一种自堵缝抗渗帷幕式混凝土预制桩的制备工艺的制作方法

本发明涉及混凝土预制桩技术领域，更具体地说，涉及一种自堵缝抗渗帷幕式混凝土预制桩的制备工艺。

背景技术：

混凝土桩是用混凝土(包括普通钢筋混凝土、预应力混凝土)制成的桩，预垒水泥土桩简称预制桩，适用于淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、砂土和人工填土等地基处理。作为地基加匿的预制桩可采用边长150-300mm的预制混凝土桩、直径300mm的预应力混凝土管桩、断面尺寸100-300mm的钢管桩和型钢等。

混凝土是孔径各异(10-500μm)的多孔体，当其周围介质有压力差时(或是浓度差、温度差、电位差)，就会有服从流体力学的介质迁移，即渗透。混凝土的抗渗性是混凝土的基本性能，也是混凝土耐久性的重要特点。混凝土的抗渗性不仅表征混凝土耐水流穿过的能力，也影响到混凝土抗碳化、抗氯离子渗透等性能。

现有技术中往往采用配制膨胀混凝土的方式改进原料，对管桩内空腔浇灌的混凝土能起到补偿收缩的作用，能起到抗裂、防水等性能，改善混凝土的孔结构和孔级配，提高混凝土的抗渗能力，但是仅仅依靠混凝土预制桩自身的抗渗性能，效果一般差强人意，且膨胀混凝土的质量难以把控，容易出现膨胀开裂的现象，反而会导致混凝土强度降低，抗渗性能也会因此下降。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种自堵缝抗渗帷幕式混凝土预制桩的制备工艺，可以实现通过在预制桩本体内预埋帷幕式钢筋笼的方式，不仅提高预制桩本体的强度，同时利用特殊设置的引水堵缝棒，针对性的扩散分布形成严密的网型结构，对预制桩本体的外表面进行抗渗检测，在感知到裂缝存在并出现渗水现象时，引水堵缝棒将渗透水接引过来，触发堵缝程序，利用气推球与水反应释放气体的特点，促使其迁移至裂缝处，然后利用气体迫使自解封堵棒解体释放出用来堵缝的原料，该原料在接触到渗透水时发生反应，以接近预制桩本体的原料配合胶黏剂对裂缝实现封堵，阻止进一步的渗透，并且反应释放出大量热量有利于蒸发附近区域的渗透水，显著提高混凝土预制桩的抗渗性。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种自堵缝抗渗帷幕式混凝土预制桩的制备工艺，包括以下步骤：

s1、准备混凝土原料并进行混合搅拌；备用；

s2、绑扎好帷幕式钢筋笼后装入管桩模具中，并在模具内壁上涂上一层0.3-0.5mm厚的脱模油；

s3、将搅拌好的混凝土浇筑至管桩模具内，离心成型，得到预制桩本体；

s4、预制桩本体静停2-2.5h后进行常压蒸养，以25℃/h升温到75-80℃，恒温6-8h，然后1h内降温到室温，触发帷幕式钢筋笼的待补缝程序；

s5、拆除模板取出预制桩本体后进行自然养护，吊至外堆场。

进一步的，所述混凝土原料包括以下重量份数的成分：水泥360-400份，黄砂800-850份，石子1000-1050份，减水剂30-35份，水150-180份，纤维90-100份和膨胀剂30-40份。

进一步的，所述减水剂为萘系高效减水剂，固含量33％，所述水泥为等级为42.5级硅酸盐水泥，所述黄砂的细度模量为2.5-3.2mm，所述石子粒径为5-25mm，所述膨胀剂为uea-i型膨胀剂，所述纤维为玄武岩纤维。

进一步的，所述帷幕式钢筋笼包括多个均匀分布加固节点和连接于加固节点之间的钢筋，所述加固节点外端连接有多根环形阵列分布的引水堵缝棒，且引水堵缝棒在钢筋外侧形成严密的网型结构，可以形成类似于防水帷幕的效果，对外界的渗透水进行监测感知，并及时准确的触发堵缝程序，阻止其进一步渗透至内部。

