三十一、PHC管桩免高压蒸养节能技术应用

1.技术概要

PHC管桩免高压蒸养节能技术通过合理的混凝土原材料选择、配合比设计及生产工艺流程的优化改进，取消高压蒸养，变二次蒸养为一次蒸养，大幅减少制桩过程中蒸汽的消耗，减少锅炉燃烧烟煤的消耗及废气排放量。由于简化了生产工艺流程，减少了进出高压釜所需龙门吊等设备的使用，相应减少了电力消耗，达到节能减排的目的。

2.适用范围

该技术适用于PHC管桩生产企业。

3.技术内容

大直径（Φ800--Φ1200）PHC管桩广泛应用于码头等水工工程中，生产单节长度最长为15m。传统管桩生产采用常压蒸养+高压蒸养模式，即管桩离心成型后先进行常压蒸养（最高温度50～60℃），然后拆模，再把管桩放于高压釜中进行高压蒸养（压力1.8MPa，温度180℃）。此工艺延续二十多年，高压蒸养需要消耗大量蒸汽，造成了制桩的高成本和环境的高污染。此工艺虽可让管桩混凝土在短时间内达到C80（80Mpa）的抗压强度，但也增加了管桩混凝土的脆性，降低了管桩的可打性。

（1）通过对PHC管桩混凝土原材料特别是外加剂进行研究选择，重点研究新型聚羧酸减水剂性能特点，分析研究原材料对混凝土各项性能的影响，提出对各种原材料的选用要求。

（2）对混凝土配合比进行进一步研究和设计，选择最佳配合比和最佳入模坍落度，满足常压蒸养混凝土72小时强度达到80MPa以上。

（3）对常压蒸养工艺参数进行试验研究，实现最佳的时间与温度曲线，并制订管桩常压养护工艺制度，同时开发常压蒸养自动控制系统，提高控制水平。

（4）研究养护方式对PHC管桩混凝土性能的影响，测试免高压蒸养、高压蒸养两种养护方式下PHC管桩混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量，并分别对两种养护方式的混凝土进行快速氯离子电渗透试验、氯离子扩散系数试验、抗冻性试验，验证免高压蒸养PHC管桩混凝土的脆性、耐久性指标达到或优于高压蒸养桩。

（5）进行免高压蒸养PHC管桩预应力损失试验及桩身抗弯试验，验证免高压蒸养PHC管桩混凝土有效预压应力、桩身抗裂弯矩、极限弯矩能够达到或优于高压蒸养桩。

（6）进行免高压蒸养PHC管桩生产试验及沉桩试验，观测沉桩锤击时桩身完好状况，验证免高压蒸养桩的抗锤击性能与贯入性能达到或优于高压蒸养桩。

通过上述相关工艺技术的研究和试验，可以通过完整的使用数据证明在免高压蒸养工艺条件下生产出的PHC管桩能够满足现行PHC管桩产品国家标准及工程应用要求，且免高压蒸养桩综合性能明显优于高压蒸养桩。

4.案例分析

（1）技术应用单位

中交三航局第三工程有限公司

（2）技术应用情况

中交三航局第三工程有限公司投入资金794.72万元，开展了PHC管桩免高压蒸养节能技术应用，经过近两年的系统研究和试验，该技术应用情况良好，节能降碳效果和经济效益显著。

（3）效益分析

①节煤量计算

构件工程处目前已全面实行免高压蒸养模式（蒸汽通过自有锅炉燃烧烟煤获得）。以实施新工艺前与实施新工艺后进行对照比较，PHC管桩产量与烟煤消耗量对照见下表：

表1PHC管桩产量与烟煤消耗量对照表

技术实施后，构件工程处年生产免高压蒸养管桩混凝土67304m3，对比于新老蒸养工艺单方混凝土烟煤消耗量的变化，新工艺实施后烟煤消耗降低值为42.10kg/m3，则实施后节约烟煤量为：67303.93m3×42.10kg/m3=2833.50t。

②节电量计算

免高压蒸养取消了130T龙门吊吊运管桩进出高压釜的环节，节约电力计算如下：

平均每釜按4根Φ1000mm45m桩计算，则每釜蒸养的混凝土量为0.3551m3/m×45m×4=63.92m3。

130t门吊每次吊运1根，每次起升、下落总时间10分钟，每次大车行走5分钟，每釜需重复上述动作4次；进出釜卷扬机工作1次总时间20分钟。130t门吊主卷电机2台，每台55kW；大车行走电机8台，每台11kW；卷扬机电机1台，11kW。则每釜所消耗电力为：[55×2×（1/6）+11×8×（1/12）〕×4+11×（1/3）]=106.33kWh。

每方混凝土节约电力消耗为：106.33kWh÷63.92m3=1.663kWh/m3

按照年生产混凝土67304m3计算，该技术应用后年节约电量：67304m3×1.663kWh/m3=11.19万kWh。

③节约标准煤量折算

按照1t原煤折合0.7143tce，1万kWh电折合3.3tce计算：

每年节约用煤：2833.50t×0.7143=2023.97tce。

每年节约用电：11.1926万kWh×3.3=36.94tce。

合计每年可节约2023.97+36.94=2061tce，减少CO2排放5138t。

PHC管桩免高压蒸养技术的投入支出详情如表2所示。

表2PHC管桩免高压蒸养科技投入

项目年节约烟煤2833.50t，按烟煤市场平均价800元/t计算，年减少燃料费用为2833.50t×800元/t=226.68万元。

年节约电力11.1926万kWh，按电价0.99元/kWh计算，年降低电费11.1926万kWh×0.99元/kWh=11.08万元。

其它费用如高压釜的维修检测费、操作人工费等忽略不计，仅上述两项费用合计每年可节省226.68+11.08=237.76万元。

5.推广建议

建议应用企业注意，由于实施新工艺会一定程度上改变原生产线的布局、设备配置、工序流转，因此，管桩出厂前的存放时间将略有延长，堆场面积要求较大。

此外，若水泥、砂石料和减水剂等产品质量及稳定性等方面存在不足，将对本工艺的实施效果造成一定的不利影响。