拌质量、混凝土混合料坍落度、气温条件和设备情况来确定低速和低中速的时间;中高速离心时间和中高速速度一样, 在管桩离心成型中十分重要, 合理的中高速时间最终能改善管桩结构和获得较高的混凝土强度;快 (高) 速离心时间对不同的离心混凝土制品, 其需要的离心时间相差较大, 对于PHC管桩, 随着技术的进步 (例如采用高效高性能减水剂、掺加外掺料等) , 快速离心时间有所缩短, 但口径大、管壁厚的管桩的快速时间尚需适当延长;快速离心时间过长和过短, 均会对管桩混凝土强度、结构和性能产生不利的影响。需要指出的是, 目前有些管桩生产企业为了提高产量和节能, 存在着快速离心时间不足的情况。

本标准结合理论计算和实际生产情况, 并借鉴日本的生产工艺技术, 提出了离心工艺制度 (见标准中的表2) 。此外, 标准附录A中还列出了计算公式, 供生产企业参考。

第4.10节蒸汽养护

调研发现, 一些企业为了“提高”产量, 加快模具周转, 在初级蒸养工艺存在恒温温度控制过高, 有些甚至不控制及脱模强度控制过低等问题。另外, 大部分企业采用花管 (即镀锌管上打孔) 通气方式, 在养护坑高度均达3m左右时, 坑内上下温差将达20~30℃, 从而造成同一养护坑内管桩混凝土强度上下不均的质量问题。因此, 为提高养护效果, 保证管桩产品的质量, 本标准对普通蒸养的温度和时间控制 (见标准中的图1) 、安全等提出了具体要求。建议:企业应重视静停工序;合理控制恒温温度和时间;采用拉法尔喷嘴的热介质定向循环养护工艺 (喷嘴布置的合理, 坑内各点温差可控制在3℃以内) 。

第4.11节预应力放张 (脱模)

脱模强度和脱模时的放张顺序对管桩产品影响较大。因此, 本标准对脱模强度、放张方式等提出了具体要求。

第4.12节蒸压养护

蒸压养护是管桩混凝土强度获得快速而有效提高的主要手段。试验研究表明, 经蒸压后的管桩, 即使再用水养等方法, 其混凝土强度已不再提高。

合理的蒸压养护工艺要求:恒温压力0.9~1MPa的饱和蒸汽压及相应的温度, 养护时间控制在24h2个循环 (即升温升压-恒温恒压-降温降压共12h左右) 。据调研, 目前国内有些企业为了提高“效率”, 节省蒸压养护工序时间、提高高压釜的周转率, 采用恒温恒压的压力 (温度) 过高而时间过短, 特别是降温降压的时间过短, 从而造成管桩的温差裂缝, 有些裂缝还较严重, 最终将影响到管桩的综合性能;有的企业蒸压釜仅作为摆式, 有的只是象征性的进一下釜, 蒸汽温度压力均不符合要求。因此, 为了保证蒸压后管桩产品的质量, 本标准对蒸压养护的温度和时间控制 (见标准中的图2) 、安全等提出了具体要求。实际操作时, 建议:降温降压时间应均匀地控制在4h左右, 当冬天或气温等室外环境变化时, 更应采取延长降温降压时间等措施。

第5章检验、第6章标志、第7章运输和贮存

产品的检验、标志、运输和贮存要求与GB13476-2009有关规定相一致。

附录A (资料性附录) 有关计算公式

为了便于标准使用者了解、验算标准中提供的参数, 标准编制时增加了 (资料性附录) 有关计算公式, 供参考使用。

第A.1条钢棒下料长度计算

调研发现, 有不少管桩生产企业的技术人员不清楚如何计算预应力钢棒的定长下料长度, 基本上是依靠经验。为此, 本标准提供了钢棒下料长度的计算方法, 供管桩生产企业的技术人员参考。

第A.3条油压表读数的确定

调研发现, 有不少管桩生产企业在确定张拉机的油压表读数时, 直接采用千斤顶活塞面积计算, 虽然理论上合理, 但由于生产过程中的机械误差, 每台千斤顶的实际压力是不同的, 油压表读数应根据千斤顶鉴定报告提供的计算方法和公式 (见标准中的公式 (4) ) 计算确定。

第A.4条钢模转速计算

由于没有统一的计算公式, 企业间的差异较大, 有些企业的技术人员还不知道如何计算钢模转速。本标准提供了两种计算方法:一种是高校教材中的方法 (理论公式) ;一种是日本引进的技术公式 (经验公式) , 两种方法计算结果基本一致。

附录B (资料性附录) 起重吊运及运输要求

目前, 虽然起重机驾驶员基本上持证上岗, 但实际生产中大多数不按规范操作, 如运行时不鸣铃、前进后退不制动而直接倒档、运行速度快、无固定指挥等。因此, 本标准对起重机的指挥、驾驶员、挂钩工及起重机安全操作等提出了具体要求。

3 结语