进一步的，所述引水堵缝棒包括成网主管和连接于成网主管上的多个均匀分布的分网辅管以及插设于分网辅管中的导水纤维杆，所述成网主管和分网辅管均为中空结构并相互连通，所述分网辅管远离成网主管一端开口处镶嵌有热熔胶层，成网主管和分网辅管不仅可以辅助钢筋对预制桩本体进行加强作用，同时可以保护导水纤维杆，并且具有导热和集水双重作用。

进一步的，所述成网主管内端对应分网辅管的区域连接有将其封闭的触发包，所述触发包上镶嵌连接有多根自解封堵棒，所述自解封堵棒上连接有气推球，触发包与导水纤维杆相互对应，可以针对性的对裂缝进行封堵，正常状态下通过自解封堵棒将气推球固定住防止脱落，在感知到渗透水后，触发包会发生部分溶解现象放松自解封堵棒，触发气推球的堵缝动作。

进一步的，所述触发包包括防水透气膜和覆盖于防水透气膜内表面的水溶层，所述自解封堵棒镶嵌于水溶层表面，所述导水纤维杆贯穿水溶层并与防水透气膜连接，防水透气膜可以让反应生成的气体进入到成网主管内进行填充，避免泄漏到外界，水溶层则用来暂时性的固定自解封堵棒。

进一步的，所述气推球包括水解球和覆盖于水解球半边的引水纤维网以及镶嵌连接于水解球内侧的引水纤维丝，所述引水纤维网覆盖于水解球远离自解封堵棒的一侧，且引水纤维丝与引水纤维网的中心处连接并延伸至自解封堵棒，由于气推球比自解封堵棒重的特点，水解球总是在下半区接触到渗透水，然后通过引水纤维网的转移，从水解球底侧开始发挥作用进行反应，从而有效利用释放出来的气体推动气推球和自解封堵棒到达裂缝处。

进一步的，所述自解封堵棒包括与气推球连接的气凝胶柱和包裹于气凝胶柱外侧的原料外衣，所述气凝胶柱与原料外衣之间镶嵌连接有多个弹性球，所述弹性球外端连接有延伸至原料外衣外侧的分解丝，气凝胶柱的密度比空气还低，因此具有较大的浮力，不仅可以保证始终保持在气推球的上方，同时在气体的推动力作用下也容易到达裂缝处，另外由于引水纤维丝的作用，部分水解球从内部崩解释放气体，然后通过气凝胶柱从内至外冲击原料外衣迫使其粉碎，原料外衣则提供堵缝的原料，弹性球和分解丝相互配合可以在气体的冲击力作用下，一方面加速原料外衣的碎裂，另一方面促使其粉碎的更为充分。

进一步的，所述原料外衣为热熔型树脂材料和生石灰以质量比1:1的比例混合制成，所述水解球采用泡腾崩解剂制成，生石灰不仅是水泥的原料之一，在遇水反应后生成熟石灰，并释放出大量热量熔化热熔型树脂材料，以熔化后的热熔型树脂材料作为胶黏剂配合熟石灰可以很好的对裂缝进行高充实度的封堵，泡腾崩解剂遇水反应后释放出大量气体，从而推动气推球和自解封堵棒快速到达裂缝处，并提供动力促使原料外衣的碎裂。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以实现通过在预制桩本体内预埋帷幕式钢筋笼的方式，不仅提高预制桩本体的强度，同时利用特殊设置的引水堵缝棒，针对性的扩散分布形成严密的网型结构，对预制桩本体的外表面进行抗渗检测，在感知到裂缝存在并出现渗水现象时，引水堵缝棒将渗透水接引过来，触发堵缝程序，利用气推球与水反应释放气体的特点，促使其迁移至裂缝处，然后利用气体迫使自解封堵棒解体释放出用来堵缝的原料，该原料在接触到渗透水时发生反应，以接近预制桩本体的原料配合胶黏剂对裂缝实现封堵，阻止进一步的渗透，并且反应释放出大量热量有利于蒸发附近区域的渗透水，显著提高混凝土预制桩的抗渗性。

(2)帷幕式钢筋笼包括多个均匀分布加固节点和连接于加固节点之间的钢筋，加固节点外端连接有多根环形阵列分布的引水堵缝棒，且引水堵缝棒在钢筋外侧形成严密的网型结构，可以形成类似于防水帷幕的效果，对外界的渗透水进行监测感知，并及时准确的触发堵缝程序，阻止其进一步渗透至内部。

(3)引水堵缝棒包括成网主管和连接于成网主管上的多个均匀分布的分网辅管以及插设于分网辅管中的导水纤维杆，成网主管和分网辅管均为中空结构并相互连通，分网辅管远离成网主管一端开口处镶嵌有热熔胶层，成网主管和分网辅管不仅可以辅助钢筋对预制桩本体进行加强作用，同时可以保护导水纤维杆，并且具有导热和集水双重作用。

(4)成网主管内端对应分网辅管的区域连接有将其封闭的触发包，触发包上镶嵌连接有多根自解封堵棒，自解封堵棒上连接有气推球，触发包与导水纤维杆相互对应，可以针对性的对裂缝进行封堵，正常状态下通过自解封堵棒将气推球固定住防止脱落，在感知到渗透水后，触发包会发生部分溶解现象放松自解封堵棒，触发气推球的堵缝动作。

(5)触发包包括防水透气膜和覆盖于防水透气膜内表面的水溶层，自解封堵棒镶嵌于水溶层表面，导水纤维杆贯穿水溶层并与防水透气膜连接，防水透气膜可以让反应生成的气体进入到成网主管内进行填充，避免泄漏到外界，水溶层则用来暂时性的固定自解封堵棒。

(6)气推球包括水解球和覆盖于水解球半边的引水纤维网以及镶嵌连接于水解球内侧的引水纤维丝，引水纤维网覆盖于水解球远离自解封堵棒的一侧，且引水纤维丝与引水纤维网的中心处连接并延伸至自解封堵棒，由于气推球比自解封堵棒重的特点，水解球总是在下半区接触到渗透水，然后通过引水纤维网的转移，从水解球底侧开始发挥作用进行反应，从而有效利用释放出来的气体推动气推球和自解封堵棒到达裂缝处。

(7)自解封堵棒包括与气推球连接的气凝胶柱和包裹于气凝胶柱外侧的原料外衣，气凝胶柱与原料外衣之间镶嵌连接有多个弹性球，弹性球外端连接有延伸至原料外衣外侧的分解丝，气凝胶柱的密度比空气还低，因此具有较大的浮力，不仅可以保证始终保持在气推球的上方，同时在气体的推动力作用下也容易到达裂缝处，另外由于引水纤维丝的作用，部分水解球从内部崩解释放气体，然后通过气凝胶柱从内至外冲击原料外衣迫使其粉碎，原料外衣则提供堵缝的原料，弹性球和分解丝相互配合可以在气体的冲击力作用下，一方面加速原料外衣的碎裂，另一方面促使其粉碎的更为充分。

(8)原料外衣为热熔型树脂材料和生石灰以质量比1:1的比例混合制成，水解球采用泡腾崩解剂制成，生石灰不仅是水泥的原料之一，在遇水反应后生成熟石灰，并释放出大量热量熔化热熔型树脂材料，以熔化后的热熔型树脂材料作为胶黏剂配合熟石灰可以很好的对裂缝进行高充实度的封堵，泡腾崩解剂遇水反应后释放出大量气体，从而推动气推球和自解封堵棒快速到达裂缝处，并提供动力促使原料外衣的碎裂。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明引水堵缝棒的结构示意图；

图3为图2中a处的结构示意图；

图4为本发明气推球和自解封堵棒的结构示意图；

图5为本发明预制桩本体堵缝状态下的结构示意图。

图中标号说明：

1预制桩本体、2钢筋、3加固节点、4引水堵缝棒、41成网主管、42分网辅管、43导水纤维杆、5触发包、51防水透气膜、52水溶层、6气推球、61水解球、62引水纤维网、63引水纤维丝、7自解封堵棒、71气凝胶柱、72原料外衣、73弹性球、74分解丝。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，一种自堵缝抗渗帷幕式混凝土预制桩的制备工艺，包括以下步骤：

s1、准备混凝土原料并进行混合搅拌；备用；

s2、绑扎好帷幕式钢筋笼后装入管桩模具中，并在模具内壁上涂上一层0.3-0.5mm厚的脱模油；

s3、将搅拌好的混凝土浇筑至管桩模具内，离心成型，得到预制桩本体1；

s4、预制桩本体1静停2-2.5h后进行常压蒸养，以25℃/h升温到75-80℃，恒温6-8h，然后1h内降温到室温，触发帷幕式钢筋笼的待补缝程序；

s5、拆除模板取出预制桩本体1后进行自然养护，吊至外堆场。

混凝土原料包括以下重量份数的成分：水泥360份，黄砂800份，石子1000份，减水剂30份，水150份，纤维90份和膨胀剂30份。

减水剂为萘系高效减水剂，固含量33％，水泥为等级为42.5级硅酸盐水泥，黄砂的细度模量为2.5-3.2mm，石子粒径为5-25mm，膨胀剂为uea-i型膨胀剂，纤维为玄武岩纤维。

帷幕式钢筋笼包括多个均匀分布加固节点3和连接于加固节点3之间的钢筋2，加固节点3外端连接有多根环形阵列分布的引水堵缝棒4，且引水堵缝棒4在钢筋2外侧形成严密的网型结构，可以形成类似于防水帷幕的效果，对外界的渗透水进行监测感知，并及时准确的触发堵缝程序，阻止其进一步渗透至内部。

请参阅图2，引水堵缝棒4包括成网主管41和连接于成网主管41上的多个均匀分布的分网辅管42以及插设于分网辅管42中的导水纤维杆43，成网主管41和分网辅管42均为中空结构并相互连通，分网辅管42远离成网主管41一端开口处镶嵌有热熔胶层，热熔胶层用来临时性对分网辅管42进行封闭，防止混凝土在浇筑时进入，在后续的常压蒸养下热熔重新开放，成网主管41和分网辅管42不仅可以辅助钢筋2对预制桩本体1进行加强作用，同时可以保护导水纤维杆43，并且具有导热和集水双重作用。

请参阅图3，成网主管41内端对应分网辅管42的区域连接有将其封闭的触发包5，触发包5上镶嵌连接有多根自解封堵棒7，自解封堵棒7上连接有气推球6，触发包5与导水纤维杆43相互对应，可以针对性的对裂缝进行封堵，正常状态下通过自解封堵棒7将气推球6固定住防止脱落，在感知到渗透水后，触发包5会发生部分溶解现象放松自解封堵棒7，触发气推球6的堵缝动作。

值得注意的是，所有的分网辅管42均为朝向上方的，有利于利用重力作用顺利展开封堵。

触发包5包括防水透气膜51和覆盖于防水透气膜51内表面的水溶层52，水溶层52为水溶性的物质，例如淀粉，自解封堵棒7镶嵌于水溶层52表面，导水纤维杆43贯穿水溶层52并与防水透气膜51连接，防水透气膜51可以让反应生成的气体进入到成网主管41内进行填充，避免泄漏到外界，水溶层52则用来暂时性的固定自解封堵棒7。

请参阅图4，气推球6包括水解球61和覆盖于水解球61半边的引水纤维网62以及镶嵌连接于水解球61内侧的引水纤维丝63，引水纤维网62覆盖于水解球61远离自解封堵棒7的一侧，且引水纤维丝63与引水纤维网62的中心处连接并延伸至自解封堵棒7，由于气推球6比自解封堵棒7重的特点，水解球61总是在下半区接触到渗透水，然后通过引水纤维网62的转移，从水解球61底侧开始发挥作用进行反应，从而有效利用释放出来的气体推动气推球6和自解封堵棒7到达裂缝处。

自解封堵棒7包括与气推球6连接的气凝胶柱71和包裹于气凝胶柱71外侧的原料外衣72，气凝胶柱71与原料外衣72之间镶嵌连接有多个弹性球73，弹性球73外端连接有延伸至原料外衣72外侧的分解丝74，气凝胶柱71的密度比空气还低，因此具有较大的浮力，不仅可以保证始终保持在气推球6的上方，同时在气体的推动力作用下也容易到达裂缝处，另外由于引水纤维丝63的作用，部分水解球61从内部崩解释放气体，然后通过气凝胶柱71从内至外冲击原料外衣72迫使其粉碎，原料外衣72则提供堵缝的原料，弹性球73和分解丝74相互配合可以在气体的冲击力作用下，一方面加速原料外衣72的碎裂，另一方面促使其粉碎的更为充分。

原料外衣72为热熔型树脂材料和生石灰以质量比1:1的比例混合制成，水解球61采用泡腾崩解剂制成，生石灰不仅是水泥的原料之一，在遇水反应后生成熟石灰，并释放出大量热量熔化热熔型树脂材料，以熔化后的热熔型树脂材料作为胶黏剂配合熟石灰可以很好的对裂缝进行高充实度的封堵，泡腾崩解剂遇水反应后释放出大量气体，从而推动气推球6和自解封堵棒7快速到达裂缝处，并提供动力促使原料外衣72的碎裂。

实施例2：

请参阅图1，一种自堵缝抗渗帷幕式混凝土预制桩的制备工艺，包括以下步骤：

s1、准备混凝土原料并进行混合搅拌；备用；

s2、绑扎好帷幕式钢筋笼后装入管桩模具中，并在模具内壁上涂上一层0.4mm厚的脱模油；

s3、将搅拌好的混凝土浇筑至管桩模具内，离心成型，得到预制桩本体1；

s4、预制桩本体1静停2.2h后进行常压蒸养，以25℃/h升温到78℃，恒温7h，然后1h内降温到室温，触发帷幕式钢筋笼的待补缝程序；

s5、拆除模板取出预制桩本体1后进行自然养护，吊至外堆场。

混凝土原料包括以下重量份数的成分：水泥380份，黄砂825份，石子1025份，减水剂32份，水160份，纤维95份和膨胀剂35份。

其余部分与实施例1保持一致。

实施例3：

请参阅图1，一种自堵缝抗渗帷幕式混凝土预制桩的制备工艺，包括以下步骤：

s1、准备混凝土原料并进行混合搅拌；备用；

s2、绑扎好帷幕式钢筋笼后装入管桩模具中，并在模具内壁上涂上一层0.5mm厚的脱模油；

s3、将搅拌好的混凝土浇筑至管桩模具内，离心成型，得到预制桩本体1；

s4、预制桩本体1静停2.5h后进行常压蒸养，以25℃/h升温到80℃，恒温8h，然后1h内降温到室温，触发帷幕式钢筋笼的待补缝程序；

s5、拆除模板取出预制桩本体1后进行自然养护，吊至外堆场。

混凝土原料包括以下重量份数的成分：水泥400份，黄砂850份，石子1050份，减水剂35份，水180份，纤维100份和膨胀剂40份。

其余部分与实施例1保持一致。

本发明可以实现通过在预制桩本体1内预埋帷幕式钢筋笼的方式，不仅提高预制桩本体1的强度，同时利用特殊设置的引水堵缝棒4，针对性的扩散分布形成严密的网型结构，对预制桩本体1的外表面进行抗渗检测，在感知到裂缝存在并出现渗水现象时，引水堵缝棒4将渗透水接引过来，触发堵缝程序，利用气推球6与水反应释放气体的特点，促使其迁移至裂缝处，然后利用气体迫使自解封堵棒7解体释放出用来堵缝的原料，请参阅图5，该原料在接触到渗透水时发生反应，以接近预制桩本体1的原料配合胶黏剂对裂缝实现封堵，阻止进一步的渗透，并且反应释放出大量热量有利于蒸发附近区域的渗透水，显著提高混凝土预制桩的抗渗性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

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